Please use this identifier to cite or link to this item: doi:10.22028/D291-29954
Title: Berechnung individualisierter Intraokularlinsen
Author(s): Schröder, Simon
Language: German
Year of Publication: 2018
Place of publication: Homburg/Saar
SWD key words: Kunststofflinse
DDC notations: 610 Medicine and health
Publikation type: Doctoral Thesis
Abstract: 1.1 Berechnung individualisierter Intraokularlinsen Fragestellungen: Ziel der Arbeit war die Entwicklung numerischer Ray-Tracing-Modelle für die Berechnung von Intraokularlinsen (IOL) zur Korrektur der individuellen Aberrationen des Auges (individualisierte IOL). Anhand dieser Modelle wurden IOL-Brechwerte berechnet, die Vorderflächen der individualisierten IOL angepasst, der Einfluss von IOL-Ausrichtungsfehlern untersucht, Messunsicherheiten und die Vorteile von individualisierten IOL gegenüber aberrationsneutralen IOL für Normalaugen und Keratokonusaugen diskutiert. Methoden: Für die Ray-Tracing-Modelle wurden Messungen der Hornhauttomographie und der Biometrie des jeweiligen Auges verwendet. Die Wiederholbarkeit der Hornhauttomographie wurde anhand von 34 Normalaugen analysiert. Die IOL wurde gemäß der Haigis-Formel positioniert. Die zugehörigen IOL-Konstanten wurden durch Minimierung des mittleren quadratischen (RMS) Fehlers der Vorhersage der postoperativen Refraktion ermittelt. Die Vorhersage des IOL-Brechwerts basierend auf der minimalen gewichteten RMS (wRMS) Spot-Größe in den Ray-Tracing-Modellen wurde an 50 Normalaugen mit der Vorhersage der Haigis-Formel verglichen. Individualisierte IOL wurden in den Ray- Tracing-Modellen für zwölf Normalaugen und zwölf Keratokonusaugen berechnet. Die Berechnung berücksichtigte vier Dezentrierungs-Szenarien, um den Einfluss von Ausrichtungsfehlern der IOL zu reduzieren. Eine Monte-Carlo-Analyse mit 500 Iterationen pro Auge wurde dazu verwenden, den Einfluss von IOL-Ausrichtungsfehlern auf die wRMS Spot-Größe zu untersuchen. Schließlich wurden die Parameter des Berechnungsmodells variiert, um die Messunsicherheiten zu analysieren. Ergebnisse: Die in azimutale Richtung gemittelte Wiederholbarkeit der Hornhauttomographie war, innerhalb eines Durchmessers von 8mm, 3;0 μm für die Hornhautvorder- fläche und 10;6 μm für die Hornhautrückfläche. Korrektur von Ausrichtungsfehlern reduzierte die Wiederholbarkeit auf 1;6 μm für die Hornhautvorderfläche und 7;4 μm für die Hornhautrückfläche. Die IOL-Brechwerte gemäß der Haigis-Formel und den Ray-Tracing-Modellen unterschieden sich um 􀀀0;16 dpt 0;56 dpt (Mittelwert Standardabweichung). Die individualisierten IOL reduzierten die mittlere wRMS Spot-Größe bei der Monte-Carlo-Analyse verglichen mit aberrationsneutralen IOL um etwa 6;8 μm für Normalaugen und 69;3 μm für Keratokonusaugen. IOL-Ausrichtungsfehler hatten einen stärkeren Einfluss auf die wRMS Spot-Größe mit individualisierten IOL als mit aberrationsneutralen IOL. Durch Einbeziehung von vier Dezentrierungs-Szenarien in die IOL-Berechnung konnte der Einfluss von IOL-Ausrichtungsfehlern minimal reduziert werden. Neben Ausrichtungsfehlern der IOL hatten Fluktuationen der Hornhautform und die Unsicherheit der Abschätzung der Position der Fovea den größten Einfluss auf die Berechnung der individualisierten IOL. Sie resultierten in Berechnungsunsicherheiten der IOL-Oberfläche von bis zu 7 μm. Schlussfolgerung: Die wRMS Spot-Größen konnten durch individualisierte IOL im Vergleich zur Standard-IOL deutlich reduziert werden. Die Verbesserung war für Keratokonusaugen besonders groß. Individualisierte IOL könnten ein erfolgversprechendes Werkzeug zur Aberrationskorrektur bei stabilem Keratokonus werden.
1.2 Calculation of Custom Intraocular Lenses Purpose: Purpose of this thesis was to develop numerical ray tracing models that can be used to calculate intraocular lenses (IOLs) that correct the individual eye’s aberrations (custom IOLs). The ray tracing models were used to calculate IOL power, optimize anterior IOL surface shape for custom IOLs, evaluate the impact of IOL misalignment, discuss sources of uncertainty, and discuss the benefits of custom IOLs over aberration-neutral IOLs for normal and keratoconic eyes. Methods: The ray tracing models were set up based on the individual corneal tomography and biometry. The repeatability of corneal tomography was analyzed based on measurements on 34 normal eyes. The IOL was placed according to the Haigis formula whose IOL constants were optimized to minimize the root-mean-square (RMS) error of the prediction of the postoperative refraction. The IOL power was calculated based on the minimum weighted RMS (wRMS) spot-size for 50 normal eyes and compared with calculations of the Haigis formula. Custom IOLs were calculated for twelve normal and twelve keratoconic eyes. To reduce the impact of IOL decentration, four decentration scenarios were included in the calculations. Monte Carlo analysis with 500 iterations per eye was used to study the impact of IOL misalignement on the wRMS spot-size. Finally, the parameters of the calculation model were varied to analyze its uncertainties. Results: The repeatability of corneal tomography, averaged in azimuthal direction, was 3:0 μm for the anterior and 10:6 μm for the posterior cornea within the central 8mm diameter. After correction of misalignment, the repeatability improved to 1:6 μm for the anterior and 7:4 μm for the posterior cornea. The diffences between the IOL power according to the Haigis formula and the ray tracing models were 􀀀0:16D 0:56D (mean standard deviation). Custom IOLs reduced the average wRMS spot-size in the Monte Carlo analysis compared to aberration-neutral IOLs by approximately 6:8 μm in normal and 69:3 μm in keratoconic eyes. IOL misalignment had a larger impact on the wRMS spot-size for custom IOLs compared to aberration-neutral IOLs. Inclusion of four decentration scenarios in the calculation of the custom IOLs slightly reduced the impact of IOL misalignment. Aside from IOL-misalignment, fluctuations of corneal shape and the uncertainty of the estimation of the fovea’s position had the largest impact on the calculation of custom IOLs. They resulted in IOL-surface uncertainties of up to 7 μm. Conclusion: The wRMS spot-size was reduced with custom IOLs compared to Standard- IOLs. The improvement for keratoconic eyes was particularly large. Custom IOLs could become a promising tool for the correction of advanced aberrations associated with stable keratoconus.
Link to this record: urn:nbn:de:bsz:291--ds-299545
hdl:20.500.11880/28349
http://dx.doi.org/10.22028/D291-29954
Advisor: Langenbucher, Achim
Date of oral examination: 14-May-2019
Date of registration: 22-Nov-2019
Faculty: M - Medizinische Fakultät
Department: M - Augenheilkunde
Professorship: 
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