Die Hornhautbiomechanik hat zwei wichtige Implikationen für das Glaukommanagement. Erstens beeinflussen die physikalischen Eigenschaften der Hornhaut (Dicke, Viskoelastizität) direkt die Genauigkeit der Augeninnendruckmessung3). Zweitens können die biomechanischen Eigenschaften der Hornhaut die Eigenschaften des Bindegewebes des gesamten Augapfels widerspiegeln und als Indikator für die Anfälligkeit des Sehnervenkopfes für glaukomatöse Schäden dienen1).
Mit der Zunahme von Operationen, die die Hornhautbiomechanik verändern, wie LASIK, PRK und Kollagen-Crosslinking, wird das Verständnis der Hornhautparameter in der Glaukompraxis immer wichtiger3).
| Parameter | Eigenschaft | Klinische Bedeutung |
|---|---|---|
| Zentrale Hornhautdicke | Statische Eigenschaft | Beeinflusst die Genauigkeit der IOD-Messung |
| CH | Dynamische Eigenschaften | Prädiktor für das Fortschreiten des Glaukoms |
| CRF | Elastische Eigenschaften | Index des gesamten Hornhautwiderstands |
Die Hornhauthysterese (CH) ist ein biomechanischer Parameter, der die viskose Dämpfungsfähigkeit des Hornhautstromas widerspiegelt. Die Glykosaminoglykane und Proteoglykane des Hornhautstromas liefern die Viskosität und bestimmen die Fähigkeit zur Energieabsorption und -dissipation unter äußerer Belastung. Sie wird mit dem ORA (Ocular Response Analyzer) gemessen, mit einem Mittelwert von 9,6–10,7 mmHg bei normalen Augen und 8–10 mmHg (niedriger) bei Augen mit primärem Offenwinkelglaukom. Augen mit niedriger CH haben ein höheres Risiko für das Fortschreiten des Glaukoms1)5).
Die normale zentrale Hornhautdicke beträgt etwa 540 ± 30 μm3). Sie variiert je nach ethnischer Zugehörigkeit; in Glaukomkliniken wird berichtet, dass sie bei Weißen und Hispanics dicker und bei Menschen afrikanischer Abstammung dünner ist.
Hornhautrefraktive Chirurgie : Nach LASIK wird die zentrale Hornhautdicke dünner, was zu einer erheblichen Unterschätzung des Augeninnendrucks (IOD) durch das Goldmann-Applanationstonometer (GAT) führt1)3). Die Aufbewahrung der präoperativen zentralen Hornhautdicke und IOD-Aufzeichnungen ist wichtig3).
Hornhautödem : Bei einer pathologisch verdickten Hornhaut (Ödem) wird der IOD durch GAT unterschätzt. Bei einer physiologisch dicken Hornhaut wird er überschätzt1).
Hornhauterkrankungen : Hornhauterkrankungen wie Keratokonus oder Fuchs-Endotheldystrophie beeinträchtigen die Messgenauigkeit1).
Augeninnendruck: CH und IOP sind invers korreliert; steigt der Augeninnendruck, wird die Hornhaut steifer und der CH sinkt.
Zentrale Hornhautdicke: Bei Gesunden besteht eine starke positive Korrelation zwischen CH und zentraler Hornhautdicke. Bei Glaukomaugen schwächt sich diese Korrelation ab.
Alter: Viskoelastische Substanzen nehmen mit dem Alter ab, der CH sinkt um 0,24–0,7 mmHg pro Jahrzehnt.
Ethnie: Afroamerikaner haben tendenziell einen niedrigeren CH als Kaukasier.
Die Messung der zentralen Hornhautdicke kann kontaktbasiert (Ultraschall) oder kontaktlos (Scheimpflug-Verfahren, Vorderabschnitts-OCT, Spekularmikroskopie) erfolgen1). Die Abweichung innerhalb desselben Geräts beträgt 5–15 μm, aber die Differenz zwischen Geräten kann bis zu 120 μm betragen, daher wird für Verlaufskontrollen die Verwendung desselben Geräts empfohlen.
ORA (Ocular Response Analyzer)
Prinzip: Ein Luftimpuls applaniert die Hornhaut und zeichnet zwei Applanationdrücke (P1, P2) während des Druckaufbaus und -abbaus auf3)4).
Messwerte: CH (= P1 − P2), IOPg (Goldmann-korrelierter IOP), IOPcc (hornhautkorrigierter IOP) und CRF (corneal resistance factor) werden berechnet.
Zuverlässigkeit: Ein Wellenform-Score von 3,5 oder höher zeigt eine gute Reproduzierbarkeit. Ein normaler Tränenfilm ist für eine genaue Messung erforderlich.
Corvis ST
Prinzip: Eine Hochgeschwindigkeits-Scheimpflug-Kamera (4.330 Bilder pro Sekunde) zeichnet die durch einen Luftstoß verursachte Hornhautverformung als Video auf.
Messwerte: Aus den Bildern des ersten Abflachens, der maximalen Eindellung und des zweiten Abflachens werden zahlreiche biomechanische Parameter berechnet.
Merkmale: Bietet andere Hornhautverformungsparameter als das ORA und bewertet die viskoelastischen Eigenschaften der Hornhaut mehrdimensional.
Alle Applanationstonometer, einschließlich GAT, werden durch die Hornhautbiomechanik (Dicke, Krümmung, Viskoelastizität) beeinflusst3). Luftstoß- und Rückpralltonometer verformen die Hornhaut in kurzer Zeit, sodass dieser Einfluss größer ist3). Bei der Nachbeobachtung desselben Patienten sollte derselbe Tonometer-Typ verwendet werden3).
Mehrere große Studien haben gezeigt, dass eine dünne zentrale Hornhautdicke ein Risikofaktor für die Entwicklung eines primären Offenwinkelglaukoms ist1)2). In der OHTS und der European Glaucoma Prevention Study hatten Augen mit erhöhtem Augeninnendruck und einer zentralen Hornhautdicke unter 555 μm ein höheres Risiko, ein primäres Offenwinkelglaukom zu entwickeln, als Augen mit einer Dicke von 588 μm oder mehr1).
Allerdings ist der Zusammenhang zwischen zentraler Hornhautdicke und Glaukomprogression nicht einheitlich. Einige Studien fanden eine dünne zentrale Hornhautdicke als Risikofaktor für die Gesichtsfeldprogression, während andere keinen Zusammenhang fanden1)2).
| Studie | Zusammenhang zwischen zentraler Hornhautdicke und Progression |
|---|---|
| EMGT | Dünne zentrale Hornhautdicke: Progressionsrisiko |
| Kim & Chen | Dünne zentrale Hornhautdicke mit Gesichtsfeldprogression assoziiert |
| Congdon et al. | Zentrale Hornhautdicke nicht assoziiert, CH assoziiert |
Der Konsens der World Glaucoma Association empfiehlt nicht die Verwendung von Korrekturfaktoren für den Augeninnendruck basierend auf der zentralen Hornhautdicke für einzelne Patienten 1)4). Auch die EGS 5. Auflage gibt an, dass Korrekturalgorithmen basierend auf der zentralen Hornhautdicke nicht validiert sind und vermieden werden sollten 4). Es wurde auch darauf hingewiesen, dass der Zusammenhang zwischen zentraler Hornhautdicke und Glaukom möglicherweise auf einen Collider-Bias über den gemessenen IOP zurückzuführen ist 5).
CH ist ein unabhängiger Risikofaktor, der mit dem strukturellen und funktionellen Fortschreiten des Glaukoms verbunden ist 1).
Strukturelle Veränderungen: Augen mit hohem CH haben eine größere Compliance des Sehnervs, um IOD-Spitzen zu widerstehen. Augen mit primärem Offenwinkelglaukom und erworbener Optikusgrube (APON) haben ein signifikant niedrigeres CH.
Funktionelle Veränderungen: Niedriges CH ist mit einer fortschreitenden Gesichtsfeldverschlechterung über 5 Jahre verbunden. Jeder Abfall des Ausgangs-CH um 1 mmHg beschleunigt die Abnahmerate des Gesichtsfeldindex (VFI) um 0,25 %.
Therapieansprechen: Niedriges CH ist mit einem größeren drucksenkenden Ansprechen auf Prostaglandinanaloga und SLT verbunden.
Die Hornhauthysterese wird in einem Übersichts-Review (Metaanalyse systematischer Reviews) zusammen mit IOD und Myopie als „hochgradig suggestive Evidenz (Klasse II)“ eingestuft 5).
Es gibt keine allgemein akzeptierte Formel zur IOD-Korrektur basierend auf der zentralen Hornhautdicke, und der Konsens der World Glaucoma Association empfiehlt nicht die Verwendung von Korrekturfaktoren für einzelne Patienten 1). Auch die EGS gibt an, dass Korrekturalgorithmen nicht validiert sind und vermieden werden sollten 4). Der Wert der zentralen Hornhautdicke sollte als Referenz für die Interpretation des IOD-Werts und die Risikostratifizierung verwendet werden, und klinische Entscheidungen auf der Grundlage korrigierter Werte sollten vermieden werden. Die Verwendung von Tonometern, die die Hornhautbiomechanik berücksichtigen (IOPcc des ORA, DCT usw.), ist ebenfalls eine Option 3).
Das Hornhautstroma macht 90 % der Gesamtdicke aus und besteht aus Kollagenfasern und Matrix. Kollagenfasern liefern Elastizität, während Glykosaminoglykane (GAGs) und Proteoglykane (PGs) Viskosität liefern. Durch das Zusammenspiel dieser beiden Komponenten verhält sich die Hornhaut wie ein viskoelastisches Material.
In einem Spannungs-Dehnungs-Zyklus absorbiert und dissipiert die Hornhaut einen Teil der zugeführten Energie. Diese Eigenschaft wird als Hysterese gemessen. Eine Hornhaut mit hohem CH hat eine größere Energieabsorptionskapazität und eine stärkere Pufferfunktion gegenüber äußeren Kräften.
Da die Hornhaut mit der Lamina cribrosa als Bindegewebe kontinuierlich ist, wird die Hypothese aufgestellt, dass die biomechanischen Eigenschaften der Hornhaut die Eigenschaften des Bindegewebes des gesamten Augapfels widerspiegeln. Bei Augen mit niedrigem CH kann sich die Lamina cribrosa leichter verformen, was die Anfälligkeit des Sehnervs für den IOD erhöhen könnte.
Das GAT basiert auf dem Imbert-Fick-Gesetz und ist für eine Hornhautdicke von 520 μm ausgelegt. Bei einer dickeren Hornhaut erhöht sich die für die Abflachung erforderliche Kraft, was zu einer Überschätzung des Augeninnendrucks führt 3). Bei einer dünneren Hornhaut tritt das Gegenteil ein, was zu einer Unterschätzung führt. Nach einer refraktiven Hornhautchirurgie ist der Messfehler aufgrund der Entfernung von Stroma besonders groß 3).
Die Evidenz für die Hornhauthysterese als Risikofaktor für Glaukom nimmt zu 5). In einer großen Übersichtsarbeit wurden der IOD (OR 2,43), die Myopie (OR 1,89) und die CH (OR 0,18) als „hochgradig suggestive Evidenz (Klasse II)“ eingestuft 5). Die zentrale Hornhautdicke wurde nur als „suggestive Evidenz (Klasse III)“ eingestuft 5).
Kollagen-Crosslinking und Glaukom: Bei Glaukomaugen wurde berichtet, dass die Kollagenvernetzung verstärkt und die CH verringert ist, was darauf hindeutet, dass die Hemmung der Vernetzung eine neue Behandlungsstrategie darstellen könnte 5)
Weiterentwicklung des Corvis ST: Zusätzlich zum ORA haben sich auch die vom Corvis ST gelieferten Parameter der Hornhautverformung (erste Abflachungszeit, Verformungsamplitude, Zeit der maximalen Eindellung usw.) als nützlich für die Risikobewertung erwiesen 5)
Zukünftige Herausforderungen:
Mehrere prospektive Studien haben gezeigt, dass eine niedrige CH unabhängig mit dem strukturellen und funktionellen Fortschreiten des Glaukoms assoziiert ist 1). Eine Abnahme der CH um 1 mmHg zu Studienbeginn beschleunigt die Abnahmerate des VFI. Darüber hinaus wurde die CH in einer großen Übersichtsarbeit zusammen mit IOD und Myopie als „hochgradig suggestive Evidenz“ eingestuft 5). Die CH gilt als nützlicher klinischer Parameter für die Risikostratifizierung und die Festlegung von Behandlungszielen bei Glaukompatienten.
- American Academy of Ophthalmology. Primary Open-Angle Glaucoma Preferred Practice Pattern®. 2020.
- American Academy of Ophthalmology. Primary Open-Angle Glaucoma Suspect Preferred Practice Pattern®. 2020.
- European Glaucoma Society. Terminology and Guidelines for Glaucoma, 6th Edition. Br J Ophthalmol. 2025.
- European Glaucoma Society. Terminology and Guidelines for Glaucoma, 5th Edition. PubliComm. 2020.
- Khawaja AP, Springelkamp H, Engel SM, et al. Ocular and Systemic Factors and Biomarkers for Primary Glaucoma: An Umbrella Review of Systematic Reviews and Meta-Analyses. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2025;66(12):35.
