Die präoperative Hornhautformanalyse (präoperative Topographie) ist eine computergestützte Hornhautkrümmungskartierung, die vor einer Katarakt- oder refraktiven Operation durchgeführt wird. Sie erfasst quantitativ die Krümmung der Vorder- und Rückfläche der Hornhaut, die Hornhautdicke und die Vorderabschnittsmorphologie und dient der Verbesserung der Genauigkeit der Intraokularlinsenberechnung, der Astigmatismusbewertung und dem Screening auf Hornhautformanomalien.
Die moderne Kataraktchirurgie ist nahezu gleichbedeutend mit refraktiver Chirurgie, und präzise präoperative Messungen sind für ein gutes postoperatives refraktives Ergebnis unerlässlich. Die Keratometrie ist ein wichtiger Eingabewert für die Berechnung der Intraokularlinsenstärke, und es wurde berichtet, dass ihr Fehler bis zu 22 % des postoperativen refraktiven Fehlers ausmacht 1)2).
Die Geschichte der Hornhautformanalyse begann mit der Keratoskopie mittels Placido-Scheibe. Später folgten technische Innovationen wie die Videokeratoskopie, die Scheimpflug-Kamera und das Vorderabschnitts-OCT, die eine dreidimensionale Beurteilung der Vorder- und Rückfläche der Hornhaut ermöglichten. Seit dem ersten Bericht über eine intraokulare Operation mit refraktiver Korrektur im Jahr 1956 hat die Bedeutung der präoperativen Topographie mit der Verbesserung der Genauigkeit der Intraokularlinsenberechnung zugenommen.
QIst die Hornhautformanalyse in allen Fällen erforderlich?
A
Bei der Kataraktchirurgie ist eine grundlegende Keratometriemessung für alle Fälle erforderlich. Darüber hinaus wird bei der Wahl einer torischen oder multifokalen Intraokularlinse oder bei Vorliegen eines Keratokonus oder einer refraktiven Chirurgie in der Vorgeschichte eine Hornhauttopographie/-tomographie empfohlen.
Die von den „Zielpatienten“ der präoperativen Hornhautmorphologieanalyse berichteten Symptome sind hauptsächlich Sehverschlechterung durch die Grunderkrankung, Astigmatismussymptome und Photophobie.
Sehverschlechterung / Astigmatismus: Verursacht durch unkorrigierten Hornhautastigmatismus oder irregulären Astigmatismus. Abgrenzung zum Katarakt erforderlich.
Photophobie / Blendung: Treten als Sehfunktionsminderung aufgrund von Hornhautunregelmäßigkeiten (Keratoconus etc.) oder trockenem Auge auf.
Refraktive Instabilität: Manifestiert sich häufig als postoperative Refraktionsfehler (refraktive Überraschung).
Die Hornhautmorphologieanalyse liefert folgende Informationen.
Farbcodierte Karte
Brechkraftkarte: Zeigt die Hornhautbrechkraft in Farben. Warme Farben (Rot) bedeuten steil, kalte Farben (Blau) flach. Normale Hornhaut zeigt zentrale warme Farbe mit konzentrischem Muster.
Astigmatismus-Muster: Eine Fliegenbindenform weist auf regulären Astigmatismus hin, dessen vertikale Richtung die Astigmatismusachse ist. Kartenasymmetrie oder lokale Steilstellung deuten auf Keratokonus hin.
Elevationskarte: Zeigt die Abweichung von einer Referenzsphäre in Farben. Lokale Vorwölbungen (inselartige Erhebungen) der Vorder- und Hinterfläche sind nützlich zur Erkennung von Keratokonus und Ektasie nach refraktiver Chirurgie.
Quantitative Formindizes
SimK (Simulierte Keratometrie): Krümmungswerte der Haupt- und Nebenmeridiane aus dem Hornhautmorphologieanalysegerät. Verwendet für die Berechnung der Intraokularlinsenstärke.
SAI / SRI: Indizes für Symmetrie und lokale Gleichmäßigkeit der Hornhaut. Zur Quantifizierung des irregulären Astigmatismus.
Hornhautdickenkarte (Pachymetrie): Identifikation der dünnsten Stelle und Bestätigung des konzentrischen Musters. Exzentrizität der dünnsten Stelle deutet auf Keratokonus hin.
Die wichtigsten Faktoren, die die Genauigkeit der Hornhautformanalyse beeinflussen, sind im Folgenden aufgeführt.
Trockenes Auge (Tränenfilm-Instabilität) : Bei reflexbasierten optischen Biometern kann die Instabilität des Tränenfilms die Messvariabilität des Hornhautastigmatismus erhöhen. Insbesondere bei Augen mit hoher Osmolarität (≥308 mOsmol/L) und solchen mit verkürzter Tränenfilmaufreißzeit (NIKBUT-positiv) war die Variabilität der Lenstar-Messungen signifikant erhöht1).
Hornhautverformung durch Kontaktlinsen: Insbesondere das langfristige Tragen harter Kontaktlinsen verformt die Hornhautform. Vor der Messung ist eine bestimmte Tragpause erforderlich.
Gerätetyp und Messprinzip: Reflexionsbasierte Geräte (Lenstar, IOLMaster usw.) sind anfällig für den Tränenfilm. OCT-basierte Geräte wie Anterion oder Vorderabschnitts-OCT werden weniger vom Tränenfilm beeinflusst und liefern stabilere Messwerte1)2).
Hohes Alter: Es wurde berichtet, dass das Altern die Keratometriemesswerte unabhängig beeinflusst.
QFührt ein trockenes Auge zu einer größeren postoperativen Abweichung der Brechkraft?
A
Nicht unbedingt. Es gibt einen Bericht, dass es zwischen Gruppen mit trockenem Auge (behandelt und unbehandelt) und ohne trockenes Auge keinen signifikanten Unterschied im postoperativen absoluten Fehler oder Astigmatismus-Vorhersagefehler gab2). Allerdings ist bei einigen reflexionsbasierten Geräten die Messvariabilität erhöht, sodass die Zuverlässigkeit der präoperativen Messung beachtet werden muss.
Die wichtigsten Geräte zur präoperativen Hornhautformanalyse sind unten aufgeführt.
Placido-Typ
Prinzip: Eine ringförmige Beleuchtung wird auf die Hornhaut projiziert, und aus der Verzerrung des reflektierten Bildes (Meyer-Ringe) wird die Krümmung des vorderen Tränenfilms der Hornhaut berechnet.
Repräsentative Geräte: TMS, Atlas usw.
Merkmale: Hervorragende Reproduzierbarkeit, aber Beurteilung der Hornhautrückfläche und -dicke nicht möglich. Anfällig für Einflüsse des Tränenfilms. Deckt nur etwa 60 % der Hornhautoberfläche ab.
Scheimpflug-Typ
Prinzip: Aufnahme von Vorderabschnitts-Schnittbildern mit einer Scheimpflug-Kamera nach dem Prinzip der Kippfotografie. Dreidimensionale Rekonstruktion durch Rotationsscan.
Merkmale: Gleichzeitige Beurteilung von Hornhautvorder- und -rückfläche, Hornhautdicke und Vorderkammertiefe möglich. Leicht durch Trübungen beeinflusst. GALILEI enthält einen Placido-Ring für hohe Keratometriegenauigkeit.
Vorderabschnitts-OCT (AS-OCT): SS-OCT (CASIA usw.) verwendet langwelliges Licht von 1.310 nm und kann Hornhaut, Vorderkammer, Iris, Linsenvorderfläche und Kammerwinkel auf einem Bild darstellen. Nicht durch Tränenfilm beeinflusst, ermöglicht hochpräzise Formanalyse auch bei Hornhauttrübung oder -ödem. Wird auch für die Berechnung der Intraokularlinsenstärke mittels Raytracing (OKULIX usw.) verwendet.
Kombinierte Biometer: Eyestar (Kombination von OCT und Reflexion), IOLMaster700 (Kombination von SS-OCT und Reflexion) usw. Die neuesten Geräte integrieren mehrere Technologien.
Keratoconus-Screening: Eines der wichtigsten Screenings vor refraktiver Chirurgie und Kataraktchirurgie. Folgende Muster sind hinweisend:
Inferotemporale lokale Steilstellung (inferior steepening)
I/S-Wert (unterer-oberer Brechkraftquotient) > 1,7 D
Maximales SimK > 48,7 D
Differenz des maximalen SimK zwischen beiden Augen > 0,5 D
Inselförmige anteriore Vorwölbung in der Elevationskarte
Exzentrizität des dünnsten Punktes in der Hornhautdickenkarte
Beurteilung der hinteren Krümmung: Der hintere Hornhautastigmatismus ist nicht immer proportional zum vorderen. Bei der Berechnung torischer Intraokularlinsen kann die Verwendung von Methoden, die die hintere Krümmung einbeziehen (z. B. Barrett-Toric-Formel), den Restastigmatismus signifikant reduzieren.
5. Standardanwendung (Stellung in der präoperativen Beurteilung)
Bei der Kataraktchirurgie ist die Hornhauttopographie/-tomographie in folgenden Fällen besonders wichtig:
Bei Implantation einer torischen Intraokularlinse: Die ESCRS-Kataraktleitlinie empfiehlt, dass bei der Planung einer torischen Intraokularlinsenimplantation zusätzlich zur allgemeinen präoperativen Beurteilung eine Hornhauttopographie und/oder -tomographie durchgeführt werden sollte (GRADE+). Die Verwendung von Berechnungsformeln, die den hinteren Hornhautastigmatismus und die effektive Linsenposition einbeziehen, wird empfohlen (GRADE+).
Augen, die für multifokale Intraokularlinsen oder EDOF-Intraokularlinsen in Frage kommen: Der Ausschluss eines irregulären Astigmatismus und die Beurteilung der Hornhautform sind obligatorisch.
Augen nach refraktiver Chirurgie: Die manuelle Keratometrie ist ungenau, da sie die effektive Hornhautbrechkraft überschätzt. Eine topographiebasierte Berechnung, die die Abflachung der zentralen Hornhaut (3,0-mm-Zone) widerspiegelt, oder spezielle Formeln sind erforderlich.
Augen mit begleitender Hornhauterkrankung: Formbeurteilung bei Augen mit endothelialer Dystrophie, Pterygium oder Hornhauttrübung.
Postoperative Beurteilung: Beurteilung der Gleichmäßigkeit der Laserbestrahlung. Ab 30 Tagen nach PRK, ab 1 Woche nach LASIK nützlich. Erkennung und Überwachung einer postoperativen Ektasie.
6. Pathophysiologie und Mechanismen von Messfehlern
Reflexionsbasierte Keratometer analysieren das Reflexionsbild des präkornealen Tränenfilms. Instabilität und Hyperosmolarität des Tränenfilms führen zu Störungen der Tränenfilmoberfläche, die sich als Verzerrung des Meyer-Rings und damit als Messvariabilität äußern.
Nilsen et al. (2024) berichteten in einer RCT mit 131 Kataraktoperationspatienten, dass es bei den umfassenden Diagnosekriterien für trockenes Auge (DEWS II signs) keinen signifikanten Unterschied in der Keratometrievariabilität gab, aber hyperosmolare Augen (≥ 308 mOsmol/L) eine signifikant höhere Astigmatismusvariabilität mit dem Lenstar aufwiesen (p=0,01), und NIKBUT-positive Augen einen signifikant höheren Anteil an Schwankungen des mittleren K-Werts > 0,25 D mit dem Lenstar hatten (p=0,048) 1). Mit Anterion und Eyestar wurden keine ähnlichen signifikanten Unterschiede beobachtet.
OCT-basierte Geräte (wie Anterion) detektieren direkt das rückgestreute Licht des Gewebes, sind daher nicht auf die Reflexion des Tränenfilms angewiesen und behalten ihre Genauigkeit auch bei trüber, ödematöser oder unregelmäßig geformter Hornhaut.
Auswirkung auf die Berechnung der Intraokularlinsenstärke
Die Keratometrie ist ein wichtiger Eingabewert für die Berechnung der Intraokularlinsenstärke, und ihr Fehler kann bis zu 22 % des postoperativen Refraktionsfehlers ausmachen 1)2). Insbesondere nach refraktiver Chirurgie kommt es aufgrund einer Überschätzung der effektiven Hornhautbrechkraft (Keratometrieindexfehler) leicht zu einer myopen Refraktionsüberraschung.
Nilsen et al. (2024) berichteten in einer prospektiven RCT mit 131 Patienten, dass eine zweiwöchige Behandlung mit künstlichen Tränen (Thealoz Duo, 6-mal täglich) die Keratometrievariabilität und den postoperativen Refraktionsvorhersagefehler (absoluter Fehler, Astigmatismusvorhersagefehler) nicht signifikant verbesserte 2). Andere Studien mit entzündungshemmenden Medikamenten (Cyclosporin, Lifitegrast usw.) zeigten Verbesserungen, was darauf hindeutet, dass möglicherweise eine höherstufige Behandlung erforderlich ist.
Die auf DEWS II basierenden Diagnosekriterien sind im Kontext der Kataraktchirurgie möglicherweise nicht optimal. Es wird untersucht, ob eine personalisierte Behandlung des trockenen Auges unter Verwendung von Hyperosmolarität oder NIKBUT-Positivität als Indikatoren zu einer Verbesserung der präoperativen Messgenauigkeit führen kann 2).
Es gibt Berichte, dass eine 28-tägige Behandlung mit entzündungshemmenden Medikamenten (Cyclosporin 0,09 % oder Lifitegrast) zu einer Verbesserung der präoperativen biometrischen Messwerte und einer signifikanten Reduktion des postoperativen Refraktionsvorhersagefehlers führte, was auf die Wirksamkeit von Behandlungsinterventionen über standardmäßige künstliche Tränen hinaus hindeutet.
Biometer der neuen Generation (Eyestar, IOLMaster700 usw.), die OCT und Reflexionstechnologie integrieren, könnten widerstandsfähiger gegen durch Tränenfilm-Instabilität verursachte Keratometrieschwankungen sein als herkömmliche reflexionsbasierte Geräte 1). Die Überprüfung des langfristigen Sicherheits- und Genauigkeitsprofils ist im Gange.
Nilsen C, Gundersen M, Jensen PG, Gundersen KG, Potvin R, Utheim ØA, et al. The significance of dry eye signs on preoperative keratometry measurements in patients scheduled for cataract surgery. Clin Ophthalmol. 2024;18:151-161.
Nilsen C, Gundersen M, Jensen PG, Gundersen KG, Potvin R, Utheim ØA, et al. Effect of artificial tears on preoperative keratometry and refractive precision in cataract surgery. Clin Ophthalmol. 2024;18:1503-1514.
Shah Z, Hussain I, Borroni D, Khan BS, Wahab S, Mahar PS. Bowman’s layer transplantation in advanced keratoconus; 18-months outcomes. Int Ophthalmol. 2022;42(4):1161-1173. PMID: 34767125.
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