WO2015086611A1 - Verfahren zur optimierten auswahl der in ein auge zu implantierenden iol - Google Patents

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WO2015086611A1
WO2015086611A1 PCT/EP2014/077074 EP2014077074W WO2015086611A1 WO 2015086611 A1 WO2015086611 A1 WO 2015086611A1 EP 2014077074 W EP2014077074 W EP 2014077074W WO 2015086611 A1 WO2015086611 A1 WO 2015086611A1
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iol
eye
implanted
corneal
selection
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PCT/EP2014/077074
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Tobias BÜHREN
Michael Trost
Christopher Weth
Ferid Bajramovic
Wei-Jun Chen
Martin VOLKWARDT
Michael Zimmermann
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Carl Zeiss Meditec Ag
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method for optimized selection of the intraocular lens (IOL) to be implanted in an eye in order to optimize the results of refractive procedures on the eye.
  • the prerequisite for this is the correct determination of the biometric data of the eye required for the selection of an IOL.
  • IOLs are selected or adjusted on the basis of measured and / or estimated variables, whereby only individual parameters in the form of individual measured values or as an average over defined patient groups are taken into account.
  • the input parameters for the calculation process are, on the one hand, the biometric data of the eye to be treated determined by means of an ophthalmological measuring device and, on the other hand, the data of the implantation candidates (1... N).
  • These IOLs typically vary in IOL type (including variation in their asphericity or toricity) and IOL power.
  • IOL formulas A widely used method for determining the refraction of the patient after the onset of the IOL are the so-called IOL formulas.
  • the IOL formulas are based on additional correction factors due to their simplified model assumptions.
  • the approaches are correspondingly different.
  • the IOL refractive power and the residual refraction are calculated.
  • different selection criteria or metrics can be used for the calculation.
  • retinal image metrics have been found to be particularly suitable, other optical evaluation parameters or selection criteria known to those skilled in the art can also be used. While from P.-R. Preussner and others in [1] a comparison between the
  • ray tracing methods and IOL formulas refer to [2] for a ray tracing calculation model. Based on the individual measured values and estimated sizes, an eye model is developed. In this case, the image quality at the retina / fovea is determined as the evaluation value.
  • Scheimpflug and OCT-based devices do not measure the entire region of interest at once, they are affected by motion artifacts of the eye. However, they have the advantage over Keratometern and Placido-based topographers also to allow measurements of the corneal back surface.
  • the eye models known in the art such as Gauss, Liu-Brennan o. A. are usually based on schematic models. Although certain parameters can be replaced by individual measurement data from patients, theoretical definitions, reference points or axes usually remain fixed as the basis of schematic models.
  • reference points or axes of the schematic eye models often do not match the reference points or axes of the biometric data from the gauges.
  • the pre- and postoperative measurements are used to optimize the surgically induced astigmatism and the anatomical, postoperative lens position and are included in the future calculation of IOL to be implanted.
  • a correspondingly large number of data from postoperative measurements is required.
  • DE 10 201 1 106 714 A1 describes a method for the optimized prediction of the postoperative, anatomical position of an implanted intraocular lens by the postoperative lens position based on known measurements, such as the corneal thickness, the anterior chamber depth, the eye length and the distances of the Kapselsackäquators or the lens haptic Lens front surface is predicted.
  • known measurements such as the corneal thickness, the anterior chamber depth, the eye length and the distances of the Kapselsackäquators or the lens haptic Lens front surface is predicted.
  • their position is also included in the calculation, for which additional parameters of the pseudophakic eye, which have not yet been considered, are used.
  • the method is based on the use of suitable calculation methods, biometric formulas or ray tracing.
  • an exact prediction of the postoperative position of the IOL is to be achieved by selecting operation parameters as part of the IOL implantation in addition to an IOL.
  • corresponding output parameters are determined from predetermined, estimated or measured input parameters or their average values by varying at least two input parameters, at least at least one input parameter is present as a distribution function.
  • the resulting distribution function (s) are optimized on the basis of appropriate targets and used as decision support.
  • a problem with the selection of the IOL to be implanted is that the selection is made only on the basis of the data calculated from the optical parameters and the subjective aspect of vision, i. H. subjective vision is not taken into account.
  • Subjective visual performance means the complete visual and psycho-physical experiences relating to the visual process of a patient in which the light incident on the retina by the optical components of the eye is picked up by the photoreceptors, processed and transmitted to the visual cortex in the brain. where the visual perception actually takes place.
  • the difficulty with cataract surgery is that the subjective visual performance of a patient can only be measured after surgery if it is already too late for corrections.
  • DE 10 201 1 103 223 A1 describes a method for the preoperative selection of an intraocular lens to be implanted in an eye.
  • suitable appearing lOLs are selected on the basis of their optical parameters, and the residual refraction is calculated by means of raytracing for the lOLs which appear to be suitable.
  • the doctor will be made more comfortable with the decision to choose an IOL so that it is possible to compare appropriate LOLs with each other and to consider special requirements, criteria or parameters in the selection.
  • the not yet published patent application DE 10 2012 019 473.0 proposes a method for the reliable determination of the axial length of an eye, in which the axial length of an eye is determined by means of optical coherence tomography (OCT).
  • OCT optical coherence tomography
  • the orientation of the meter to the eye for all one- or two-dimensional scans is checked to ensure a reliable determination of the axial length of the To be able to guarantee an eye.
  • the retinal tissue structure detected from the B-scans is segmented using one or different criteria, which detects the fovea and determines its lateral distance from the optical axis of the measuring device.
  • the patent application DE 10 2012 019 474.9 also not yet published, describes a device for the reliable determination of biometric measured variables of the entire eye, as required for the calculation of IOLs by means of formulas or ray tracing.
  • the measuring arrangement used for this purpose consists of a multipoint keratometer and an OCT arrangement, wherein the multipoint keratometer telemetrically illuminates and detects telecentrically and the OCT arrangement is designed as a laterally scanning swept-source system.
  • WO 2012/062453 A1 describes a method for the model-based determination of the biometry of eyes.
  • the method of determining multiple lengths and other sizes based on localized interfaces is based on optical coherence tomography.
  • different scans with different scanning patterns and focus settings are realized in order to adapt a parametric eye model accordingly. From this adapted eye model, the biomet- derived from measured values. It is imperative that the scans realized contain at least two of the interfaces of the eye.
  • WO 2010/035139 A2 describes a solution for the design and implantation of a customized intraocular lens, in which the eye of a patient is analyzed and their biometric information is recorded.
  • the system also includes a modeling and optimization engine to create an optimized IOL model and a module to build the IOL model-based custom IOL.
  • the goal of the solution proposed here is to create the IOL that best suits the patient's needs based on the surgeon's biometric readings and specific specifications. This has the disadvantage that in particular the psycho-physical experiences regarding the visual process of a patient are not taken into account.
  • the object of the present invention is to develop a solution which simplifies the selection of the intraocular lens to be implanted in an eye, overcomes the disadvantages of the solutions known from the prior art and optimizes the results of refractive procedures on the eye.
  • the solutions to be developed The solution should take into account as far as possible all aspects which have an influence on the selection of the IOL and in particular the postoperative refraction result to be achieved.
  • This object is achieved by the method for the optimized selection of the IOL to be implanted in an eye, according to method steps a) determining the required biometric parameters of the eye, b) using these parameters for a corresponding eye model, c) calculating the data of an IOL to be implanted Raytracing d) Selection of an IOL to be implanted based on this data, and
  • step a) depending on the respectively to be determined biometric parameter different measuring methods are optionally used in step b) Based on the parameters of a corresponding patient-specific eye model is determined and in step d) in the selection of the implanted IOL next to the data determined additional retinal image metrics be taken into account.
  • a method is provided with which an optimized selection of the intraocular lens to be implanted in an eye is possible. Since the method is suitable for both spherical and aspheric as well as for toric and multifocal IOLs, nothing stands in the way of a broad application.
  • the optimized selection of the IOL to be implanted into an eye is carried out according to method steps a) determining the required biometric parameters of the eye, b) using these parameters for a corresponding eye model, c) calculating the data of an IOL to be implanted by means of ray tracing d ) Selection of an IOL to be implanted based on this data.
  • biometric parameter different measuring methods optionally applied
  • step b) Determined in step b) on the basis of the parameters a corresponding patient-specific eye model and
  • step d) when selecting the IOL to be implanted, additional retinal image metrics are taken into account in addition to the determined data.
  • the corneal anterior surface is measured by directional reflection, by a collimated projection of a discrete number of points of light.
  • the observation is telecentric.
  • This has the advantage that the measurement in a "blur area" of +/- 1 mm is independent of the distance and the lateral direction of the meter can be done.
  • the arrangement used for the collimated projection of a discrete number of points of light by means of directed reflection may be both a keratometer and a Fresnel optic or the like.
  • At least 6 and preferably 19 or more points of light are projected onto the cornea by means of directed reflection, it being of advantage that there is a central point of light which is projected onto the cornea parallel to the Z-axis.
  • the 6-point projection without and the 19-point projection with a central light spot Preferably, the 6-point projection without and the 19-point projection with a central light spot.
  • the reconstruction of the topography of the cornea is easier and more accurate the more points of light are projected and then captured.
  • the measured values from a plurality of measurements are used to determine the corneal front surface by aggregating these by means of statistical methods.
  • the measurements of a set take place within a winking interval or several winking intervals.
  • One set preferably consists of 15 measurements, which are realized within a measuring time of less than 2 seconds.
  • Essential to the invention in this method step is that the reconstruction of the anterior surface of the cornea takes place as a free-form surface, preferably by using Zernike polynomials.
  • 19 spots of light are used to achieve a good compromise between good repeatability and a variety of model details.
  • the reconstruction is done with a base sphere and between 6 and 18 Zernike coefficients.
  • the corneal thickness is measured on the basis of a short-coherent, interference-optical method parallel to the z-axis, whereby measurements in the form of scans in different directions respectively.
  • the corneal thickness is defined as the distance between the epithelial and endothelial layers of the cornea.
  • the measurement of corneal thickness is OCT-based as B-scans along n meridians, which are preferably repeated m times.
  • the corneal thickness is measured within a central zone about the z-axis with a diameter of approximately 2 mm, preferably 4 mm and particularly preferably at least 6 mm.
  • the corneal posterior surface from the B-scans is reconstructed for the determination of the corneal thickness, taking into account the corneal anterior surface already determined, using known methods of image processing.
  • the reconstruction of the corneal back surface has the advantage that the thickness of the cornea can thus be determined at any desired location as a distance from the anterior corneal surface. Lateral eye movements occurring in the measurement of the corneal thickness can also be compensated here with known methods.
  • the measurement of anterior chamber depth, lens thickness and eye length is based on a short-coherent, interference-optical method.
  • the corneal thickness measurement scans are used by detecting the respective interfaces with known methods of image processing.
  • the length measurements are made along an axis v, which runs through the vertex and parallel to the vertex normal.
  • the distances are defined as follows:
  • RPE retinal pigment epithelium
  • a detection of the fovea is performed, preferably by segmentation of the retinal tissue structure in order to ensure the alignment of the optical axis of the measuring device to the visual axis of the eye.
  • the following parameters may also be of interest:
  • Keratis here is the disc-shaped opening of the Front surface of the capsular bag to understand.
  • the capsular bag is perforated and opened by a tearing maneuver.
  • the "brackets" for fixing the intraocular lens in the capsular bag are called “haptics”.
  • the haptic is arranged peripherally around the actual, optical lens and can be embodied in different forms, such as stirrups, plates or loops.
  • a corresponding, patient-specific eye model is determined on the basis of the determined parameters.
  • the patient-specific eye model not only contains interfaces in the form of free-form surfaces with all degrees of freedom, but also takes account of their tilting with respect to the xy plane of the corneal vertex and their decentration with respect to the corneal vertex for all interfaces present behind the anterior corneal surface.
  • the reference or reference center (origin of the coordinates) is the clearly detectable corneal vertex and its vertex normals.
  • the individual position and position of the eye lens is considered as a probable position and position of the implanted IOL, with a possible decentration and / or tilting.
  • the patient-specific eye model should also contain the position of the pupil. In the pupil opening a decentration is also considered. Since a possible tilt affects the already detected opening area, there is no need for a separate determination.
  • the determination of the opening area of the pupil is also important for ray tracing, as it is rarely circular. As already described, the position of the pupil center is clearly defined with respect to the corneal vertex.
  • this is preferably defined here as a spherical sector, with a radius of curvature corresponding to the vitreous body depth.
  • the refractive index of air 1 is set and the others are referred to as relative refractive indices.
  • the refractive indices depend on the wavelength of the light used and are for example yellow light with a wavelength of 587 nm:
  • the patient-specific eye model contains the complete geometric description of all elements required for the simulation as well as the refractive indices of the materials used in the simulation.
  • the sequence of elements as well as the refractive indices of all media except that of the IOL are fixed and set with a special initialization routine. This initialization is a prerequisite for all subsequent data operations on the eye model.
  • the geometric parameters of the elements are set for the respective patient eye to be simulated by means of special routines. Within these routines, the data values are checked for admissibility. The setting of patient data is only permitted if an initialized eye model is available. The order in which the patient data is set is arbitrary. Once set, data may not be overwritten by setting it again. Only some patient data are offered special routines for changing already set values.
  • the setting of the required values can be done in any order. When setting, the values are checked for admissibility.
  • the setting of the image data is only permissible if an initialized eye model is available.
  • Shape of the cornea front surface (description either by Zernike coefficients or with different conic sections in the x-z or y-z plane
  • Shape of the corneal surface Description relative to the shape of the corneal
  • the position of the pupil level and the position of the haptic level may be changed later. All other patient data can not be changed without new initialization of the eye model.
  • ray beams for calculating the data of an IOL to be implanted use light beams that are projected onto the eye starting from a virtual object, wherein the distance of the virtual object can vary.
  • the range of light beams used as a beam is variable depending on the current pupil or corneal surface. That's why the diameter of the bundle of light rays detect at least the entire area of the entrance pupil. However, it has to be taken into account that the extrapolation of the corneal surface containing many degrees of freedom becomes critical based on a few measurement points.
  • the light beams used for raytracing are monochromatic, wherein the wavelength can vary depending on the specifications of the respective patient.
  • a color in the vicinity of the maximum sensitivity of the eye, in particular the color green / yellow is preferred.
  • the light beams used for raytracing are polychromatic. This may allow for a better choice, as colors that are less sensitive to the eye can now be considered. This also has the advantage that when calculating the IOL to be implanted, it can be taken into account which preferences or habits the patient has. By changing the wavelength distribution (weighting) one can optimize the selection for special lighting situations, such as natural light, incandescent light, fluorescent lamps or the like.
  • twilight vision is characterized on the one hand by a large pupil opening and, on the other hand, predominantly of the rods located in the retina of the eye. Since they prefer different wavelengths with respect to the pins, it is therefore appropriate to use either adapted, monochromatic or correspondingly weighted polychromatic light beams for raytracing.
  • different metrics preferably retinal image metrics, which correlate closely with the subjective visual perception are used for the selection of an IOL to be implanted.
  • a problem in the selection of an IOL to be implanted is that the selection is made only on the basis of the data calculated from the optical parameters and the subjective visual performance, i. H. the psycho-physical experiences concerning the visual process of a patient are not considered.
  • the retinal image metrics are designed to simulate the relationships between optical quality (on the retina) and visual performance (in the visual cortex) and to select the IOL for an individual eye that most closely matches the desired postoperative visual performance.
  • the visual Strehl ratio of the modulation transfer function of the retinal image metrics is taken into account in connection with the contrast transfer function.
  • a visual performance comparison based on retinal image metric with regard to the simulated visual acuity or the simulated depth of field is used for the assessment of the quality of the IOL in the individual eye model.
  • the selection of the IOL to be implanted is made on the basis of the determined data from a catalog such that all or part of the possible IOL selects, inserts into the patient-specific eye model, averages ray tracing and selects the optimal IOL based on the metric value.
  • a catalog is a database in which lOLs are stored with their optical parameters or type properties. It is expedient to check the data for admissibility before selecting an IOL. For this purpose, a special routine can be called, which checks all required data of the catalog for existence and consistency.
  • diffractive surfaces none, front, back or both sides
  • dispersion function none, Schott or Seilmeier
  • the geometric description of the IOL is stored for each refractive power.
  • the amount of geometry data depends on the surface shape and the type of design. For diffractive surfaces, either the actual geometry data or a refractive equivalent can be used. For the refractive equivalent, the surface shape is described with the same parameters as in the refractive lOL.
  • the following information may be stored:
  • the selection is made by specifying the spherical power, in toric lOL additionally by specifying the cylindrical power. For this to be possible, exactly one IOL catalog with all the necessary data must be known.
  • the quality requirements within the search algorithm are varied stepwise, so that the search is refined with each step.
  • the search algorithms determine the extremum of the metric for possible lOL by deliberately changing the values of the available degrees of freedom.
  • the search algorithm for toric lOL pays particular attention to the order in which the available degrees of freedom are varied.
  • the lOL which corresponds to the mean value of the lOLs previously determined for two different meridians, is selected by the search algorithm for the selection of a rotationally symmetrical lOL.
  • the two meridians are perpendicular to each other.
  • the search algorithm checks by targeted coating during the search whether a found extremum has only a local character.
  • the user is provided with the selection of the IOL to be implanted not only by the optimal IOL, but by a matrix of the most suitable IOLs, which contains images whose image quality corresponds to the determined visual acuity.
  • the selection then takes place after the image with the best subjective impression, which can lead to the fact that not the computationally optimal IOL is selected.
  • the search of the best IOL to a patient's eye happens basically for exactly one given imaging task. There are various metrics available for assessing the image quality. For the search, one of these metrics must be selected.
  • the search space used is the currently loaded IOL catalog. For multifocal IOLs with diffractive surfaces, the search is done with the refractive equivalent of the surface description.
  • the spherical power is the only degree of freedom for the search.
  • the cylindrical power and the twisting of the IOL in the haptic plane add further degrees of freedom.
  • the rotation is determined with an accuracy of 1 °.
  • the starting point of the search must be an IOL of the current catalog.
  • the start rotation angle must also be specified.
  • the search is carried out according to the method described above.
  • Each of the selected IOLs is used in the eye model and the metric for that eye is calculated.
  • the result of the search is the IOL with the best metric at a well-defined rotation angle (the latter only of importance for toric IOLs).
  • the extremum of the metric is determined by deliberately changing the values of the available degrees of freedom. It is checked by deliberate coating during the search, if a found extremum has only local character. To ensure rapid convergence, the search is performed in several stages. Because of the different number of degrees of freedom, different algorithms are used for rotationally symmetric and toric IOLs in the smart search.
  • the best IOL and its metric value are determined assuming ideal implantation. Since, however, a multiplicity of such implantations can still lead to "implantation errors", that is to say to misalignments of the IOL, it is desirable to be able to take this into account in the selection.
  • the twisting of the IOL on the haptic level should also be considered.
  • a value must be set for the complete eye model for every implantation error.
  • Each implantation error should individually have both a positive value and a negative value.
  • the metric is calculated, and of all the metrics thus calculated, the worst value is determined.
  • the result of toleration is the ratio of the worst metric to the metric of the ideally implanted eye in percent.
  • a method for optimized selection of the intraocular lens (IOL) to be implanted in an eye is provided, with which the results of refractive procedures on the eye are optimized.
  • the selection of the intraocular lens to be implanted into an eye is substantially simplified and safer.
  • the results of refractive surgery on the eye can be optimized.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl einer Intraokularlinse (IOL), um die Ergebnisse refraktiver Eingriffe am Auge zu optimieren. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren erfolgt die Auswahl der IOL entsprechend der Verfahrensschritte a) Bestimmung der erforderlichen biometrischen Parameter des Auges, b) Verwendung dieser Parameter für ein entsprechendes Augenmodell, c) Berechnung der Daten einer zu implantierenden IOL mittels Raytracing d) Auswahl einer zu implantierenden IOL anhand dieser Daten. Und e) Wiederholung der Verfahrensschritte c) und d) für weitere, geeignete IOL. Zur Optimierung des Verfahrens werden zur Bestimmung der biometrischen Parameter unterschiedliche Messverfahren angewendet, ein entsprechendes patientenspezifisches Augenmodell ermittelt und bei der Auswahl der IOL neben den ermittelten Daten zusätzliche Netzhautbildmetriken berücksichtigt. Mit demvorgeschlagenen Verfahren ist die optimierte Auswahl einer zu implantierenden sphärischen, asphärischen, torischen oder multifokalen IOL möglich ist.

Description

Verfahren zur optimierten Auswahl der in ein Auge zu implantierenden IOL
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimierten Auswahl der in ein Auge zu implantierenden Intraokularlinse (IOL), um die Ergebnisse refraktiver Eingriffe am Auge zu optimieren. Grundvoraussetzung dafür ist die korrekte Bestimmung der für die Auswahl einer IOL erforderlichen biometrischen Daten des Auges.
Nach dem bekannten Stand der Technik werden lOLs 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.
Als Eingangsparameter für den Berechnungsprozess dienen zum einen die mittels eines ophthalmologischen Messgerätes bestimmten biometrischen Daten des zu behandelnden Auges und zum anderen die Daten der zur Implantation infrage kommenden (1 .. . n) lOLs. Diese lOLs variieren typischerweise nach IOL-Typ (einschließlich Variation deren Aspherizität oder Torizität) und IOL-Brech kraft.
Eine weit verbreitete Methode zur Bestimmung der Refraktion des Patienten nach dem Einsetzen der IOL stellen die sogenannten IOL-Formeln dar. Neben gemessenen Parametern basieren die IOL-Formeln aufgrund ihrer vereinfachten Modellannahmen auf zusätzlichen Korrekturfaktoren. Je nach verwendeter IOL-Formel, z. B. nach Holladay, Hoffer, Binkhorst, Colenbrander, Shammas oder SRK. sind die Ansätze entsprechend unterschiedlich.
Um das Ergebnis der Berechnung an die sich real ergebenden optimalen Refraktionswerte anzupassen, werden empirisch über ein Patientenensemble ermittelte Korrekturfaktoren verwendet. Allerdings stellt diese Anpassung nur sicher, dass der Mittelwert der Refraktionswerte über das Testensemble mit der Formel übereinstimmt. Zwangsläufig auftretende statistische Fehler können typischerweise nur vom Arzt durch seine Erfahrungen berücksichtigt werden, indem er die berechnete Zielrefraktion entsprechend korrigiert. Um systematische Fehler bei der Berechnung und Auswahl der in ein Auge zu implantierenden IOL zu minimieren werden derzeit nach dem Stand der Technik verschiedene Ansätze gewählt.
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 zwar keine allgemeinen Korrekturfaktoren 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 andere, dem Fachmann bekannte optische Bewertungsparameter bzw. Auswahlkriterien verwendbar. Während von P.-R. Preussner und anderen in [1 ] ein Vergleich zwischen der
Verwendung von Raytracing-Methoden und IOL-Formeln vorgenommen wird, gehen sie in [2] auf ein Berechnungsmodell für das Raytracing ein. Basierend auf den individuellen Messwerten und geschätzten Größen wird hierbei ein Augenmodell entwickelt. Als Beurteilungswert wird hierbei die Abbildungsqualität an der Reti- na/Fovea ermittelt.
Aufgrund der Komplexität des gesamten Prozesses der Kataraktchirurgie ist die Anwendung der Methode des Raytracing zur Berechnung der IOL allein nicht ausreichend um zu gewährleisten, dass das Ergebnis der Berechnung der post-operativen Refraktion besser ist als bei den Formelansätzen.
Die wichtigste Voraussetzung für ein erfolgreiches Raytracing ist die exakte und reproduzierbare Erfassung und Analyse der präoperativen Messdaten. Die Datenerfassung bestimmt die Grenzen dafür, wie komplex ein als Grundlage für die Berechnung dienendes Augenmodell sein kann. Die Vorhersage der wirksamen oder realen, postoperativen Position und Lage der implantierten IOL ist ein weiterer, genauso entscheidender Faktor wie der chirurgische Eingriff und der sich anschließende Hei- lungsprozess selbst.
Für die exakte und reproduzierbare Erfassung und Analyse der präoperativen Messdaten sind aus dem Stand der Technik zahlreiche Messmethoden bekannt, die in Bezug auf den zu messenden Parameter variieren, da keine universelle Messmethode existiert.
So existieren für die Messung der Hornhautkrümmung, insbesondere deren Vorderfläche und Dicke zahlreiche auf Reflexion basierende Messtechniken, wie beispielsweise Keratometer, Placido- und andere Topographen, Scheim-pflug-Kameras und Spaltlampen, als auch Messtechniken, die auf der optischen Kohärenztomographie basieren. Jede dieser Technologie hat Vor- und Nachteile. So sind mit entfernungsunabhängigen, telezentrischen Keratometern zwar sehr robuste und reproduzierbare Messungen, aber nur ein sehr einfaches Modell der Hornhaut realisierbar. Im Gegensatz dazu bieten Topographen mit Placido-Scheibe detaillierte Informationen der Hornhautoberfläche, die Wiederholbarkeit der Messwerte ist allerdings mit der der telezentrischen Keratometrie nicht vergleichbar.
Da Scheimpflug- und OCT-basierte Geräte nicht die gesamte interessierende Region auf einmal messen, sind sie deshalb von Bewegungsartefakten des Auges betroffen. Allerdings haben sie gegenüber Keratometern und Placido-basierten Topographen den Vorteil auch Messungen der Hornhaut-Rückfläche zu ermöglichen.
Ähnliches gilt für die Bestimmung anderer, für die Berechnung und Auswahl einer IOL erforderlichen, biometrischen Parameter des Auges, wie Vorderkammertiefe, Linsendicke und Augenlänge.
Die im Stand der Technik bekannten Augenmodelle, wie beispielsweise von Gauss, Liu-Brennan o. a. basieren in der Regel auf schematischen Modellen. Zwar können dabei bestimmte Parameter durch individuelle Messdaten von Patienten ersetzt werden, theoretische Definitionen, Bezugspunkte oder Achsen bleiben als Grundlage schematischer Modelle jedoch meist fix.
Im Ergebnis stimmen häufig Referenzpunkte oder Achsen der schematischen Augenmodelle nicht mit den Bezugspunkten oder Achsen der biometrischen Daten aus den Messgeräten überein.
Wie bereits erwähnt, ist die Vorhersage der postoperativen Position und Lage der implantierten IOL ebenfalls ein entscheidender Faktor. Für die Vorhersage sind beispielsweise Formelansätze zur statistischen Optimierung bekannt. Für die Bestimmung der effektiven Linsenposition werden hierbei alle Variablen berücksichtigt, die postoperativ die refraktiven Ergebnisse beeinflussen. Derartige Formelansätze sind nur in Bezug auf die Durchschnittsbevölkerung möglich. Ein Verfahren zur Berechnung einer zu implantierenden Intraokularlinse, bei dem die Ergebnisse zahlreicher Kataraktoperationen genutzt werden um die Berechnung zukünftig zu implantierender Intraokularlinsen automatisch zu optimieren, ist in der WO 2013/037946 A1 beschrieben. Dazu erfolgt eine postoperative Bestimmung biometrischer Daten sowie der objektiven, wellenfrontbasierten Restrefraktion. Die prä- und postoperativ ermittelten Messwerte werden zur Optimierung des chirurgisch induzierten Astigmatismus und der anatomischen, postoperativen Linsenposition verwendet und gehen in die Berechnung zukünftig zu implantierender IOL ein. Damit das vorgeschlagene Verfahren einen spürbaren Effekt erzeugt, ist eine entsprechend große Zahl von Daten postoperativer Messungen erforderlich.
Die DE 10 201 1 106 714 A1 beschreibt ein Verfahren zur optimierten Vorhersage der postoperativen, anatomischen Position einer implantierten Intraokularlinse, indem die postoperative Linsenposition anhand bekannter Messwerte, wie der Hornhautdicke, der Vorderkammertiefe, der Augenlange sowie der Abstände des Kapselsackäquators bzw. der Linsenhaptik zur Linsenvorderfläche vorhergesagt wird. Dabei gehen neben der anatomischen, postoperativen Position der zu implantierenden Intraokularlinse auch deren Lage in die Berechnung ein, wozu zusätzliche, bisher noch nicht berücksichtigte Parameter des pseudophaken Auges verwendet werden. Das Verfahren basiert auf der Verwendung geeigneter Berechnungsmethoden, Biometrieformeln oder des Raytracings.
Andere Methoden können eine direktere Vorhersage dadurch treffen, dass die IOL- Position anhand der individuellen biometrischen Informationen geschätzt wird. Siehe hierzu US 5,968,095 A.
Bei der in der DE 10 201 1 103 224 A1 beschriebenen Lösung soll eine exakte Vorhersage der postoperativen Lage der IOL dadurch erreicht werden, dass neben einer IOL auch Operationsparameter im Rahmen der IOL-lmplantation ausgewählt werden. Dabei werden aus vorgegebenen, geschätzten oder gemessenen Eingangsparametern bzw. deren Mittelwerten entsprechende Ausgangsparameter ermittelt, indem mindestens zwei Eingangsparameter miteinander variiert werden, von denen mindes- tens ein Eingangsparameter als Verteilungsfunktion vorliegt. Die daraus entstandene^) Verteilungsfunktion(en) werden anhand entsprechender Zielvorgaben optimiert und als Entscheidungshilfe verwendet.
Allerdings ist aufgrund der begrenzten Komplexität von Augenmodellen und der allgemein fehlenden Informationen über Gestaltungsmerkmale von lOLs eine noch exaktere Vorhersage der postoperativen Position und Lage einer implantierten lOL nicht möglich.
Dazu wären zusätzliche statistische Korrekturfaktoren sowohl zum IOL-Design als auch zur Durchschnittsbevölkerung zwingend erforderlich.
Ein Problem bei der Auswahl der zu implantierenden lOL ist darin zu sehen, dass die Auswahl lediglich anhand der aus den optischen Parametern berechneten Daten erfolgt und der subjektive Aspekt des Sehens, d. h. die subjektive Sehleistung nicht berücksichtigt wird.
Unter der subjektiven Sehleistung sind hierbei die kompletten optischen und psycho- physikalischen Erfahrungen bezüglich des Sehvorganges eines Patienten zu verstehen, bei denen das durch die optischen Komponenten des Auges auf die Netzhaut treffende Licht von den Photorezeptoren aufgenommen, verarbeitet und zur Sehrinde im Gehirn übertragen wird, wo die visuelle Wahrnehmung tatsächlich stattfindet.
Die Schwierigkeit bei der Kataraktchirurgie besteht nun darin, dass die subjektive Sehleistung eines Patienten erst nach der Operation gemessen werden kann wenn es für Korrekturen schon zu spät ist.
Deshalb sind subjektive Erfahrungen von Patienten die postoperative Refraktion betreffend statistisch zu erfassen um diese bei der Auswahl der zu implantierenden lOL verwenden zu können. Da die nach dem Stand der Technik bekannten Messprinzipien lediglich zur Bestimmung der optischen Parameter eines Auges geeignet sind, ist die Schätzung der subjektiven Sehleistung sehr begrenzt. Ein erster Schritt zur Berücksichtigung der subjektiven Sehleistung ist in der Berechnung retinaler Bildfeldmetriken zu sehen, bei denen basierend auf einer individuellen optischen Aberrationen der Kontrast und die Phasenübertragungsfunktion eines Objektes durch die optischen Komponenten des Auges in der Bildebene der Retina berechnet werden. Zusätzlich können durch die Berechnung der Kontrastübertragungsfunktion einige psycho-physikalische Aspekte des menschlichen Sehens berücksichtigt werden.
Die Berechnung der Netzhautbildmetriken niederer und/oder höherer Ordnung sind sowohl für sphärische und asphärische, als auch für torische und multifokale IOL- Designs gleichermaßen sinnvoll, um durch Nachbildung der komplexen Wechselwirkung zwischen IOL und Auge die Bestimmung der Ziel-Refrak-tion zu erleichtern.
Im Folgenden wird auf einzelne Lösungen eingegangen, mit der Prozess der Messung, Berechnung und Auswahl der zu implantierenden IOL verbessert werden soll.
In der DE 10 201 1 103 223 A1 wird ein Verfahren zur präoperativen Auswahl einer, in ein Auge zu implantierenden, intraokularen Linse beschrieben. Auf der Basis eines individuellen Augenmodells werden geeignet erscheinende lOLs anhand ihrer optischen Parameter ausgewählt und die Restrefraktion mittels Raytracing für die geeignet erscheinenden lOLs berechnet. Dem Arzt wird die Entscheidung zur Auswahl einer IOL dahingehend erleichtert, dass es möglich ist, geeignet erscheinende lOLs miteinander zu vergleichen und besondere Anforderungen, Kriterien oder Parameter bei der Auswahl zu berücksichtigen.
Die noch nicht veröffentlichte Patentanmeldung DE 10 2012 019 473.0 schlägt ein Verfahren zur verlässlichen Bestimmung der Achslänge eines Auges vor, bei dem die Achslänge eines Auges mittels optischer Kohärenztomographie (OCT) bestimmt wird. Dabei wird die Ausrichtung des Messgeräts zum Auge für alle ein- oder zweidimensionalen Scans kontrolliert, um eine verlässliche Bestimmung der Achslänge des Auges gewährleisten zu können. Dafür wird die aus den B-Scans detektierte retinale Gewebestruktur unter Verwendung eines oder unterschiedlicher Kriterien segmentiert, die Fovea detektiert und deren lateraler Abstand zur optischen Achse des Messgerätes bestimmt.
Die ebenfalls noch nicht veröffentlichte Patentanmeldung DE 10 2012 019 474.9 beschreibt eine Vorrichtung zur verlässlichen Bestimmung biometrischer Messgrößen des gesamten Auges, wie sie für die Berechnung von lOLs mittels Formeln oder Ray- tracing benötigt werden. Dazu werden die optisch für das Sehvermögen des Auges relevanten Flächen des gesamten Auges in ihrer Lage und ihrem Profil im Auge bestimmt. Die dafür genutzte Messanordnung besteht aus einem Multipunktkeratometer und einer OCT-Anordnung, wobei vom Multipunktkeratometer telemetrisch beleuchtet und telezentrisch detektiert wird und die OCT-Anordnung als lateral scannendes Sweptsource-System ausgelegt ist.
Ein Verfahren für bildgebende Systeme mit dem Augenbewegungen überwacht und kompensiert werden, beschreibt die US 7,452,077 B2. Dabei wird das Abbild eines in das Auge projizierten Bildes genutzt, um die aktuelle Augenposition zu erfassen. Das Tracking der Augenbewegung ermöglicht die exakte Registrierung von Bilddaten für die Scan-Orte und damit eine verbesserte Bildgebung. Um eine aufgenommene Pachymetriekarte exakt registrieren zu können muss der Hornhautscheitelpunktes (Vertex) erfasst werden. Die Beziehung zwischen dem höchsten Punkt des Hornhautbogens in jedem B-Scan und dem Vertex wird dazu verwendet, das Bild zu justieren, die Dezentrierung richtig anzuzeigen und die Fehler in der Pachymetriekarte zu korrigieren.
In der WO 2012/062453 A1 wird ein Verfahren zur modellbasierten Bestimmung der Biometrie von Augen beschrieben. Das Verfahren zur Bestimmung mehrerer Längen und anderer Größen anhand lokalisierter Grenzflächen basiert auf der optischen Kohärenztomographie. Dazu werden verschiedene Scans mit unterschiedlichen Scanmustern und Fokuseinstellungen realisiert um ein parametrisches Augenmodell entsprechend anzupassen. Aus diesem, angepassten Augenmodell können die biomet- rischen Messwerte abgeleitet werden. Zwingend erforderlich ist hierbei, dass die realisierten Scans jeweils mindestens zwei der Grenzflächen des Auges enthalten.
Alle genannten Lösungen haben den Nachteil, dass sie zwar einzelne Aspekte des Prozesses der Messung, Berechnung und Auswahl der zu implantierenden IOL verbessern, für sich allein betrachtet jedoch keinen qualitativen Sprung bei der Bestimmung der Zielrefraktion und Auswahl der in ein Auge zu implantierenden Intraokularlinse erzeugen können.
Die WO 2010/035139 A2 beschreibt eine Lösung zur Gestaltung und Implantation einer kundenspezifischen Intraokularlinse, bei dem das Auge eines Patienten analysiert und deren biometrische Informationen erfasst werden. Das System umfasst auch ein Modellierungs- und ein Optimierungsmodul, um ein optimiertes IOL-Modell zu erzeugen, sowie ein Modul zur Herstellung der auf dem IOL-Modell basierenden kundenspezifischen IOL. Das Ziel der hier vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, anhand der biometrischen Messerwerte und spezieller Vorgaben des Chirurgen die IOL zu kreieren, die den Anforderungen des Patienten am besten entspricht. Dies hat den Nachteil, dass insbesondere die psycho-physischen Erfahrungen bezüglich des Sehvorganges eines Patienten nicht berücksichtigt werden.
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,
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Lösung zu entwickeln, mit der die Auswahl der in ein Auge zu implantierenden Intraokularlinse vereinfacht, die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen behoben und die Ergebnisse refraktiver Eingriffe am Auge optimiert werden. Die zu entwickelnde Lö- sung soll dabei möglichst alle Aspekte berücksichtigen, die einen Einfluss auf die Auswahl der IOL und insbesondere das zu erreichende postoperative Refraktionsergebnis haben.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren zur optimierten Auswahl der in ein Auge zu implantierenden IOL, entsprechend der Verfahrensschritte a) Bestimmung der erforderlichen biometrischen Parameter des Auges, b) Verwendung dieser Parameter für ein entsprechendes Augenmodell, c) Berechnung der Daten einer zu implantierenden IOL mittels Raytracing d) Auswahl einer zu implantierenden IOL anhand dieser Daten, und
e) Wiederholung der Verfahrensschritte c) und d) für weitere, geeignete IOL, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Optimierung des Verfahrens
im Verfahrensschritt a) in Abhängigkeit des jeweils zu bestimmenden biometrischen Parameters unterschiedliche Messverfahren wahlweise zur Anwendung kommen, im Verfahrensschritt b) Anhand der Parameter ein entsprechendes patientenspezifisches Augenmodell ermittelt wird und im Verfahrensschritt d) bei der Auswahl der zu implantieren IOL neben den ermittelten Daten zusätzliche Netzhautbildmetriken berücksichtigt werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Mit der vorgeschlagenen Lösung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, mit dem eine optimierte Auswahl der in ein Auge zu implantierenden Intraokularlinse möglich ist. Da das Verfahren sowohl für sphärische und asphärische als auch für torische und multifokale lOLs geeignet ist, steht einer breiten Anwendung nichts im Wege.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren erfolgt die optimierte Auswahl der in ein Auge zu implantierenden IOL entsprechend der Verfahrensschritte a) Bestimmung der erforderlichen biometrischen Parameter des Auges, b) Verwendung dieser Parameter für ein entsprechendes Augenmodell, c) Berechnung der Daten einer zu implantierenden IOL mittels Raytracing d) Auswahl einer zu implantierenden IOL anhand dieser Daten. Und
e) Wiederholung der Verfahrensschritte c) und d) für weitere, geeignete IOL.
Zur Optimierung des Verfahrens werden erfindungsgemäß
- im Verfahrensschritt a) in Abhängigkeit des jeweils zu bestimmenden
biometrischen Parameters unterschiedliche Messverfahren wahlweise angewendet,
- im Verfahrensschritt b) anhand der Parameter ein entsprechendes patientenspezifisches Augenmodell ermittelt und
- im Verfahrensschritt d) bei der Auswahl der zu implantieren IOL neben den ermittelten Daten zusätzliche Netzhautbildmetriken berücksichtigt.
Verfahrensschritt a):
Wie bereits ausgeführt, werden im Verfahrensschritt a) in Abhängigkeit des jeweils zu bestimmenden biometrischen Parameters unterschiedliche Messverfahren angewendet.
So wird die Hornhautvorderfläche mittels gerichteter Reflexion, durch eine kollimierte Projektion einer diskreten Anzahl von Lichtpunkten vermessen. Die Beobachtung erfolgt hierbei telezentrisch. Dies hat den Vorteil, dass die Vermessung in einem „Unschärfebereich" von +/- 1 mm unabhängig vom Abstand und der seitlichen Aus- richtung des Messgerätes erfolgen kann. Die für die kollimierte Projektion einer diskreten Anzahl von Lichtpunkten mittels gerichteter Reflexion verwendete Anordnung kann hierbei sowohl ein Keratometer als auch eine Fresnel-Optik oder dergleichen sein.
Für die Vermessung der Hornhautvorderfläche werden mittels gerichteter Reflexion mindestens 6 und bevorzugt 19 oder mehr Lichtpunkte auf die Hornhaut projiziert, wobei es von Vorteil sein kann, dass ein zentraler Lichtpunkt vorhanden ist, der parallel zur Z- Achse auf die Hornhaut projiziert wird.
Vorzugsweise erfolgen die 6-Punkte-Projektion ohne und die 19-Punkte-Projektion mit einem zentralen Lichtfleck. Dabei wird die Rekonstruktion der Topographie der Hornhaut einfacher und genauer je mehr Lichtpunkte projiziert und danach erfasst werden.
Weiterhin ist von Vorteil, wenn zur Bestimmung der Hornhautvorderfläche die Messwerte aus mehreren Messungen genutzt werden, indem diese mittels statistischer Methoden aggregiert werden. Um fehlerhafte Messungen zu vermeiden ist es sinnvoll, dass die Messungen eines Satzes innerhalb eines Zwinkerintervalles oder mehrerer Zwinkerintervalle erfolgen. Ein Satz besteht vorzugsweise aus 15 Messungen, die innerhalb einer Messzeit von unter 2 Sekunden realisiert werden.
Bei diesem Verfahrensschritt, insbesondere bei der Vermessung der Hornhautvorderfläche ist es zusätzlich von Vorteil, wenn die Messungen einer Qualitätsbewertung unterzogen werden. Dabei können folgende Kriterien herangezogen werden:
- Form und Intensität der Lichtpunkte,
- zeitliche Stabilität der Positionen der Lichtpunkte zueinander,
- zeitliche Stabilität der Positionen der Lichtpunkte zum Auge,
- Konsistenz der einzelnen Messungen und
- Vorhandensein von Fehlstellen. Erfindungswesentlich bei diesem Verfahrensschritt ist, dass die Rekonstruktion der Hornhautvorderfläche als Freiformfläche, bevorzugt durch Anwendung von Zernike Polynomen erfolgt.
Einer besonderen Ausgestaltung zufolge werden hierzu beispielsweise 19 Lichtpunkte verwendet, um einen guten Kompromiss zwischen einer guten Wiederholbarkeit und einer Vielzahl von Modelldetails zu erreichen. Die Rekonstruktion erfolgt mit einer Basis-Kugel und zwischen 6 und 18 Zernikekoeffizienten.
Bei der Projektion einer Vielzahl von Lichtpunkten werden entsprechend mehr Zerni- ke-Koeffizienten verwendet.
Selbstverständlich ist das vorgeschlagene Verfahren nicht auf die Anwendung von Zernike-Koeffizienten beschränkt. Vielmehr sind auch andere Arten von Basisfunktionen anwendbar.
Im Unterschied zur Hornhautvorderfläche, die mittels gerichteter Reflexion durch eine kollimierte Projektion einer diskreten Anzahl von Lichtpunkten erfolgte, wird die Hornhautdicke auf Basis eines kurzkohärenten, interferenz-opti-schen Verfahrens parallel zur z- Achse vermessen, wobei Messungen in Form von Scans in unterschiedliche Richtungen erfolgen.
Die Hornhautdicke ist definiert als Abstand zwischen Epithel- und Endothelschicht der Hornhaut.
Vorzugsweise erfolgt die Vermessung der Hornhautdicke OCT-basiert als B-Scans entlang n Meridianen, die bevorzugt m-mal wiederholt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass n=6 OCT-basierte B-Scans bei m=3 Wiederholungen vorzugsweise entlang der Meridiane bei 0°, 30°, 60°, 90°, 120° und 150° realisiert werden. In Abhängigkeit vom Hornhautradius und der Pupillenöffnung erfolgt die Vermessungen der Hornhautdicke innerhalb einer zentralen Zone um die z-Achse mit einem Durchmesser von ungefähr 2mm, bevorzugt 4mm und besonders bevorzugt mindestens 6mm.
Erfindungsgemäß wird für die Ermittlung der Hornhautdicke die Hornhautrückfläche aus den B-Scans unter Berücksichtigung der bereits ermittelten Hornhautvorderfläche rekonstruiert, wobei bekannte Verfahren der Bildverarbeitung zur Anwendung kommen.
Die Rekonstruktion der Hornhautrückfläche hat den Vorteil, dass die Dicke der Hornhaut somit an jeder beliebigen Stelle als Abstand von der Hornhautvorderfläche bestimmt werden kann. Bei der Messung der Hornhautdicke auftretende, seitliche Augenbewegungen können auch hier mit bekannten Verfahren ausgeglichen werden.
So wie die Vermessung der Hornhautdicke erfolgt auch die Vermessung von Vorderkammertiefe, Linsendicke und Augenlänge auf Basis eines kurzkohärenten, interfe- renz-optischen Verfahrens. Vorzugsweise werden die Scans der Vermessung der Hornhautdicke verwendet, indem die entsprechenden Grenzflächen mit bekannten Verfahren der Bildverarbeitung detektiert werden.
Die Längenmessungen erfolgen dabei entlang einer Achse v, die durch den Vertex und parallel zur Vertexnormalen verläuft. Dabei werden die Abstände wie folgt definiert:
- Vorderkammertiefe: Abstand zwischen Hornhautvorderfläche und
Linsenvorderfläche
- Linsendicke: Abstand zwischen Vorder- und Rückfläche der
Linse und
- Augenlänge: Abstand zwischen Hornhautvorderfläche und
des retinalen Pigmentepithels (kurz: RPE). Erfindungsgemäß wird nicht nur die Dicke der Linse sondern auch deren Dezentrie- rung und/oder Verkippung ermittelt. Vorzugswiese erfolgt dies in zwei Richtungen, beispielsweise horizontal und vertikal.
Zur Ermittlung der Augenlänge wird eine Detektion der Fovea durchgeführt, bevorzugt durch Segmentierungen der retinalen Gewebestruktur, um die Ausrichtung der optischen Achse des Messgerätes zur Sehachse des Auges zu gewährleisten.
Weiterhin kann es hilfreich sein neben den für die Auswahl der in ein Auge zu implantierenden IOL zwingend erforderlichen Abständen zusätzliche Parameter, wie beispielsweise Durchmesser von Kapselsack und Kapsulorhexis, Mittelpunkt des Pupillenbereiches sowie Haptikdurchmesser und Haptiktyp zu ermitteln.
Detaillierter aufgeführt können dies beispielsweise bezüglich der natürlichen Augenlinse:
- die Krümmungsradien deren Vorder- und/oder Rückseite,
- deren horizontale und/oder vertikale Dezentration oder auch
- deren Verkippung sein.
Neben dem Durchmesser und dem Mittelpunkt des Pupillenbereiches, der eine mögliche Dezentration der Pupille charakterisiert, können noch folgende Parameter von Interesse sein:
- Durchmesser von Kapselsack und Kapsulorhexis,
- Durchmesser und Haptiktyp der zu verwendenden IOL,
- der Abstand des Kapselsackäquators von der Vorderfläche der Linse,
- die Dicke der IOL oder
- der Abstand der Linsenhaptik zur Vorderfläche der IOL
Unter dem Begriff„Kapsulorhexis" ist hierbei die scheibenförmige Eröffnung der Vorderfläche des Kapselsackes zu verstehen. Hierbei wird der Kapselsack perforiert und durch ein Reißmanöver geöffnet.
Die zur Fixierung der Intraokularlinse im Kapselsack vorhandenen„Halterungen" werden als„Haptik" bezeichnet. Die Haptik ist peripher um die eigentliche, optische Linse angeordnet und kann in unterschiedlichen Formen, wie Bügel, Platten oder Schlaufen ausgeführt sein.
Anhand dieser zusätzlichen Daten kann beispielsweise vor der Implantation festgestellt werden, ob die ausgewählte IOL aufgrund ihrer Geometrie überhaupt in den Kapselsack, der gegenüber dem Hornhautscheitel ebenfalls dezentriert sein kann, passt. Außerdem erleichtern diese Daten ein Vorhersage nicht nur der Position der IOL sondern sogar deren Lage, d. h. deren Dezentrierung in x-, y- und z-Richtung und vertikalen und/oder horizontalen Neigung relativ zu dem Scheitelpunkt des Hornhautvertex und deren Normalen.
Wie zu vorherigen Messungen beschrieben, ist es auch hier sinnvoll die für Vorderkammertiefe, Linsendicke und Augenlänge gemessenen Werte einer
Plausibilitätskontrolle zu unterziehen.
Verfahrensschritt b):
Wie bereits ausgeführt, wird im Verfahrensschritt b) anhand der ermittelten Parameter ein entsprechendes, patientenspezifisches Augenmodell ermittelt.
Erfindungsgemäß enthält das patientenspezifische Augenmodell nicht nur Grenzflächen in Form von Freiformflächen mit allen Freiheitsgraden, sondern es werden für alle hinter der Hornhautvorderfläche vorhandenen Grenzflächen deren Verkippung bezüglich x-y-Ebene des Hornhautvertex sowie deren Dezentrierung bezüglich des Hornhautvertex berücksichtigt. Als Bezugs- bzw. Referenzzentrum (Koordinatenursprung) dient hierbei der klar de- tektierbaren Hornhautvertex sowie deren Vertexnormale.
Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass im patientenspezifischen Augenmodell die individuelle Lage und Position der Augenlinse als wahrscheinliche Lage und Position der zu implantierenden IOL, mit einer möglichen Dezentrierung und/oder Verkippung berücksichtigt wird.
Für ein korrektes Raytracing sollte das patientenspezifische Augenmodell auch die Lage der Pupille enthalten. Bei der Pupillenöffnung wird ebenfalls eine Dezentrierung berücksichtigt. Da eine mögliche Verkippung die ohnehin detektierte Öffnungsfläche beeinflusst, entfällt eine separate Bestimmung.
Die Bestimmung der Öffnungsfläche der Pupille ist ebenfalls für das Raytracing von Bedeutung, da diese in den seltensten Fällen kreisförmig ist. Wie bereits beschrieben ist die Position der Pupillenmitte in Bezug auf den Hornhautvertex klar definiert.
Da es für ein korrektes Raytracing weiterhin entscheidend ist, welche Form die Retina im patientenspezifischen Augenmodell aufweist, wird diese hier vorzugsweise als Kugelsektor, mit einem der Glaskörpertiefe entsprechenden Krümmungsradius definiert.
Bezüglich der Brechungsindizes der Medien zwischen den Grenzflächen wird auf die aus der Literatur für schematische Modellaugen bekannten Indizes verwiesen. Dabei wird die Brechzahl von Luft = 1 gesetzt und die anderen als relative Brechzahlen darauf bezogen. Die Brechungsindizes sind von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes abhängig und lauten beispielsweise für gelbes Licht mit einer Wellenlänge von 587 nm:
- Luft: 1 ,0000
- Kornea: 1 .376
- Vorderkammer: 1 .336 - natürlicher Glaskörper: 1 .336
- behandelter Glaskörper: It. Herstellerangabe und
- IOL: It. Herstellerangabe.
Das patientenspezifische Augenmodell beinhaltet die vollständige geometrische Beschreibung aller für die Simulation notwendigen Elemente sowie die Brechungsindizes der in der Simulation durchlaufenen Materialien. Die Abfolge der Elemente sowie die Brechungsindizes aller Medien außer dem der IOL sind fest definiert und werden mit einer speziellen Initialisierungsroutine gesetzt. Diese Initialisierung ist Voraussetzung für alle nachfolgenden Datenoperationen am Augenmodell.
Die geometrischen Parameter der Elemente werden für das jeweils zu simulierende Patientenauge mittels spezieller Routinen gesetzt. Innerhalb dieser Routinen werden die Datenwerte auf Zulässigkeit geprüft. Das Setzen von Patientendaten ist nur zulässig, wenn ein initialisiertes Augenmodell vorliegt. Die Reihenfolge, in welcher die Patientendaten gesetzt werden, ist beliebig. Einmal gesetzte Daten dürfen nicht durch erneutes Setzen überschrieben werden. Nur für einige Patientendaten werden spezielle Routinen zum Ändern bereits gesetzter Werte angeboten.
Ein vollständiges Augenmodell liegt vor, wenn die optische Abbildung definiert ist. Das Setzen der dafür notwendigen Werte kann in beliebiger Reihenfolge erfolgen. Beim Setzen werden die Werte auf Zulässigkeit geprüft. Das Setzen der Abbildungsdaten ist nur zulässig, wenn ein initialisiertes Augenmodell vorliegt.
Ein vollständiges Augenmodell liegt vor, wenn die folgenden Daten gesetzt sind:
- Initialisierungsdaten (Reihenfolge der Grenzflächen)
Objekt - Luft - Ebene des Kornea-Vertex - Luft - Kornea-Frontfläche - Kornea- Medium - Cornea-Rückfläche - Vorderkammer-Medium - Pupillen-Ebene - Vorderkammer-Medium - lOL-Vorderfläche - Haptik-Ebene - lOL-Rückfläche - Glaskörper-Medium - Retina, Die Brechungsindizes von Kornea-Mediunn, Vorderkannnner-Mediunn und Glaskörper-Medium werden durch je eigene, im Programm voreingestellte Koeffizienten der Seilmeier Formel beschrieben.
Patientendaten (Formen/Dezentrierunq/Verkippunq der Grenzflächen)
Form der Kornea-Frontfläche (Beschreibung entweder durch Zernike- Koeffizienten oder mit unterschiedlichen Kegelschnitten in x-z- bzw. y-z-Ebene
Mittendicke der Kornea
Form der Kornea-Rückfläche Beschreibung relativ zur Form der
Kornea-Frontfläche durch einen
Skalierungsfaktor, oder direkt aus der OCT-Messung
Lage der Pupillen-Ebene Abstand vom Kornea-Vertex, Versatz in
x- und y-Richtung
Lage der Haptik-Ebene Abstand vom Kornea-Vertex, Versatz in
x- und y-Richtung, Verkippung um x- und y-Achse
Lage und Form der Retina: Abstand vom Kornea-Vertex,
Krümmungsradius
Die Lage der Pupillen-Ebene und die Lage der Haptik-Ebene dürfen im weiteren Verlauf geändert werden. Alle anderen Patientendaten sind ohne neue Initialisierung des Augenmodells nicht änderbar. IQL-Daten sphärische Brechkraft für alle IOL-Typen
zylindrische Brechkraft für torische IOL
Drehwinkel in der Haptik-Ebene für torische IOL
Datenmodell für multifokale IOL - Abbildungsdaten
Objekt Art der Objektlage, bei endlichem Objekt Abstand
vom Kornea-Vertex
Pupille Durchmesser
Image Lage der Bildebene in der Retina
Vor jeder Durchrechnung des Augenmodells wird geprüft, ob alle benötigten Daten am Augenmodell gesetzt sind. Fehlgeschlagene Prüfungen beim Setzen von Daten oder bei der Überprüfung des gesamten Augenmodells geben einen spezifischen Fehlercode aus.
Die Auswahl einer IOL aus dem aktuell gespeicherten Katalog ist nur zulässig, wenn ein vollständiges und initialisiertes Augenmodell vorliegt.
Verfahrensschritt c):
Wie bereits ausgeführt, erfolgt im Verfahrensschritt c) die Berechnung der Daten einer zu implantierenden IOL mittels Raytracing.
Erfindungsgemäß werden für das Raytracing zur Berechnung der Daten einer zu implantierenden IOL Lichtstrahlen verwendet, die ausgehend von einem virtuellen Objekt auf das Auge projiziert werden, wobei der Abstand des virtuellen Objektes variieren kann.
Dies hat zur Folge, dass die Lichtstrahlen des Strahlenbündels bei einem großen Abstand (aus dem„Unendlichen" kommend) parallel und einem geringen Abstand divergent verlaufen.
Vorzugsweise ist der Bereich der als Strahlenbündel verwendeten Lichtstrahlen in Abhängigkeit von der aktuellen Pupillen- oder Korneafläche variabel. Deshalb sollte der Durchmesser des Bündels von Lichtstrahlen wenigstens den gesamten Bereich der Eintrittspupille erfassen. Dabei ist aber zu berücksichtigen, dass die Extrapolation der viele Freiheitsgrade beinhaltenden Korneafläche basierend auf wenigen Messpunkten kritisch wird.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung sind die für das Raytracing verwendeten Lichtstrahlen monochromatisch, wobei die Wellenlänge in Abhängigkeit der Vorgaben des jeweiligen Patienten variieren kann. Allerdings wird eine Farbe in der Nähe des Sen- sitivitätsmaximums des Auges, insbesondere die Farbe grün/gelb bevorzugt.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung sind die für das Raytracing verwendeten Lichtstrahlen polychromatisch. Dies ermöglicht eine möglicherweise bessere Auswahl, da nun auch Farben auf die das Auge weniger empfindlich ist berücksichtigt werden können. Dies hat weiterhin den Vorteil, dass bei der Berechnung der zu implantierenden IOL berücksichtigt werden kann, welche Vorlieben oder Gewohnheiten der Patient hat. Durch Verändern der Wellenlängenverteilung (Gewichtung) kann man die Auswahl auf spezielle Beleuchtungssituationen, wie beispielsweise natürliches Licht, Glühlampenlicht, Leuchtstofflampen o. ä. optimieren.
Soll die zu implantierende IOL auf verbessertes Dämmerungssehen optimiert werden, ist zu berücksichtigen, dass sich das Dämmerungssehen einerseits durch eine große Pupillenöffnung auszeichnet und andererseits überwiegend die in der Netzhaut des Auges befindlichen Stäbchen zum Einsatz kommen. Da diese gegenüber den Zapfen andere Wellenlängen bevorzugen, ist es also angebracht, für das Raytracing entweder angepasste, monochromatische oder entsprechend gewichtete polychromatische Lichtstrahlen zu verwenden.
So wie für die Berechnung der Daten der zu implantierenden IOL werden auch bei der Berechnung zur Simulation der Sehleistung des Auges Lichtstrahlen verwendet, die ausgehend von einem virtuellen Objekt auf das Auge projiziert werden, wobei der Abstand des virtuellen Objektes variieren kann. Verfahrensschritt d):
Wie bereits ausgeführt, werden im Verfahrensschritt d) bei der Auswahl einer zu implantieren IOL neben den ermittelten Daten zusätzliche Netzhautbildmetriken berücksichtigt.
Erfindungsgemäß werden für die Auswahl einer zu implantierenden IOL verschiedene Metriken, vorzugsweise Netzhautbildmetriken verwendet, die eng mit der subjektiven visuellen Wahrnehmung korrelieren.
Wie bereits ausgeführt, ist ein Problem bei der Auswahl einer zu implantierenden IOL darin zu sehen, dass die Auswahl lediglich anhand der aus den optischen Parametern berechneten Daten erfolgt und die subjektive Sehleistung, d. h. die psycho- physikalischen Erfahrungen bezüglich des Sehvorganges eines Patienten nicht berücksichtigt wird.
Die Netzhautbildmetriken sind geeignet die Zusammenhänge zwischen der optischen Qualität (auf der Netzhaut) und der visueller Leistung (in der Sehrinde) zu simulieren und die IOL für ein individuelles Auge zu wählen, die am ehesten der gewünschten postoperativen Sehleistung entspricht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das visuelle Strehl-Verhältnis der Modulationsübertragungsfunktion der Netzhautbildmetriken in Verbindung mit der Kontrastübertragungsfunktion berücksichtigt.
Einer weiteren bevorzugten Ausführungsform entsprechend wird ein auf Netzhautbildmetrik basierender visueller Performance-Vergleich hinsichtlich der simulierten Sehschärfe bzw. der simulierten Schärfentiefe für die Beurteilung der Qualität der IOL im individuellen Augenmodell genutzt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Auswahl der zu implantierenden IOL anhand der ermittelten Daten aus einem Katalog derart, dass alle oder ein Teil der möglichen IOL ge- wählt, in das patientenspezifische Augenmodell eingesetzt, mittelt Raytracing durchgerechnet und anhand des Metrikwertes die optimale IOL ausgewählt wird.
Unter einem Katalog ist eine Datenbank zu verstehen, in der lOLs mit ihren optischen Parametern bzw. Typeigenschaften gespeichert sind. Zweckmäßiger Weise sollten die Daten vor der Auswahl einer IOL auf Zulässigkeit geprüft werden. Dazu kann eine spezielle Routine aufgerufen werden, welche alle benötigten Daten des Katalogs auf Existenz und Konsistenz prüft.
Für die Verwendung im Augenmodell sind folgende Parameter bzw. Typeigenschaften von Bedeutung:
Oberflächenform: sphärisch, asphärisch oder torisch,
Art des Designs: refraktiv oder diffraktiv,
Anzahl der Foki: monofokal, bifokal oder multifokal,
pro Fokus: Energie-Anteil im Fokus,
Differenz der Brechkraft relativ zum ersten
Fokus,
diffraktive Flächen: keine, Frontseite, Rückseite oder beidseitig, Dispersionsfunktion: keine, Schott oder Seilmeier,
falls Dispersion: Koeffizienten der Dispersionsformel,
falls keine Dispersion: Wellenlängen mit zugehörigen Brechzahlen, Lieferbereich der sphärischen und zylindrischen Brechkräfte,
Anzahl berechenbarer sphärischer Brechkräfte und
Anzahl berechenbarer zylindrischer Brechkräfte.
Diese Aufzählung ist lediglich beispielhaft und keines Falls abschließend.
Vorzugsweise ist zu jeder Brechkraft die geometrische Beschreibung der IOL hinterlegt. Die Menge der Geometrie-Daten ist abhängig von der Oberflächenform und von der Art des Designs. Bei diffraktive Flächen kann entweder mit den tatsächlichen Geometriedaten oder mit einem refraktiven Äquivalent gearbeitet werden. Für das refraktive Äquivalent wird die Oberflächenform mit den gleichen Parametern wie bei den refraktiven lOL beschrieben.
Als von der Oberflächenform und der Art des Designs abhängige Geometrie-Daten können beispielsweise folgende Angaben hinterlegt sein:
- sphärische Brech kraft,
- zylindrische Brechkraft,
- Mittendicke,
- Durchmesser,
- Krümmungsradius,
- konische Konstante,
- Entwicklungskonstanten,
- Abstand der Frontfläche von der Haptik-Ebene usw.
Die Auswahl geschieht durch Angabe der sphärischen Brechkraft, bei torischen lOL zusätzlich durch Angabe der zylindrischen Brechkraft. Damit das möglich ist, muss genau ein IOL-Katalog mit allen notwendigen Daten bekannt sein.
Erfindungsgemäß werden die Qualitätsanforderungen innerhalb des Suchalgorithmus stufenweise variiert, so dass die Suche mit jedem Schritt verfeinert wird. Dazu wird von den Suchalgorithmen das Extremum der Metrik für mögliche lOL durch gezielte Änderung der Werte der verfügbaren Freiheitsgrade bestimmt. Im Suchalgorithmus für torische lOL wird in besonderer Weise darauf geachtet, in welcher Reihenfolge die verfügbaren Freiheitsgrade variiert werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird für die Auswahl einer rotationssymmetrischen lOL vom Suchalgorithmus die lOL auswählt, die dem Mittelwert der zuvor für zwei unterschiedliche Meridiane bestimmten lOLs entspricht. Vorzugsweise liegen die beiden Meridiane senkrecht zueinander. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird im Suchalgorithmus durch gezieltes Überziehen während der Suche überprüft, ob ein gefundenes Extremum nur lokalen Charakter hat.
Einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung entsprechend wird dem Nutzer zur Auswahl der zu implantierenden IOL nicht nur die optimale IOL, sondern eine Matrix bestpassender lOLs zur Verfügung gestellt, die Abbildungen beinhaltet, deren Bildgüte dem ermittelten Visus entsprechen. Die Auswahl erfolgt dann nach der Abbildung mit dem besten subjektiven Eindruck, was dazu führen kann, dass nicht die rechnerisch optimale IOL ausgewählt wird.
Die Suche der besten IOL zu einem Patientenauge geschieht grundsätzlich für genau eine vorgegebene Abbildungsaufgabe. Es stehen verschiedene Metriken zur Beurteilung der Abbildungsgüte zur Verfügung. Für die Suche muss eine dieser Metriken ausgewählt werden. Als Suchraum wird der aktuell geladene IOL-Katalog verwendet. Bei multifokalen IOL mit diffraktiven Oberflächen erfolgt die Suche mit dem refraktiven Äquivalent der Oberflächenbeschreibung.
Bei rotationssymmetrischen IOL ist die sphärische Brechkraft der einzige Freiheitsgrad für die Suche. Bei torischen IOL kommen die zylindrische Brechkraft und die Verdrehung der IOL in der Haptik-Ebene als weitere Freiheitsgrade hinzu. Dabei wird die Verdrehung mit einer Genauigkeit von 1 ° bestimmt.
Als Startpunkt der Suche muss eine IOL des aktuellen Kataloges ausgewählt sein. Bei torischen IOL muss außerdem der Start-Drehwinkel vorgegeben werden. Mit der Festlegung der Abbildungsaufgabe steht somit ein vollständiges Augenmodell für die Suche zur Verfügung.
Die Suche erfolgt nach dem zuvor beschriebenen Verfahren. Jede der so ausgewählten IOL wird im Augenmodell eingesetzt und es wird die Metrik für dieses Auge berechnet. Ergebnis der Suche ist die IOL mit der besten Metrik bei einem wohl definierten Drehwinkel (letzteres nur für torische IOL von Bedeutung). Bei der Suche wird das Extremum der Metrik durch gezielte Änderung der Werte der verfügbaren Freiheitsgrade bestimmt. Dabei wird durch gezieltes Überziehen während der Suche überprüft, ob ein gefundenes Extremum nur lokalen Charakter hat. Um eine rasche Konvergenz zu sichern, wird die Suche in mehreren Stufen ausgeführt. Wegen der unterschiedliche Anzahl Freiheitsgrade werden für rotationssymmetrische und torische IOL bei der Smart Suche unterschiedliche Algorithmen verwendet.
Im Unterschied zu dem hier beschriebenen Verfahren werden bei einem„Brute- Force-Algorithmus" alle verfügbaren Freiheitsgrade der IOL innerhalb eines festgelegten Bereichs relativ zur Start-IOL auf jeden möglichen Wert gesetzt, was die Suche sehr zeitaufwändige gestaltet.
Im Ergebnis der Suche werden die beste IOL und deren Metrik-Wert unter der Annahme einer idealen Implantation ermittelt. Da es aber trotz einer Vielzahl derartiger Implantationen nach wie vor zu„Implantationsfehlern", d. h. zu Fehlstellungen der IOL kommen kann, ist es wünschenswert dies bei der Auswahl berücksichtigen zu können.
Das Ziel der sogenannten Tolerierung besteht nun darin, die größtmögliche Verschlechterung des Metrik-Wertes durch Implantationsfehler zu bestimmen.
Dabei sollten folgende Implantationsfehler berücksichtigt werden können:
- Abstand der Haptik-Ebene vom Kornea-Vertex,
- Versatz der IOL in x-Richtung und y-Richtung in der Haptik-Ebene und
- Verkippung der Haptik-Ebene um x-Achse und y-Achse.
Für torische IOL sollte außerdem die Verdrehung der IOL in der Haptik-Ebene berücksichtigt werden können. Um die Tolerierung ausführen zu können, muss für jeden Implantationsfehler ein Wert vorgegeben am vollständigen Augenmodell gesetzt werden. Dabei sollte jeder Implantationsfehler einzeln sowohl einen positivem Wert als auch einen negativem Wert aufweisen.
Für jedes dieser so entstehenden Augenmodelle wird die Metrik berechnet und von allen so berechneten Metriken der schlechteste Wert bestimmt. Somit ist das Ergebnis der Tolerierung das Verhältnis der schlechtesten Metrik zur Metrik des ideal implantierten Auges in Prozent.
Mit der erfindungsgemäßen Erfindung wird ein Verfahren zur optimierten Auswahl der in ein Auge zu implantierenden Intraokularlinse (IOL) zur Verfügung gestellt, mit dem die Ergebnisse refraktiver Eingriffe am Auge optimiert werden.
Mit dem vorliegenden Verfahren wird die Auswahl der in ein Auge zu implantierenden Intraokularlinse wesentlich vereinfacht und sicherer.
Durch die Berücksichtigung aller Aspekte die einen Einfluss auf die Auswahl der IOL und insbesondere das zu erreichende postoperative Refraktionsergebnis haben, können die Ergebnisse refraktiver Eingriffe am Auge optimiert werden.
Die erfindungswesentlichen Aspekte des Verfahrens sind darin zu sehen, dass in Abhängigkeit des jeweils zu bestimmenden biometrischen Parameters unterschiedliche Messverfahren wahlweise zur Anwendung kommen, dass anhand der Parameter ein entsprechendes patientenspezifisches Augenmodell ermittelt wird, dass bei der Berechnung der zu implantieren IOL neben den ermittelten Daten zusätzliche Netzhautbildmetriken berücksichtigt werden und dass durch den beschriebenen Algorithmus eine schnellerer Auswahl der zu implantierenden IOL möglich ist.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur optimierten Auswahl der in ein Auge zu implantierenden IOL, bei dem entsprechend der Verfahrensschritte
a) die Bestimmung der erforderlichen biometrischen Parameter des Auges, b) die Verwendung dieser Parameter für ein entsprechendes Augenmodell, c) die Berechnung der Daten einer zu implantierenden IOL mittels Raytracing, d) die Auswahl einer zu implantierenden IOL anhand dieser Daten und e) die Wiederholung der Verfahrensschritte c) und d) für weitere, geeignete IOL. erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Optimierung des Verfahrens
im Verfahrensschritt a) in Abhängigkeit des jeweils zu bestimmenden biometrischen Parameters unterschiedliche Messverfahren wahlweise zur Anwendung kommen,
im Verfahrensschritt b) Anhand der Parameter ein entsprechendes patientenspezifisches Augenmodell ermittelt wird und
im Verfahrensschritt d) bei der Auswahl der zu implantieren IOL neben den ermittelten Daten zusätzliche Netzhautbildmetriken berücksichtigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt a) die Vermessung der Hornhautvorderfläche mittels gerichteter Reflexion erfolgt, wobei die Vermessung durch eine kollimierte Projektion einer diskreten Anzahl von Lichtpunkten und eine telezentrische Beobachtung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vermessung der Hornhautvorderfläche mittels gerichteter Reflexion mindestens 6 und bevorzugt 19 oder mehr Lichtpunkte erfolgen.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung der Hornhautvorderfläche mittels gerichteter Reflexion die Messwerte aus mehreren Messungen genutzt werden, die mittels statistischer Methoden aggregiert werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen in einem Satz innerhalb eines Zwinkerintervalles oder mehrerer Zwinkerintervalle erfolgen.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen einer Qualitätsbewertung unterzogen werden, wobei folgende Kriterien herangezogen werden können:
- Form und Intensität der Lichtpunkte,
- zeitliche Stabilität der Positionen der Lichtpunkte zueinander,
- zeitliche Stabilität der Positionen der Lichtpunkte zum Auge,
- Konsistenz der einzelnen Messungen und
- Vorhandensein von Fehlstellen.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rekonstruktion der Hornhautvorderfläche als Freiformfläche, bevorzugt durch Anwendung von Zernike Polynomen erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt a) die Vermessung der Hornhautdicke auf Basis eines kurzkohärenten, interfe- renz-optischen Verfahrens parallel zur z- Achse erfolgt, wobei Messung in Form von Scans in unterschiedliche Richtungen erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermessung der Hornhautdicke OCT-basiert als B-Scans entlang n Meridianen erfolgt und diese vorzugsweise m-mal wiederholt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass n=6 OCT-ba-sierte B-Scans bei m=3 Wiederholungen vorzugsweise entlang der Meridiane bei 0 °, 30 °, 60 °, 90 °, 120 ° und 150 ° realisiert werden.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zone zur Vermessungen der Hornhautdicke in Abhängigkeit vom Hornhautradius und der Pupillenöffnung einen Durchmesser ungefähr 2mm, bevorzugt 4mm und besonders bevorzugt mindestens 6mm aufweist.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung der Hornhautdicke die Hornhautrückfläche aus den B-Scans unter Berücksichtigung der bereits ermittelten Hornhautvorderfläche rekonstruiert wird, wobei bekannte Verfahren der Bildverarbeitung zur Anwendung kommen.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung der Hornhautdicke auftretende, seitliche Augenbewegungen mit bekannten Verfahren ausgeglichen werden.
14. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt a) die Vermessung von Vorderkammertiefe, Linsendicke und Augenlänge auf Basis eines kurzkohärenten, interferenz-optischen Verfahrens erfolgt, wobei vorzugsweise die Scans der Vermessung der Hornhautdicke verwendet werden, indem die entsprechenden Grenzflächen mit bekannten Verfahren der Bildverarbeitung detektiert werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Dicke der Linse auch deren Dezentrierung und/oder Verkippung ermittelt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass neben Vorderkammertiefe, Linsendicke und Augenlänge zusätzliche Parameter, wie beispielsweise Durchmesser von Kapselsack und Kapsulorhexis, Mittelpunkt des Pupillenbereiches sowie Haptikdurchmesser und Haptiktyp ermittelt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung der Augenlänge eine Detektion der Fovea durchgeführt wird, bevorzugt durch Segmentierungen der retinalen Gewebestruktur, um die Ausrichtung der optischen Achse des Messgerätes zur Sehachse des Auges zu gewährleisten.
18. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das patientenspezifische Augenmodell Grenzflächen in Form von Freiformflächen mit allen Freiheitsgraden enthält.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass im patientenspezifischen Augenmodell für alle hinter der Hornhautvorderfläche vorhandenen Grenzflächen deren Verkippung bezüglich x-y-Ebene des Hornhautvertex sowie deren Dezentrierung bezüglich des Hornhautvertex berücksichtigt werden.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass im patientenspezifischen Augenmodell die individuelle Lage und Position der Augenlinse als wahrscheinliche Lage und Position der zu implantierenden IOL, mit einer möglichen Dezentrierung und/oder Verkippung berücksichtigt wird.
21 . Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, das für das Raytracing zur Berechnung der Daten der zu implantierenden IOL Lichtstrahlen verwendet werden, die ausgehend von einem virtuellen Objekt auf das Auge projiziert werden, wobei der Abstand des virtuellen Objektes variieren kann.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die für das Raytracing verwendeten Lichtstrahlen polychromatisch sind.
23. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die für das Raytracing verwendeten Lichtstrahlen monochromatisch sind, wobei die Wellenlängen in Abhängigkeit der Vorgaben des jeweiligen Patienten variieren.
24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der als Strahlenbündel verwendeten Lichtstrahlen in Abhängigkeit von der aktuellen Pupillen- oder Korneafläche variabel ist.
25. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei Berechnung zur Simulation der Sehleistung des Auges Lichtstrahlen verwendet werden, die ausgehend von einem virtuellen Objekt auf das Auge projiziert werden, wobei der Abstand des virtuellen Objektes variieren kann.
26. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für die Auswahl der zu implantierenden IOL verschiedene Metriken, vorzugsweise Netzhautbildmetriken verwendet werden, die eng mit der subjektiven visuellen Wahrnehmung korrelieren.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass dabei insbesondere das visuelle Strehl-Verhältnis der Modulationsübertragungsfunktion der Netzhautbildmetriken in Verbindung mit der Kontrastübertragungsfunktion berücksichtigt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass dabei insbesondere ein auf Netzhautbildmetrik basierender visueller Performance-Vergleich hinsichtlich der simulierten Sehschärfe als Qualitätsmerkmal der IOL im individuellen Augenmodell dient.
29. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass dabei insbesondere ein auf Netzhautbildmetrik basierender visueller Performance-Vergleich hinsichtlich der simulierten Schärfentiefe als Qualitätsmerkmal der IOL im individuellen Augenmodell dient.
30. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl anhand der ermittelten Daten aus einem Katalog derart erfolgt, dass alle oder ein Teil der möglichen IOL gewählt, in das patientenspezifische Augenmodell eingesetzt, mittelt Raytracing durchgerechnet und anhand des Metrikwertes die optimale IOL ausgewählt wird.
31 . Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswahl der zu implantierenden IOL Implantationsfehler berücksichtigt werden, indem für mögliche Implantationsfehler Augenmodelle bestimmt und Metriken berechnet werden, wobei die größtmögliche Verschlechterung des Wertes der Metrik der sogenannten Tolerierung entspricht.
32. Verfahren nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass für einzelne Implantationsfehler ein Wert im Augenmodell gesetzt wird, wobei sowohl für einen positiven als auch einen negativen Wert ein separates Augenmodell zu bestimmen ist.
33. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätsanforderungen an die Suchalgorithmen stufenweise variiert werden.
34. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass von den Suchalgorithmen das Extremum der Metrik für mögliche IOL durch gezielte Änderung der Werte der verfügbaren Freiheitsgrade bestimmt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass für die Auswahl einer rotationssymmetrischen IOL der Suchalgorithmus die IOL auswählt, die dem Mittelwert der zuvor für zwei unterschiedliche Meridiane bestimmten lOLs entspricht.
36. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass im Suchalgorithmus durch gezieltes Überziehen während der Suche überprüft wird, ob ein gefundenes Extremum nur lokalen Charakter hat.
37. Verfahren nach den Ansprüchen 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass dem Nutzer zur Auswahl der zu implantierenden IOL nicht nur die optimale IOL, sondern eine Matrix bestpassender lOLs zur Verfügung gestellt wird, die auf der Simulation des Visus basieren.
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