Ansatzpunkte zur Verbesserung des refraktiven Ergebnisses in der Kataraktchirurgie in Bezug auf die Bestimmung des kornealen Brechwertes und der postoperativen Linsenposition

Abstract

1 Zusammenfassung

1.1 Zusammenfassung

1.1.1 Hintergrund und Ziele

Derzeit werden in Deutschland ungefähr 950.000 Operationen der Katarakt pro Jahr durchgeführt. Seit den Zeiten von Sir Harold Ridley, der 1949 die erste erfolgreiche Kataraktoperation mit Einbringung eines Implantates durchführte, haben sich sowohl die Operationstechnik, wie auch die verwendeten Geräte und Implantate weiterent-wickelt. Im Gegensatz zu den Anfängen der Kataraktchirurgie, bei der die Entfernung der getrübten Linse im Vordergrund stand, handelt es sich mittlerweile um einen Ein-griff, bei dem das refraktive Ergebnis planbar sein soll.

Ziel dieser Arbeit ist es, Planbarkeit und Vorhersagbarkeit des refraktiven Ergeb-nisses durch alternative Ansätze in Verfahren und Modellannahmen zu verbessern. Es werden zwei relevante Einflussfaktoren betrachtet, die postoperative Position des Implantates im Auge und der sogenannte Keratometerindex. Der Keratometerindex stellt eine Modellannahme dar, mit der die Krümmungsradien der Hornhautvorderflä-che in Brechwerte transformiert werden können.

1.1.2 Material und Methoden

Es wurden 147 Datensätze unter kontrollierten Studienbedingungen an zwei ver-schiedenen operativen Zentren erhoben. Zur Vorhersage der postoperativen Lin-senposition wurden an einem Teil der Daten Vorhersagemodelle entwickelt und an-schließend an einem disjunkten Validierungsdatensatz getestet. Die Vorhersagemo-delle wurden mittels univariabler, beziehungsweise multivariabler linearer Regressi-on, sowie geometrisch anatomischer Ansätze entworfen. Die Bestimmung des Keratometerindex erfolgte aus Messwerten der cornealen Kurvatur und alternativ unter Rückrechnung der erreichten refraktiven Ergebnisse.

1.1.3 Ergebnisse

Im konstanten Modell konnte, mit einem am Trainingsdatensatz ermittelten Wert von 4,96 mm, die Äquatortiefe im Validierungsdatensatz in 52,3 % der Fälle innerhalb kli-nisch akzeptabler 0,2 mm Abweichung vorhergesagt werden. Bei den einfaktoriellen Modellen konnte dieses Ergebnis nur von der Vorderkammertiefe mit einer Treffer-quote von 68,2% übertroffen werden. Das Modell aus Augenlänge und Hornhautkur-vatur erreichte bei einer Trefferquote von 54,5% einen medianen absoluten Vorher-sagefehler von 0,18 mm. Die beste Vorhersagequalität erreichte das Modell mit den Prädiktoren Vorderkammertiefe und Linsendicke. Der mittlere absolute Vorhersage-fehler der Äquatortiefe betrug 0,08 mm. Das Kriterium von klinisch akzeptablen 0,2 mm Abweichung konnte in 79,5% der Fälle erreicht werden.

Berechnet aus den Formparametern der Hornhaut betrug der Keratometerindex nk = 1,3319. Die Rückrechnung aus den statistisch vergleichbaren (p = 0,499) subjekti-ven respektive objektiven Refraktionsergebnissen ergab Keratometerindizes von nk_sub = 1,3309 und nk_obj = 1,3303.

1.1.4 Schlussfolgerungen

Der Prädiktor Augenlänge konnte weder in den einfaktoriellen, noch in den mehrfak-toriellen Modellen die Vorhersagequalität verbessern. Die Kombination der Einfluss-größen Augenlänge und Hornhautkurvatur konnte im Vergleich mit dem konstanten Modell keine signifikant bessere Vorhersagequalität erreichen. Das auf geometrisch anatomischen Überlegungen basierende Vorhersagemodell für die Äquatortiefe, be-stehend aus den Prädiktoren Vorderkammertiefe und Linsendicke, konnte durch die Hinzunahme weiterer Faktoren nicht verbessert werden.

Der auf den Modellannahmen von Gullstrand basierende Keratometerindex wurde sowohl durch die Rückrechnung aus der Kurvatur, wie auch aus der Refraktion in seiner Größenordnung bestätigt.

1.2 Summary

1.2.1 Background and purpose

Around 950.000 cataract surgeries per year are currently performed in Germany. Since Sir Herold Ridley performed the first successful cataract surgery with implan-tation of an artificial lens in 1949 both the surgical technique and the devices and im-plants used have developed further. In contrast to the first cataract surgeries with focus on the removal of the clouded lens, today cataract surgery changed into a predictable and safe surgery with an extremely high degree of standardization.

The aim of this thesis is to improve the predictability of the refractive result through alternative approaches in procedures and model assumptions. Two relevant influ-encing factors are considered, the postoperative position of the implant in the eye and the so-called keratometer index. The keratometer index as a fictious value offers an option to convert corneal front surface radii into corneal power.

1.2.2 Methods

One Hundred and Forty-Seven data sets were collected under controlled study con-ditions at two locations. To predict the postoperative lens position, prediction models were developed on some of the data and then tested on a disjoint validation data set. The prediction models were designed using univariable or multivariable linear regres-sion, as well as geometrical anatomical approaches. The keratometer index was determined by measured values of the corneal curvature and, alternatively, by back-calculating the refractive results achieved.

1.2.3 Results

In the constant model, with a value of 4.96 mm determined on the training data set, the equator depth in the validation data set could be predicted within a clinically ac-ceptable 0.2 mm deviation in 52.3% of the cases. In the single-factor models, this result could only be exceeded by the anterior chamber depth with a hit rate of 68.2%. The model of axial length and corneal curvature achieved a median absolute predic-tion error of 0.18 mm with a hit rate of 54.5%. The model with the predictors anterior chamber depth and lens thickness achieved the best forecast quality. The mean absolute prediction error of the equator depth was 0.08 mm. The criterion of a clini-cally acceptable deviation of 0.2 mm was achieved in 79.5% of the cases.

Calculated from the shape parameters of the cornea, the keratometer index was nk = 1.3319. The back calculation from the statistically comparable (p = 0.499) subjective or objective refraction results gave keratometer indices of nk_sub = 1.3309 and nk_obj = 1.3303.

1.2.4 Conclusions

The axial length could neither improve the prediction quality in the single-variable nor in the multi-variable models. Axial length and corneal curvature in the model could not significantly improve prediction quality compared to the fixed value. The prediction model for the equator depth, based on geometrical anatomical considerations, con-sisting of the predictors anterior chamber depth and lens thickness, could not be further improved by adding additional factors.

The keratometer index based on the model assumptions of Gullstrand was con-firmed in its magnitude by the back calculation from the curvature as well as from the refraction.