Den Behandlungserfolg von Laseroperationen am Auge voraussehen
Die laserbasierte refraktive Augenchirurgie ermöglicht eine wirksame und sichere Korrektur von Refraktionsfehlern, welche weltweit die zweithäufigste Ursache für vermeidbare Erblindung sind. Allerdings ist das Verfahren nicht für jeden Patienten geeignet, sodass vor einer Operation eine gründliche Untersuchung erforderlich ist, welche eine detaillierte Analyse der Hornhauttopographie und -dicke beinhaltet. Trotz dieser Untersuchung treten aufgrund begrenzter Kenntnisse zur biomechanischen Reaktion bei solchen chirurgischen Behandlungen Refraktionsrestfehler auf. Die bestehenden Instrumente zur Analyse der Okularreaktion („Ocular Response Analysers“) schaffen es nicht, die dynamischen Veränderungen zu erfassen, die im topographischen Profil der Hornhautoberfläche als Reaktion auf die Anwendung einer Belastung auftreten. Um dies zu adressieren, machten sich die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts POPCORN (Development of corneal biomechanical model. Dynamic topographical characterization based on 3D plenoptic imaging) an die Entwicklung eines nicht invasiven 3D-Systems für eine Beschreibung der biomechanischen Hornhauteigenschaften in der Klinik. Mit dieser Methode ließe sich das biomechanische Verhalten der Hornhaut nach einer chirurgischen Behandlung prognostizieren und wäre die Auswahl geeigneter Implantate möglich. Der generierte dynamische Topograph erfasst über einen kurzen Zeitpunkt, über den kontrollierter Luftdruck angewandt wird, die Formveränderungen der gesamten Hornhaut. Das System basiert auf plenoptischer Bildgebung und besteht aus einer Anordnung von Mikrolinsen, die mit einem Videosensor gekoppelt ist, der für die Hochgeschwindigkeits-Videobildgebung konzipiert ist. Der angewandte Bildgebungsansatz ermöglicht eine Echtzeit-Analyse der gesamten Hornhautoberfläche und macht somit eine Abtastung der Oberfläche überflüssig. Bezüglich der Hornhautmodellierung verwendeten die Forscher fortschrittliche Computerverfahren, die robuste Algorithmen zur Einschätzung der Tiefe und zur Rekonstruktion der 3D-Struktur sowie der dynamischen Veränderungen der Hornhaut infolge des ausgeübten Drucks beinhalten. Neben der patientenspezifischen Geometrie und Gewebeeigenschaften könnten die Modellierungsinformationen zur Prognostizierung des Ergebnisses verschiedener chirurgischer Verfahren genutzt werden. Die POPCORN-Methode liefert insgesamt gesehen wichtige Informationen zur mechanischen Stabilität des Hornhautgewebes, welches für ein Verständnis der Ätiologie kornealer Pathologien von grundlegender Bedeutung ist. Die Integrierung des generierten Systems in standardmäßige klinische Verfahrensweisen könnte die Nachbehandlungsquote im Anschluss an refraktive Operationen um bis zu 90 % senken.
Schlüsselbegriffe
Augen-Laserchirurgie, Hornhaut, Refraktionsfehler, POPCORN, plenoptische Bildgebung, Mikrolinsen
