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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-60197
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2013/6019/


Intraoperative Visualisierung von Wellenfronten am Auge

Pahlitzsch, Milena

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SWD-Schlagwörter: Grauer Star , Astigmatismus
Freie Schlagwörter (Deutsch): Wellenfrontanalyse1 , Hartmann-Shack-Sensor2 , intraoperativ3 , subjektive Refraktion4
Freie Schlagwörter (Englisch): wavefront1 , aberrometry2 , hartmann-shack-sensor3 , intraoperative4
Basisklassifikation: 44.51 , 44.95
Institut: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Richard, Gisbert (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 09.01.2013
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 22.01.2013
Kurzfassung auf Deutsch: In dieser Studie zur intraoperativen Visualisierung von Wellenfronten am Auge können wir erstmals zeigen, dass eine Messung der Wellenfronten mit dem im Operationsmikroskop Lumera T integrierten APC-W Aberrometer (Hartmann-Shack-Sensor) 1. prinzipiell technisch möglich und 2. auch in den klinisch-operativen Ablauf integrierbar ist. So können wir zu verschiedenen, definierten Zeitpunkten während der Katarakt-Operation Wellenfrontmessungen durchführen, die den zeitlichen Ablauf nur unerheblich verzögern. Die Stabilität der Wellenfront, bzw. die Qualität einer Messung (subjektive Einteilung) ist von vielen Faktoren abhängig, insbesondere aber von der Transparenz und Regularität der optischen Medien. Bei Patienten mit starken Hornhautirregularitäten und instabilen Vorderkammerverhältnissen wie z.B. im Rahmen einer Hornhauttransplantation oder nach Transplantation (Fadenentfernung) sind zuverlässige Messungen nicht möglich.
Wir können in einem ersten Schritt den zeitlich–qualitativen Verlauf der WASCA-Messungen während der Katarakt Operation charakterisieren. Auffällig ist dabei die Güte und Reproduzierbarkeit der Aphakiemessung (W2.M5). Entscheidend für den klinisch praktischen Gebrauch im Sinne der Vermeidung einer postoperativen „refraktiven Überraschung“ ist die Zuverlässigkeit der letzten intraoperativen Messung (W2.M7). Für diese Messung gibt es keine direkte Referenzmessung, da im Liegen unter operativen Bedingungen eine subjektive Refraktion nicht möglich ist. Als Referenz dient deshalb sowohl die subjektive Refraktion als auch die WASCA Wellenfront-Refraktion einen Monat postoperativ.
Eine statistisch signifikante Korrelation (p < 0,05) zeigt sich bei der Betrachtung des Zylinders zwischen der WASCA Messung am Ende der OP (W2.M7) und der 1 Monatskontrolle (Korrelationsquotient subj. Refaktion r= 0,59; WASCA r = 0,45). Bei der detaillierten Subgruppenanalyse zeigt sich, dass die Korrelation abhängig von der Stärke des Zylinders am Ende der OP ist: Für einen Zylinder <1 dpt. ergibt sich keine signifikante Korrelation, wohingegen für einen Zylinder >2 dpt. (n=15) der Korrelationsquotient r = 0,69 beträgt.
Diese Korrelation des Zylinders zwischen letzter intraoperativer und postoperativer Messung (1 Monat post OP) ist entscheidend für eine intraoperative Kontrolle bei z.B. der Implantation torischer Linsen oder einer Astigmatismuskorrektur.
Ziel zukünftiger Studien muss deshalb sein, diese Korrelation zu optimieren durch z.B. W2.M7 Mehrfachmessungen und Streichen von „Ausreißern“, Analyse der Qualität der W2.M7 Messung in Abhängigkeit von der Zeit (Entfaltungszeit der Linse?) und Auswahl geeigneter Kandidaten.
Anhand der vorliegenden Datenlage kann nicht endgültig differenziert werden, ob die ordentliche (aber nicht hervorragende) Zylinder-Korrelation zwischen finaler intraoperativer und postoperativer Messung auf eine Messungenauigkeit am Ende der Operation (Pseudophakie ohne Viskoelastikum) oder eine tatsächliche Refraktionsdifferenz zurückzuführen ist.
Der Einfluss des Augeninnendruckes, der Vorderkammer-Tiefe und der effektiven Linsenposition auf die Refraktion bleibt zu eruieren. Zu berücksichtigen bei der Beurteilung ist eine fehlende direkte und zeitnahe Referenzmessung zum Ende der Operation. Eine etablierte und klinisch erprobte Referenzmethode existiert zurzeit nicht. Um weitere Informationen über die Güte der letzten intraoperativen Messung zu erhalten, sollte die WASCA-Messung in zukünftigen Studien mit anderen Messverfahren wie z.B. Retinomax-Refraktion verglichen werden. Eine intensive medline-Suche konnte aber keine Studien, die die Zuverlässigkeit der Retinomax Refraktion am Ende der Katarakt-OP analysiert, finden.
Die gute Reproduzierbarkeit der Aphakiemessung könnte eine Basis für eine neue Methode der Aphakie-IOL Kalkulation bilden. Bei insgesamt hoher Reproduzierbarkeit (sphärischer Wert r=0,97, SE r=0,96) dreier konsekutiver Messungen in Aphakie sind aber auch einzelne Messausreißer zu verzeichnen. Eine Serie von z.B. 5 Messungen und Streichen von Ausreißern könnte die Verlässlichkeit der Aphakie-IOL-Kalkulation erhöhen. Die Vorteile und möglichen Anwendungsbereiche einer WASCA Aphakie-IOL-Kalkulation könnten sein:
1. Verifizieren der präoperativen IOL-Kalkulation („Sicherheit für den Patienten“)
2. Unabhängigkeit von präoperativen Messungen (+ „Zeitersparnis“?)
3. Eventuell genauere IOL-Kalkulation nach refraktiv chirurgischen Eingriffen (Vermeidung „refraktiver Überraschung“?)
4. Möglichkeit der intraoperativen Messung (in Narkose) bei Patienten, die schwierig Anweisungen folgen können (Kinder, Menschen mit geistigen/körperlichen Handicaps). Bisher wird in diesen Fällen eine Ultraschall-AXL-Bestimmung und Retinomax-Keratometrie zur IOL-Kalkulation in Narkose durchgeführt.
Aus unseren Daten ergibt sich die folgende Formel einer Emmetropie IOL-Kalkulation auf Basis der Aphakie-Messung:
IOL (Emmetropie) = 5,104 + 1,188 x SE (WASCA Aphakie-Messung).
Die Differenz zwischen errechneter Emmetropie und der subjektiven Refraktion 1 Monat postoperativ zeigt uns die Genauigkeit der Formeln an.
Die Zielgenauigkeit ist im Vergleich zum Goldstandard IOL-Master reduziert und muss sicherlich vor einem breiten klinischen Einsatz weiter entwickelt werden. Unsere Daten sind als Ausgangsbasis für weitere Studien zu sehen.
Zusätzlich zu diesen Operationen haben wir Astigmatismuskorrekturen (LRI) vor Beginn der eigentlichen Katarakt-Operation verfolgt. Unsere Studiengruppe ist mit n=4 zu klein, um generelle Trends abzulesen.
Neben unserer Hauptstudiengruppe (Implantation monofokaler Intraokularlinsen) haben wir Katarakt-Operationen analysiert, in denen Multifokallinsen und torische Linsen eingesetzt worden sind. Die Ausfallquote (reduzierte Qualität der Messung) der M-IOL-Gruppe bezüglich der Aphakiemessung ist im Gegensatz zu den monofokalen Linsen halbiert. Dies könnte auf das geringere Durchschnittsalter zurückzuführen sein (53,2 Jahre multifokal IOL vs. 68,5 Jahre monofokal IOL). Unser torisches Kollektiv ist mit n=6 zu klein, um zuverlässige Aussagen treffen zu können.
Auch hier erweist sich die letzte Messung am Ende der Operation (Pseudophakie ohne Viskoelastikum) als technisch schwierig und von geringerer Qualität als die Aphakiemessung. Diese Messung ist aber zur Kontrolle des postoperativen Ergebnisses insbesondere nach Implantation einer torischen Linse entscheidend.
Diese Studie ist ein erster Schritt, die praxisnahe Anwendung der intraoperativen Wellenfrontanalyse für verschiedene chirurgische Verfahren zu demonstrieren. Die intraoperative Refraktionsmessung und somit online Kontrolle verschiedener Schritte der Katarakt-Operation zeigt vielversprechende Ergebnisse, die es durch verfeinerte Technik und Lernverhalten der Anwender auszubauen gilt.
Vorschläge zur Geräteoptimierung:
- Fixierlicht für Patient während der Messung
- Auslöser der Messung durch Operateur (Autofokus), während akustisch eine stabile Wellenfront angezeigt wird oder automatische Auslösung
- automatische Mehrfachmessungen (z.B. 5x) und „Streichen von Ausreißern“
- Messwertübermittlung optisch (Mikroskop) oder akustisch.
Eine breite klinische Anwendung der intraoperativen Wellenfrontmessung basierend auf unseren Messdaten ist aus unserer Sicht zu früh. Die differenzierte Betrachtung einiger Teilaspekte unserer Studie deuten aber bereits jetzt vielversprechende Optionen für eine praktisch-klinische Integration der intraoperativen Wellenfrontanalyse an. Hierzu empfiehlt es sich, die erhobenen Daten durch weitere Messungen in geeigneten Patientenkollektiven z.B. milde Katarakt oder refraktiver Linsenaustausch zu verifizieren und hiernach kontinuierlich die praktische Anwendung der intraoperativen Wellenfrontanalyse zu optimieren. Eine Schlüsselfunktion kommt hier der Zuverlässigkeit und Genauigkeit der letzten intraoperativen Messung zu.
Kurzfassung auf Englisch: Notably, in the last years, wavefront aberrometry (WA) has become increasingly popular in clinical ophthalmological practice. Aberrations of the human eye are divided into lower order aberrations (LOA) and higher order aberrations (HOA). The LOAs of spherical and astigmatic aberrations are routinely corrected in optometrist daily practice and by ophthalmic surgeons. HOAs are mathematically defined by a series of polynomes, the so-called Zernike-polynomes. These describe how light phases are influenced when passing optical media of the eye.
To date a variety of devices are available for WA measurement of the human eye. Currently, the most popular WA instruments apply the Hartmann-Shack principle, an objective approach with laser tracking. A monochromatic laser beam is projected onto the retina and wavefronts of the reflected light are recorded by a charge-coupled device (CCD). Aberrations of these wavefronts in comparison with to those from a perfect optical system are calculated, amounting to the mentioned Zernike-polynomes. Results are graphically presented as a ‘wavefront map’ showing aberrations in microns. One popular representative is the Wavefront Supported Custom Ablation device (WASCA, by Carl Zeiss Germany, in the US called COAS by Wavefront Sciences) that has been used in this study.
Wavefront aberrometry refraction can provide valuable information in previously under-researched conditions such as reduced visual acuity (cataract related), advanced age and hyperopia. However, loss of optical media transparency will inherently reduce accuracy of wavefront aberrometry. Further studies are needed to define cut-off values for automated wavefront quality grading and intra-operative application of wavefront aberrometry in surgery.

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