Aufbau und Validierung einer digitalen Messstrecke für die dynamische Bestimmung der Krümmungsradien und der Lage der menschlichen Augenlinse unter natürlichen Sehbedingungen

Kirschkamp, Thomas; Reim, Martin (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2002)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2002

Kurzfassung

Zielsetzung: Im Rahmen dieser Dissertation sollte eine Messstrecke entwickelt werden, um die Krümmungsradien und die Lage der menschlichen Augenlinse zu quantifizieren. Dazu sollten u.a. die Krümmungsradien der Linsenvorder- und Hinterfläche sowie die Linsendezentrierung und -kippung gegenüber der Corneaachse bestimmt werden. Die Messstrecke sollte sowohl statische Messungen während konstanter Akkommodation als auch Messungen mit kontinuierlichem Wechsel des Akkommodationszustandes unter natürlichen Sehbedingungen erlauben. Methodik: Das Auge wurde dazu mit 2 Infrarot-Lichtquellen beleuchtet. Die sich ergebenden spiegelnden Abbildungen an der Hornhautvorderfläche sowie der Linsenvorder- und Rückfläche, die sog. Purkinjebilder I, III und IV, wurden mit einer IR-empfindlichen Kamera erfasst und vermessen. Hierbei ist die Größe der Purkinjbilder verknüpft mit dem Krümmungsradius der jeweiligen spiegelnden Fläche. Die Lage der Purkinjebilder relativ zum vorderen Augenabschnitt ist verknüpft mit der Drehung und Dezentrierung der jeweiligen Fläche. Die Arbeit gliederte sich in folgende 3 Teilabschnitte: 1. Wegen der völlig neuen Anforderungen mussten bei der Entwicklung der Messstrecke unter anderem kollimierte Infrarotlichtquellen (wegen des Infrarotlichts erfolgte keine Blendung des Probanden), ein Fixationsobjekt mit variablem Akkomodationsanreiz, ein telezentrisches Objektiv für größentreue Abbildung der axial verschobenen Purkinjebilder (andernfalls wäre eine Refokussierung erforderlich gewesen, und die Akkommodation hätte für diesen Zeitraum konstant gehalten werden müssen, so dass keine dynamischen Messungen unter wechselnder Akkommodation möglich gewesen wären) und bikonvexe Kunststofflinsen für ein Modellauge (zur Simulation der menschlichen Augenlinse in den nachfolgenden Validierungsmessungen) in Vorversuchen schrittweise entwickelt und sorgfältig getestet werden. 2. Anschließend wurde mithilfe des Modellauges das menschliche Auge simuliert und die Messstrecke auf ihre Genauigkeit überprüft. Dabei wurden folgende Unsicherheiten der Bestimmung ermittelt: Krümmungsradius Linsenvorderfläche r3 ±0,38 mm, Krümmungsradius Linsenhinterfläche r4 ±0,51 mm, Stellung der Corneaachse Kappa±0,56°, Linsenrotation Alpha±0,26° und Linsendezentrierung d ±0,02mm. 3. Abschließend wurden die o.g. Parameter in einer Pilotmessung für 9 emmetrope Probanden bestimmt. Die Messungen erfassten jeweils die horizontalen Komponenten, in gleicher Weise sind aber ebenfalls Bestimmungen der vertikalen Komponenten möglich. Die Messungen erfolgten sowohl unter statischen Bedingungen (Nahakkommodation auf 25 cm und Cycloplegie) als auch unter dynamischen (periodischer und kontinuierlicher Wechsel des Probanden zwischen Nah- und Fernakkommodation). Ergebnisse: Sowohl in den statischen als auch in den dynamischen Messungen an den 9 emmetropen Probanden bei einem mittleren Akkommodationserfolg von annähernd 4 D zeigte sich, dass dazu die Linsenvorderfläche etwa 2/3 und die Linsenhinterfläche etwa 1/3 beitrug. Für die Orientierung der Kornea und der Augenlinse wurden folgende Mittelwerte und Standardabweichungen gefunden: Stellung der Corneaachse Kappa= 5,98° ± 2,26° nach temporal, Rotation der Augenlinse Alpha= -0,14° ± 1,10° nach nasal, Dezentrierung der Augenlinse d = -0,11 mm ± 0,07 mm nach nasal. Es zeigte sich im Rahmen der Fixations- und Messgenauigkeit kein nennenswerter Einfluß der Akkommodation auf diese Werte. Dies lässt sich so interpretieren, dass der Winkel Kappa im Regelfall positiv ist, dass die Linse horizontal nahezu ungeneigt ist und, so wie auch die Pupillenmitte, wenig nach nasal dezentriert ist.