Untersuchungen zu einem neuen Verfahren der berührungslosen Bestimmung des Augeninnendrucks unter Berücksichtigung des Einflusses der Korneadicke

Plagwitz, Kai-Uwe GND

Abstract Althought a high intraocular pressure (IOP) is not the only cause for genering glaucoma tonometry is of great importance for glaucoma prevention and therapy control. The trend of the IOP-measurement tends to non-contacting-tonometry (NCT) without the need of anaesthizing the cornea, a low risc of damaging and of transmitting infections. The main problem is the interindividual variability of the parameters of the cornea (especially thickness and stiffness) which has a high influence on the measurements result. That´s why it is desirable to develop a measuring apparatus considering this effect or describing this influence to correct the measurements result closer to the true IOP. The aim of the paper is thedevelopment and investigation of a new measuring apparatus. The two basic aims are generation and application of an air pulse with defined parameters for a reproducable deformation of the cornea and the measurement of the corneal movement in quantity over time. First part is realized by a special (linear ramp-shaped) rising air pulse and fast shutting off. A michelson-type laser interferometer is used for a measuring system of the corneal movement. To get a measuring object an artificial eye has been developed and tested on typical tonometers additionally. The artificial cornea was made of silicon rubber. Membrane thicknesses were 0.2mm, 0.25mm and 0.3mm. The rise of the deformation curve during switching on and the damped oscillation frequency after switching off the external force have been measured. Based on the measurement values a formula has been developed for the calculation of corneal thickness and IOP. The results differ, which is caused by the variability of the measurement values including the analysis software, the air pulse parameters and the mechanical behaviour of the artificial cornea. Considering this there is a need for additional measurements to get a final conclusion.

Obwohl der Augeninnendruck (IOP) nicht der einzige Parameter bei der Ausbildung eines Glaukoms ist, besitzt er eine hohe diagnostische Relevanz bei der Prophylaxe, Verlaufskontrolle und Therapieführung. Für seine Messung gelangen aufgrund ihrer einfachen Bedienung, der Berührungslosigkeit und der Nichtnotwendigkeit der Korneaanästhesierung verstärkt Non-Contact-Tonometer zum Einsatz. Nachteilig bei dieser Verfahrensklasse ist, daß die interindividuell streuenden Parameter der Kornea (insbesondere die Dicke) den Meßwert stark beeinflussen. Erforderlich wäre demzufolge ein Meßverfahren, was diesen Einfluß berücksichtigt und zu korrigieren erlaubt. Ziel der Arbeit besteht in der Untersuchung eines neuen Verfahrensansatzes hinsichtlich der Eignung zur Messung des IOP unter Berücksichtigung des Einflusses des mechanischen Verhaltens der Kornea. Der Versuchsaufbau besteht aus 2 grundlegenden Funktionseinheiten: einer Vorrichtung zur Korneaverformung und einem Meßsystem zur Erfassung des zeitlichen Verformungsverlaufes. Zur Messung wird die Kornea mit einem Luftimpuls mit definierten Parametern verformt. Kennzeichnend sind der lineare Anstieg des Staudrucks und dessen schlagartiges Abschalten nach einer vorgegebenen Zeit. Dabei wird der gesamte Verformungsverlauf inkl. Ausschwingen erfaßt. Die Meßwertaufnahme erfolgt über ein Laserinterferometer. Für die Überprüfung des Meßverfahrens war es erforderlich, auch ein mechanisches Augenphantom mit einstellbarem Innendruck zu entwickeln und an klassischen Tonometern zu erproben. Dieses bildete anschließend auch das nichtbiologische Meßobjekt am neuen Ansatz des laserinterferometrischen Tonometers (LIT). Aufgenommen wurden der zeitliche Anstieg und die Ausschwingfrequenz der Verformung in Abhängigkeit vom Kammerdruck für Dicken der Meßoberflächen des Phantoms von 0,2mm, 0,25mm und 0,3mm und für unterschiedlich schersteife Materialien. Aus den Meßwerten wurde ein mathematischer Zusammenhang von Anstieg, Schwingfrequenz, Kammerdruck und Objektdicke abgeleitet. Die Rückrechnung von Schwingfrequenz und Verformungsanstieg in einen die Dicke berücksichtigenden Kammerdruckwert führt jedoch für einzelne Meßobjekte noch zu starken Schwankungen des Ergebnisses. Die Ursachen liegen in den Ausgangswerten der Rückrechnung und deren Schwankungen, Streuungen der Parameter des Luftimpulses bei der Verformungserzeugung (überlagerte akustische Schwingungen) und Streuungen der mechanischen Eigenschaften der Meßobjekte (Vernetzungszustand). Dies erfordert für eine abschließende Aussage weiterführende Messungen am Augenphantom sowie in vitro (Schweineaugen).

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Plagwitz, Kai-Uwe: Untersuchungen zu einem neuen Verfahren der berührungslosen Bestimmung des Augeninnendrucks unter Berücksichtigung des Einflusses der Korneadicke. 2005.

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