Interpretation der Hornhauttopographie nach perforierender Keratoplastik mit Wellenfrontparametern - Vergleich zwischen nichtmechanischer Trepanation mittels Excimerlaser und Motortrepanation

Zusammenfassung

Hintergrund Neben dem irregulären Astigmatismus, charakterisiert durch die unsymmetrischen Anteile der Hornhautoberfläche, beeinflußt die Abweichung der Hornhautoberfläche von der Kugelgestalt wesentlich die Abbildungsqualität des optischen Apparates Auge. Abhängig von der Pupillenweite kann das Auflösungsvermögen des Auges und damit die bestkorrigierte Sehschärfe deutlich reduziert sein. Ziel der Arbeit war es, die achsensymmetrischen von der idealen Sphäre abweichenden Anteile der Hornhautoberfläche mit funktionellen Ergebnissen nach perforierender Keratoplastik im zeitlichen Verlauf zu korrelieren.

Patienten und Methoden Je 50 Patienten (20 primäre Dystrophien, 30 Keratokoni) unterzogen sich einer nichtmechanischen Trepanation (NMT) (Excimer-Laser MEL60, Aesculap-Meditec, Heroldsberg) bzw. einer Motortrepanation (MT) (Geuder, Heidelberg) im Rahmen der perforierenden Keratoplastik. Alle Operationen (7,5 mm bei primären Dystrophien, 8,0 mm bei Keratokonus, 8 Orientierungszähnchen bei NMT, doppelt fortlaufende 10-0-Nylon Naht nach Hoffmann) wurden von einem Operateur GOHN durchgeführt. In einem definierten postoperativen Raster (6 Wochen, 6 Monate, vor Teilfadenentfernung und nach Komplettfadenentfernung) wurde die Hornhauttopographieanalyse (TMS-1, Tomey, Erlangen) durchgeführt. Nach einer Gram-Schmidt-Orthogonahsierung wurden die Topographiehöhendaten von 25 nicht-zentrischen Ringen an 256 Hemimeridianen im Sinne einer Minimierung des mittleren Fehlerquadrates in Zernike-Komponenten radialer Ordnung n = 16 zerlegt und aus den achsensymmetrischen Komponenten Z⁰ ₄, Z⁰ ₆,…, Z⁰ ₁₆ die Abweichung der Hornhautoberfläche von der Kugelgestalt bestimmt und eine longitudinale Fokusverteilung abgeleitet. Die Standardabweichung der Fokusverteilung (SDF) wurde mit dem Surface Asymmetry Index (SAI), dem Surface Regularity Index (SRI), der Potential Visual Acuity (PVA) des TMS-1 sowie der bestkorrigierten Sehschärfe korreliert.

Ergebnisse Im Verlauf nach perforierender Keratoplastik reduzierte sich SDF in der 3-mm-Zone vom 6-Wochenbefund bis zum Ende des Beobachtungszeitraums von 1,27 mm auf 0,77 mm (p = 0,01) nach NMT sowie von 1,29 mm auf 1,20 mm nach MT (p = 0,24). Während der SAI in keinem Verhältnis zur SDF stand, korrelierte der SRI nach NMT unmittelbar vor (Fuchssche Dystrophie p = 0,01 bzw. Keratokonus p = 0,02) sowie nach Fadenentfernung (jeweils p = 0,01) streng myers mit der SDF. Nach MT zeigte sich im gleichen Beobachtungszeitraum eine schwach inverse Korrelation (p =0,05 vor bzw. p =0,04 nach Fadenentfernung). Ab dem 6 Monatsbefund korrelierte die SDF in der 3-mm-Zone invers mit der bestkorrigierten Sehscharfe, nach NMT deutlicher als nach MT (p = 0,005 bzw. p 0,04 nach Fadenentfernung). Die bestkorrigierte Sehscharfe lag nach NMT rund 2 Dezimaizeilen uber dem Vergleichswert nach MT.

Schlußfolgerung Die Zernike-Zerlegung von topographischen Höhendaten ermöglicht es, die Abweichung der Hornhautoberfläche von einer idealen Sphäre nach perforierender Keratoplastik bezogen auf die Videokeratoskopachse zu isolieren und zu quantifizieren. Selbst bei lokal stark irregularen Oberflächen lassen sich die einzelnen Komponenten aufgrund der Orthogonalitätsbedingung separieren. Die NMT führt nach Fadenentfernung zu einer geringeren SDF als die MT.

Summary

Background Besides irregular astigmatism characterized by the asymmetric components of the corneal surface, the aberration of the cornea from an ideal sphere degrades the optical performance of the “optical system eye”. Best-corrected visual acuity may be markedly decreased with an increasing aperture diameter. The purpose of this study was to evaluate the time course of the symmetrical part of the aberration from an ideal sphere and to correlate it with functional results after penetrating keratoplasty (PK).

Patients and methods Fifty patients each (20 primary dystrophies, 30 keratoconus) underwent nonmechanical trephination (NMT) (excimer laser MEL60, Aesculap-Meditec, Heroldsberg, Germany) or mechanical motor trephination (MT) in penetrating keratoplasty. All procedures (7.5 mm in dystrophies, 8.0 mm in keratoconus, 8 orientation teeth in NMT, double-running 10-0 nylon suture) were performed by one surgeon (GOHN). At a postoperative gate of 6 weeks, 6 months, before partial suture removal and after complete suture removal, corneal topography analysis (TMS-1, Tomey. Tennenlohe, Germany) was performed. After a Gram-Schmidt-orthogonalization, corneal topography height data of 25 noncentric rings in 256 hemimeridians were decomposed into Zernike components of radial order n = 16 in the sense of minimizing the root mean square error. The symmetrical part of the deviation from an ideal spherical surface was calculated from the Zernike components Z⁰ ₄, Z⁰ ₆,…, Z⁰ ₁₆. From the Zernike components, the longitudinal focus distribution and its standard deviation (SDF) was determined. SDF was correlated with the surface asymmetry index (SAI), the surface regularity index (SRI), the potential visual acuity (PVA) of the TMS-1 and the spectacle-corrected visual acuity.

Results In the time course after PK, SDF decreased from the 6 weeks follow-up examination to the end of the follow-up from 1.27 mm to 0.77 mm in NMT (p = 0.01) and from 1.29 mm to 1.20 mm following MT (p = 0.24) within the central corneal region of 3 mm in diameter. The SAI did not depend on SDF, whereas the SRI correlated significantly inversely with the SDF within the 3 mm zone immediately before (p = 0.01 and p = 0.02) and after suture removal (p = 0.01 each) after NMT. After MT, only a mild inverse correlation was observed before (p = 0.05) and after suture removal (p = 0.04). In the time course after the 6 months follow-up the SDF within the 3 mm central area correlated inversly with the best-corrected visual acuity, more with NMT than with MT (p = 0.005 and p =0.04 after suture removal). Best-corrected visual acuity was approximately 2 decimal lines better following NMT.

Conclusions Zernike decomposition of corneal topography height data allows a separation and quantification of aberration of corneal graft surface from an ideal sphere. Although corneal surfaces with a high degree of local irregularities can be decomposed due to the orthogonality condition. Following NMT, SDF was markedly lower after suture removal.

Schlüsselwörter

Hornhauttopographie - Zernike-Zerlegung - Perforierende Keratoplastik - Excimerlaser - Nichtmechanische Trepanation - Motortrepanation

Key words

Corneal topography - Zernike decomposition - penetrating keratoplasty - excimer laser - nonmechanical trephination - motor trephination