DE102017210577A1 - Verfahren zur optimierten Bestimmung von Parametern am menschlichen Auge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur verbesserten Teilstreckenbestimmung am menschlichen Auge. Dazu werden biometrische Messdaten des Auges ermittelt und mittels bekannter mittlerer Brechzahlen der Augenmedien eine Gesamtrefraktion des Auges berechnet und mit einer separat bestimmten Refraktion verglichen.Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf der Basis von interferometrischen und/oder bildgebenden und/oder deflektometrischen Messungen, werdena) aus den Messdaten und mittleren Brechzahlen der Augenmedien mittels RT eine Refraktion und/oder WF errechnet,b) diese Refraktion oder WF mit einer separat gemessenen Refraktion und/oder WF verglichen,c) Parameter des Auges variiert werden, bis beide Refraktionen und/oder WF übereinstimmen undd) mit diesen Parametern korrigierte Teilstrecken des Auges berechnet.Das vorgeschlagene Verfahren dient in erster Linie der für die Berechnung einer zu implantierenden IOL erforderlichen biometrischen Messdaten.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches es ermöglicht, verbesserte Teilstreckenbestimmungen am menschlichen Auge durchzuführen. Dazu werden spezielle biometrische Messdaten des Auges ermittelt und mittels bekannter mittlerer Brechzahlen der Augenmedien eine Gesamtrefraktion des Auges berechnet. Diese wird mit einer separat bestimmten Refraktion verglichen. Nachfolgend werden einzelne oder mehrere Parameter des Auges solange variiert, bis eine Übereinstimmung beider Refraktionswerte erzielt wird. Diese Parameter werden genutzt, um individuell korrigierte Teilstrecken des Auges zu berechnen.
• Aus einer Vielzahl individuell bestimmter Brechungsindizes lassen sich neue mittlere Brechzahlen der Augenmedien berechnen, welche sich zur Berechnung der Gesamtrefraktion nutzen lassen. Das Biometer wird somit zum Refraktometer.
• Das Verfahren kann auch genutzt werden, um bereits implantierte IOL bezüglich ihrer refraktiven Wirkung als auch ihres Typs zu überprüfen. Dazu wird der Brechungsindex der IOL aus den im Bild des Auges ermittelten Krümmungsradien und der Mittendicke der IOL sowie aus der separat ermittelten Refraktion berechnet.
• Das Verfahren basiert auf z.B. mittels OCT- A- und B-Scan Verfahren gewonnenen Daten zu den axialen Abständen im Auge sowie zu den Krümmungsradien der brechenden Flächen. Dabei erfolgt die Berechnung der Korrekturdaten z.B. iterativ, z.B. mittels Raytracing-Verfahren (im Weiteren auch kurz: RT). Eine Berücksichtigung der Fehlerketten bei der Erhebung der Daten zur Bewertung der errechneten Korrektur der Biometriedaten ist vorgesehen.
• Das Ziel ist eine Übereinstimmung der Refraktionsdaten zu erzielen. Dabei kann der Brechungsindex sowohl der Linse als auch innerhalb anderer Teilstrecken variiert werden.
• Abgeleitet aus mittleren Brechungsindizes und der Kenntnis aller Krümmungsradien der brechenden Flächen sowie aller Teilstrecken kann die Gesamtrefraktion des Auges aus dieser Biometrie ermittelt werden (objektives Refraktometer). Dabei ist dieses Refraktometer insbesondere für pseudophake Patienten einsetzbar, welche mit herkömmlichen objektiven Refraktometern / Messautomaten durch die starken Reflexe der Intraokularlinse (IOL) schwierig zu vermessen sind.
• Anstelle von OCT-Verfahren können auch bildgebende Verfahren (wie Spaltlampe, Pentacam, Scheimpflugkamera) zur Ermittlung der Abstände und Krümmungsradien verwendet werden.
• Um bei einer Kataraktoperation eine Intraokularlinse mit der richtigen Brechkraft einzusetzen, ist es erforderlich, das Auge möglichst exakt zu messen. Obwohl sich in Abhängigkeit der zu verwendenden Berechnungsformel die jeweils erforderlichen Biometriedaten unterscheiden, stellen der Krümmungsradius der Vorderfläche der Kornea, die Achslänge und die Vorderkammertiefe die bedeutendsten Messwerte dar. Weiterhin sind die Dicke der Linse sowie der Hornhaut und die Krümmungen der Rückfläche der Kornea und der Vorder- und Rückfläche der Linse wertvolle Messdaten.
• Für die Vermessung von Augen haben sich nach dem bekannten Stand der Technik Ultraschallmessgeräte und optische Messgeräte auf der Basis interferometrischer Verfahren, konfokaler Scanner oder spaltbasierte Verfahren durchgesetzt.
• Für die Bestimmung der Refraktion bzw. Fehlsichtigkeit von Augen werden z. B. manuelle oder automatische Refraktometer oder Phoroptoren verwendet.
• Nach dem Stand der Technik sind zahlreiche Lösungen zur Bestimmung der für die Berechnung einer IOL erforderlichen Biometriedaten bekannt. Während ein Teil der Lösungen auf eine hochgenaue Bestimmung der Biometriedaten abstimmt, wird bei anderen Lösungen versucht zusätzliche Parameter in die Berechnung einer IOL einfließen zu lassen.
• Eine erste Gruppe stellen die von ZEISS entwickelten, ersten optischen Biometriegeräte dar, wobei ZEISS Vorreiter bei der Einführung der OCT-Technik in der Augenheilkunde war.
• Mit dem IOLMaster® 700 wird von ZEISS [1] eine Lösung vorgestellt, die auf der SWEPT-Source-OCT-Technologie basiert und die Biometriedaten mittels optischer Kohärenztomografie (OCT) bestimmt. Diese bilden neben der Keratometrie der Korneavorderseite die grundlegenden Parameter zur Berechnung von Intraokularlinsen mittels diverser Berechnungsformeln. Dabei wird die optisch ermittelte Augenlänge, als wesentlicher Berechnungsparameter gegenüber einer großen Datenbasis, welche mittels hochauflösenden Immersions-Ultraschall-Teilstreckenmessungen gewonnen wurden, kalibriert.
• Wie wichtig eine exakte Bestimmung der Biometriedaten ist, belegen mehrere Studien.
• Die optische Biometrie findet insbesondere vor einer Katarakt-OP statt, und erhebt die AL Daten inclusive einer Kataraktlinse, deren Brechungsindex n laut M. Bahrami, u. a. in [2] um ca. Δn =0,02 erhöht sein kann im Vergleich zu Linsen ohne Katarakt. Aus dieser individuell variierenden Brechzahl heraus kann bei einer mittleren Linsendicke von 3,6 mm ein Fehler bzgl. der Augenlänge von etwa 0,1 mm entstehen, der wiederum einen Fehler bzgl. der Refraktion des mit einer IOL korrigierten Auges von ca. 0,2 dpt. verursacht.
• Von A. Berke und P. Münschke wurden in [3] Screening-Prüfmethoden in der Optometrie untersucht. Es wird hier über die Myopisierung von Kataraktaugen mit bis zu 4-5 dpt berichtet, was mit der Brechzahlsteigerung der Kataraktlinse von ca. Δn =0,02 übereinstimmt.
• In der DE 10 2012 016 379 A1 wird ein Verfahren zur Messung der axialen Länge eines Auges mittels optischer Kohärenztomographie beschrieben, bei der mehrere A-Scans der OCT-Messung unter Berücksichtigung der Ausrichtung unter der sie gewonnen wurden und unter Berücksichtigung der Topographie der Cornea zu einer axialen Länge zusammengefasst werden. Damit wird eine Lösung vorgeschlagen, mit der die axiale Länge des Auges trotz ungenauer Ausrichtung des Messgeräts zum Auge exakt bestimmt werden kann.
• Auch die in der DE 10 2010 051 281 A1 beschriebene Lösung betrifft die Bestimmung mehrerer Längen und anderer Größen anhand lokalisierter Grenzflächen im Auge. Die Bestimmung der Biometrie von Augen erfolgt hierbei, indem die bei der Vermessung des Auges gewonnenen Messdaten von einer Auswerteeinheit dazu genutzt werden, ein parametrisches Augenmodell entsprechend anzupassen.
• Im Gegensatz dazu werden bei der in der US 2015/0272439 A1 beschriebenen Lösung neben den Teilstrecken des vorderen Augenabschnittes auch die Refraktionsindizes der Teilstrecken ermittelt.
• Besonders nachteilig wirkt sich aus, dass bei dieser Lösung keine Messung der Augenlänge erfolgt und diese mit einem separaten Gerät durchgeführt werden muss.
• Die erste Ausführungsvariante umfasst die Detektion von Purkinjebildern, welche über geeignete Projektionen erzeugt werden. Aus den 4 Purkinjebildern von Hornhaut und Linse werden zuerst die Radien und mittels Raytracing zusätzlich die Dicken und Brechungsindizes der Teilstrecken berechnet. Nachteil wirkt sich bei dieser Variante aus, dass das 2.Purkinjebild am lebenden Auge sehr schwierig zu detektieren und bei fortgeschrittenem Katarakt die Darstellung des 4. Purkinjebildes sogar unmöglich ist.
• Bei der zweiten Variante werden Beleuchtung, Abbildungsoptiken und Detektoren unter Einhaltung der Scheimpflugbedingung angeordnet. Anstelle eines üblichen Spaltes kommt ein Fadenkreuz zum Einsatz. Um die Rückseite der Linse zu detektieren wird ein kleiner Einfallswinkel der Beleuchtung realisiert, wodurch sich gleichzeitig die Genauigkeit der Längenmessungen im Vergleich zu handelsüblichen Systemen zusätzlich reduziert, was sich sehr nachteilig auswirkt.
• Die DE 101 64 554 A1 betrifft eine Lösung, bei der neben einer Messung der Achslänge und Hornhautkrümmung des Patientenauges auch eine Bestimmung dessen Refraktion erfolgt, wobei dazu vorgespeicherte Werte für eine mittlere Fehlsichtigkeit, eine mittlere Achslänge, einen mittleren Hornhautradius sowie ein optionaler Korrekturfaktor verwendet werden. Da bei der Bestimmung der Refraktion des Auges nur Näherungsformeln und nicht die realen Effekte der Linse, Teilstrecken und Krümmungsradien der brechenden Flächen berücksichtigt wurden, können demzufolge Fehlprognosen von bis zu 5 dpt entstehen.
• Auch die US 2013-100403 A1 umfasst die Bestimmung der physikalischen Längen eines Auges, das Bestimmen einer optischen Länge jedes Segments des Auges, wobei für jedes Segment ein Brechungsindex ermittelt wird. Nachteilig wirkt sich bei dieser Lösung aus, dass nur auf allgemein passende Brechzahlmessungen hingewiesen wird und keine konkrete Methode zur Bestimmung der Brechungsindex der Teilstrecken angegeben werden kann.
• Bei den nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen wirkt sich nachteilig aus, dass für die optische Biometrie Annahmen getroffen werden müssen, die zwar auf einer großen Datenbasis beruhen, aber dennoch auf einem gemittelten Wert basieren. Die im Einzelfall vorhandenen naturgemäßen Abweichungen können dabei jedoch nicht berücksichtigt werden.
• Literatur:
1. [1] Firmenprospekt; „ZEISS IOLMaster® 700“; Carl Zeiss Meditec AG; DE_32_010_0009IV Gedruckt in Deutschland CZ-IV/2017,
2. [2] M. Bahrami, et al; „Refractive index degeneration in older lenses: A potential functional correlate to structural changes that underlie cataract formation“; Experimental Eye Research 140 (2015) 19-27,
3. [3] A. Berke & P. Münschke; „Screening-Prüfmethoden in der Optometrie“;
4. [4] Wolfgang Drexler et al; „Investigation of Dispersion Effects in Ocular Media by Multiple Wavelength Partial Coherence Interferometry“; Experimental Eye Research 66 (1998) 25-33;
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Lösung zur z.B. OCT-basierten Biometrie des Auges zu entwickeln, die die Nachteile der nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen beseitigt und für die Bestimmung der für die Berechnung von Intraokular-Linsen erforderlichen Biometriedaten statt eines sonst verwendeten mittleren Brechungsindexes individuelle Brechungsindizes verwendet. Dadurch wird gewährleistet, dass die ermittelten Biometriedaten eine hohe individuelle Genauigkeit aufweisen.
• Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren zur verbesserten Teilstreckenbestimmung am Auge auf der Basis von interferometrischen und/oder bildgebenden und/oder deflektometrischen Messungen, dadurch gelöst, dass
1. a) aus den Messdaten und mittleren Brechzahlen der Augenmedien mittels Raytracing eine Refraktion und/oder Wellenfront errechnet wird
2. b) diese Refraktion oder WF mit einer separat gemessenen Refraktion und/oder Wellenfront verglichen wird
3. c) Parameter des Auges variiert werden, bis beide Refraktionen und/oder Wellenfront übereinstimmen und
4. d) mit diesen Parametern korrigierte Teilstrecken des Auges berechnet werden.
• Anstelle von OCT-Verfahren können auch bildgebende Verfahren (wie Spaltlampe, Pentacam, Scheimpflugkamera) verwendet werden.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Da bei der Ermittlung von Refraktionsdaten immer die individuellen Schwankungen bzgl. aller biometrischen Abstände, Radien und Brechzahlen in Summe im Refraktionswert oder der Wellenfront (im Weiteren auch kurz: WF) abgeglichen sind, kann erfindungsgemäß damit ein Abgleich der biometrischen Daten erfolgen. Diese korrigierten biometrischen Daten können dann für die gesicherte individuelle refraktive Korrektur bei der Berechnung der IOL verwendet werden.
• Dabei kann die Berechnung der korrigierten biometrischen Daten im einfachsten Fall nur über die Brechzahländerung der Kataraktlinse erfolgen. Weiterhin kann jedoch auch eine Variation einzelner oder aller weiteren Parameter der Biometrie (alle axialen Abstände, alle Krümmungsradien, alle Brechzahlen) innerhalb ihrer Toleranzen bzgl. der Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Messwerte durchgeführt werden, um damit schließlich einen Abgleich mit dem Refraktionswert herzustellen.
• Das vorgeschlagene Verfahren dient in erster Linie der für die Berechnung einer zu implantierenden IOL erforderlichen biometrischen Messdaten unter Verwendung z.B. der optischen Kohärenz-Tomografie (OCT) und der Keratometrie oder Topografie. Anstelle von OCT-Verfahren können auch bildgebende Verfahren (wie Spaltlampe, Pentacam, Scheimpflugkamera) verwendet werden.
• Durch die zusätzliche Erfassung und Berücksichtigung objektiver und/oder subjektiver, refraktiver Messdaten kann die Genauigkeit der Berechnung einer zu implantierenden IOL wesentlich erhöht werden. Selbstverständlich können die mit dem vorgeschlagenen Verfahren ermittelten biometrischen und refraktiven Messdaten auch anderweitig, wie beispielsweise zur Vorbereitung eines chirurgischen Eingriffes oder auch einer Laserbehandlung verwendet werden.
• Weiterhin können dabei aus den Biometriedaten objektive Refraktionsdaten des Auges erhoben und ein individueller gemittelter Brechungsindex der Kataraktlinse (ohne Berücksichtigung der Gradientenstruktur) bestimmt werden. Der damit ermittelte individuelle Brechungsindex bildet die Basis zur Bestimmung einer korrigierten Augenlänge, mit der dann die Brechkraft der IOL durch eine Berechnungsformel oder dem Raytracing-Verfahren ermittelt werden kann.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dazu zeigen
• 1: das Bild eines OCT B-Scans des vorderen Augenabschnitts mit Kornea und Augenlinse,
• 2. das Bild eines OCT B-Scan des gesamten Auges, inklusive der Augenlänge, aller Teilstrecken sowie die Radien der vier brechenden Flächen,
• 3: das Reflexionsbild eines telezentrischen 18-Punkte-Keratometers, inklusive der Pupille und Irisstrukturen und
• 4: die im Display eines Aberrometers dargestellten Refraktionsdaten.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur verbesserten Teilstreckenbestimmung am Auge auf der Basis von interferometrischen und/oder bildgebenden und/oder deflektometrischen Messungen, werden
1. a) aus den Messdaten und mittleren Brechzahlen der Augenmedien mittels RT eine Refraktion und/oder WF errechnet,
2. b) diese Refraktion oder WF mit einer separat gemessenen Refraktion und/oder WF verglichen,
3. c) Parameter des Auges variiert werden, bis beide Refraktionen und/oder WF übereinstimmen und
4. d) mit diesen Parametern korrigierte Teilstrecken des Auges berechnet.
• Hierbei werden zum einen mittels OCT-Verfahren durch A- und B-Scans Biometriedaten, wie Augenlänge, Vorderkammertiefe sowie den jeweils beiden Krümmungsradien und der Dicke von Kornea und Linse gewonnenen und auf der Basis mittleren Brechzahlen die Refraktion des Auges berechnet.
• Für die Ermittlung der Biometriedaten mittels OCT-Verfahren ist es dabei unerheblich, ob die Messdaten nacheinander oder in einer Messung bestimmt werden.
• Hierzu zeigt die 1 das Bild eines OCT B-Scans des vorderen Augenabschnitts mit Kornea K und Augenlinse L. Aus diesem Bild können neben der Vorderkammertiefe und den Dicken von Kornea K und Linse L auch die Krümmungsradien von Kornea K und Linse L bestimmt werden.
• Aus der Abbildung von 1 und insbesondere Abbildung 2 ist ersichtlich, wie aus den OCT B-Scan Daten die intraokularen Teilstrecken entlang der optischen Achse als auch die 4 Radien der brechenden Flächen durch Bildverarbeitung gefittet und ermittelt werden können. Da für diese geometrische Augenmodell-Rekonstruktion eine Umrechnung aus Laufzeitmessungen in geometrische Längen basierend auf angenommenen refraktiven Indizes notwendig ist, ist ersichtlich, dass diese Annahmen Einfluss auf die Rekonstruktion haben.
• Im Vergleich hierzu zeigt die 2 das Bild eines OCT B-Scan des gesamten Auges. Neben der Kornea K und der Linse L beinhaltet dieses Bild den Reflex von der Retina R, so dass zusätzlich zu den aus dem Bild der 1 bestimmbaren Biometriedaten auch die Augenlänge bestimmt werden kann.
• Zum anderen werden mittels Keratometrie oder Topographie die Krümmung der Kornea und damit die Brechkraft der Hornhaut des Auges bestimmt.
• Hierzu zeigt die 3 das Reflexionsbild eines telezentrischen 18-Punkte-Keratometers, inklusive der Pupille P und Irisstrukturen I.
• Durch die zusätzliche, deflektometrische Messung des äußeren Krümmungsradius der Kornea, können Rückschlüsse auf die Gesamtbrechkraft des Auges gezogen werden, da die Kornea die Gesamtbrechkraft des Auges zu etwa 2/3 bestimmt.
• Die aktuell bekannten Methoden zur Vermessung der kornealen Hauptbrechkraft des Auges basieren auf speziell angepassten Verfahren der Deflektometrie, Streifenprojektion und Triangulation. So kann man bei einem Keratometer oder auch Ophthalmometer die Hornhautradien bis auf ca. +/- 0,05 mm genau bestimmen. Mit Topografiegeräten nach den Placidoring- Projektionsverfahren können Höhendaten mit einer Genauigkeit von ca. 1 µm erhoben werden.
• Die nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren der Optischen Kurzkohärenztomografie (OCT) erlauben in den neuesten Versionen aktuell eine Tiefenauflösung im Bereich von ca. 10µm. Entwicklungen zeigen, dass die Genauigkeit von OCT-Verfahren in Zukunft auch in den Genauigkeitsbereich weniger µm gesteigert werden kann und somit die Krümmungsradien der Kornea hinreichend genau bestimmt werden kann.
• Allerdings sind diese neuen Systeme im Vergleich zu den etablierten Verfahren sehr kostenintensiv. Daher ist es erfindungsgemäß vorgesehen vorerst die genaueren Daten der Deflektometrie der kornealen Vorderseite zur Ermittlung der Hornhautbrechkraft und/oder zur Kalibrierung der OCT Daten einzusetzen. Es ist jedoch absehbar, dass mit den Fortschritten bei der OCT bzgl. Auflösung und Reproduzierbarkeit zukünftig auch auf diese Kalibrierung verzichtet werden kann.
• Anstelle von OCT-Verfahren können auch bildgebende Verfahren (wie Spaltlampe, Pentacam, Scheimpflugkamera) verwendet werden.
• Um einen Abgleich zwischen gemessener Refraktion und Vorhersage der Refraktion des Auges basierend auf den dargelegten Biometriedaten vornehmen zu können, bedarf es eines Vorhersageverfahrens, das solche Parameter einbezieht. Klassische IOL-Berechnungsformeln, die letztendlich auch eine Refraktion vorhersagen, sind nicht geeignet, da sie die Linse in der Regel nur durch ihre Brechkraft einbeziehen. Im Bereich der klassischen geometrischen Optik bieten sich aber „dicke Linsen Ansätze“ an, in denen die Linse explizit durch Krümmungsradien und Brechzahlen parametrisiert werden kann. Durch Annahme eines paraxialen Strahlverlaufes lassen sich einfache optische Formeln zur Refraktionsvorhersage entwickeln.
• Ein weiteres geeignetes Verfahren zur Refraktionsvorhersage stellt das Raytracing dar, welches sich dadurch auszeichnet, dass damit sämtliche, auch komplexe optische Modelle berechnet werden können.
• Im Falle der konkreten Problembeschreibung bestünde das optische Modell des Auges aus allen vermessenen Oberflächenmodellen (Vorder- und Rückseite sowie Dicke von Kornea und Linse, und Retina), Abständen zwischen den Oberflächen und Refraktionsindizes der Teilstrecken. Die Oberflächenmodelle können dabei einfach (d. h. sphärisch) oder auch komplex (durch Polynome höherer Ordnung, wie z. B. Zernikepolynome) sein.
• Durch die Strahlverfolgung (mittels Snelliusschem Gesetz) über den gesamten optisch aktiven Querschnitt werden somit auch Effekte von Aberrationen einbezogen. Der optimale Objektabstand, der der aktuellen Gesamtrefraktion entspricht, wird dann festgestellt, wenn alle virtuellen Objektstrahlen auf der Retina z. B. ein mit dem besten Visus korrelierendes Kriterium erfüllen. Dies kann beispielsweise die höchste Strahldichte in der Retinafläche o. ä. sein.
• Eine Variation des Brechungsindexes der Linse hat hierbei direkten Einfluss auf die vorhergesagte Refraktion. Unter Annahme der Korrektheit aller anderen biometrischen Augenparameter ist derjenige Brechungsindex der Linse als korrekt anzunehmen, der zur Äquivalenz zwischen vorhergesagter und gemessener Refraktion führt.
• Abschließend werden die ein oder mehreren, korrigierten Biometriedaten zur Berechnung der IOL verwendet. Für diese Berechnung können klassische IOL-Berechnungsformeln verwendet werden oder das Raytracing.
• Die Berechnung der Refraktionen des Auges erfolgt erfindungsgemäß mittels „Dicke-Linsen-Formel“ oder Raytracing.
• Für die Berechnung der Korrektur ein oder mehrerer, der durch A- und B-Scans ermittelten Biometriedaten werden erfindungsgemäß zwei Varianten vorgeschlagen.
• Gemäß der ersten Variante erfolgt die Berechnung für die Korrektur ein oder mehrerer, der durch A- und B-Scans ermittelten Biometriedaten durch einfache Brechzahländerung der Kataraktlinse.
• Da jedoch die Linse einen Großteil ihrer Brechkraft auch aus der Gradientenstruktur erzeugt, ist diese Modellierung damit verbunden, dass man einen abweichenden (sicher größeren) Brechungsindex einführt, um das Gesamtverhalten der Refraktion der Linse im Zusammenhang mit ihren Krümmungsradien beschreiben zu können
• Gemäß der zweiten Variante erfolgt die Korrektur ein oder mehrerer, der durch A- und B-Scans ermittelten Biometriedaten mittels z. B. Raytracing, wobei dabei Variationen einzelner oder aller Biometriedaten, wie Abstände, Krümmungsradien und Brechzahlen durchgeführt werden, um damit schließlich einen Abgleich zwischen den Refraktionswerten herzustellen.
• Als gemäß dem Verfahrensschritt c) zu variierende Parameter des Auges werden erfindungsgemäß entweder Radien wie Linsenradius oder Kornearadius oder Brechungsindizes verwendet.
• Die gemäß dem Verfahrensschritt d) mit diesen Parametern zu berechnenden korrigierten Teilstrecken des Auges sind Linsendicke, Vorderkammertiefe, Korneadicke oder Augenlänge, wobei vorzugsweise nur eine Teilstrecke insbesondere die Augenlänge verwendet wird.
• Bei der Variation der ausgewählten Biometriedaten ist lediglich darauf zu achten, dass deren Toleranzen bezüglich Reproduzierbarkeit und Genauigkeit nicht überschritten werden.
• Diese Toleranzen ergeben sich für die einzelnen Biometriedaten aus deren Genauigkeit aus dem Messverfahren heraus und deren Reproduzierbarkeit bei der Erhebung des Parameters bei mehreren Messungen bei mindestens einem Gerät, einem Bediener und einem Patienten.
• Prinzipiell kann aber auch auf eine Korrektur ein oder mehrere, der durch A- und B-Scans ermittelten Biometriedaten verzichtet werden, wenn die Abweichung zwischen beiden Refraktionen innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen. Dies ist ein Indiz dafür, dass die Messungen korrekt sind und das Auge des Patienten keine gravierenden Abweichungen von einem „Durchschnittsauge“ hat.
• Erfindungsgemäß wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren zusätzlich z. B. mittels eines Refraktometers, Phoropters oder Aberrometers die Refraktion oder Wellenfront (WF) des Auges bestimmt und zur Korrektur ein oder mehrere, der durch A- und B-Scans ermittelten Biometriedaten sowie zur Berechnung des Brechungsindex der Linse verwendet.
• Hierzu zeigt die 4 die im Display eines Aberrometers dargestellten Refraktionsdaten.
• Von einem Aberrometer wird die gesamte Wellenfront des Auges ermittelt, wobei das Messergebnis in unterschiedlichen Formen dargestellt werden kann.
• Neben den auch von einfachen Refraktometern ermittelten sphäro-zylindrischen Messdaten, liefert ein Aberrometer zusätzlich die insbesondere bei größerem Pupillendurchmesser bedeutenden höheren Aberrationen des Auges.
• Diese können erfindungsgemäß neben den unbedingt erforderlichen sphäro-zylindrischen Daten bei der Berechnung der Korrekturwerte einbezogen werden, was insbesondere bei Anwendung des Raytracing-Verfahrens zu einer Erhöhung der Präzision führt.
• Erfindungsgemäß werden die (alle) ermittelten Werte für die Refraktionen des Auges zur Anzeige gebracht.
• Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung wird das Verfahren dazu verwendet, die Augenlänge, als einen der Hauptparameter für die Berechnung einer IOL, entsprechend zu korrigieren. Dies erfolgt beispielhaft, folgender Maßen:
1. 1. Subjektive R_s oder objektive R_o Refraktion und/oder gesamte Wellenfront ist bekannt.
2. 2. Messung der Augenlänge AL, Teilstrecken (CCT-central corneal thickness, ACD-anterior chamber depth, LT-lens thickness, VD-vitreous depth) und Radien R_1-4 der brechenden Medien mit AL = CCT+ACD+LT+VD
3. 3. Berechnung der Refraktion (sph, zyl, Ax) mittels RT aus 2.
   • - sphärische Refraktion, ermittelt aus Biometriedaten: $${\text{R}}_{\text{sphär}}=\text{f}\left({\text{R}}_{1-4},\text{CCD},\text{ACD},\text{LT},\text{VD},\text{AL},{\text{n}}_{\text{cornea}},{\text{n}}_{\text{AC}},{\text{n}}_{\text{lens}},{\text{n}}_{\text{vitreous}}\right)$$
     
   • - oder in Zylinderebene $${\text{R}}_{\text{zyl}}=\text{f}\left({\text{R}}_{1-4-\text{Zylinderebene}},\text{CCD},\text{ACD},\text{LT},\text{VD},\text{AL},{\text{n}}_{\text{cornea}},{\text{n}}_{\text{AC}},{\text{n}}_{\text{lens}},{\text{n}}_{\text{vitreous}}\right)$$
     
   Die verwendeten Brechungsindizes entsprechen den von Wolfgang Drexler und anderen in [4] veröffentlichten.
4. 4. Berechnung des Linsen Brechungsindex n'_lens sowie der sich daraus ergebenden korrigierten Linsendicke und Augenlänge, welche zur Übereinstimmung mit der Refraktion führt. Erwartetes Ergebnis R_s bzw. R_o ≠ R_sphär oder R_zyl Also beispielsweise: $${\text{R}}_{\text{sphär}}=\text{f}\left({\text{R}}_{1-4},\text{CCD},\text{ACD},\text{LT},\text{VD},\text{AL},{\text{n}}_{\text{cornea}},{\text{n}}_{\text{AC}},{\text{n}}_{\text{lens}},{\text{n}}_{\text{vitreous}}\right)\ne {\text{R}}_{\text{s}}$$
   
   • - folglich ergibt sich für eine Korrektur über die Linsendicke LT+ΔLT eine Übereinstimmung mit der subjektiven Refraktion: $${\text{R}}_{\text{s}}=\text{f}\left({\text{R}}_{1-4},\text{CCD},\text{ACD},\text{LT}+\mathrm{\Delta }\text{LT},\text{VD},\text{AL},{\text{n}}_{\text{cornea}},{\text{n}}_{\text{AC}},{\text{n'}}_{\text{lens}},{\text{n}}_{\text{vitreous}}\right)$$
     
   • - folglich ergibt sich für eine Korrektur über die Augenlänge AL+ΔAL eine Übereinstimmung mit der subjektiven Refraktion: $${\text{R}}_{\text{s}}=\text{f}\left({\text{R}}_{1-4},\text{CCD},\text{ACD},\text{LT},\text{VD},\text{AL}+\mathrm{\Delta }\text{AL},{\text{n}}_{\text{cornea}},{\text{n}}_{\text{AC}},{\text{n'}}_{\text{lens}},{\text{n}}_{\text{vitreous}}\right)$$
     
5. 5. Verwendung der korrigierten LT / AL (LT+ΔLT/AL+ΔAL) zur individuellen IOL Berechnung mittels klassischer IOL - Formeln oder RT
• Auch andere Parameter als die Brechzahl der Linse (z.B. n'_vitreous) können zur Variation verwendet werden, um schließlich einen Abgleich der biometrischen Daten mit der Refraktion zu erhalten.
• Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung wird das Verfahren dazu verwendet, Refraktionsdaten für phake Augen zu bestimmen und eine Plausibilitätsbetrachtung für die ausgewählte IOL durchzuführen.
• Hierzu wird bei Kenntnis der auf der Basis von interferometrischen und/oder bildgebenden und/oder deflektometrischen Messungen ermittelten Augenparametern und entsprechender Brechungsindizes die Fehlsichtigkeit des Auges berechnet.
• Die Bestimmung der Refraktionsdaten für phake Augen erfolgt indem:
1. 1. Subjektive/objektive Refraktion/Wellenfront ist unbekannt
2. 2. Aus einer Vielzahl von Fällen nach Ausgestaltung 1 wird eine mittlere Brechzahl der Augenlinse ermittelt (ggf. in Abhängigkeit anderer Parameter wie Alter, Geschlecht, Kataraktgrad, Visus....) oder bekannte Werte genutzt.
3. 3. Messung Augenlänge, Teilstrecken und Radien der brechenden Medien
4. 4. Mit dieser mittleren Brechzahl werden die korrigierten Teilstrecken (LT, AL) berechnet und unter Kenntnis der Radien erfolgt mittels RT die Berechnung der Refraktion /Wellenfront.
5. 5. Nutzung von Refraktion, AL, Radien für Plausibilitätsbetrachtungen zur ausgewählten IOL --- Qualitätssicherung im IOL Auswahl Prozess
• Die Plausibilitätsbetrachtung könnte dabei so erfolgen, dass vom Arzt der Typ bzw. die optischen Daten der ausgewählten IOL in das Messgerät zur Bestimmung der biometrischen Daten eingegeben werden.
• Anhand der gemessenen Biometriedaten wird dem Arzt vom Messgerät bestätigt, ob die zur Implantation vorgesehene IOL passt. Die vom Messgerät aus den Biometriedaten ermittelte Refraktion wird mit der Refraktion der ausgewählten IOL verglichen und angezeigt, um eine Kontrolle zu ermöglichen. Sollte die vorgesehene IOL nicht passen, wird ein Warnhinweis an den Arzt ausgegeben.
• Gemäß einer dritten vorteilhaften Ausgestaltung wird das Verfahren dazu verwendet, Refraktionsdaten für pseudophake Augen zu bestimmen,
• Die Bestimmung der Refraktionsdaten für pseudophake Augen erfolgt:
1. 1. mittels Biometriedaten, wie Augenlänge, Vorderkammertiefe sowie den jeweils beiden Krümmungsradien und der Dicke von Kornea und Linse
2. 2. in Verbindung mit den bekannten geometrischen und optischen Daten der IOL die objektive Refraktion / Wellenfront mittels Raytracing bestimmt wird.
• Gemäß einer vierten vorteilhaften Ausgestaltung wird das Verfahren dazu verwendet, optische Daten bereits implantierter IOL's zu bestimmen, wobei dies erfolgt indem:
1. 1. Subjektive/objektive Refraktion/Wellenfront ist bekannt
2. 2. Die Krümmungsradien und Dicke der IOL werden aus dem zweidimensionalen Bild ermittelt.
3. 3. Mittels Raytracing wird die Brechzahl der IOL ermittelt
4. 4. Ein optisches Datenblatt der IOL wird erstellt, wobei insbesondere deren refraktiver Wert angezeigt wird. Dabei kann postoperativ festgestellt werden, ob auch die richtige Linse implantiert wurde und Verwechslungen im Falle einer refraktiven Überraschung können ausgeschlossen werden.
• Aus dem so erstellten Datenblatt der IOL kann bei bekannte Herstellerangaben wie Krümmungsradien, Mittendicke und Brechzahl ermittelt werden, um welchen Typ von IOL es sich handelt, z.B.:
• - Monofokale IOL
• - asphärische,
• - multifokale
• - torische
• - refraktive oder auch diffraktive IOL
• Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Verfahren zur Berechnung einer zu implantierenden IOL zur Verfügung gestellt, welches auf biometrischen und refraktiven Messdaten unter Verwendung z. B. der optischen Kohärenz-Tomografie (OCT) und der Keratometrie oder Topografie sowie der objektiven und/oder subjektiven Refraktometrie bzw. der Aberrometrie basiert.
• Die vorliegende Lösung ermöglicht es, aus den z.B. mittels OCT-Verfahren durch A- und B-Scans gewonnene Daten zu den axialen Abständen sowie zu den Krümmungsradien der brechenden Flächen im Auge, Biometriedaten auf Basis mittlerer Brechzahlwerte zu erheben, die Eingang in die Berechnung von IOL's finden. Insbesondere können die so gewonnenen Biometriedaten mittels parallel erhobener Refraktionsdaten korrigiert werden.
• Anstelle von OCT-Verfahren können auch bildgebende Verfahren (wie Spaltlampe, Pentacam, Scheimpflugkamera) verwendet werden.
• Dadurch werden die Nachteile der nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen beseitigt. Für die Bestimmung der für die Berechnung von IOL erforderlichen Biometriedaten werden nunmehr statt eines sonst verwendeten mittleren Brechungsindexes objektive und/oder subjektive, individuelle Refraktionsdaten zum Abgleich verwendet.
• Durch die zusätzliche Ermittlung von individuellen Refraktionsdaten werden Schwankungen bzgl. aller biometrischen Abstände, Radien und Brechzahlen in Summe im Refraktionswert oder der Wellenfront festgestellt und mit den ermittelten Biometriedaten abgeglichen. Die dann korrigierten Biometriedaten können für die gesicherte individuelle refraktive Korrektur bei der Berechnung der IOL verwendet werden.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102012016379 A1 [0017]
• DE 102010051281 A1 [0018]
• US 2015/0272439 A1 [0019]
• DE 10164554 A1 [0023]
• US 2013100403 A1 [0024]

Claims (20)

1. Verfahren zur verbesserten Teilstreckenbestimmung am Auge auf der Basis von interferometrischen und/oder bildgebenden und/oder deflektometrischen Messungen, dadurch gekennzeichnet, dass a) aus den Messdaten und mittleren Brechzahlen der Augenmedien mittels RT eine Refraktion und/oder WF errechnet wird b) diese Refraktion oder WF mit einer separat gemessenen Refraktion und/oder WF verglichen wird c) Parameter des Auges variiert werden, bis beide Refraktionen und/oder WF übereinstimmen und d) mit diesen Parametern korrigierte Teilstrecken des Auges berechnet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer oder mehreren korrigierten Teilstrecken individuell optimierte IOL berechnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Teilstrecken des Auges Linsendicke, Vorderkammertiefe, Korneadicke oder Augenlänge sind, wobei vorzugsweise nur eine Teilstrecke insbesondere die Augenlänge verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter Radien wie Linsenradius oder Kornearadius sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter Brechungsindizes sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die interferometrischen Messungen mit OCT ähnlichen Prinzipien erfolgen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bildgebenden Messungen mit Spaltprinzipien erfolgen.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bildgebenden Messungen mit Verfahren nach dem Scheimpflugprinzip erfolgen.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als deflektometrische Messungen typische Keratometer- oder Topographieprinzipien verwendet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine beliebige Kombination von interferometrischen, bildgebenden und deflektometrischen Prinzipien zur Ermittlung der relevanten Augendaten verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die IOL Berechnung mittels Raytracing oder klassischen IOL Formeln erfolgt.
12. Verfahren zur Ermittlung der Refraktion eines Auges, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kenntnis der auf der Basis von interferometrischen und/oder bildgebenden und/oder deflektometrischen Messungen ermittelten Augenparametern und entsprechender Brechungsindizes die Fehlsichtigkeit des Auges berechnet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlsichtigkeit mittels Raytracing berechnet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechungsindizes durch Mittelung einer Vielzahl nach Anspruch 5 bestimmter Indizes berechnet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechungsindizes von IOL verwendet werden, um die Fehlsichtigkeit pseudophaker Augen zu ermitteln.
16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Augenparameter zur Überprüfung der Plausibilität von zu implantierenden IOL verwendet werden.
17. Verfahren zur Überprüfung von implantierten IOL, dadurch gekennzeichnet, dass a) Krümmungsradien und Mittendicke der IOL aus einem zweidimensionalen Bild des Auges ermittelt werden b) Refraktion und/oder WF des pseudophaken Auges separat ermittelt wird c) der Brechungsindex der IOL berechnet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung mittels Raytracing erfolgt.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datenblatt der IOL erstellt wird, welches insbesondere deren refraktiven Wert darstellt.
20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datenblatt der IOL erstellt wird, welches den Typ der IOL darstellt.

Images