Az emberi szem alkalmazkodásának klinikai vizsgálata Németh Gábor DE OEC Szemklinika Igazgató: Prof. Dr. Berta András egyetemi tanár
Presbyopia A szemlencse kettős változása az életkor előrehaladtával: 1. az accomodatio elvesztése (presbyopia) 2. az átlátszóság elvesztése (cataracta)
Presbyopia a szó eredete: a görög presbys (πρέσβυς), idős ember az újlatin -opia utótag pedig: látással kapcsolatos az aging része, 40 éves életkor körül jelentkeznek az első tünetek a közelre való fókuszáló képesség (accomodatio) folyamatos csökkenése pontos mechanizmusa nem ismert legismertebb ok a lencse elaszticitásának csökkenése, és a musculus ciliaris növekedése, valamint erejének változása változik a lencse görbülete is
Presbyopia Cataracta műtét során: leggyakoribb a monofocalis műlencse implantációja A műtét után: távolra általában szemüveg nélkül jó a visus közelre korrekció szükséges, vagyis a presbyopia fennmarad
A presbyopia kezelése tiszta szemlencse esetén: olvasószemüveg, kontaktlencse műtétek: tiszta lencse extractio +multifocalis lencse implantáció presbyopia-ellenes scleralis, cornealis műtétek cataracta műtét során: monovision technika multifocalis műlencse implantáció accomodáló műlencse implantáció Az accomodatio végleges és teljes helyreállítása jelenleg megoldatlan.
Elülső csarnok mélység (ACD) A cornea elülső és a lencse elülső felszíne közötti távolság. A saját lencse illetve a beültetett műlencse helyzetét jellemzi.
Accomodatio pseudophakiás szemen Monofocalis műlencse beültetése után: jó visus korrekció nélkül távolra és közelre jó közeli visus távoli korrekcióval pseudophakiás pseudoaccomodatio pseudophakiás accomodatio statikus tulajdonságok: dinamikus változás: 1. a cornea kisfokú, indirekt myopiás astigmiája és multifokalitása 2. az átlagosnál szűkebb pupilla miatt megnövekedett mélységélesség 1. a műlencse musculus ciliaris működése által előidézett anteroposterior shiftje
Langenbucher A, Huber S, Nguyen NX, Seitz B, Gusek-Schneider GC, Küchle M: Measurement of accommodation after implantation of an accommodating posterior chamber intraocular lens. J Cataract Refract Surg 2003; 29: 677-685 Az accomodatio mérése objektív szubjektív szubjektív objektív
Accomodatio pseudophakiás szemeken a pseudophakiás szemeken megfigyelhető szubjektív és objektív accomodatiót számos tanulmány vizsgálta többségükben a musculus ciliaris pilocarpinnal történő stimulálása vagy cyclopentolattal történő bénítása után mérték a csarnok mélységének változását ebből következtettek az accomodativ amplitúdóra 1. Nakazawa M, Ohtsuki K. Apparent accommodation in pseudophakic eyes after implantation posterior chamber intraocular lenses: Optical analysis. Invest Ophthalmol Vis Sci 1984; 25: 1458-1460 2. Fukuyama M, Oshika T, Amano S, Yoshitomi F. Relationship between apparent accommodation and corneal multifocality in pseudophakic eyes. Ophthalmology 1999; 106: 1178-1181 3. Hardman Lea SJ, Rubinstein MP, Haworth SM. Pseudophakic accommodation? A study of the stability of capsular bag supported, one piece, rigid tripot, or seft flexible implants. Br J Ophthalmol 1990; 74: 22-25 4. Gonzalez F, Capeans C, Santos L, et al. Anteroposterior shift in rigid and soft implants supported by the intraocular capsular bag. Graefe s Arch Clin Exp Ophthalmol 1992; 230: 237-239
Accomodatio pseudophakiás szemen saját vizsgálatunkban két, különböző típusú monofocalis műlencsét vizsgálatunk a műlencsék különböző módon fixálódnak a lencsetokban a musculus ciliaris cyclopentolattal történő bénítása után különböző mértékű ACD shiftet igazoltunk a shift a postoperativ idővel együtt növekedett a shift önmagában 0.5-0.75 D potenciális alkalmazkodást tesz lehetővé Vamosi P, Nemeth G. Berta A: Pseudophakic accommodation with 2 models of foldable intraocular lenses. J Cataract Refract Surg 2006; 32:221-226
Az accomodatiós amplitúdó mérése pseudophakiás szemeken Módszertan: 1. szubjektív defókuszáló módszer: meghatároztuk azt a dioptria értéket, ami mellett a távoli korrekció mellett a vizsgált személy a 100 %-os látásélességét jelentő számot még olvasni tudta a visustáblán 2. az ACD shift mérése optikai (PCI) módszerrel, fiziológiás inger mellett: távoli korrekcióval távoli korrekciót 3,0 D-val csökkentve a kettő különbsége az ACD shift 3. az ACD mérése ultrahanggal, a műlencse mozgásának potenciális maximumát vizsgálva: közeli fixációban a musculus ciliaris cyclopentolat szemcseppel elért (3x15 perc) bénítása után a kettő különbsége az ACD shift
Eredmények: amplitúdók Az accomodatiós amplitúdó mérése pseudophakiás szemeken: 51 pseudophakiás szem (44 beteg, életkor: 72,02±8,53 év) phacoemulsificatio, műlencse beültetés: egytestű: Alcon AcrySof SA60AT - anguláció nélkül (1. csoport) háromtestű: Alcon AcrySof MA60AC - angulált (2. csoport) a postoperativ látásélesség decimalis skálán: 0,88 0,2 a távoli korrekció mértéke: -0,92 0,91 D 1. csoport: -0,93 0,99 D 2. csoport: -0,77 0,82 D p=0,44 a tengelyhossz értéke: 22,54 0,89 mm 1. csoport: 22,68 0,81 mm p=0,68 2. csoport: 22,46 0,96 mm
Eredmények: amplitúdók 1, szubjektív defókuszáló módszer D -0,83 Accomodatiós amplitúdó D range (D) egytestű műlencse -0,95 0,67-2,5-0,0 háromtestű műlencse p=0,4 átlag -0,83 0,63-0,81 0,53-2,0-0,0 Nemeth G, Tsorbatzoglou A, Vamosi P, Sohajda Z, Berta A: A comparison of accommodation amplitudes in pseudophakic eyes measured with three different methods. Eye 2008; 22:65-69
Eredmények: amplitúdók 2, az ACD shift mérése fiziológiás körülmények között (PCI) 3, az ACD shift mérése a musculus ciliaris pharmacológiai bénítása során (UH) mm ACD shift mm range (mm) PCI egytestű -0,043 0,193-1,038-0,298 p=0,4 háromtestű 0,014 0,079-1,063-0,385 átlag -0,026 0,134 PCI ultrahang UH egytestű -0,16 0,3-0,51-0,2 p=0,68 háromtestű -0,2 0,28-0,49-0,1 átlag -0,18 0,28 Nemeth G, Tsorbatzoglou A, Vamosi P, Sohajda Z, Berta A: A comparison of accommodation amplitudes in pseudophakic eyes measured with three different methods. Eye 2008; 22:65-69
Új eredmények: összefoglalás A teljes accomodatiós amplitúdó és a fiziológiás illetve a pharmacológiailag indukált ACD változások között szignifikáns korrelációt nem tudtunk igazolni. -0,83 D -0,026 mm -0,18 mm teljes, szubjektív fiziológiás cyclopentolattal indukált r=0,16; p=0,37 Nemeth G, Tsorbatzoglou A, Vamosi P, Sohajda Z, Berta A: A comparison of accommodation amplitudes in pseudophakic eyes measured with three different methods. Eye 2008; 22:65-69
Megbeszélés I. egy 0.2 mm-es műlencse elmozdulás önmagában körülbelül 0,35 D pseudophakiás accomodatiónak felel meg átlagos tengelyhossz mellett 1 a defókuszáló technikával viszont jelentős, átlagosan 0,83 D-ás teljes accomodatiós amplitúdót mértünk 1. Nawa Y, Ueda T, Nakatsuka M, Tsuji H, Marutani H, Hara Y, Uozato H: Accommodation obtained per 1.0 mm forward movement of a posterior chamber intraocular lens. J Cataract Refract Surg 2003; 29:2069-2072
Megbeszélés II. a műlencse nem fiziológiás körülmények között mért elmozdulása is tehát csak a teljes, szubjektív accomodatiós amplitúdó harmadáért felelős tehát a műlencse elmozdulásán kívül egyéb tényezők is szerephez jutnak jelenlegi vizsgálatok: az enyhe, indirekt myopiás astigmatismus szerepe az átlagosnál kisebb pupillaméret mélységélességet növelő hatása a szem magasabb rendű aberrációi (a beteg motivációja)
Klinikai jelentőség A pseudophakiás accomodatio megértése és mérése: szükséges a presbyopia folyamatának tisztázásához segítséget nyújthat a presbyopia helyreállítását célzó új technikák kidolgozásához segít hatékonyabban működő, és a valódi accomodatiós folyamatot jobban közelítő műlencsék kifejlesztéséhez
Szemészeti paraméterek mérése az egyes anatómiai paraméterek mérése igen fontos a szemészetben a műtétek tervezéséhez corneavastagság: refraktív sebészeti beavatkozásoknál (LASIK, PRK, CXL) ACD: műlencsetervezés, phakiás, pseudophakiás add-on műlencsék implantációjához cornealis átmérő: refraktív sebészeti műtétekhez az optikai, non-kontakt technikák gyorsabban, pontosabban, komfortosabban mérnek a különböző elven működő készülékek nem azonos eredményeket mutatnak a forgalomba kerülő újabb és újabb készülékeknél fontos a korábbi, már (el)ismert műszerek eredményeivel való összehasonlítás
Vizsgálatainkban használt eszközök
Szemészeti ultrahang hanghullámokat használ frekvencia: 10 MHz axiális felbontás 200-300 µm tengelyhosszat és anatómiai ACD-t mér (A-scan) kontakt módszerrel non-kontakt, immerziós módszerrel Tomey AL-2000, Tomey
ACMaster optikai módszer 850 nm hullámhosszú fény non-kontakt technika fizikai elv: partialis coherentia interferometria (PCI) axialis felbontása 1 µm dioptria skálán mozgatható belső fixációs pont fiziológiás accomodatiónak megfelelő inger alkalmazható pachymetria, ACD, lencse vastagság mérés Zeiss
IOLMaster optikai módszer 780 nm-es fény parciális coherentia interferometria (PCI) non-kontakt K mérés 6 ponton, 2,5 mm-re a centrumtól AL mérés dióda laserrel pontos, ismételhető Zeiss IOL Master
Pentacam HR optikai módszer 475 nm-es hullámhosszú, kék fény non-kontakt technika nagy mélységélesség axialis felbontása 18 µm forgó kamera 2 másodperc alatt akár 138000 mérési pont Scheimpflug törvénye: Nagyobb mélységélességet akkor kapunk, ha a kép, az objektív és a film síkja egy metszéspontban találkoznak. Oculus Scheimpflug image, topographia, pachymetria, 3D elülső csarnok analízis, cataracta-denzitás
elülső szegmentum biometria Elülső szegmentum optikai coherentia tomograph optikai módszer 1310 nm hullámhosszú fény non-kontakt technika fizikai elv: alacsony koherenciájú interferometria axialis felbontása 15-18 µm dioptria skálán mozgatható belső fixációs pont fiziológiás accomodatiónak megfelelő inger részletes elülső szegmentum analízis nagyfelbontású keresztmetszeti képek Visante OCT - Zeiss
Pachymetriai vizsgálatok A szaruhártya vastagság optikai eszközökkel, non-kontakt módon végzett vizsgálata. optikai módszerrel kisebb corneavastagságot mérünk, mint a standard, ultrahangos módszerrel az optikai módszer ismételhetősége sokkal jobb a két módszer eredményei jól korrelálnak Nemeth G, Tsorbatzoglou A, Kertesz K, Vajas A, Berta A, Modis L Jr: Comparison of central corneal thickness measurements with a new optical device and a standard ultrasonic pachymeter. J Cataract Refract Surg 2006; 32:460 463
ACD mérés I. Az elülső csarnok mélysége kontakt ultrahangos módszerrel és Pentacam -mal mérve. mm életkor: 65,12 14,27 év AL: 22,81 1,19 mm ACD (mm) Ultrahang Pentacam phakiás 2,89 0,49 2,87 0,4 * r=0,547; p<0,001 ** pseudophakiás 3,97 0,45 3,41 0,28 ** r=0,404; p=0,01 pseudophakiás szemek, n=42 * phakiás szemek, n=42 p=0,84 * * p<0,001 Ultrahang Pentacam Nemeth G, Vajas A, Kolozsvari B, Berta A, Modis L Jr: Anterior chamber depth measurements in phakic and pseudophakic eyes: Pentacam versus ultrasound device. J Cataract Refract Surg 2006; 32:1331-1335
ACD mérés II. Az elülső csarnok mélysége elülső szegmentum OCT-vel és immerziós ultrahangos módszerrel mérve, két vizsgáló által, phakiás szemeken. mm 41 beteg 60 szeme, életkor: 59,95 16,39 év ACD (mm) Ultrahang Visante OCT 1. vizsgáló 2,98 0,33 3,12 0,33 * r=0,73; p<0,0001 2. vizsgáló 2,95 0,34 3,11 0,33 ** r=0,802; p<0,0001 Visante OCT immerziós ultrahang * p=0,02 ** p=0,02 1. vizsgáló 2. vizsgáló Nemeth G, Vajas A, Tsorbatzoglou A, Kolozsvari B, Modis L Jr, Berta A: Assessment of anterior chamber depth and its reproducibility with an anterior segment optical coherence tomography compared to immersion ultrasonic method. J Cataract Refract Surg 2007; 33:443 447
ACD mérés III. Az elülső csarnok mérésének ismételhetősége és megbízhatósága elülső szegmentum OCT-vel és immerziós ultrahangos módszerrel mérve, phakiás szemeken. megbízhatóság (%) 87,1 99,6 Intraobserver CV Ultrahang Visante OCT 1. vizsgáló 6,4 3,8 % 0,8 0,4 % * 2. vizsgáló 8,5 4,9 % 1,9 1,4 % * Interobserver CV Ultrahang Visante OCT 1. vs. 2. vizsgáló 0,88 % 0,23 % ** Ultrahang Visante OCT * p<0,001 * * p=0,54 Nemeth G, Vajas A, Tsorbatzoglou A, Kolozsvari B, Modis L Jr, Berta A: Assessment of anterior chamber depth and its reproducibility with an anterior segment optical coherence tomography compared to immersion ultrasonic method. J Cataract Refract Surg 2007; 33:443 447
ACD IV. Az elülső csarnok mérésének két optikai módszerrel végzett mérése, phakiás szemeken. Igazoltuk, hogy: phakiás szemekben az ACD Pentacam HR-rel és IOLMaster-rel azonos eredményt ad az eredmények jól korreláltak egymással és a tengelyhosszal is G Nemeth, Z Hassan, L Modis Jr., E Szalai, K Katona, A Berta: Comparison of anterior chamber depth measurements conducted with Pentacam HR and IOLMaster. Ophthalmic Surgery, Lasers & Imaging 2011; 42:144-147
A cornealis átmérő meghatározása a white-to-white távolság = cornea átmérője szerepe egyre fontosabb refraktív sebészeti beavatkozások tervezése során mérése, értékelése ellentmondásos Igazoltuk, hogy: a cornealis átmérő (WTW) és a zugok távolsága (ATA) nem azonos a WTW értékek jól korrelálnak mind a horizontalis, mind a verticalis ATA távolsággal, valamint az ACD-vel a verticalis ATA kisebb, mint a horizontalis G Nemeth, Z Hassan, E Szalai, A Berta, L Modis: Comparative analyses of white-to-white and angle-to-angle distance measurements with IOLMaster and Visante OCT. J Cataract Refract Surg 2010; 36:1862-1866
Jelen munkáink
1. A phakiás szem alkalmazkodása különböző életkorcsoportokban mérjük: az objektív alkalmazkodás mértékét a pupillaméret változását az accomodativ lag-et vizsgáljuk különböző életkor csoportokban, valamint műtét előtt és után: az összefüggést anatómiai paraméterekkel (AL, ACD) a szubjektív és objektív alkalmazkodás viszonyát a cornea magasabb rendű aberrációinak hatását az alkalmazkodásra
A phakiás szem alkalmazkodása automata, nyitott látómezejű keratorefraktometer=binocularis, accomodometer valódi, objektív alkalmazkodást mér: nincs akadályozó optika valódi tárgy a cél (nem a műszerben van) akár szemüvegben vagy kontaktlencsével is mér
Tervezett vizsgálatok High-speed mód 0,2 secundumonként, dinamikájában képes mérni: a szem teljes refrakciós értékét pupillaátmérőt
2. A szem magasabb rendű aberrációi a szem optikája soha nem tökéletes a szem optikai hibáinak 10-15 %-a magasabb rendű aberráció cornealis, szemlencse vagy retinalis hibák a látás minőségét nagyban befolyásolják a kontrasztérzékenység csökkenés fő okai matematikai leírása: Zernicke szerint mérésük: teljes szem: aberrometer cornea: Pentacam HR
A sphericus aberratio http://www.microscopyu.com
A sphericus aberratio ++ -- ++ +++ ++ fiatal, 20 éves szem: sphericus aberratio nincs a cataracta megjelenésével: enyhe pozitív sphericus aberratio (megjelenik a halo) +++++ standard IOL: magas sphericus aberratio A sphericus aberráció növekedése csökkenti a kontrasztszenzitivitást.
A szem magasabb rendű aberrációi Terveink: a cornea magasabb rendű aberratióinak vizsgálata: egészséges szemen: életkorral való összefüggés? accomodatiós képességgel való összefüggés? refraktív műtétek után: változik? hogyan befolyásolja a műtéti eredményt? Wang L, Koch DD. Ocular higher-order aberrations in individuals screened for refractive surgery. J Cataract Refract Surg. 2003;29:1896-903 Guirao A, Redondo M, Artal P. Optical aberrations of the human cornea as a function of age. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis. 2000;17:1697-702 Porter J, Guirao A, Cox IG, Williams DR. Monochromatic aberrations of the human eye in a large population. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis. 2001;18:1793 1803
Egyéb munkák
Az astigmatismus a szem fénytörési hibája a különböző tengelyek mentén eltérő a törőerő a látott kép nem egyesül egy fókuszpontban homályos kép keletkezik a retinán
1. Cataracta műtét során indukált astigmia a műtéti seb a szaruhártya intaktságának megbontása révén astigmatismust indukál ennek iránya a seb helyzetétől függ az indukált astigmia mértéke növelhető a seb méretének növelésével, illetve ellentétes helyzetű második seb nyitásával
A kérdés jelentőségéről évente kb. 60ezer szürkehályog műtét Magyarországon a betegek 15-29%-ának >1,5 D preoperativ astigmiája van a sebek helyzetének megfelelő megválasztásával anyag-, és költségmentesen csökkenthető az astigmia
Cataracta műtét során indukált astigmia Igazoltuk, hogy: az indukált astigmatismus nagy variabilitású a 2,6 mm-es és 3,0 mm-es sebek azonos astigmatismust indukálnak (0,5-0,6 D) az indukált astigmia nagysága függ a seb helyzetétől G Nemeth, A Tsorbatzoglou, L Modis Jr., A Berta. Comparison of surgically induced astigmatism with 2.6 mm and 3.0 mm corneal incisions. (közlésre benyújtva)
2. Endothelium sűrűség vizsgálat Igazoltuk, hogy: a cornealis endothelialis sűrűség keratoplastica után jelentősen csökken a csökkenés mértéke és a preoperativ diagnózis közt nincs összefüggés a non-kontakt endothelmicroscopia jelentősen nagyobb sejtszámot mér Szalai E, Németh G, Berta A, Módis L Jr. Evaluation of the corneal endothelium using noncontact and contact specular microscopy. Cornea 2011;30:567-70. G Nemeth, B Kettesy, A Berta, L Modis Jr.: Assessment of endothelial cell density and corneal thickness in corneal grafts an average of 5 years after penetrating keratoplasty. (közlésre benyújtva)
3. Szövettani vizsgálatok Adhéziós molekulák szerepének vizsgálata cornealis dystrophiákban. Igazoltuk, hogy: Egyes adhéziós molekulák (ICAM, E-Cadherin, E-Selectin) különböző mintázatban jelennek meg cornealis stromadystrophiákban. Nemeth G, Felszeghy Sz, Kenyeres A, Szentmary N, Berta A, Suveges I, Modis L Jr: Cell adhesion molecules in stromal corneal dystrophies. Histology and Histopathology 2008; 23: 945-952
4. A műlencse tervezése a műlencse pontos dioptriaértékét szürkehályogműtét előtt határozzuk meg jelenleg a 0,5 D-ás refrakciós hibahatár csak a betegek maximum 75 %-ában ígérhető vizsgáljuk, hogy ez az érték hogyan növelhető a mérési módszer változtatásával illetve matematikai módszerekkel Igazoltuk, hogy: az optikai biometria eredményei csak minimálisan jobbak az immerziós kamrával, ultrahanggal végzett mérésekhez képest a képletek matematikai optimalizálása nélkül a biometriai képletek optimalizálása az eredményeket mindkét módszernél az újabb formulák használata esetén jelentősen javítja G Nemeth, A Nagy, A Berta, L Modis Jr.: Assessment of biometric results with immersion shell ultrasonic and optical biometry before and after formula optimization (közlésre benyújtva)
Köszönöm a figyelmet!
OCT: fizikai alapok az OCT által kiadott fény két optikai útvonalra válik egy féligáteresztő tükörnél (A): az egyik, a minta-kar a minta felé (szem), a másik a referenciatükör felé halad. A kettéosztott fényhullám újbóli összetalálkozása után egy fotodetektorban találkoznak és intereferencia-mintázatot alkotnak a minta optikai denzitás különbségeiből adódó késés függvényében. a referencia tükröt mozgatjuk, scanneljük, így a mintának egy reflektivitás profilja (A-scan) alakul ki. A minta azon területei, amik sok fényt tudnak reflektálni, nagyobb interferenciát mutatnak, mint a többi terület. B-scan (tomogram) képezhető az A-scanek lateralis kombinálásával ezek mellett egy videokamera monitorizálja a szemet és korrigálja a szemmozgásokat. UH analógia, de hang helyett fényt használ. Békési L., Bíró A., Berta A.: Az optikai koherencia tomográfia szemészeti alkalmazásáról. Szemészet 1998; 173-