Hydrophobes Acryl
Am weitesten verbreitet : aktuelles Standard-IOL-Material.
PCO-Rate : niedrig bei eckigen Kanten.
Glistening : Hauptnachteil, aber selten Auswirkung auf das Sehvermögen.
Vergleich von Intraokularlinsen (IOL)-Materialien
Auf einen Blick
Abschnitt betitelt „Auf einen Blick“1. Vergleich von Intraokularlinsen (IOL)-Materialien
Abschnitt betitelt „1. Vergleich von Intraokularlinsen (IOL)-Materialien“Eine Intraokularlinse (IOL) ist eine künstliche Linse, die nach der Entfernung der getrübten natürlichen Linse bei der Kataraktoperation eingesetzt wird. 1949 implantierte Harold Ridley erstmals eine IOL aus Polymethylmethacrylat (PMMA) beim Menschen. Seitdem haben sich IOL-Materialien und -Designs erheblich weiterentwickelt.
Die derzeit verfügbaren Haupt-IOL-Materialien sind:
- Hydrophobes Acryl : 1993 eingeführt. Derzeit das am weitesten verbreitete Material.
- Hydrophiles Acryl : Hoher Wassergehalt und sehr flexibel. Geeignet für die Kataraktoperation mit Minischnitt.
- Silikon : Hat eine lange Geschichte als faltbare IOL.
- PMMA : Erstes IOL-Material. Starr und nicht faltbar.
- Collamer : Kollagenhaltiges Copolymer. Hauptsächlich für phake IOLs (ICL) verwendet.
- PEG-PEA/HEMA/Styrol-Copolymer : Neues Material mit hydrophilen und hydrophoben Eigenschaften.
Faltbare IOLs (Silikon, Acryl) haben starre PMMA-IOLs weitgehend ersetzt, da sie durch einen kleinen Schnitt eingesetzt werden können 1). Der Chirurg muss die Vor- und Nachteile jedes Materials verstehen, um die Wahl zu treffen 1).
2. Eigenschaften und Klassifikation von IOL-Materialien
Abschnitt betitelt „2. Eigenschaften und Klassifikation von IOL-Materialien“Physikalische und optische Eigenschaften
Abschnitt betitelt „Physikalische und optische Eigenschaften“IOL-Materialien werden nach Eigenschaften wie Abbe-Zahl, Brechungsindex, Wassergehalt (Hydrophilie) und Glasübergangstemperatur klassifiziert.
| Eigenschaft | Definition | Klinische Bedeutung |
|---|---|---|
| Brechungsindex | Maß für die Lichtablenkung | Je höher, desto dünner kann die Linse sein |
| Abbe-Zahl | Maß für die Farbstreuung | Je höher, desto geringer die chromatische Aberration |
| Wassergehalt | Wasserrückhaltevermögen | Je höher, desto weniger Glistening |
Der Brechungsindex der natürlichen Linse beträgt 1,4, die Abbe-Zahl 47. Je höher der Brechungsindex, desto dünner kann die IOL bei gleicher Stärke gestaltet werden, was für die Implantation durch einen kleinen Schnitt vorteilhaft ist. Andererseits sinkt die Abbe-Zahl mit steigendem Brechungsindex, und die chromatische Aberration nimmt zu.
Biokompatibilität
Abschnitt betitelt „Biokompatibilität“Die Biokompatibilität wird in kapsuläre und uveale Biokompatibilität unterteilt.
- Kapsuläre Biokompatibilität: Bezeichnet die Interaktion zwischen der IOL und verbliebenen Linsenepithelzellen (LEC). Sie ist an der Entstehung von Vorderkapseltrübung (ACO) und Hinterkapseltrübung (PCO) beteiligt.
- Uveale Biokompatibilität: Bezeichnet, inwieweit Immunreaktionen von Iris, Ziliarkörper und vorderer Aderhaut vermieden werden können.
Hydrophobie und Kontaktwinkel
Abschnitt betitelt „Hydrophobie und Kontaktwinkel“Die Hydrophilie/Hydrophobie der IOL-Oberfläche wird durch den Kontaktwinkel gemessen. Je größer der Kontaktwinkel, desto hydrophober das Material. Hydrophobe Materialien haften stärker an der Hinterkapsel, verringern den Bewegungsraum der LEC und unterdrücken so tendenziell die PCO.
3. Eigenschaften der einzelnen IOL-Materialien
Abschnitt betitelt „3. Eigenschaften der einzelnen IOL-Materialien“Hydrophobes Acryl
Abschnitt betitelt „Hydrophobes Acryl“Dies ist das derzeit weltweit am häufigsten verwendete IOL-Material. Es besteht aus einem vernetzten Copolymer aus Acrylsäureester und anderen Comonomeren.
- Brechungsindex: 1,47–1,56, hoch. Ermöglicht dünnes Design.
- Wassergehalt: 0,1–0,5 %, niedrig.
- Glasübergangstemperatur: 16–55 °C.
- PCO: Geringe Inzidenz in Kombination mit eckigen Kanten1). Haftet über Fibronektinbindung an der Hinterkapsel und hemmt die LEC-Migration.
- Glistening: Flüssigkeitsgefüllte Mikrovakuolen im IOL-Inneren. Treten häufiger bei Materialien mit niedrigem Wassergehalt auf, beeinträchtigen jedoch selten die Sehfunktion oder erfordern eine Explantation1).
Der Cataract PPP (2021) der AAO gibt an, dass hydrophobe Acryl-IOL mit eckiger Kante zu den Materialien mit den niedrigsten Raten an PCO und Nd:YAG-Kapsulotomie gehören1).
Hydrophiles Acryl
Abschnitt betitelt „Hydrophiles Acryl“Dieses Material wird durch Einführung von Hydroxylgruppen in das PMMA-Gerüst hergestellt, und der Zusatz von HEMA (Hydroxyethylmethacrylat) verleiht Flexibilität.
- Brechungsindex: niedrig, 1,40–1,43. Die Linse wird dicker.
- Wassergehalt: hoch, 18–38 %.
- Blendung: geringe Inzidenz.
- PCO: höhere Inzidenz als bei Silikon oder hydrophobem Acryl1). Quellung erschwert die Aufrechterhaltung einer scharfen Hinterkante, was als ein Grund angesehen wird.
- Verkalkung: Calcium-Phosphat-Ablagerungen, die bei älteren Generationen problematisch waren, wurden bei neueren verbessert. Wenn jedoch bei Hornhauttransplantation (DSEK/DMEK) oder Vitrektomie Luft oder Gas ins Auge gelangt, besteht ein Verkalkungsrisiko; daher wird bei Augen, bei denen solche Eingriffe erwartet werden, die Vermeidung empfohlen1).
Aufgrund ihrer hohen Flexibilität können sie durch einen etwa 1,8 mm großen Schnitt eingesetzt werden, was für die Mikroinzisions-Kataraktchirurgie (MICS) vorteilhaft ist.
Eine prospektive Studie an 86 Augen mit Pseudoexfoliationssyndrom zeigte, dass hydrophile Acryl-IOL die geringste LEC-Proliferation und eine ausgezeichnete Kapselbiokompatibilität aufwiesen, aber mehr Oberflächenablagerungen und die höchste PCO-Rate sowie eine schlechtere Uvea-Biokompatibilität.
Silikon
Abschnitt betitelt „Silikon“Synthetisches Polymer mit einer sich wiederholenden Silizium-Sauerstoff-Gerüststruktur.
- Brechungsindex: 1,43. Niedriger als Acryl, daher bei gleicher Stärke dicker.
- Wassergehalt: 0,38 %.
- Kontaktwinkel: 97–120°. Stark hydrophob.
- Glasübergangstemperatur: −120 bis −90 °C.
- PCO: LEC haften schlecht, und aufgrund der schärfsten eckigen Kante wird bei Langzeitanwendung (über 6 Jahre) eine niedrigere PCO-Rate als bei hydrophobem Acryl berichtet.
- Nachteile: Bakterien, Zellen und Silikonöl haften leicht. Kann während der Vitrektomie durch Kondensation beschlagen, daher bei diabetischen Augen vorsichtig verwenden 1). Bei Augen mit Silikonöl sollte es vermieden werden 1).
Q
Wann sollte ein Silikon-IOL vermieden werden?
A
Vermeiden Sie die Anwendung in Fällen, in denen Silikonöl oder expandierbares Gas in den hinteren Augenabschnitt gelangen kann 1). Ebenso bei Augen mit hohem Risiko für eine zukünftige Vitrektomie, wie bei schwerer proliferativer diabetischer Retinopathie.
Das erste für IOLs verwendete Material mit ausgezeichneter Gewebeverträglichkeit und Langzeitstabilität.
- Brechungsindex: 1,49. Hohe optische Transparenz.
- Wassergehalt: 0,4–0,8 %.
- Kontaktwinkel: 65–71°.
- Glasübergangstemperatur: 105–113 °C.
- Nachteile: Starr und nicht faltbar. Erfordert einen 5,5–6 mm großen Schnitt für die Insertion, was zu postoperativem Astigmatismus und verzögerter Heilung führen kann.
- Komplikationen: Bei Langzeitanwendung kann eine Schneeflockendegeneration (Indikation zur IOL-Explantation) auftreten. Aufgrund der Hydrophobie kann es während der Implantation an Hornhautendothelzellen haften und Endothelschäden verursachen.
Derzeit wird es nur begrenzt eingesetzt, z. B. für sklerale Naht-IOL, wenn eine Fixierung im Kapselsack nicht möglich ist.
Collamer
Abschnitt betitelt „Collamer“Es ist ein Copolymer aus HEMA (Hydroxyethylmethacrylat) und Schweinekollagen und wird hauptsächlich als phake Hinterkammerlinse (ICL) verwendet.
- Brechungsindex: 1,44.
- Wassergehalt: 40%.
- Eigenschaften: Als EVO phake Hinterkammerlinsen-Familie sind sphärische und torische Korrekturen erhältlich. 2022 von der US-amerikanischen FDA zugelassen. Durch das zentrale Lochdesign (Central Port) ist die zuvor erforderliche periphere Iridotomie (PI) nicht mehr notwendig.
- Indikationen: Alter 21–45 Jahre, Myopie mit sphärischem Äquivalent von -3,0 bis -20,0 D, Vorderkammertiefe ≥ 3,0 mm, stabile Fälle mit Refraktionsänderung ≤ 0,5 D innerhalb eines Jahres.
- Vault: Abstand zwischen der Rückseite der phaken Hinterkammerlinse und der Vorderseite der natürlichen Linse. Der optimale Bereich beträgt 50–150% der zentralen Hornhautdicke (250–900 µm). Ein zu niedriger Vault birgt das Risiko einer vorderen subkapsulären Katarakt, ein zu hoher das Risiko eines Winkelblockglaukoms.
PEG-PEA/HEMA/Styrol-Copolymer
Abschnitt betitelt „PEG-PEA/HEMA/Styrol-Copolymer“Es handelt sich um ein neuartiges IOL-Material mit sowohl hydrophilen als auch hydrophoben Eigenschaften. Es wird in der enVista MX60 IOL verwendet.
- Zusammensetzung: PEG-PEA 40%, HEMA 30%, Styrol 26%, EG-DMA 4%.
- Brechungsindex: 1,54.
- Wassergehalt: 4–5%.
- Härte: 1,8 MPa.
- Eigenschaften: PEG-PEA verleiht Hydrophobie, HEMA Hydrophilie. Es tritt kein Glistening auf, und die PCO-Rate sowie die Nd:YAG-Kapsulotomierate sind Berichten zufolge niedrig.
Hydrophiles Acryl
Hervorragende Flexibilität : kann durch einen etwa 1,8 mm großen Schnitt eingesetzt werden.
PCO-Rate : höher als bei anderen Materialien.
Verkalkungsrisiko : Vorsicht nach Luft-/Gasinjektion.
Silikon
Langzeit-PCO-Rate : Berichten zufolge niedriger als bei hydrophobem Acryl.
Achtung : bei Verwendung von Silikonöl/Gas im Auge vermeiden.
Beschlag : Möglichkeit des Beschlagens während der Glaskörperchirurgie.
4. Intraokularlinsenmaterial und Nachstar
Abschnitt betitelt „4. Intraokularlinsenmaterial und Nachstar“Die hintere Kapseltrübung (posterior capsule opacification, PCO) ist die häufigste Langzeitkomplikation nach Kataraktoperationen, mit einer Inzidenzrate von 5 bis 54 % 1). Sie wird mittels Nd:YAG-Laser-Kapsulotomie behandelt, aber das IOL-Material und das Kantendesign beeinflussen die Inzidenzrate erheblich.
PCO-Eigenschaften nach Material
Abschnitt betitelt „PCO-Eigenschaften nach Material“- Hydrophobes Acryl : In Kombination mit einer scharfen Kante weist es die niedrigste PCO-Rate auf1).
- Hydrophiles Acryl : Die PCO-Rate ist höher als bei Silikon oder hydrophobem Acryl1).
- Silikon : LEC haften weniger leicht, und langfristig ist die PCO-Rate niedrig.
- PMMA : Zusammen mit Hydrogel-IOLs besteht eine Tendenz zu hohen PCO-Raten.
Bedeutung des Kantendesigns
Abschnitt betitelt „Bedeutung des Kantendesigns“Eine Metaanalyse von 2013 (9 RCTs) und mehrere Längsschnittstudien zeigten, dass hydrophobe IOLs mit scharfer Kante niedrigere PCO- und Nd:YAG-Kapsulotomieraten aufweisen als hydrophile IOLs mit scharfer Kante1). Acryl-, PMMA- und Silikon-IOLs mit scharfer Kante werden hinsichtlich der Notwendigkeit einer Nd:YAG-Kapsulotomie als gleichwertig berichtet (Evidenzgrad I+, Empfehlungsstärke Strong)1).
Allerdings deutet eine randomisierte Studie darauf hin, dass der Schutzeffekt hydrophober Linsen mit scharfer Kante nach 12 Jahren die PCO-Entwicklung im Vergleich zu Silikon- und PMMA-IOLs mit runder Kante nur „verzögern“ könnte1).
Q
Welches IOL-Material verursacht am seltensten PCO?
A
Hydrophobe Acryl-IOLs mit scharfer Kante haben derzeit die niedrigste PCO-Rate1). Das Kantendesign ist ebenso wichtig wie das Material, und eine scharfe Kante trägt unabhängig vom Material zur PCO-Unterdrückung bei.
5. Auswahl des IOL-Materials und Vorsichtsmaßnahmen
Abschnitt betitelt „5. Auswahl des IOL-Materials und Vorsichtsmaßnahmen“Die Auswahl der IOL erfolgt basierend auf den Eigenschaften jedes Materials und der individuellen Situation des Patienten.
Allgemeine Prinzipien der Materialauswahl
Abschnitt betitelt „Allgemeine Prinzipien der Materialauswahl“- Standard-Kataraktchirurgie : Hydrophobe Acryl-IOL ist die erste Wahl1).
- Mikroinzisionschirurgie (MICS) : Hydrophile Acryl-IOL kann in einigen Fällen geeignet sein.
- Zukünftiges Vitrektomierisiko : Silikon-IOLs vermeiden1). Hydrophobes Acryl wählen.
- Für Hornhauttransplantation vorgesehenes Auge : Hydrophile Acryl-IOLs bergen ein Verkalkungsrisiko und sollten vermieden werden1).
- Auge mit Uveitis : Acryl- oder Heparin-oberflächenmodifizierte (HSM) PMMA-IOLs sind mit einer besseren Sehprognose verbunden1). Es wurden bessere Ergebnisse im Vergleich zu nicht-HSM PMMA- oder Silikon-IOLs berichtet.
| Klinische Situation | Empfohlenes Material | Zu vermeidendes Material |
|---|---|---|
| Standardoperation | Hydrophobes Acryl | — |
| Vitrektomierisiko | Hydrophobes Acryl | Silikon |
| Hornhauttransplantation geplant | Hydrophobes Acryl | Hydrophiles Acryl |
| Uveitis | Acryl, HSM PMMA | Nicht-HSM PMMA, Silikon |
Q
Welches IOL-Material ist für Patienten mit Uveitis geeignet?
A
Acryl-IOLs (insbesondere hydrophobe) oder Heparin-oberflächenmodifizierte PMMA-IOLs sind mit guten Ergebnissen assoziiert 1). Präoperative Uveitiskontrolle und die Diagnose einer Fuchs-Heterochromie-Zyklitis sind ebenfalls günstige Prognosefaktoren.
6. Physikalische Eigenschaften und optisches Design von IOL-Materialien
Abschnitt betitelt „6. Physikalische Eigenschaften und optisches Design von IOL-Materialien“Brechungsindex und chromatische Aberration
Abschnitt betitelt „Brechungsindex und chromatische Aberration“Der Brechungsindex einer IOL hängt von der chemischen Zusammensetzung des Materials ab. Die Zugabe von Halogenen, aromatischen Gruppen oder Schwefel erhöht den Brechungsindex. Brechungsindex und IOL-Dicke sind umgekehrt korreliert: Materialien mit hohem Brechungsindex ermöglichen ein dünneres Design.
Die chromatische Aberration im pseudophaken Auge wird durch die Abbe-Zahl des IOL-Materials bestimmt. Die Abbe-Zahlen von IOL-Materialien liegen im Bereich von 37 bis 55. Die chromatische Aberration beeinflusst auch die Kontrastempfindlichkeit und die Emmetropisierung.
Glasübergangstemperatur
Abschnitt betitelt „Glasübergangstemperatur“Die Glasübergangstemperatur ist die Temperatur, bei der ein Polymer von einem harten glasartigen in einen flexiblen gummiartigen Zustand übergeht. IOLs werden mit einer Glasübergangstemperatur unterhalb der physiologischen Körpertemperatur (37 °C) und Raumtemperatur ausgelegt. Liegt sie über der Körpertemperatur, entfaltet sich die Linse im Auge nicht richtig.
Asphärische IOL
Abschnitt betitelt „Asphärische IOL“Sphärische IOLs haben eine positive sphärische Aberration, die sich zur positiven sphärischen Aberration der Hornhaut addiert und die Gesamtaberration des Auges erhöht. Die Linse junger Menschen hat eine negative sphärische Aberration, die dies ausgleicht, aber mit zunehmendem Alter wird die sphärische Aberration der Linse positiv.
Asphärische IOLs sind Linsen, bei denen die Krümmung jeder brechenden Oberfläche so verändert wird, dass periphere und paraxiale Strahlen auf denselben Punkt fokussiert werden. Heutzutage verwenden die meisten IOLs ein asphärisches Design. Die Reduzierung der sphärischen Aberration verbessert die Kontrastempfindlichkeit, aber Dezentrierung oder Neigung können die Koma-Aberration erhöhen. In Fällen mit instabiler IOL-Fixierung kann eine sphärische IOL geeigneter sein.
Getönte IOLs
Abschnitt betitelt „Getönte IOLs“Herkömmliche ungetönte UV-absorbierende IOLs lassen viel kurzwelliges Licht durch. Getönte IOLs haben eine spektrale Transmission, die der der menschlichen Linse ähnelt, und sollen die Netzhaut vor Lichtschäden schützen. Früher nur aus PMMA erhältlich, werden jetzt auch faltbare Modelle entwickelt.
7. Aktuelle Forschung und Zukunftsaussichten (Berichte aus der Forschungsphase)
Abschnitt betitelt „7. Aktuelle Forschung und Zukunftsaussichten (Berichte aus der Forschungsphase)“Entwicklung hydrophil-hydrophober Hybridmaterialien
Abschnitt betitelt „Entwicklung hydrophil-hydrophober Hybridmaterialien“Die Entwicklung neuer Materialien, die hydrophile und hydrophobe Eigenschaften optimal ausbalancieren, schreitet voran, wie das PEG-PEA/HEMA/Styrol-Copolymer (enVista MX60) zeigt. Ziel ist es, materialspezifische Nachteile wie Glistening bei hydrophobem Acryl und PCO/Kalzifikation bei hydrophilem Acryl zu überwinden.
Oberflächenmodifikationstechniken für IOLs
Abschnitt betitelt „Oberflächenmodifikationstechniken für IOLs“Heparin-oberflächenmodifizierte (HSM) PMMA-IOLs haben bei Augen mit Uveitis gute Ergebnisse gezeigt 1), und die Verbesserung der Biokompatibilität durch Oberflächenmodifikation wird als wichtige Richtung für die zukünftige IOL-Entwicklung angesehen. Es wird an Beschichtungen und Nanotexturierung der IOL-Oberfläche geforscht, um die Adhäsion von Linsenepithelzellen und die Biofilmbildung zu hemmen.
Überwindung der IOL-Kalzifikation
Abschnitt betitelt „Überwindung der IOL-Kalzifikation“Die Kalzifikation hydrophiler Acryl-IOLs ist besonders nach Hornhautendotheltransplantation oder Vitrektomie problematisch. Neuere Generationen hydrophiler Acryl-IOLs sollen ein geringeres Kalzifikationsrisiko aufweisen, aber eine vollständige Lösung ist noch nicht erreicht. Es wird an verbesserten Materialzusammensetzungen und Oberflächenbehandlungen geforscht, um die Kalzifikationsresistenz zu erhöhen.
8. Referenzen
Abschnitt betitelt „8. Referenzen“- American Academy of Ophthalmology. Cataract in the Adult Eye Preferred Practice Pattern. Ophthalmology. 2022;129:P1-P126.