Die optische Biometrie (optische Biometrie) ist eine Untersuchung, die das Phänomen der Lichtinterferenz nutzt, um die Achsenlänge, Hornhautkrümmung, Vorderkammertiefe, Linsendicke usw. zu messen und nicht-invasiv biometrische Daten des Auges zu erfassen.
Die meisten Modelle sind mit einem SS-OCT (Swept-Source optische Kohärenztomographie) ausgestattet, was präzise und reproduzierbare Messungen einfach ermöglicht. Die Hauptanwendungen umfassen nicht nur die IOL-Stärkenberechnung, sondern auch die Erfassung von Achsenkorrektur-Eingabewerten für die Glaukom-OCT-Analyse bei Augen mit extremer Achsenlänge, präoperative Untersuchungen für refraktive Chirurgie und die Nachsorge bei der Myopie-Kontrollbehandlung mit niedrig dosiertem Atropin.
Als Harold Ridley 1949 die erste IOL-Implantation durchführte, hatte der Patient einen Refraktionsfehler von etwa 20 D. In den späten 1960er Jahren wurde die IOL-Stärkenschätzung mit Vergenzformeln durchgeführt, was den Ausgangspunkt moderner Berechnungsmethoden darstellte 1). In den 1970er Jahren etablierte sich die Ultraschall-A-Mode-Methode, und später erschien der IOLMaster mit partieller Kohärenzinterferometrie (PCI), der die optische Messung standardisierte. In den letzten Jahren haben sich Geräte der dritten Generation mit SS-OCT verbreitet, was eine weitere Verbesserung der Genauigkeit ermöglicht.
Gemessen werden Achsenlänge (AL), Hornhautbrechkraft (K-Wert), Vorderkammertiefe (ACD), Linsendicke (LT) und Hornhautdurchmesser (weißer Limbusdurchmesser: WTW). Aus diesen Parametern wird die effektive Linsenposition (ELP) vorhergesagt und die erforderliche IOL-Stärke berechnet. Je nach Gerät kann auch die zentrale Hornhautdicke (CCT) gemessen werden.
| Parameter | Abkürzung | Normalwert-Richtwert | Bedeutung für die IOL-Berechnung |
|---|---|---|---|
| Achsenlänge | AL | 22–25 mm (emmetropischer Durchschnitt ca. 24 mm) | Am wichtigsten. Ein Fehler von 1 mm beeinflusst etwa 2,5–3 D. |
| Hornhautkrümmung | K-Wert | Vorderer Mittelwert 7,5 mm (ca. 44 D) | Zweitwichtigster. Ein 1-D-Fehler spiegelt sich fast 1:1 wider |
| Vorderkammertiefe | ACD | Emmetrop 3-4 mm | Für ELP-Vorhersage erforderlich |
| Linsendicke | LT | Ca. 4-5 mm | Zusätzliche Variable neuerer Formeln |
| Hornhautdurchmesser | WTW | Ca. 11-12 mm | Verwendet für ELP-Vorhersage und IOL-Größenauswahl |
| Zentrale Hornhautdicke | CCT | Ca. 530–550 μm | Modellabhängig (zur Glaukombeurteilung usw.) |
IOL Master 700 (Carl Zeiss Meditec)
Messmethode: SS-OCT (Wellenlängenbereich 1.050 nm)
Merkmale: Integration mit dem Kataraktchirurgie-Unterstützungssystem «CALLISTO eye». Bietet Zentrierungsführung für torische und multifokale IOLs.
Stärken: Anpassungsfähigkeit bei fortgeschrittenem Katarakt und hinterer Uveitis. Die Swept-Source-Technologie ermöglicht Messungen bei mehr Kataraktaugen als das PCI der vorherigen Generation3).
ARGOS (Alcon Japan)
Messmethode: Ausgestattet mit SS-OCT
Merkmale: Integration mit dem Astigmatismus-Ausrichtungssystem «VERION». Implementiert segmentierte Achslängenmessung (Anwendung individueller Brechungsindizes auf jedes Segment).
Stärken: Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit durch segmentierte Korrektur bei langen und kurzen Augen erwartet. VERION-Integration verbessert das intraoperative Astigmatismus-Achsenmanagement.
Es wurde gezeigt, dass die optische Biometrie im Vergleich zur A-Scan-Ultraschallmethode signifikant genauere und bedienerunabhängige Messergebnisse liefert 3).
Bei Verwendung des IOLMaster sollten Messungen mit einem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) ≥ 5 übernommen werden. Bei Verwendung eines optischen Biometers sollten optikspezifische IOL-Konstanten verwendet werden. Die vom IOL-Hersteller bereitgestellte A-Konstante ist lediglich ein empfohlener Wert; eine Optimierung basierend auf den Erfahrungen des Chirurgen oder die Nutzung der ULIB-Datenbank (User Group for Laser Interference Biometry) ist vorteilhaft 3). Durch Messung und Vergleich der Achslängen beider Augen können Messfehler frühzeitig erkannt werden.
In den folgenden Fällen ist das Signal nicht ausreichend, sodass eine optische Messung schwierig oder unmöglich wird.
In diesen Fällen wird die A-Bild-Ultraschallbiometrie verwendet. Die ESCRS-Leitlinien empfehlen, „bei reifem/schwerem Katarakt, wenn die optische Methode nicht anwendbar ist, die Ultraschallbiometrie zu verwenden“ 1).
Bei dichten Katarakten oder Augen mit schlechter Fixation kann die optische Messung schwierig sein. Die Alternative ist die A-Bild-Ultraschallbiometrie, wobei die Immersionsmethode empfohlen wird, da sie weniger Kompressionsfehler aufweist als die Applanationsmethode. Berichten zufolge zeigt der Immersions-A-Scan durch einen erfahrenen Untersucher keinen statistisch signifikanten Unterschied zur optischen Methode 1).
| Merkmal | Optisch (SS-OCT/PCI) | Ultraschall A-Bild (Immersion) | Ultraschall A-Bild (Applanation) |
|---|---|---|---|
| Prinzip | Lichtinterferenz (Wellenlänge 1.050–1.310 nm) | Messung der Schalllaufzeit | Messung der Schalllaufzeit |
| Kontakt | Kontaktlos | Kontaktlos (Tauchsonde) | Kontakt (Hornhautkompression) |
| AL-Fehler | 0,01–0,02 mm | Äquivalent zu optisch (erfahren) | 0,1–0,2 mm (mit Kompressionsfehler) |
| Benutzerabhängigkeit | Niedrig | Mittel | Hoch |
| Reifer Katarakt | Schwierig bis unmöglich | Möglich | Möglich |
| Infektionsrisiko | Keines | Niedrig (durch Desinfektion) | Ja (Kontakt) |
Stärken:
Grenzen:
Bei der Ultraschallmethode ist die Schallgeschwindigkeit im Medium direkt mit der Messgenauigkeit verbunden.
Die Applanation (Kontaktmethode) komprimiert die Hornhaut, wodurch die Achsenlänge künstlich verkürzt wird. Bei der Immersionsmethode berührt die Sonde die Hornhaut nicht direkt, sodass Kompressionsfehler vermieden werden können, jedoch ist eine Ausrichtungskontrolle erforderlich. Berichten zufolge gibt es keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen der Immersionsmethode eines erfahrenen Operateurs und der optischen Methode1).
IOL-Stärkenberechnungsformeln haben sich über Generationen weiterentwickelt, und derzeit zeigen neuere Formeln wie Barrett Universal II, Kane und Hill-RBF eine hohe Vorhersagegenauigkeit. Die Hauptmerkmale jeder Formel sind wie folgt3).
| Formelklassifikation | Repräsentative Formeln | Zusätzliche Variablen | Indikationen |
|---|---|---|---|
| 3. Generation (ältere) | SRK/T, Holladay I, Hoffer Q | Keine/ACD | Normales Auge (derzeit neuere Generation empfohlen) |
| 4. Generation | Barrett Universal II · Haigis | ACD · LT · WTW | Gut für alle axialen Längenbereiche |
| KI und kombinierte Regression | Kane · Hill-RBF · Pearl-DGS | ACD · LT · WTW | Verbesserte Genauigkeit besonders bei abnormalen axialen Längen |
Regressionsformeln der alten Generation (SRK-II, SRK, Binkhorst usw.) sollten nicht mehr verwendet werden 5). Neuere Formeln (Barrett Universal II usw.) zeigen eine verbesserte Genauigkeit, insbesondere bei Augen mit abnormaler axialer Länge 4).
Nach refraktiver Chirurgie ändert sich das Krümmungsverhältnis zwischen Vorder- und Rückfläche der Hornhaut, sodass Standardformeln systematische Fehler verursachen. Spezielle Berechnungsmethoden wie der ASCRS Online-Rechner, die Barrett True-K-Formel oder die Haigis-L-Formel sind erforderlich 1).
Für torische IOLs ist die Indikation ein Hornhautastigmatismus von mindestens 2 D (mit der Regel) oder 1,5 D (gegen die Regel). Die Verwendung der Formeln Haigis-T, Barrett Toric oder Kane Toric wird empfohlen 3).
Bei silikonölgefüllten Augen ist die optische Biometrie am genauesten. Silikonöl wirkt wie eine Minuslinse, daher muss die IOL-Stärke um 3–5 D angepasst werden 1).
Refraktive Chirurgie (LASIK, PRK, RK) verändert das Krümmungsverhältnis zwischen Vorder- und Rückfläche der Hornhaut. Das Keratometer schätzt die Rückflächenkrümmung nur aus der Vorderflächenkrümmung, was nach der Operation zu einer Überschätzung der Hornhautbrechkraft führt. Zudem sagen viele IOL-Formeln die ELP aus der axialen Länge und der Hornhautbrechkraft voraus, aber nach refraktiver Chirurgie ändert sich diese Beziehung, was zu Fehlern in den Formeln führt. Die Verwendung spezieller Berechnungsmethoden (ASCRS Online-Rechner usw.) wird empfohlen 1).
Die SS-OCT (Swept-Source-OCT) misst die einzelnen Grenzflächen des Auges nach folgendem Prinzip mit hoher Präzision.
Optisches Messprinzip der ersten Generation, das vom IOL Master 500 übernommen wurde. Es misst die Achsenlänge mithilfe des Interferenzmusters eines Doppelstrahls. Im Vergleich zur SS-OCT ist die Eindringtiefe geringer, und bei fortgeschrittenem Katarakt kann die Messung schwierig oder unmöglich sein.
Herkömmliche optische Verfahren wenden einen einheitlichen Brechungsindex auf das gesamte Auge an, was bei stark kurzsichtigen Augen (AL ≥ 25 mm) zu einer Überschätzung führen kann. Die von ARGOS implementierte „segmentierte Achsenlängenmessung“ wendet einen individuellen Brechungsindex auf jedes Segment (Kammerwasser, Linse, Glaskörper) an. Bei langen Augen wird der Wert im Vergleich zur herkömmlichen Methode um etwa 0,50 mm kleiner angezeigt, und für viele Berechnungsformeln wurde eine Verbesserung des MAE (mittlerer absoluter Fehler) berichtet. Allerdings befinden sich die Belege für diese Methode noch im Aufbaustadium, und zukünftige klinische Studien werden erwartet.
KI-basierte Formeln wie die Hill-RBF-Methode (Mustererkennung durch künstliche Intelligenz), die Kane-Formel und die Pearl-DGS-Formel zeigen eine verbesserte Genauigkeit4). Suzuki et al. (2025) führten eine retrospektive Bewertung an 80 Augen mit extremer axialer Myopie (Achsenlänge ≥30,0 mm) durch und berichteten, dass die Kane- und Hill-RBF-Formeln im Vergleich zur herkömmlichen SRK/T-Formel einen signifikant niedrigeren mittleren absoluten Fehler (MAE) aufwiesen7).
Der Anteil innerhalb von ±0,5 D betrug 26,3 % für SRK/T, 45,0 % für Barrett Universal II, 55,0 % für Hill-RBF und 65,0 % für Kane. In der Untergruppe mit einer Achsenlänge ≥32 mm waren der Hill-RBF-MAE mit 0,49 D und der Kane-MAE mit 0,44 D am besten7).
Ray Tracing basierend auf Vorderabschnitts-OCT-Daten (Anterion-OKULIX) zeigte bei Augen nach myoper LVC im Vergleich zur Barrett True K no-history-Formel einen signifikant niedrigeren arithmetischen Vorhersagefehler (−0,13 D vs. −0,32 D)6). Die direkte Nutzung der vollständigen Hornhautoberflächenformdaten verspricht einen theoretischen Vorteil bei der Anwendung auf Augen nach refraktiver Chirurgie.
Die intraoperative Wellenfrontmessung mit Geräten wie dem Optiwave Refractive Analyzer gewinnt als ergänzendes Mittel zur präoperativen Biometrie an Aufmerksamkeit. Es gibt Berichte, dass bei der Standard-Kataraktchirurgie bei Erwachsenen postoperative Ergebnisse erzielt werden, die denen der konventionellen Biometrie entsprechen, was eine intraoperative Korrektur von Refraktionsfehlern ermöglichen könnte2).
Die regelmäßige Messung der Achsenlänge mit einem optischen Biometer wird zur Beurteilung der Wirksamkeit von Myopiekontrollbehandlungen wie niedrig dosierten Atropin-Augentropfen und Orthokeratologie eingesetzt. Eine Überwachung der Achsenlänge alle 6 Monate bis 1 Jahr ermöglicht eine objektive Bewertung des Behandlungseffekts. Spezifische Messintervalle und Schwellenwerte müssen noch in zukünftigen Leitlinien festgelegt werden.
