DE102011103223A1

DE102011103223A1 - "Verfahren zur präoperativen Auswahl einer, in ein Auge zu implantierenden, intraokularen Linse"

Info

Publication number: DE102011103223A1
Application number: DE102011103223A
Authority: DE
Inventors: Dr. Bühren Tobias; Michael Trost
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-12-06
Also published as: US20140192317A1; WO2012163980A1; US9271829B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur präoperativen Auswahl einer intraokularen Linse, um die Ergebnisse refraktiver Eingriffe am Auge zu optimieren. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, basierend auf einem Augenmodell mit den individuellen, biometrischen Parametern des Auges, werden geeignet erscheinende IOLs anhand ihrer optischen Parameter, wie Brechwert, Asphärizität und Torizität ausgewählt und die Restrefraktion mittels Raytracing für die geeignet erscheinenden IOLs berechnet. Dabei werden zur Berechnung der Restrefraktion verschiedene Metriken, vorzugsweise Netzhautbildmetriken verwendet und zur Verbesserung der Auswahl mindestens ein zusätzlicher Parameter in die Berechnung einbezogen, der postoperative Wirkungen der ausgewählten IOL und/oder der verwendeten Operationstechnik berücksichtigt. Obwohl das vorgeschlagene Verfahren lediglich die präoperative Auswahl einer IOL für einen refraktiven Linsentausch beschreibt, ist es prinzipiell auch für die Auswahl künstlicher Intraokularlinsen geeignet, die in die Augenvorderkammer (zwischen Hornhaut und Iris) oder die Augenhinterkammer (zwischen Iris und Linse) zusätzlich eingesetzt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur präoperativen Auswahl einer, in ein Auge zu implantierenden, intraokularen Linse, um die Ergebnisse refraktiver Eingriffe am Auge zu optimieren.
Nach dem bekannten Stand der Technik werden IOLs auf Basis gemessener und/oder geschätzter Größen ausgewählt bzw. angepasst, wobei nur einzelne Parameter in Form von Einzelmesswerten oder als ein Mittelwert über definierte Patientengruppen berücksichtigt werden.
Die Auswahl bzw. Anpassung der optimalen, intraokularen Linse (IOL) erfolgt hierbei ausschließlich nach deren Merkmalen, wie beispielsweise Typ, Brechkraft, Asphärizität und Multifokalität. Eine Berücksichtigung möglicher Abhängigkeiten von den spezifischen Begleitumständen der Behandlung, wie Merkmale der Patienten, Diagnostik, Operationsverfahren o. ä., findet ebenso wenig statt wie die Verwendung statistischer Verteilung für die Parameter.
Die Auswahl der geeigneten Intraokularlinse (IOL) für einen Patienten obliegt dem Kataraktchirurgen. Dabei muss der Chirurg viele Faktoren beachten. Zum einen sollte in Abhängigkeit der individuellen biometrischen Parameter des Auges die geeignete Berechnungsmethode des IOL-Brechwerts gewählt werden. Hierzu werden in der Regel bei außergewöhnlich langen, normalen oder außergewöhnlich kurzen Augen, verschiedene mehr oder minder geeignete Formeln zur Berechnung verwendet. Deren Input-Parameter basieren im einfachsten Fall auf Keratometrie und Achslänge des Auges, wobei die Formeln meist, aufgrund ihrer vereinfachten Modellannahmen, zusätzlich einen empirisch ermittelten Korrekturfaktor, wie beispielsweise die sogenannte A-Konstante enthalten.
Das zurzeit am weitesten verbreitete Berechnungsmethode sind sogenannte IOL-Formeln, z. B. nach Holladay, Hoffer, Binkhorst, Colenbrander, Shammas, oder SRK. Danach berechnet sich die Refraktion D (Ausgangs-/Bewertungsparameter) des Patienten nach Einsetzen der IOL zu D = D_IOL – f(K, AL, VKT, A) (1) wobei

f(): eine klassisch bekannte IOL-Formel und
D_IOL: die Brechkraft der IOL,
K: der gemessene Keratometriewert,
AL: die gemessene Achslänge des Auges,
VKT: die gemessene Vorderkammertiefe und
A: eine IOL-Typ-abhängige konstante Eingangsgrößen sind.

Zur Auswahl der IOL gibt sich der Arzt eine Zielrefraktion vor (D = D_ZIEL). Zur Optimierung berechnet der Arzt die Refraktion gemäß (1) für verschiedene IOLs durch Variation von D_IOL und A. In vielen Fällen verwendet der Arzt IOLs des gleichen Typs, so dass keine Variation in A erfolgt und die Optimierung auf eine Formelberechung gemäß D_IOL = D_ZIEL + f(K, AL, VKT, A) hinaus läuft. Für den Fall der Emmetropie als Ziel ergibt sich damit die klassische Formelberechnung der IOL nach D_IOL = f(K, AL, VKT, A).
Die Konstante A in den Formeln wird empirisch über ein Patientenensemble ermittelt, um die Formelwerte an die real sich ergebenden optimalen Refraktionswerte anzupassen. Diese Anpassung stellt jedoch nur sicher, dass der Mittelwert der Refraktionswerte über das Testensemble mit der Formel übereinstimmt.
Statistische Fehler der Biometrieformel werden vom Arzt typischerweise dadurch berücksichtigt, dass er aus seiner Erfahrung weiß, dass seine real erzielten Refraktionswerte über seine Patienten eine gewisse Schwankung um die Zielrefraktion haben. Will er deren Einfluss minimieren so hält er eine Korrektur der Zielrefraktion vor. Beispielsweise hat ein Arzt bei Patienten mit myopen Augen typische Abweichungen von +/–0,25 D gegenüber Zielrefraktion, dann wird er auf eine Refraktion von –0,25 D zielen, um mit hoher Wahrscheinlichkeit zu vermeiden, dass das Auge der Patienten intolerabel hyperop wird, Diese Methode stellt im Mittel über das Patienten-Ensemble eine gute Strategie dar.
Allerdings könnte die typische Schwankung um die Zielrefraktion bzw. der Vorhalt verringert werden, wenn als Ausgangsgröße statt eines Mittelwertes über ein Patientenensemble individuelle Eingangsparameter des einzelnen Patienten verwendet werden würden.
Um systematische Fehler zu minimieren, werden derzeit nach dem Stand der Technik verschiedene Ansätze gewählt.
So verwendet eine Reihe von Ärzten für jede ethnische Gruppe ihrer Patienten eine verschiedene A-Konstante. Dadurch lassen sich die systematischen Fehler reduzieren und, sofern die statistische Streuung in der jeweiligen Gruppe geringer ist, auch die statistischen Fehler.
Andere Ärzte verwenden in Abhängigkeit von definierten Ausgangsbedingungen, wie beispielsweise Patienten mit langen Achslängen oder mit vorheriger refraktiver Hornhautchirurgie, unterschiedliche Biometrieformeln, die an die jeweiligen Bedingen besser angepasst sind, oder die die Messung zusätzlicher Parameter, wie Vorderkammertiefe oder Linsendicke, voraussetzen. Auch hier werden insbesondere die systematischen Fehler verringert, wobei allerdings teilweise aufgrund der zusätzlichen gemessenen Parameter die statistischen Fehler zunehmen können.
So wird beispielsweise in der US 5,968,095 A ein Verfahren zum präoperativen Auswählen einer intraokularen Linse beschrieben, bei dem gewährleistet werden soll, dass das Auge eine gewünschte postoperative Brechkraft aufweist. Dies soll dadurch erreicht werden dass der Ort der haptischen Linsenebene, die korneale Brechkraft und die axiale Länge des Auges bestimmt und die gewünschte postoperative Brechkraft ausgewählt wird. Für eine zu implantierende IOL, deren Brechkraft und Geometrie bekannt sind wird ein Versatz zwischen der haptischen Ebene der Linse und dem vorderen Vertex vorgegeben, so als wäre sie in ihrem implantierten Zustand. Im Anschluss wird durch Berechnung überprüft, ob der Fokus der ausgewählten IOL, mit den zuvor genannten Vorgaben sowie den Brechungsindices der okularen Flüssigkeiten, postoperativ auf die Retina des Auges fällt. Ist dies nicht der Fall, so wird die Berechnung für eine andere IOL, mit einer anderen Brechkraft und/oder Geometrie, erneut durchgeführt. Für die Implantation wird eine zur Verfügung stehenden IOL mit der nächstkommenden Brechkraft ausgewählt, für die eine Fokussierung auf die Retina berechnet worden ist.
Eine alternative, aber noch nicht sehr weit verbreitete Methode, ist das Raytracing. Unter Raytracing ist, wie schon der Begriff andeutet („ray” = Strahl und ”to trace” = zurückverfolgen) ein Verfahren zur Strahlverfolgung zu verstehen. Gegenstände in unserer Umwelt nehmen wir bekanntlich nur wahr, weil sie von einer Lichtquelle bestrahlt werden und sie diese Lichtstrahlen reflektieren, von denen ein Teil schließlich unsere Augen erreichen. Das Raytracing-Verfahren simuliert dieses elementare Naturphänomen. Ist das optische System, d. h. das individuelle menschliche Auge mit all seinen optischen Elementen bekannt, so kann mittels des Raytracing ein „real” auf der Retina entstehendes Abbild berechnet werden. Das Verfahren beruht somit auf einem detaillierten Augenmodel unter Verwendung der Hornhauttopographie des Auges. Bei dieser Methode werden keine allgemeinen Korrekturfaktoren (A-Konstanten) verwendet, jedoch sind gewisse Annahmen was die effektive (postoperative) Linsenposition (ELP) angeht erforderlich. Diese Methode eignet sich für Augen mit den unterschiedlichsten biometrischen Parametern, wie beispielsweise: lang, normal, kurz, post-LASIK, usw.
Mit Hilfe von Raytracing werden dann der IOL-Brechwert und die Restrefraktion berechnet. Um dabei eine gute Korrelation mit der subjektiven Sehschärfe, d. h. ein mit der Wahrnehmung des Patienten vergleichbares Ergebnis zu erzielen, können verschiedene Auswahlkriterien bzw. Metriken zur Berechnung herangezogen werden. Obwohl sich hierbei Netzhautbildmetriken als besonders geeignet herausgestellt haben, sind auch folgende andere Auswahlkriterien denkbar:

– Bewertung der Abbildung auf der Retina hinsichtlich Momente, Entropie, Kompaktheit, Form oder Intensitätsverteilung mittels Punktbildfunktion (point spread function = PSF), Linienbildfunktion (line spread function = LSF) oder Effektivwertermittlung (root mean square),
– Bewertung der Auflösung durch optische Transferfunktion (OTF), wie Modulationstransferfunktion (MTF) oder Phasentransferfunktion (PTF),
– Bewertung des Kontrasts durch die Kontrastsensitivitätsfunktion (CSF),
– Bewertung der optischen Abberationen, wie Chromatische Aberration, Strahlenaberration, Wellenfrontaberration, Schärfentiefe und binokulare Abweichung des Abbildungsmaßstabes,
– Bewertung der klassischen Refraktionsparameter Dioptrie und Astigmatismus.

Die hier erfolgte Aufzählung ist lediglich beispielhaft, da prinzipiell auch andere, dem Fachmann bekannte optische Bewertungsparameter Verwendung finden können. Hierzu sind prinzipiell jegliche Bewertungsparameter bzw. -kriterien anwendbar, mit denen Abweichungen von der idealen Wellenfront beurteilt und quantinfiziert werden können.
Einige Metriken, die besonders geeignet sind die subjektiven Auswirkungen der Wellenfrontabweichungen eines Auges vorauszusagen, werden in der Schrift US 7,357,509 B2 beschrieben. Die verwendeten Metriken können dabei auf den Effektivwerten oder dem Anstieg von Wellenfrontstörungen, dem Bereich der kritischen Pupille, einem Biegungsparameter, der Punktbildfunktion, der optischen Übertragungsfunktion oder dergleichen basieren.
Während von P.-R. Preussner und anderen [1] ein Vergleich zwischen der Verwendung von Raytracing-Methoden und IOL-Formeln vornimmt, wird in [2] auf ein Berechnungsmodell näher eingegangen, welches auf einer Methode des Raytracing basiert. Hier wird basierend auf den individuellen Messwerten und geschätzten Größen, wie insbesondere der Lage der IOL im Auge, ein Augenmodell mit in der Regel mehreren, optisch wirksamen Flächen entwickelt und dies nach Methoden aus dem Optikdesign für ein oder mehrere Strahlen „durchgerechnet”. Als Beurteilungswert wird die Abbildungsqualität an der Retina/Fovea berechnet. Bei entsprechend genauer Ermittlung der Eingangsgrößen lassen sich hierdurch systematische Fehler weitestgehend vermeiden. Statistische Fehler, die beispielsweise aus mangelnder Reproduzierbarkeit der Messungen oder aus Schwankungen des Wundheilungsprozesses resultieren, werden allerdings auch hier nicht berücksichtigt.
Eine weitere, auf dem Raytracing basierende Methode zur Berechnung der exakten Geometrie kundenspezifischer IOLs für pseudophake Augen wird von J. Einighammer u. a. in [3] beschrieben. Dabei wird ein individuelles Berechnungsmodell anhand von Messungen konstruiert. Beim Optimierungsprozess, in den die Geometrie der kundenspezifischen IOL einbezogen wird, wird mittels sogenanntem „Real Raytracing” das Minimum der Wellenfront-Fehler gesucht.
Von L. N. Thibos u. a. wurde in [4] untersucht, inwieweit sich die Verwendung unterschiedlichen Metriken, wie beispielsweise Pupillenebene- oder Bildebenen-Metriken, auf die Genauigkeit und Präzision der Vorhersage der Ergebnisse der Wellenfrontaberrationen auswirkt. Dabei hat sich einerseits herausgestellt, dass es durchaus Unterschiede in der Präzision der Vorhersage gibt, dass sich andererseits jedoch die Genauigkeit aller Methoden durch die Korrektur der systematischen Verzerrung verbessert lässt.
Zusätzlich zum IOL-Brechwert, können bestimmte Kenngrößen, wie Asphärizität oder Torizität der Hornhaut Indikationen für bestimmte IOLs geben. Im Fall von sogenannten Premium-IOLs kann sich der Chirurg nach Abklärung mit dem Patienten für IOLs, wie z. B. Multifokallinsen entscheiden, welche besondere Sehaufgaben erfüllen. Solche IOLs sollen es dem Patienten ermöglichen, Sehaufgaben im Fern und Nahbereich, auch ohne zusätzliche Sehhilfe, durchzuführen. Wie letztlich die in den individuellen Augen verwendeten IOLs die an sie gestellten Anforderungen erfüllen, ist von vielen Faktoren, wie beispielsweise der Optik der Hornhaut, der Implantationstechnik, dem optischen oder mechanischen Design der IOL, der Pathologien des Auges usw., abhängig.
Literatur:

[1] Preussner, P.-R. u. a.; „Intraocular lens calculation accuracy limits in normal eyes", J CATARACT REFRACT SURG – VOL 34, May 2008,
[2] Preussner, P.-R. u. a.; "Ray tracing for intraocular lens calculation", J CATARACT REFRACT SURG VOL 28, AUGUST 2002,
[3] Einighammer, J. u. a.; "Customized aspheric intraocular lenses calculated with real ray tracing", J CATARACT REFRACT SURG – VOL 35, NOVEMBER 2009,
[4] Thibos, L. N., u. a.; „Accuracy and precision of objective refraction from wavefront aberrations", Journal of Vision (2004) 4, 329–351,
[5] Fan Yi, u. a.; "Estimation of the depth of focus from wavefront measurements", Journal of Vision (2010) 10(4):3, 1–9.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur präoperativen Auswahl einer, in ein Auge zu implantierenden, intraokularen Linse zu entwickeln, bei dem die Entscheidung zur Auswahl einer IOL nicht so sehr vom Erfahrungsschatz des Arztes abhängig ist. Vielmehr soll es dem Arzt möglich sein, geeignet erscheinende IOLs miteinander zu vergleichen und besondere Anforderungen, Kriterien oder Parameter bei der Auswahl zu berücksichtigen. Dadurch soll die Auswahl vereinfacht und das Ergebnis des refraktiven Eingriffs am Auge verbessert werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur präoperativen Auswahl einer, in ein Auge zu implantierenden IOL, basierend auf einem Augenmodell mit den individuellen, biometrischen Parametern des Auges, bei dem geeignet erscheinende IOLs anhand ihrer optischen Parameter, wie Brechwert, Asphärizität und Torizität ausgewählt werden und die Restrefraktion mittels Raytracing für die geeignet erscheinenden IOLs berechnet werden, dadurch gelöst, dass zur Berechnung des IOL-Brechwerts und der Restrefraktion verschiedene Metriken, vorzugsweise Netzhautbildmetriken verwendet werden und dass zur Verbesserung der Auswahl mindestens ein zusätzlicher Parameter in die Berechnung einbezogen wird, der postoperative Wirkungen der ausgewählten IOL und/oder der verwendeten Operationstechnik berücksichtigt.
Während unter dem Oberbegriff refraktive Chirurgie Augenoperationen zusammengefasst werden, die die Gesamtbrechkraft des Auges verändern und so konventionelle optische Korrekturen wie Brillen oder Kontaktlinsen ersetzen oder zumindest deren Stärke deutlich reduzieren, betrifft die vorgeschlagene Lösung ein Verfahren zur präoperativen Auswahl einer, im Rahmen eines refraktiven Eingriffes in ein Auge zu implantierenden IOL.
Bei einem derartigen Eingriff wird durch einen kleinen Einschnitt ein Stab ins Auge eingeführt. Dieser zerkleinert durch Ultraschall die Linse und saugt die Bestandteile ab. Die entfernte Linse wird anschließend durch eine IOL aus Kunststoff ersetzt, die durch den gleichen Einschnitt eingeführt wird.
Obwohl das vorgeschlagene Verfahren lediglich die präoperative Auswahl einer IOL für einen refraktiven Linsentausch beschreibt, ist es prinzipiell auch für die Auswahl künstlicher Intraokularlinsen geeignet, die in die Augenvorderkammer (zwischen Hornhaut und Iris) oder die Augenhinterkammer (zwischen Iris und Linse) zusätzlich eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dazu zeigen:
1a: den Verlauf der Sehschärfe in Abhängigkeit vom Abstand zum Auge, für eine IOL mit Nahpunktrefraktion,
1b: den Verlauf der Sehschärfe in Abhängigkeit vom Abstand zum Auge, für eine IOL mit Fernpunktrefraktion,
2: ein Flussdiagram der quantitativen Auswahl einer IOL in Abhängigkeit des bevorzugten Sehaufgabenbereiches,
3: ein Flussdiagram der quantitativen Auswahl einer IOL in Abhängigkeit inzisionsbedingter Veränderungen und
4: ein Flussdiagram der quantitativen Auswahl einer IOL in Abhängigkeit präoperativ diagnostizierbarer, pathologischer Indikationen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur präoperativen Auswahl einer, in ein Auge zu implantierenden, intraokularen Linse (IOL), basierend auf einem Augenmodell mit den individuellen, biometrischen Parametern des Auges, werden geeignet erscheinende IOLs anhand ihrer optischen Parameter, wie Brechwert, Asphärizität und Torizität ausgewählt und die Restrefraktion mittels Raytracing für die geeignet erscheinenden IOLs berechnet. Dabei werden zur Berechnung der Restrefraktion verschiedene Metriken, vorzugsweise Netzhautbildmetriken verwendet und zur Verbesserung der Auswahl mindestens ein zusätzlicher Parameter in die Berechnung einbezogen, der postoperative Wirkungen der ausgewählten IOL und/oder der verwendeten Operationstechnik berücksichtigt.
Dem Kataraktchirurgen werden, zusätzlich zu bisher, üblicherweise vorliegenden Informationen, wie Brechwert, Asphärizität und Torizität der IOL, neue, quantitative Parameter zur Verfügung gestellt, anhand derer eine quantitative Auswahl der IOL im Einzellfall möglich wird.
Von großem Interesse ist hierbei, zum einen der Einfluss des Designs der IOL auf die Pseudo-Akkommodation, d. h. der nutzbare Tiefenschärfenbereich (engl.: Depth-of-Field), zum anderen die Toleranz der IOL gegenüber Falschpositionierung im Auge (engl.: Lens-Tolerance). Falschpositionierungen können hierbei beispielsweise Ergebnis unerwarteter, postoperativer Veränderungen während des Heilungsprozesses sein.
Neben dem nutzbaren Tiefenschärfenbereich und einer postoperativen Falschpositionierung sind folgende quantitative Kriterien für eine Auswahl ebenfalls von Interesse:

• bevorzugter Sehaufgabenbereich,
• präoperativ diagnostizierbare, pathologische Indikationen und
• Inzisionstechnik, inklusive „Limbal Relaxing Incision” (LRI).

In einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als ein zusätzlicher Parameter der postoperativ, erreichbare Tiefenschärfenbereich bei der Auswahl der in ein Auge zu implantierenden IOL berücksichtigt.
Voraussetzung zur Berechnung des erreichbaren Tiefenschärfenbereiches einer IOL-Augen-Kombination ist die Erstellung eines Augenmodells mit den individuellen, biometrischen Parametern des entsprechenden Auges. Neben der Hornhauttopographie (Krümmung der Vorder- oder Vorder- und Rückfläche der Hornhaut) und der Biometrie (Achslänge und Vorderkammertiefe) des Auges, sowie den Parametern der IOL ist dafür wiederum eine Annahme, die effektive Linsenposition (ELP) betreffend, erforderlich.
Die Restrefraktion wird dann mittels Raytracing berechnet, wobei verschiedene Auswahlkriterien bzw. Metriken zur Berechnung herangezogen werden können. Naheliegend ist es hierbei, Netzhautbildmetriken zu verwenden, welche eine gute Korrelation mit der subjektiven Sehschärfe, d. h. ein mit der Wahrnehmung des Patienten vergleichbares Ergebnis, ermöglichen.
Die Berücksichtigung des postoperativ, erreichbaren Tiefenschärfenbereiches erfolgt dabei derart, dass anhand der verwendeten Metrik, vorzugsweise Netzhautbildmetrik für den postoperativ, erreichbaren Tiefenschärfenbereich ein Grenzwert für eine Mindestsehschärfe festgelegt und daraus der nutzbare Sehaufgabenbereich für die geeignet erscheinenden IOLs ermittelt und als Auswahlkriterium genutzt werden.
Hierzu zeigen 1a und 1b Verläufe der Sehschärfe in Abhängigkeit vom Abstand zum Auge, für IOLs mit unterschiedlichen Refraktionsaufgaben.
In der 1a ist der Verlauf der Sehschärfe in Abhängigkeit vom Abstand zum Auge, für eine IOL mit Nahpunktrefraktion dargestellt. Ausgehend vom Auge wird entsprechend den Vorgaben (Nahpunktrefraktion) mit der IOL-Brechkraft bei einer Entfernung von etwa 1 m das Maximum der simulierten Sehschärfe (ca. 100%), basierend auf einer Netzhautbildmetrik, erreicht. Im Anschluss wird als Grenzwert für eine simulierte Mindestsehschärfe ein Wert von beispielsweise 80% festgelegt und als Gerade in den Verlauf eingezeichnet, wobei die gleichen Netzhautbildmetriken verwendet werden. Die Strecke zwischen den beiden Schnittpunkten simulierter Sehschärfeverlauf und Mindestsehschärfe kennzeichnet den postoperativ, erreichbaren Tiefenschärfenbereich.
Ausgehend von der Vorgabe einer Nahpunktrefraktion kann nunmehr die IOL ausgewählt werden, die beispielsweise um diesen Nahpunkt (von 1 m) den größten, postoperativ erreichbaren Tiefenschärfenbereich erreicht. Dieser Bereich entspricht gleichzeitig dem nutzbaren Sehaufgabenbereich und wird auch als Pseudo-Akkommodation bezeichnet, da der Patient den Eindruck hat, dass seine künstliche Augenlinse in diesem Bereich fokussieren kann. Der Wert in Dioptrien für die IOL ergibt sich aus der geforderten Distanz, bei der das Gesamtsystem das Maximum der simulierten Sehschärfe, innerhalb des nutzbaren Sehaufgabenbereichs, erreicht. Dabei kann der Wert innerhalb des nutzbaren Sehbereichs auch variieren. Die Analyse kann insbesondere bei der Auswahl verschiedener Designs von IOL für ein individuelles Auge als objektive Entscheidungshilfe dienen.
Im Gegensatz dazu ist in der 1b der Verlauf der Sehschärfe in Abhängigkeit vom Abstand zum Auge, für eine IOL mit Fernpunktrefraktion dargestellt. Ausgehend vom Auge wird mit dieser IOL bei einer Entfernung von > 6 m das Maximum der Sehschärfe (von 100%) erreicht. Im Anschluss wird ein Grenzwert für eine Mindestsehschärfe festgelegt und in den Verlauf eingezeichnet, wobei die gleichen Netzhautbildmetriken verwendet werden. Die Strecke zwischen den beiden Schnittpunkten zwischen dem Verlauf der simulierten Sehschärfe und der Mindestsehschärfe kennzeichnet den nutzbaren Sehaufgabenbereich.
Ausgehend von der Vorgabe einer Fernpunktrefraktion kann die IOL ausgewählt werden, die beispielsweise um diesen Fernpunkt (von > 6 m) den größten, postoperativ erreichbaren Tiefenschärfenbereich erreicht. Dieser Bereich entspricht gleichzeitig dem nutzbaren Sehaufgabenbereich und wird auch hier als Pseudo-Akkommodation bezeichnet.
Obwohl sich dies als vorteilhaft herausgestellt hat, muss der Grenzwert für die Mindestsehschärfe nicht bei 0,8 liegen, sondern kann beispielsweise auch 0,7 oder 0,5 oder gar weniger betragen.
In diesem Zusammenhang wurde von Fan Yi u. a. in [5] beschrieben, wie die erreichbare Tiefenschärfe unter Verwendung verschiedener retinaler Bildqualitäts-Metriken direkt aus den Wellenfrontmessungen abgeschätzt werden kann. Dazu wurden ebenfalls entsprechende Schwellenwerte angenommen, die im vorliegenden Fall bei 50% und 80% lagen.
In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als ein zusätzlicher Parameter der bevorzugte Sehaufgabenbereich berücksichtigt.
Bei dieser Ausgestaltung erfolgt die Berücksichtigung des vom Patienten bevorzugten Sehaufgabenbereiches derart, dass anhand der verwendeten Metrik, vorzugsweise Netzhautbildmetrik geeignet erscheinende IOLs ermittelt werden, die dem vom Patienten bevorzugten Sehaufgabenbereich entsprechen und dabei eine ausreichend hohe, postoperative Tiefenschärfe erreichen.
Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausgestaltung des Verfahrens wird hierbei nicht eine Vorgabe in Form eines Nah- oder Fernpunktes für die Refraktion, sondern der vom Patienten bevorzugte Sehaufgabenbereich vorgegeben.
Für den bevorzugten Sehaufgabenbereichen erfolgt die Berechnung des Verlaufes der Sehschärfe in Abhängigkeit vom Abstand zum Auge, für geeignet erscheinende IOL. Im Anschluss wird der bevorzugter Sehaufgabenbereich in Form zweier, senkrechter Geraden im Verlauf definiert, wobei die gleichen Netzhautbildmetriken verwendet werden.
Ausgehend von der Vorgabe einer Nahpunktrefraktion kann nunmehr die IOL ausgewählt werden, die den bevorzugten Sehaufgabenbereich am besten abdeckt. Der Wert in Dioptrien für die IOL ergibt sich aus der geforderten Distanz bei der das Gesamtsystem das Maximum der simulierten Sehschärte, innerhalb des nutzbaren Sehaufgabenbereichs, erreicht. Dabei kann der Wert innerhalb des nutzbaren Sehbereichs auch variieren.
Zusätzlich zum bevorzugten Sehaufgabenbereich lässt sich hierbei auf einfache Weise der postoperativ erreichbare Tiefenschärfenbereich der geeignet erscheinenden IOL kontrollieren.
Hierzu zeigt die 2 ein Flussdiagram der quantitativen Auswahl einer IOL in Abhängigkeit des bevorzugten Sehaufgabenbereiches. Ausgehend vom bevorzugten Sehaufgabenbereich wird der Verlauf der Sehschärfe in Abhängigkeit vom Abstand zum Auge, für geeignet erscheinende IOL bestimmt. Zur Implantation wird die IOL empfohlen, die den bevorzugten Sehaufgabenbereich am besten abdeckt. Zur Entscheidungsfindung kann zusätzlich der postoperativ erreichbare Tiefenschärfenbereich der geeignet erscheinenden IOL kontrolliert werden.
Besonders vorteilhaft kann es hierbei sein, Parameter des Patienten bzw. dessen Auges zu berücksichtigen. Damit verhindert wird, dass ein Patient der immer unter einer Myopie litt, nach der Implantation nicht unter Hypermetropie leidet, wird für die Implantation beispielsweise eine IOL ausgewählt, deren Brechwert eher am unteren Ende des bevorzugten Sehaufgabenbereich liegt.
In einer dritten vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird als ein zusätzlicher Parameter die Toleranz der IOL gegenüber postoperativer Falschpositionierung im Auge berücksichtigt.
Die Berücksichtigung der Toleranz (engl.: ”lens tolerance”) bezüglich postoperativer Falschpositionierung der IOL erfolgt derart, dass eine Kennzahl LT für eine klinisch wahrscheinliche Falschpositionierung quantifiziert wird. Die quantifizierte Kennzahl LT beinhaltet dabei mindestens eine Falschpositionierung senkrecht zur Sehachse in vertikaler und horizontaler Richtung oder entlang der Sehachse bzw. eine Verkippungen in vertikaler und horizontaler Richtung oder eine Rotation um die Sehachse. Eine Falschpositionierung durch Rotation um die Sehachse spielt allerdings nur bei der Implantation nicht rotationssymmetrischer, z. B. torischer Linsen eine Rolle.
Das bedeutet, dass eine Falschpositionierung der IOL sowohl in nur einer Richtung, z. B. entlang der Sehachse, oder durch Rotation um die Sehachse, als auch in mehreren Richtungen, z. B. durch Verkippungen in vertikaler und horizontaler Richtung, oder gar in allen genannten Richtungen vorliegen kann. Dem entsprechend verändert sich die Quantifizierung der Kennzahl LT.
Die Abweichung von der berechneten Zielrefraktion einer individuellen IOL aufgrund falscher Positionierung der IOL im Auge hängt von verschiedenen Parametern ab, die sowohl von der IOL als auch vom Auge beeinflusst werden. Deshalb ist es wichtig die Parameter des Auges zu kennen. Die präoperative Beurteilung der quantifizierten Kennzahl LT für eine individuelle IOL-Augen-Kombination kann daher mit Hilfe eines individuellen Augenmodells für eine klinisch wahrscheinliche Falschpositionierung als Kennzahl wie folgt quantifiziert werden:
in der

LT: die Kennzahl für die Toleranz,
Dez(±X): das sphärische Äquivalent (Sph + Cyl/2) der horizontalen Abweichung von der Zielrefraktion,
Dez(±Y): das sphärisches Äquivalent (Sph + Cyl/2) der vertikalen Abweichung von der Zielrefraktion,
Dez(±Z): die sphärische Abweichung von der Zielrefraktion aufgrund axialer Verschiebung,
Kip(±X): das sphärisches Äquivalent (Sph + Cyl/2) der Abweichung von der Zielrefraktion aufgrund horizontaler Verkippung,
Kip(±Y): das sphärisches Äquivalent (Sph + Cyl/2) der Abweichung von der Zielrefraktion aufgrund vertikaler Verkippung und
Rot(±Z): die resultierende zylindrische Abweichung von der Zielrefraktion aufgrund axialer Rotation

Die Formel (2) ist zwar eine sehr elegante und einfache Methode zur Quantifizierung der Kennzahl LT, stellt aber lediglich eine mögliche Methode dar.
Zum einen ist es möglich die Berücksichtigung einer klinisch wahrscheinlichen Falschpositionierung vorzunehmen, indem die Kennzahl LT anhand einer definierten Falschpositionierung, d. h. für Dezentration und/oder Verkippung und/oder Rotation, für geeignet erscheinende IOLs bestimmt wird.
Zum anderen ist es hierbei auch möglich, dass die Berücksichtigung einer klinisch wahrscheinlichen Falschpositionierung erfolgt, indem nicht die Kennzahl LT anhand einer definierten Falschpositionierung sondern dass bei vorgegebener Kennzahl LT der Grad der „erlaubten” Falschpositionierung für geeignet erscheinende IOLs bestimmt wird.
Der Grad der Dezentration, Verkippung und Rotation wird so gewählt, dass eine klinisch sinnvolle Beurteilung der quantifizierten Kennzahl LT möglich wird. Die klinisch möglichen Bereiche für Dezentration, Verkippung und Rotation können wie folgt definiert werden:
Dez (X) = ±0,00 mm bis ±10,00 mm
Dez (Y) = ±0,00 mm bis ±10,00 mm
Dez (Z) = ±0,00 mm bis ±10,00 mm
Kip (X) = ±0,00° bis ±50°
Kip (Y) = ±0,00° bis ±50°
Rot (Z) = ±0,00° bis ±90°
Sämtliche Kenngrößen zur Ermittlung von LT können, wie bereits erwähnt in Dioptrien, in Einheiten der Netzhautbildmetrik oder auch in relativen Einheiten berechnet und/oder angegeben werden.
In einer vierten vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird zur Verbesserung der Auswahl ein zusätzlicher Parameter in die Berechnung einbezogen, der präoperative Merkmale des Auges, insbesondere präoperativ diagnostizierbare, pathologische Indikationen, berücksichtigt.
Dies hat den Vorteil, dass die gemessenen, präoperativ diagnostizierbaren, pathologischen Indikationen als zu erwartende, post-operative Schwankungen der Zielrefraktion berücksichtigt werden können.
So lassen sich beispielsweise Werte für Dezentration und/oder Verkippung der natürlichen Augenlinse relativ zur Pupillen- und/oder Limbusmitte messen und daraus post-operative Erwartungswerte bestimmt.
Ein Indiz für Dezentration und Verkippung der natürlichen Augenlinse können hierbei schwache Zonula-Fasern sein. Da diese in der Regel auch die IOL halten, ist die Wahrscheinlichkeit für eine Dezentration und/oder Verkippung der IOL entsprechend hoch.
Um diesem Aspekt Rechnung zu tragen sind IOLs auszusuchen, deren Toleranzen bezüglich einer postoperativen Falschpositionierung entsprechend hoch, d. h. die Wahrscheinlichkeit zu deren Falschpositionierung entsprechend gering sind.
Hierzu zeigt die 3 ein Flussdiagram der quantitativen Auswahl einer IOL in Abhängigkeit präoperativ diagnostizierbarer, pathologischer Indikationen.
Ausgehend von einer festgestellten und gemessenen Dezentration und/oder Verkippung der natürlichen Augenlinse werden entsprechende, postoperative Erwartungswerte bestimmt, die zu erwartende Abweichungen von der Zielrefraktion charakterisieren.
In einer fünften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als ein zusätzlicher Parameter post-operative, inzisionsbedingte Veränderungen der Hornhaut berücksichtigt werden.
Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, dass zu erwartende, inzisionsbedingte Veränderungen der Hornhaut aus einer zuvor über eine Population ermittelten Statistik über postoperative Veränderungen vorhergesagt und in das Augenmodell eingerechnet werden.
Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Verfahrens betrifft der zusätzlich zur Verbesserung der Auswahl in die Berechnung einzubeziehende Parameter keine postoperative Wirkungen der ausgewählten IOL sondern der verwendeten Operationstechnik.
Ein quantitatives Kriterium für die Auswahl einer geeigneten IOL sind postoperative, inzisionsbedingte Veränderungen der Hornhaut, unabhängig davon ob sich diese Veränderungen der Hornhaut zwangsläufig ergeben oder wie beispielsweise bei der „Limbal Relaxing Incision” gewollte sind. Bei dieser Technik werden gezielt größere Schnitte in der Hornhaut gesetzt, um durch die anschließende Wundheilung Veränderungen hervorzurufen, die beispielsweise zu einer Verringerung des Astigmatismus führen.
Hierbei wird in Abhängigkeit von der Inzisionstechnik einerseits die mittlere postoperative Veränderung der Hornhaut bei der IOL-Brechkraft berücksichtigt. Dazu wird, abhängig von der allgemeinen oder chirurgenspezifischen Inzisionstechnik, die mittlere post-operative Veränderung der Hornhaut einer Population ermittelt. Diese fließt dann in die präoperative Berechnung der Restrefraktion einer individuellen IOL-Augen-Kombination mit ein. Dazu wird die mittlere postoperative Veränderung der Hornhaut über eine Population ermittelt, indem die Differenzen der prä- und postoperativen Keratometerwerte oder die parametrisierte bzw. punktuelle Differenz der prä- und postoperativen Topographie der Hornhaut bestimmt werden.
Andererseits wird die Standardabweichung der mittleren post-operativen Veränderung der Hornhaut genutzt, um bei einer individuellen IOL-Auge-Kombination die richtige IOL zu finden. Dabei wird die IOL gewählt, dessen Kennzahl LT die inzisionsbedingte, postoperative Standardabweichung der Veränderung der Hornhaut übersteigt.
Hierzu zeigt die 4 ein Flussdiagram der quantitativen Auswahl einer IOL in Abhängigkeit inzisionsbedingter Veränderungen. Für eine Population wird die mittlere postoperative Veränderung der Hornhaut in Form von Mittelwert und Standardabweichung in Abhängigkeit der Inzisionstechnik und dem Chirurgen ermittelt und bei der Auswahl einer geeigneten IOL berücksichtigt.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, die inzisionsbedingte, mittlere Veränderung der Hornhaut bereits beim individuellen Augenmodell zu berücksichtigen, damit im Anschluss mindestens einer der zuvor beschriebenen Parameter zusätzlich berücksichtigt werden kann. Dies trifft sowohl auf den postoperativ erreichbaren Tiefenschärfenbereich, den bevorzugten Sehaufgabenbereich, als auch die postoperative Falschpositionierung im Auge zu.
Für eine Population wird die mittlere postoperative Veränderung der Hornhaut in Form von Mittelwert und Standardabweichung in Abhängigkeit der Inzisionstechnik und dem Chirurgen ermittelt und bei der Auswahl einer geeigneten IOL berücksichtigt.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, die inzisionsbedingte, mittlere Veränderung der Hornhaut bereits beim individuellen Augenmodell zu berücksichtigen, damit im Anschluss mindestens einer der zuvor beschriebenen Parameter zusätzlich berücksichtigt werden kann. Dies trifft sowohl auf den postoperativ erreichbaren Tiefenschärfenbereich, den bevorzugten Sehaufgabenbereich, als auch die postoperative Falschpositionierung im Auge zu.
Mit der erfinderischen Lösung wird ein Verfahren zur präoperativen Auswahl einer, in ein Auge zu implantierenden, intraokularen Linse zur Verfügung gestellt, bei dem die Entscheidung zur Auswahl einer IOL nicht so sehr vom Erfahrungsschatz des Arztes abhängig ist. Vielmehr ist es dem Arzt möglich, geeignet erscheinende IOLs miteinander zu vergleichen und besondere Anforderungen, Kriterien oder Parameter bei der Auswahl zu berücksichtigen. Dadurch wird die Auswahl vereinfacht und das Ergebnis des refraktiven Eingriffs am Auge verbessert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5968095 A [0013]
US 7357509 B2 [0017]

Claims

Verfahren zur präoperativen Auswahl einer, in ein Auge zu implantierenden, intraokularen Linse (IOL), basierend auf einem Augenmodell mit den individuellen, biometrischen Parametern des Auges, bei dem geeignet erscheinende IOLs anhand ihrer optischen Parameter, wie Brechwert, Asphärizität und Torizität ausgewählt werden und die Restrefraktion mittels Raytracing für die geeignet erscheinenden IOLs berechnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung der Restrefraktion verschiedene Metriken, vorzugsweise Netzhautbildmetriken verwendet werden und dass zur Verbesserung der Auswahl mindestens ein zusätzlicher Parameter in die Berechnung einbezogen wird, der präoperative Merkmale des Auges oder postoperative Wirkungen der ausgewählten IOL oder der verwendeten Operationstechnik berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als ein zusätzlicher Parameter der postoperativ, erreichbare Tiefenschärfenbereich bei der Auswahl der in ein Auge zu implantierenden IOL berücksichtigt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berücksichtigung des postoperativ, erreichbaren Tiefenschärfenbereiches derart erfolgt, dass anhand der verwendeten Metrik, vorzugsweise Netzhautbildmetrik für den postoperativ, erreichbaren Tiefenschärfenbereich ein Grenzwert für eine Mindestsehschärfe festgelegt und daraus der nutzbare Sehaufgabenbereich für die geeignet erscheinende IOLs ermittelt und als Auswahlkriterium genutzt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert für eine Mindestsehschärfe bei 0,6, oder geringer, vorzugsweise bei 0,7 und besonders bevorzugt bei 0,8 liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als ein Parameter der vom Patienten bevorzugte Sehaufgabenbereich berücksichtigt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Berücksichtigung des vom Patienten bevorzugten Sehaufgabenbereiches derart erfolgt, dass anhand der verwendeten Metrik, vorzugsweise Netzhautbildmetrik geeignet erscheinende IOLs ermittelt werden, die dem vom Patienten bevorzugten Sehaufgabenbereich entsprechen und dabei eine ausreichend hohe, postoperative Tiefenschärfe erreichen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als ein zusätzlicher Parameter die Toleranz (LT) der IOL gegenüber postoperativer Falschpositionierung im Auge berücksichtigt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Berücksichtigung der Toleranz bezüglich postoperativer Falschpositionierung der IOL derart erfolgt, dass eine Kennzahl LT für eine klinisch wahrscheinliche Falschpositionierung quantifiziert wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die quantifizierte Kennzahl LT mindestens eine Falschpositionierung senkrecht zur Sehachse in vertikaler und horizontaler Richtung, entlang der Sehachse, eine Verkippungen in vertikaler und horizontaler Richtung oder eine Rotation um die Sehachse beinhaltet.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzahl LT für die Toleranz bezüglich einer postoperativen Falschpositionierung durch folgende Formel quantifiziert werden kann:
in der LT die Kennzahl für die Toleranz, Dez(±X) das sphärische Äquivalent (Sph + Zyl/2) der horizontalen Abweichung von der Zielrefraktion, Dez(±Y) das sphärisches Äquivalent (Sph + Zyl/2) der vertikalen Abweichung von der Zielrefraktion, Dez(±Z) die sphärische Abweichung von der Zielrefraktion aufgrund axialer Verschiebung, Kip(±X) das sphärisches Aquivalent (Sph + Zyl/2) der Abweichung von der Zielrefraktion aufgrund horizontaler Verkippung, Kip(±Y) das sphärisches Äquivalent (Sph + Zyl/2) der Abweichung von der Zielrefraktion aufgrund vertikaler Verkippung und Rot(±Z) die resultierende zylindrische Abweichung von der Zielrefraktion aufgrund axialer Rotation definieren, wobei alle Werte in Dioptrien, in Einheiten der Netzhautbildmetrik oder auch in relativen Einheiten berechnet und/oder angegeben werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Berücksichtigung einer klinisch wahrscheinlichen Falschpositionierung derart erfolgt, dass die Kennzahl LT anhand einer definierten Falschpositionierung oder bei vorgegebener Kennzahl LT der Grad der „erlaubten” Falschpositionierung für geeignet erscheinende IOLs bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Auswahl ein zusätzlicher Parameter in die Berechnung einbezogen wird, der präoperative Merkmale des Auges, insbesondere präoperativ diagnostizierbare, pathologische Indikationen, berücksichtigt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Berücksichtigung der präoperativ diagnostizierbaren, pathologischen Indikationen derart erfolgt, dass diese gemessen und als zu erwartende postoperative Schwankungen der Zielrefraktion berücksichtigt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass zu erwartende postoperative Schwankungen der Zielrefraktion berücksichtigt werden, indem z. B. Werte für Dezentration und Verkippung der natürlichen Augenlinse relativ zur Pupillen- und/oder Limbusmitte gemessen und daraus postoperative Erwartungswerte bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als ein Parameter postoperative, inzisionsbedingte Veränderungen der Hornhaut berücksichtigt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Berücksichtigung postoperativer, inzisionsbedingter Veränderungen der Hornhaut derart erfolgt, dass die zu erwartenden, inzisionsbedingten Veränderungen der Hornhaut aus einer zuvor über eine Population ermittelten Statistik über postoperative Veränderungen vorhergesagt und in das Augenmodell eingerechnet wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere postoperative Veränderung der Hornhaut über eine Population ermittelt wird, indem die Differenz der prä- und postoperativen Keratometerwerte oder die parametrisierte bzw. punktuelle Differenz der prä- und postoperativen Topographie der Hornhaut bestimmt werden.