Die Anwendbarkeit der Wellenfrontkorrektur in der Augenheilkunde

Zusammenfassung

Hintergrund: Die „Wellenfrontkorrektur” ist inzwischen zu einem in der refraktiven Ophthalmochirurgie häufig gebrauchten Schlagwort geworden. Der Begriff wird aber leider nicht einheitlich gebraucht. Die klinischen Ergebnisse erfüllen bisher nicht die ursprünglichen Erwartungen. Methode: Die physikalischen Begriffe Wellenfrontfehler, Lichtstrahl, Strahldurchrechnung (Raytracing) und Refraktionsfehler müssen zunächst sauber definiert werden. Sodann sind die Grenzen in der Anwendbarkeit der jeweiligen Modelle zu analysieren. In Simulationsrechnungen werden die optischen Fehler des Auges auf drei verschiedene Weisen dargestellt: als zweidimensionale Refraktionsfehlerkarten, als Fehlerkarten in der optischen Weglänge und als unscharfe Abbildungen von Sehobjekten auf der Netzhaut. Ergebnisse: Optische Fehler können vollständig nur dort korrigiert werden, wo sie auftreten, d. h. Hornhautfehler an der Hornhaut, Linsenfehler an der Linse. Die Korrektur an anderer Stelle induziert immer auch neue Fehler. Anders als z. B. bei astronomischen Teleskopen ist eine Korrektur der optischen Weglängenfehler am Auge allein schon deshalb nicht möglich, weil bereits die kurzzeitigen Schwankungen der relevanten Parameter um etwa zwei Zehnerpotenzen über den erforderlichen Fehlertoleranzen liegen. Approximationen des optischen Weglängenfehlers durch Reihenentwicklungen (z. B. Zernikepolynomreihen) können zusätzliche Fehler verursachen. Schlussfolgerung: Je schlechter die optischen Eigenschaften eines Auges sind, desto weniger ist der Wellenfrontansatz zur Korrektur geeignet.

Abstract

Background: “Wavefront correction” has become an often used concept in refractive surgery, even though it is not always uniquely defined. Clinical results, however, are lagging behind the original expectations. Method: The physical items wavefront error, light ray, ray tracing and refraction error first have to be well defined, including demonstration of the applicability of the underlying model assumptions. In our simulations optical errors of the eye are expressed in three different ways: two-dimensional refraction error maps, error maps of optical path lengths, and blurred images on the retina. Results: Optical errors are completely correctable only at the locations where they originally occur, i. e., corneal errors at the cornea, lens errors in the lens. Correction at another localization always introduces new errors. Other than in astronomical telescopes, the correction of optical path length errors in the human eye is already limited by short time-scale fluctuations of the relevant parameters which are two orders of magnitude beyond the tolerable error limits. Approximation of the optical path length error by a series expansion (e. g., Zernike polynomials) can induce additional errors. Conclusion: The worse the optical properties of an eye are, the less is the wavefront approach applicable for correction.

Schlüsselwörter

Wellenfrontfehler - Strahldurchrechnung

Key words

Wavefront error - raytracing

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