DE102012022059A1 - Method for determining total refracting power of cornea of e.g. astigmatic eye, involves determining refracting power of cornea front side, and determining central thickness of cornea based on total refracting power of cornea - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Gesamtbrechkraft der Hornhaut eines Auges und basiert auf einer Kombination von keratometrischen oder topographischen sowie OCT-basierten Messungen. Die Gesamtbrechkraft der Hornhaut ist insbesondere auch im Hinblick auf die Berechnung und Auswahl von Intraokularlinsen von Bedeutung.The present invention relates to a method for determining the total refractive power of the cornea of an eye and is based on a combination of keratometric or topographic and OCT-based measurements. The total refractive power of the cornea is particularly important with regard to the calculation and selection of intraocular lenses.
Nach dem bekannten Stand der Technik sind dazu zahlreiche Lösungen bekannt.According to the known state of the art numerous solutions are known.
Zur hochgenauen Messung haben sich im Stand der Technik Lösungen etabliert, die auf Verfahren der optische Kohärenztomografie (OCT = optical coherence tomography), der Teilkohärenzinterferometrie (PCI = partial coherence interferometry) oder dergleichen basieren.For high-precision measurement, solutions based on optical coherence tomography (OCT), partial coherence interferometry (PCI) or the like have been established in the prior art.
Das Grundprinzip des OCT-Verfahrens basiert auf der Weißlicht-Interferometrie und vergleicht die Laufzeit eines Signals mit Hilfe eines Interferometers (meist Michelson-Interferometer). Dabei wird der Arm mit bekannter optischer Weglänge (= Referenzarm) als Referenz zum Messarm herangezogen. Die Interferenz der Signale aus beiden Armen ergibt ein Muster, aus dem man die relative optische Weglänge innerhalb eines A-Scans (einzelnes Tiefensignal) herauslesen kann. In den eindimensionalen Rasterverfahren wird der Strahl dann, analog zur Ultraschalltechnik transversal in einer oder auch zwei Richtungen geführt, womit sich ein flächiger B-Scan oder ein dreidimensionales Tomogramm (C-Scan) aufnehmen lässt. Dabei werden die Amplitudenwerte der einzelnen A-Scans typischerweise in logarithmierten Graustufen- oder Falschfarbenwerten dargestellt.The basic principle of the OCT method is based on white-light interferometry and compares the propagation time of a signal using an interferometer (usually Michelson interferometer). The arm with known optical path length (= reference arm) is used as a reference to the measuring arm. The interference of the signals from both arms gives a pattern from which one can read the relative optical path length within an A-scan (single depth signal). In the one-dimensional scanning methods, the beam is then transversely guided in one or two directions analogously to the ultrasound technique, with which a planar B-scan or a three-dimensional tomogram (C-scan) can be recorded. The amplitude values of the individual A-scans are typically displayed in logarithmized gray-scale or false-color values.
Werden allerdings zusätzliche Messgrößen benötigt, können diese beispielsweise aus keratometrischen oder topographischen Bildaufnahmen vom Auge ermittelt werden.However, if additional measured variables are required, they can be determined, for example, from keratometric or topographical image recordings by the eye.
Zwar können diese weiteren Messgrößen und die OCT-Messwerte durch verschiedene Geräte gemessen werden, jedoch erlaubt die Integration der Messung sowohl der OCT als auch der weiteren Messgrößen in einem Gerät eine einfachere Handhabung z. B. nur einmalige Ausrichtung des Gerätes auf den Patienten und eine verbesserte laterale Registrierung der OCT-Messwerten mit den weiteren Messwerten.Although these other measured variables and the OCT measured values can be measured by different devices, the integration of the measurement of both the OCT and the other measured variables in one device allows easier handling, for example. B. only one-time alignment of the device to the patient and an improved lateral registration of the OCT measured values with the other measured values.
Bei einer ersten Gruppe von Lösungen werden die unterschiedlichen Aufnahmen sequentiell, d. h. nacheinander aufgenommen.In a first group of solutions, the different shots are sequentially, i. H. taken in succession.
Ein Beispiel zeigt die
Ein weiteres Beispiel ist der IOLMaster der Firma Carl Zeiss. Dieser ist ein Kombinationsgerät, das die Keratometrie, die Achslänge über PCI (partial coherence interferometry) und die Vorderkammertiefe über eine Spaltbeleuchtung und Bilddetektion, sowie weitere Parameter des Auges wie den sogenannten Weis-zu-Weis-Abstand bestimmt.Another example is the IOLMaster from Carl Zeiss. This is a combination device that determines the keratometry, the axial length via PCI (partial coherence interferometry) and the anterior chamber depth via slit illumination and image detection, as well as other parameters of the eye such as the so-called "Weis-to-Weis-Abstand".
Bei all diesen sequentiell erfolgenden Messungen ist der Zeitaufwand für die Messungen höher. Nachteilig wirkt sich außerdem aus, dass die unterschiedlichen Messungen von OCT und Ultraschall bzw. Keratometrie aufgrund möglicher Augenbewegungen an leicht verschiedenen Stellen erfolgen könnte. Im Allgemeinen ist deshalb eine Wiederholbarkeit der Messung entsprechend schwer zu realisieren.In all of these sequential measurements, the time required for the measurements is higher. Another disadvantage is that the different measurements of OCT and ultrasound or keratometry could be due to possible eye movements at slightly different locations. In general, therefore, a repeatability of the measurement is correspondingly difficult to realize.
Bei einer zweiten Gruppe von Lösungen werden die unterschiedlichen Aufnahmen gleichzeitig aufgenommen, wofür die Messsysteme über eine entsprechende optische Trennung verfügen müssen.In a second group of solutions, the different images are recorded simultaneously, for which the measuring systems must have a corresponding optical separation.
Als ein weiteres Beispiel ist in
Die bereits oben erwähnte
In all diesen Beispielen erfolgt eine optische Trennung der unterschiedlichen Messsysteme entweder durch die Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen oder über zusätzliche optische Elemente, die verhindern, dass sich die Messsysteme gegenseitig beeinflussen.In all of these examples, optical separation of the different measurement systems occurs either through the use of different wavelengths or through additional optical elements that prevent the measurement systems from interfering with each other.
Nachteilig wirkt sich bei den zuvor beschriebenen Techniken aus, dass die klassischen Verfahren der Keratometrie und Topographie nur den Radius Ra der Hornhautvorderseite messen und daraus näherungsweise die Gesamtbrechkraft KKer der Hornhaut, inklusive der optischen Wirkung der Rückseite, ermitteln. Gemäß der Literatur [7] wird die Gesamtbrechkraft KKer wie folgt berechnet:
Die Annahmen über Hornhautdicke und Vorder-/Rückseitenverhältnis, sowie deren Brechungsindizes sind implizit im Wert nK enthalten. The assumptions about corneal thickness and front / back side ratio as well as their refractive indices are implicitly included in the value n K.
Andere Ansätze messen die Gesamtbrechkraft der Hornhaut ohne Annahmen zu Vorder-/Rückseitenverhältnis und/oder Hornhautdicke durch Verwendung von OCT oder einer Kombination von OCT und Topographie. Eine gute Wiederholbarkeit der Messung der Hornhautradien mittels OCT ist schwierig zu erreichen. Insbesondere sind aufgrund möglicher Augenbewegung während der Messung hohe Scangeschwindigkeiten und Auflösungen erforderlich. Für eine korrekte Vermessung der Radien ist eine exakte Kalibrierung des OCT (inklusive Scanner) erforderlich. Dies gilt auch in Kombination mit Topographie.Other approaches measure the total corneal refractive power without assuming front / back aspect ratio and / or corneal thickness using OCT or a combination of OCT and topography. Good repeatability of OCT measurement of corneal radii is difficult to achieve. In particular, due to possible eye movement during the measurement, high scan speeds and resolutions are required. Correct measurement of the radii requires exact calibration of the OCT (including scanner). This also applies in combination with topography.
Zur Auswahl einer Intraokularlinse (IOL) mittels IOL-Berechnungsformel wird in der Praxis häufig auf das empirische Wissen der ULIB-Datenbank zurückgegriffen. Hierfür ist es erforderlich, dass die gemessene Gesamtbrechkraft der Hornhaut im Bevölkerungsmittel für normale Augen mit den Messwerten des Keratometers des IOLMasters übereinstimmt.In order to select an intraocular lens (IOL) by means of an IOL calculation formula, the empirical knowledge of the ULIB database is frequently used in practice. For this purpose, it is necessary that the measured total corneal refractive power in the population for normal eyes corresponds to the measurements of the keratometer of the IOL master.
Dies ist für bestehende Ansätze zur Bestimmung der Gesamtbrechkraft der Hornhaut eines Auges nicht der Fall oder zumindest nicht nachgewiesen.This is not the case or at least not proven for existing approaches for determining the total refractive power of the cornea of an eye.
Literaturliterature
-
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Bestimmung der Gesamtbrechkraft der Hornhaut eines Auges zu entwickeln, welches auf die Annahme von Normalwerten verzichtet und insbesondere auch für die Bestimmung der Gesamtbrechkraft der laserbehandelten Hornhaut eines Auges anwendbar ist.The present invention has for its object to develop a method for determining the total refractive power of the cornea of an eye, which waives the assumption of normal values and in particular for the determination of the total refractive power of the laser-treated cornea of an eye is applicable.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Gesamtbrechkraft der Hornhaut eines Auges basierend auf den Messwerten einer keratometrischen oder topographischen sowie mindestens einer OCT-basierten Messung, gemäß der folgenden Verfahrensschritte dadurch gelöst, dass:
- a) der Radius Ra der Hornhautvorderseite keratometrisch oder topographisch gemessen und daraus die Brechkraft Ka der Hornhautvorderseite wie folgt bestimmt wird:
Ka = n 1 – n0 / Ra (1) - b) der Radius Rp der Hornhautrückseite OCT-basiert gemessen und daraus die Brechkraft Kp der Hornhautrückseite wie folgt bestimmt wird:
Kp = n2 – n1 / Rp (2) - c) die zentrale Dicke d der Hornhaut OCT-basiert gemessen und danach die Gesamtbrechkraft K der Hornhaut wie folgt bestimmt wird:
K = Ka + Kp – d / n1KaKp (3)
- K
- die Gesamtbrechkraft der Hornhaut,
- Ka
- die Brechkraft Hornhautvorderseite,
- Kp
- die Brechkraft Hornhautrückseite,
- Ra
- den Radius Hornhautvorderseite,
- Rp
- den Radius Hornhautrückseite,
- n0
- den Brechungsindex von Luft,
- n1
- den Brechungsindex der Hornhaut,
- n2
- den Brechungsindex des Kammerwasser und
- d
- die zentrale Dicke der Hornhaut
- a) the radius R a of the anterior corneal surface is measured keratometrically or topographically and from this the refractive power K a of the anterior corneal surface is determined as follows:
Ka = n 1 -n 0 / Ra (1) - b) the radius R p of the back of the cornea is measured OCT-based and from this the refractive power K p of the back of the cornea is determined as follows:
Kp = n2 - n1 / Rp (2) - c) the central thickness d of the cornea is measured OCT-based and then the total refractive power K of the cornea is determined as follows:
K = Ka + Kp - d / n1 KaKp (3)
- K
- the total refractive power of the cornea,
- K a
- the refractive power of the front of the cornea,
- K p
- the refractive power of the back of the cornea,
- R a
- the radius cornea front,
- R p
- the radius cornea back,
- n 0
- the refractive index of air,
- n 1
- the refractive index of the cornea,
- n 2
- the refractive index of aqueous humor and
- d
- the central thickness of the cornea
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention the object is solved by the features of the independent claims. Preferred developments and refinements are the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Bestimmung der Gesamtbrechkraft der Hornhaut eines Auges und basiert auf einer Kombination von keratometrischen oder topographischen sowie OCT-basierten Messungen. Dabei ist das Verfahren sowohl für normalsichtige als auch für astigmatische Augen anwendbar.The method according to the invention serves to determine the total refractive power of the cornea of an eye and is based on a combination of keratometric or topographic and OCT-based measurements. The method is applicable to both normal-sighted and astigmatic eyes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The invention will be described in more detail below with reference to exemplary embodiments.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Gesamtbrechkraft der Hornhaut eines Auges basiert aus den Messwerten einer keratometrischen oder topographischen sowie mindestens einer OCT-basierten Messung. Im Einzelnen wird dabei, gemäß der folgenden Verfahrensschritte:
- d) der Radius Ra der Hornhautvorderseite keratometrisch oder topographisch gemessen und daraus die Brechkraft Ka der Hornhautvorderseite wie folgt bestimmt:
Ka = n1 – n0 / Ra (1) - e) der Radius Rp der Hornhautrückseite OCT-basiert gemessen und daraus die Brechkraft Kp der Hornhautrückseite wie folgt bestimmt:
Kp = n2 – n1 / Rp (2) - f) die zentrale Dicke d der Hornhaut OCT-basiert gemessen und danach die Gesamtbrechkraft K der Hornhaut wie folgt bestimmt:
K = Ka + Kp – d / n1KaKp (3)
- K
- die Gesamtbrechkraft der Hornhaut,
- Ka
- die Brechkraft Hornhautvorderseite,
- Kp
- die Brechkraft Hornhautrückseite,
- Ra
- den Radius Hornhautvorderseite,
- Rp
- den Radius Hornhautrückseite,
- n0
- den Brechungsindex von Luft,
- n1
- den Brechungsindex der Hornhaut,
- n2
- den Brechungsindex des Kammerwasser und
- d
- die zentrale Dicke der Hornhaut
- d) the radius R a of the anterior corneal surface is measured keratometrically or topographically and from this the refractive power K a of the front surface of the cornea is determined as follows:
Ka = n1 - n0 / Ra (1) - e) the radius R p of the back of the cornea is measured OCT-based and from this the refractive power K p of the back of the cornea is determined as follows:
Kp = n2 - n1 / Rp (2) - f) the central thickness d of the cornea is measured OCT-based and then the total refractive power K of the cornea is determined as follows:
K = Ka + Kp - d / n1 KaKp (3)
- K
- the total refractive power of the cornea,
- K a
- the refractive power of the front of the cornea,
- K p
- the refractive power of the back of the cornea,
- R a
- the radius cornea front,
- R p
- the radius cornea back,
- n 0
- the refractive index of air,
- n 1
- the refractive index of the cornea,
- n 2
- the refractive index of aqueous humor and
- d
- the central thickness of the cornea
Gemäß der von T. Olsen in [7] gemachten Ausführungen zur Bestimmung der Brechkraft der Hornhaut, erfolgt die Beschreibung der Gesamtbrechkraft K der Hornhaut hierbei ebenfalls mittels paraxialer Optik (auch „dicke Linse” genannt).According to the statements made by T. Olsen in [7] on the determination of the refractive power of the cornea, the description of the total refractive power K of the cornea also takes place here by means of paraxial optics (also called "thick lens").
Als Voraussetzung für die Brechungsindizes dienen dabei folgende typische Werte:
- • Brechungsindex Luft n0 = 1,
- • Brechungsindex Hornhaut n1 = 1,376 und
- • Brechungsindex Kammerwasser n2 = 1,336.
- Refractive index air n 0 = 1,
- • refractive index cornea n 1 = 1.376 and
- • refractive index aqueous humor n 2 = 1.336.
Im Unterschied zu den Lösungen des Standes der Technik, die auf verschiedenen klassischen Messverfahren mit entsprechenden Annahmen basieren, wird bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren neben dem Radius der Hornhautvorderseite Ra auch der Radius Hornhautrückseite Rp gemessen.In contrast to the solutions of the prior art, which are based on different classical measuring methods with corresponding assumptions, in the method proposed here, in addition to the radius of the corneal front side R a , the radius of the corneal reverse side R p is also measured.
Während der Radius der Hornhautvorderseite Ra keratometrisch oder topographisch gemessen wird, erfolgt die Bestimmung der übrigen Messwerte, wie Radius Hornhautrückseite R'p und zentrale Dicke d der Hornhaut OCT-basiert.While the radius of the anterior corneal surface R a is measured keratometrically or topographically, the determination of the other measured values, such as the radius of the back of the cornea R ' p and the central thickness d of the cornea is OCT-based.
Erfindungsgemäß geht der OCT-basiert gemessene Radius R'p der Hornhautrückseite nicht direkt als Messwert in die Berechnung der Gesamtbrechkraft K nach Verfahrensschritt c) ein, sondern berücksichtigt das zuvor in einem Zusatzschritt:
- g) bestimmte Vorder-/Rückseitenverhältnis c:
Rp = c·Ra (4) c = R'p / R'a
- g) certain front / back ratio c:
R p = c · R a (4) c = R'p / R'a
Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass die Anforderungen an ein korrektes Verhalten der OCT-Scanner und an eine exakte Optikjustage deutlich reduziert werden können. Zudem kann auf eine Vermessung des tatsächlichen Scannerverhaltens verzichtet werden.This procedure has the advantage that the requirements for a correct behavior of the OCT scanner and for an exact optical adjustment can be significantly reduced. In addition, a measurement of the actual scanner behavior can be dispensed with.
Fehler in den OCT-basierten Messwerten der Radien können wie folgt ausgedrückt werden:
Falls die Faktoren xa und xp gleich sind (xa = xp), so ist das OCT-basiert ermittelte Vorder-/Rückseitenverhältnis c in jedem Fall korrekt, da sich die Faktoren aus Formel (4) herauskürzen. Derartige Fehler, die beispielsweise durch eine falsche Breite der OCT-B-Scans aufgrund inkorrekten Verhaltens der Scanner entstehen können, haben also keinen Einfluss auf die Bestimmung der Gesamtbrechkraft K.If the factors x a and x are the same p (x a = x p), the front-based OCT determined / back ratio c is correct in every case, cancel out as the factors of formula (4). Such errors, which may arise for example due to an incorrect width of the OCT-B scans due to incorrect behavior of the scanners, thus have no influence on the determination of the total refractive power K.
Andere Arten von Fehlern, für die xa ≈ xp gilt, wirken sich zwar sowohl auf das Vorder-/Rückseitenverhältnis c als auch die Gesamtbrechkraft K der Hornhaut aus, allerdings ist der entstehende Fehler aber gering, da nur das Verhältnis xp/xa ≈ 1 in c und K eingeht. Dies trifft insbesondere auf lineare Fehler in den OCT-basiert gemessenen Radien zu, die wie folgt beschrieben werden können:
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die OCT-basierte Messung in Form mindestens eines B-Scans, entlang mindestens eines Meridians.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the OCT-based measurement takes place in the form of at least one B-scan, along at least one meridian.
Obwohl dieses Vorgehen für normalsichtige Augen ausreichend sein sollte, kann die Genauigkeit der Bestimmung der Gesamtbrechkraft der Hornhaut eines Auges zusätzlich erhöht werden, wenn die OCT-basierte Messung in Form mehrerer B-Scans vorzugsweise entlang mehreren Meridianen erfolgt.Although this procedure should be sufficient for eyes with normal vision, the accuracy of the determination of the total refractive power of the cornea of an eye can be additionally increased if the OCT-based measurement in the form of several B-scans preferably takes place along several meridians.
Liegen somit mehr als ein Messwert für R'a, R'p und/oder d vor, so werden die OCT-basiert ermittelten Messwerte nach vorheriger Entfernung von „Ausreißern” arithmetisch gemittelt und gehen dann in die Berechnung der Gesamtbrechkraft K nach Verfahrensschritt c) ein.If more than one measured value is thus present for R ' a , R' p and / or d, the OCT-based measured values are arithmetically averaged after previous removal of "outliers" and then go into the calculation of the total refractive power K according to method step c). one.
Erfindungsgemäß erfolgt die OCT-basierte Messung der Radien der Hornhaut dadurch, dass auf die B-Scans Bildverarbeitungsalgorithmen angewendet werden. Beispielsweise können Funktionen an Vorder- und Rückseite der Hornhaut angefittet werden. Vorzugsweise wird hierbei an Vorder- und Rückseite der Hornhaut jeweils ein Kreis angefittet, der besonders bevorzugt symmetrisch zum Vertex liegt.According to the invention, the OCT-based measurement of the radii of the cornea is carried out by applying image processing algorithms to the B-scans. For example, functions on the front and back of the cornea can be fitted. Preferably, in each case a circle is attached to the front and back of the cornea, which is particularly preferably symmetrical to the vertex.
Bevorzugt wird hierbei an eine Zone symmetrisch um den Vertex angefittet, die entweder 6 mm breit ist oder der Zone entspricht, in der der Radius Ra der Hornhautvorderseite gemessen wird.In this case, it is preferable to fit a zone symmetrically around the vertex, which is either 6 mm wide or corresponds to the zone in which the radius R a of the front surface of the cornea is measured.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass das Anfitten von Polynomen und die Bestimmung des Krümmungsradius am Scheitel im Allgemeinen zu systematisch abweichenden Messungen der Radien und auch des Vorder-/Rückseitenverhältnisses führt.In this context it should be noted that the fitting of polynomials and the determination of the radius of curvature at the vertex generally leads to systematically deviating measurements of the radii and also the front / back ratio.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Gesamtbrechkraft der Hornhaut eines astigmatischen Auges verwendet, aus den Messwerten einer keratometrischen oder topographischen sowie OCT-basierter Messungen in Form zweier B-Scans, entlang zweier Meridiane, die den zuvor ermittelten Hauptschnitten entsprechen, verwendet.In a particularly advantageous embodiment, the method according to the invention is used for determining the total refractive power of the cornea of an astigmatic eye, from the measured values of a keratometric or topographic and OCT-based measurements in the form of two B-scans, along two meridians corresponding to the previously determined main sections. used.
Für die Auswahl einer torischen IOL zur Kompensation eines astigmatischen Augenfehlers ist die Messung der Hornhautbrechkräfte K1 und K2 entlang der beiden Hauptschnitte und die zugehörige Achsenlage α erforderlich. Nach den Lösungen des Standes der Technik messen etablierte Verfahren hierfür die beiden Radien Ra1 und Ra2 und den Winkel αa der Hornhautvorderseite und berechnen die Gesamtbrechkräfte K1 und K2 unter gewissen Annahmen.For the selection of a toric IOL for the compensation of an astigmatic eye defect, the measurement of the corneal refractive powers K 1 and K 2 along the two main sections and the associated axial position α is required. According to the solutions of the prior art, established methods for this measure the two radii R a1 and R a2 and the angle α a of the front surface of the cornea and calculate the total refractive powers K 1 and K 2 under certain assumptions.
Erfindungsgemäß ist es allerdings auch hier wünschenswert, die Beträge der Hornhautrückseite und -dicke durch ausdrücklich Messung zu berücksichtigen. Hierbei wird von der Annahme ausgegangen, dass die auf der Vorderseite der Hornhaut ermittelten Hauptschnitte auch für die Rückseite bzw. die Hornhaut als Ganzes gelten.According to the invention, however, it is also desirable here to take into account the amounts of the corneal reverse side and thickness by express measurement. The assumption here is that the main cuts on the front of the cornea also apply to the back or the cornea as a whole.
Zur Bestimmung der Gesamtbrechkraft der Hornhaut eines astigmatischen Auges wird im Einzelnen gemäß der folgenden Verfahrensschritte:
- a) die Radien Ra1 und Ra2 der Hauptschnitte der Hornhautvorderseite keratometrisch oder topographisch gemessen und daraus die Brechkraft Ka der Hornhautvorderseite wie folgt bestimmt wird:
Ka1 = n1 – n0 / Ra1 Ka2 = n1 – n0 / Ra2 (1) - b) die Radien Rp1 und Rp2 der Hauptschnitte der Hornhautrückseite OCT-basiert gemessen und daraus die Brechkräfte Kp1 und Kp2 der Hornhautrückseite wie folgt bestimmt wird:
Kp1 = n2 – n1 / Rp1 K2 = n2 – n1 / Rp2 (2) - c) die zentrale Dicke d der Hornhaut OCT-basiert gemessen und danach die Gesamtbrechkräfte K1 und K2 der Hauptschnitte der Hornhaut wie folgt bestimmt wird:
K1 = Ka1 + Kp1 – d / n1Ka1Kp1 K2 = Ka2 + Kp2 – d / n1Ka2Kp2(3)
- K1,2
- die Gesamtbrechkraft der Hornhaut,
- Ka1,2
- die Brechkraft Hornhautvorderseite,
- Kp1,2
- die Brechkraft Hornhautrückseite,
- Ra1,2
- den Radius Hornhautvorderseite,
- Rp1,2
- den Radius Hornhautrückseite,
- n0
- den Brechungsindex von Luft,
- n1
- den Brechungsindex der Hornhaut,
- n2
- den Brechungsindex des Kammerwasser und
- d
- die zentrale Dicke der Hornhaut
- a) the radii R a1 and R a2 of the main sections of the anterior corneal surface are measured keratometrically or topographically and from this the refractive power K a of the anterior surface of the cornea is determined as follows:
Ka1 = n1 - n0 / Ra1 Ka2 = n1 - n0 / Ra2 (1) - b) the radii R p1 and R p2 of the main sections of the back of the cornea are measured OCT-based and from this the refractive powers K p1 and K p2 of the back of the cornea are determined as follows:
Kp1 = n2 - n1 / Rp1 K 2 = n2 - n1 / Rp2 (2) - c) the central thickness d of the cornea is measured OCT-based and then the total refractive powers K 1 and K 2 of the main sections of the cornea are determined as follows:
K1 = Ka1 + Kp1 - d / n1Ka1Kp1 K2 = Ka2 + Kp2 - d / n1Ka2Kp2 (3)
- K 1,2
- the total refractive power of the cornea,
- K a1,2
- the refractive power of the front of the cornea,
- K p1,2
- the refractive power of the back of the cornea,
- R a1,2
- the radius cornea front,
- R p1,2
- the radius cornea back,
- n 0
- the refractive index of air,
- n 1
- the refractive index of the cornea,
- n 2
- the refractive index of aqueous humor and
- d
- the central thickness of the cornea
Auch hier dienen als Voraussetzung für die Brechungsindizes die zuvor genannten, typischen Werte:
- • Brechungsindex Luft n0 = 1,
- • Brechungsindex Hornhaut n1 = 1,376 und
- • Brechungsindex Kammerwasser n2 = 1,336.
- Refractive index air n 0 = 1,
- • refractive index cornea n 1 = 1.376 and
- • refractive index aqueous humor n 2 = 1.336.
Im Unterschied zu den Lösungen des Standes der Technik, die auf verschiedenen klassischen Messverfahren mit entsprechenden Annahmen basieren, werden bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren neben den Radien der Hornhautvorderseite Ra1 und Ra2 auch die Radien der Hornhautrückseite R1 und R2 gemessen.In contrast to the solutions of the prior art, which are based on various classical measuring methods with corresponding assumptions, the radii of the corneal back side R 1 and R 2 are measured in the method proposed here in addition to the radii of the cornea front side R a1 and R a2 .
Während die Radien der Hornhautvorderseite Ra1 und Ra2 keratometrisch oder topographisch gemessen werden, erfolgt die Bestimmung der übrigen Messwerte, wie der Radien der Hornhautrückseite R'p1 und R'p2 sowie der zentralen Dicke d der Hornhaut OCT-basiert.While the radii of the anterior corneal surface R a1 and R a2 are measured keratometrically or topographically, the determination of the other measured values, such as the radii of the back of the cornea R ' p1 and R' p2 and the central thickness d of the cornea are OCT-based.
Erfindungsgemäß gehen auch hier die OCT-basiert gemessenen Radien R'p1 und R'p2 der Hornhautrückseite nicht direkt als Messwerte in die Berechnung der Gesamtbrechkräfte K1 und K2 nach Verfahrensschritt c) ein, sondern berücksichtigt die zuvor in einem ZusatzschrittAccording to the invention, the OCT-based measured radii R ' p1 and R' p2 of the back of the cornea are not directly included here as measured values in the calculation of the total refractive powers K 1 and K 2 according to method step c), but are also considered in an additional step
d) bestimmten Vorder-/Rückseitenverhältnisse c1 und C2:
Für die Berechnung der Gesamtbrechkräfte K1 und K2 werden die Radien Rp1 und Rp2 der Hornhautrückseite aus dem Vorder-/Rückseitenverhältnissen c1 und c2 durch Umstellung der Formeln (4) bestimmt.For the calculation of the total refractive powers K 1 and K 2 , the radii R p1 and R p2 of the back of the cornea are determined from the front / rear ratios c 1 and c 2 by changing the formulas (4).
In Bezug auf die Anforderungen an ein korrektes Verhalten der OCT-Scanner und an eine exakte Optikjustage, sowie auftretende Fehler in den OCT-basierten Messwerten gilt das zuvor beschriebene entsprechend.With regard to the requirements for a correct behavior of the OCT scanner and to an exact optical adjustment, as well as occurring errors in the OCT-based measured values, the previously described applies accordingly.
Da hier zwangsläufig mehr als ein Messwert für Ra1, Ra2, Rp1, Rp2 und/oder d vorliegen, werden die OCT-basiert ermittelten Messwerte auch hier nach vorheriger Entfernung von „Ausreißern” arithmetisch gemittelt und gehen dann in die Berechnung der Gesamtbrechkräfte K1,2 ein.Since there is necessarily more than one measured value for R a1 , R a2 , R p1 , R p2 and / or d, the OCT-based measured values are also arithmetically averaged here after previous removal of "outliers" and then go into the calculation of Total refractive powers K 1.2 a.
Erfindungsgemäß erfolgt auch hier die OCT-basierte Messung der Radien der Hornhaut dadurch, dass auf die B-Scans Bildverarbeitungsalgorithmen angewendet werden. Beispielsweise können Funktionen an Vorder- und Rückseite der Hornhaut angefittet werden. Bevorzugt wird hierbei jeweils ein Kreis angefittet, der vorzugsweise symmetrisch zum Vertex liegt.According to the invention, the OCT-based measurement of the radii of the cornea also takes place here in that image processing algorithms are applied to the B-scans. For example, functions on the front and back of the cornea can be fitted. Preferably, in each case a circle is fitted, which is preferably symmetrical to the vertex.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich B-Scans nicht nur entlang der zuvor ermittelten Hauptschnitte, sondern entlang mehrerer Meridiane zu realisieren und daraus eine Höhenkarte der Hornhautrückseite zu konstruieren. Dies ist entweder rein OCT-basiert oder durch Kombination von Keratometrie/Topographie und Pachymetrie (aus OCT) möglich. Eine ausführliche Beschreibung ist der Literatur [6] zu entnehmen.According to a further embodiment of the method according to the invention, it is possible not only to realize B-scans along the previously determined main sections, but also along several meridians and to construct a height map of the back of the cornea therefrom. This is possible either purely OCT-based or by combination of keratometry / topography and pachymetry (from OCT). A detailed description can be found in the literature [6].
Die Messung der Asphärizität, d. h. des sogenannten „Shape Factor” ist sowohl bei Topographen als auch bei Keratometern mit mehr als einer Messzone möglich und außerdem üblich. Wenn aus diesem Formparameter Rückschlüsse auf die optischen Eigenschaften der Hornhaut, wie beispielsweise die sphärischen Aberrationen gezogen werden soll, ist eine Messung des Beitrags der Hornhautrückseite wünschenswert. Dementsprechend lässt sich das zuvor für die torische Vermessung beschriebene entsprechend auch für die Asphärizität verwenden. Anstelle einer torischen ist für beide Oberflächen eine asphärische Betrachtung zu verwenden. Die Kombination der optischen Wirkungen der beiden Hornhautflächen wird beispielsweise mittels Raytracing entsprechend verallgemeinert.The measurement of asphericity, d. H. The so-called "Shape Factor" is possible with topographs as well as kerateters with more than one measuring zone and is also common. If conclusions about the optical properties of the cornea, such as the spherical aberrations, are to be drawn from this shape parameter, a measurement of the contribution of the back of the cornea is desirable. Accordingly, the one described previously for the toric measurement can also be used correspondingly for the asphericity. Instead of a toric, an aspherical view should be used for both surfaces. The combination of the optical effects of the two corneal surfaces is correspondingly generalized by means of ray tracing, for example.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt mit dem Gesamtbrechkraft der Hornhaut eines Auges exakt bestimmt werden kann. With the solution according to the invention, a method is made available with the total refractive power of the cornea of an eye can be accurately determined.
Das Verfahren verzichtet auf die Annahme von Normalwerten und ist zudem für die Bestimmung der Gesamtbrechkraft der laserbehandelten Hornhaut eines Auges anwendbar.The method dispenses with the assumption of normal values and is also applicable for the determination of the total refractive power of the laser-treated cornea of an eye.
Erfindungsgemäß geht der OCT-basiert gemessene Radius Rp der Hornhautrückseite nicht direkt als Messwerte in die Berechnung der Gesamtbrechkräfte K ein, sondern aus dem zuvor bestimmten Vorder-/Rückseitenverhältnis c.According to the invention, the OCT-based measured radius R p of the back of the cornea is not directly included as measured values in the calculation of the total refractive powers K, but rather from the previously determined front / back ratio c.
Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass die Anforderungen an ein korrektes Verhalten der OCT-Scanner und an eine exakte Optikjustage deutlich reduziert werden können. Zudem kann auf eine Vermessung des tatsächlichen Scannerverhaltens verzichtet werden.This procedure has the advantage that the requirements for a correct behavior of the OCT scanner and for an exact optical adjustment can be significantly reduced. In addition, a measurement of the actual scanner behavior can be dispensed with.
Außerdem haben Fehler in den OCT-basiert ermittelten Messwerten nur noch einen geringen oder gar keinen Einfluss auf die Bestimmung der Gesamtbrechkraft K. Somit sind die Anforderungen an die Genauigkeit gewisser Aspekte der Datenaufnahme und -auswertung deutlich geringer als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen.In addition, errors in the OCT-based measured values have little or no influence on the determination of the total refractive power K. Thus, the accuracy requirements of certain aspects of data acquisition and evaluation are significantly lower than those known from the prior art Solutions.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2005/0203422 A1 [0008, 0013] US 2005/0203422 A1 [0008, 0013]
- US 2005/0018137 A1 [0012] US 2005/0018137 A1 [0012]
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