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Optische und physiologische Grenzen der wellenfrontgesteuerten Hornhautchirurgie

Optical and physiological limits of wavefront-controlled keratectomy

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Zusammenfassung

Gemäß der optischen Theorie der Lichtbeugung könnte der Mensch bei großer Pupille Visuswerte von mehr als 6,0 erreichen. Dies ist in der Praxis nicht möglich. Die reale Begrenzung der Sehschärfe ergibt sich aus dem Abstand der Zapfen in der Foveola. Aus histologischen Daten und dem Helmholtz-Hering-Modell folgt, dass die physiologisch maximal mögliche Sehschärfe des Menschen nicht wesentlich größer als 2,0 sein kann. Diese Sehschärfe wird von vielen jungen Erwachsenen bei normgerechter Durchführung der Visusprüfung bereits mit einer normalen Brillen- oder Kontaktlinsenkorrektion erreicht. Das reale menschliche Auge hat Abbildungsfehler höherer Ordnung, die mit einem Hartmann-Shack-Sensor gemessen werden können. Durch eine wellenfrontgesteuerte Hornhautchirurgie, mit der ein individuell berechnetes asphärisches Ablationsprofil in die Hornhaut eingearbeitet wird, ist eine partielle Korrektion dieser Abbildungsfehler prinzipiell möglich. Eine perfekte optische Abbildung kann durch die wellenfrontgesteuerte Laserchirurgie nicht erreicht werden, da z. B. die Korrektion der Farbfehler des Auges nicht möglich ist, die Stärke der Aberrationen vom Akkommodationszustand abhängt und die Aberrationen des Auges sich im Lauf der Zeit verändern.

Abstract

According to optical diffraction theory, a visual acuity of 20/3.5 is possible in human eyes with pupil diameters larger than 6 mm. This theoretical value cannot be obtained in practice—in fact visual acuity is limited by the scale of the mosaic of the retinal cones. Anatomical data and the model by Helmholtz-Hering suggest that visual acuity of humans cannot be substantially higher than 20/10. Many young adult reach this visual acuity with their normal spectacles or contact lens correction. The human eye has higher-order aberrations which can be measured with a Hartmann-Shack aberrometer. A partial correction of these aberrations is possible by means of wavefront-controlled keratectomy and customized corneal ablation. A perfect eye completely free of ocular aberrations cannot be created by customized refractive surgery as, for example chromatic aberration cannot be corrected and the strength of ocular aberrations depends on the state of accomodation and varies with time.

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Abb. 1
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Abb. 8
Abb. 9
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Abb. 11
Abb. 12
Abb. 13

Notes

  1. Für die Faustformel wurde zunächst die Grenzfrequenz der Modulationsübertragungsfunktion \( R = \arctan ^{{ - 1}} {\left( {\frac{\lambda } {D}} \right)} \) berechnet (λ=Wellenlänge, D=Pupillendurchmesser). Diese Grenzfrequenz kann man über die Formel: theoretische Visusobergrenze=R/30, in den beugungsoptisch maximal möglichen Visus umrechnen.

  2. Bei der Refraktionsbestimmung wird manchmal eine stenopäische Blende verwendet, um die Tiefenschärfe zu erhöhen und um ein deutlicheres Netzhautbild zu erzeugen. Mit einer kleinen Blende von z. B. 1,0 mm Durchmesser kann man aber nicht mehr den vollen Visus erreichen, sondern nur noch einen Visus von etwa 1,0 (Abb. 3). Andererseits sieht man mit einer stenopäischen Blende auch bei einer unkorrigierten Fehlsichtigkeit scharf. Die Abbildungsfehler des Auges machen sich bei kleiner Pupille also praktisch nicht bemerkbar.

  3. Eine Laserfirma versucht, den postoperativen Effekt der aberrationsgesteuerten LASIK durch das Vorhalten einer entsprechend abladierten Plastikscheibe vor das Patientenauge zu simulieren [33]. Diese Simulation ist physikalisch tatsächlich möglich, wenn die Plastikscheibe in einem speziellen Versuchsaufbau exakt gegenüber dem Auge zentriert wird und das Auge genau durch die Mitte der Scheibe blickt. Eine Übertragung dieses Simulationsprinzips auf Brillengläser ist aber nicht möglich, da das Auge hinter einem Brillenglas nicht exakt zentriert feststeht, sondern unbehindert in unterschiedliche Richtungen blicken darf.

  4. Johannes Franz Hartmann (1865–1936) veröffentlichte bedeutende Arbeiten zur Astrospektroskopie.

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  1. HFAK, Köln

    W. Wesemann

  2. Grimmelshausenstraße 9, 50996 , Köln

    W. Wesemann

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  1. W. Wesemann
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Wesemann, W. Optische und physiologische Grenzen der wellenfrontgesteuerten Hornhautchirurgie. Ophthalmologe 101, 521–537 (2004). https://doi.org/10.1007/s00347-004-1013-5

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