Effect of Decentration on the Optical Performance in Multifocal Intraocular Lenses

Abstract

Syfte: Att utvärdera decentrations inflytande på den optiska prestandan i multifokala intraokulära linser (IOL) med hjälp av ögonmodeller. Metoder: I denna studie utvärderades 4 typer av multifokala IOL:er (ReSTOR SA60D3, Alcon; TECNIS Multifocal ZM900, AMO; ReZoom, AMO; SFX-MV1, Hoya). Utvärderingarna baserades på mätningar av den nära och avlägsna modulationsöverföringsfunktionen (MTF) och visualiserade faktiska närbilder (dagstidning) med hjälp av ögonmodeller med IOL:n horisontellt förskjuten 0, 0,25, 0,5, 0,75 och 1,0 mm från centrum. Resultat: För den diffraktiva ReSTOR minskade den nära MTF:n med ökande decentrering. De närliggande bilderna (tidningsbokstäver) blev svåra att urskilja vid en decentrering på 1,0 mm. För den diffraktiva ZM900 minskade de nära och fjärran MTF:erna gradvis med ökande decentration. För de refraktiva ReZoom och SFX-MV1 observerade vi nästan ingen förändring i den nära MTF:n från en decentration på 0-1,0 mm. Den avlägsna MTF:n minskade dock tydligt med början vid en decentration på 1,0 mm för ReZoom och 0,75 mm för SFX-MV1. Slutsats: Kliniskt relevanta effekter kan inte förväntas upp till en decentrering på 0,75 mm.

© 2012 S. Karger AG, Basel

Introduktion

Under de senaste åren har det skett en anmärkningsvärd utveckling inom intraokulära linser (IOL). Nya linser förbättrar synkvaliteten; kontrastförbättring genom asfärisk struktur , astigmatismkorrigering och multifokala IOL har också introducerats.

Av dessa blir multifokala IOL allt vanligare eftersom de utmärker sig för att möjliggöra närseende. Multifokala IOL omfattar refraktiva och diffraktiva typer som var och en har en karakteristisk struktur, och många goda kliniska resultat har rapporterats för dem . Multifokala IOL har mer komplexa optiska egenskaper än monofokala IOL. I den optiska komponenten av en IOL ligger de närsynta och långsynta zonerna, som har olika diffrakterande strukturer och refraktion, i koncentriska cirklar.

När en multifokal IOL förskjuts från sitt centrum finns det följaktligen farhågor om att den kommer att förlora sin förmåga att på ett adekvat sätt uppnå de optiska egenskaperna, och därmed försämra den visuella funktionen. När en multifokal IOL sätts in är man därför mer uppmärksam på t.ex. den främre kapsulotomins storlek eller form än när en monofokal IOL sätts in, och uppenbarligen sätts multifokala IOL inte in i fall där decentrering kan förväntas, t.ex. i fall med en bräcklig zonula av Zinn.

För att studera decentrering av multifokala IOL har Negishi et al. utfört en optisk simulering med Array (AMO), en refraktiv IOL som var en tidigare modell av ReZoom (AMO). De utvärderade effekterna av upp till 1,0 mm decentrering av en monofokal IOL och Array, som är en refraktiv multifokal IOL. De utvärderade effekterna enligt synligheten av en Landolt-ring med hjälp av ögonmodeller. Även om vi observerade en minskad kontrast vid en decentrering på 1,0 mm var det möjligt att urskilja Landolt-ringarna och det fanns ingen större minskning av den visuella funktionen. I rapporter om kliniska fall fastställde Hayashi et al. att när Array användes vid en decentrering som översteg 0,7 mm försämrades synen på avstånd, men att det inte fanns något samband mellan decentrering och synen på nära håll. Men eftersom det inte finns några rapporter om effekterna av decentrering på för närvarande använda multifokala IOL:er anser vi att det är mycket viktigt att undersöka dessa effekter.

Intills har vi utvärderat IOL-prestanda genom att använda ögonmodeller för att utföra optiska simuleringar med multifokala IOL:er . I den här studien använde vi optiska simuleringar med ögonmodeller för att objektivt utvärdera effekterna av decentrering av för närvarande använda multifokala IOL:er. Utvärderingarna baserades på visualiserade faktiska närbilder och mätningar av modulationsöverföringsfunktionen (MTF). MTF anses vara effektiv för att utvärdera optiska egenskaper. Tidigare har även Kawamorita och Uozato rapporterat en utvärdering av en monofokal IOL och Array, som är en refraktiv multifokal IOL. Den utvärdering som vi utförde motsade inte de kliniska resultaten; därför ansåg vi att MTF var effektivt för att utvärdera visuell funktion.

Experimentella metoder

Denna studie utvärderade 4 typer av multifokala IOL: den diffraktiva ReSTOR SA60D3 (Alcon) och TECNIS Multifocal ZM900 (AMO), och den refraktiva ReZoom (AMO) och SFX-MV1 (Hoya). De multifokala IOL:s tilläggsstyrkor för närseende var +4,0 dpt för ReSTOR, +4,0 dpt för ZM900, +3,5 dpt för ReZoom och +3,0 dpt för SFX-MV1 (fig. 1). Dessutom var styrkorna för de 4 typerna av IOL enhetliga på +20,0 dpt.

I enlighet med ISO-reglerna (ISO 11979-2) använde vi en automatisk IOL-mätare (Optispheric IOL, tillverkad av Trioptics GmbH) för att mäta MTF, som indikerar IOL:s optiska egenskaper (fig. 2a). Vi använde ett diagram från United States Air Force som index (fig. 2b). En högpresterande relälins tar upp denna bild och fokuserar på det högupplösta laddningskopplade kamerachipet. Målets intensitetsprofil skannas elektroniskt i både radiell och tangentiell riktning. Data samlas in och med hjälp av Fouriertransformteknik beräknas MTF och visas på PC-skärmen i realtid. Programvaran beräknar och visar MTF-värdet vid valda spatiala frekvenser.

I det här experimentet använde vi en 3 mm modellpupill (öppning), ställde in IOL:n i ögonmodeller och mätte sedan MTF:erna på långt håll och nära håll med IOL:n horisontellt förskjuten 0, 0,25, 0,5, 0,75 och 1,0 mm från centrum. Avståndssynen var 5 m och närsynen var vid den optimala brännvidden (ReSTOR, ZM900: 30 cm; ReZoom: 35 cm; SFX-MV1: 40 cm) för varje IOL. En erfaren forskare utförde alla MTF-mätningar, gjorde flera mätningar (minst två gånger) och bekräftade att liknande värden erhölls.

För simuleringen av den faktiska närsynsbilden använde vi ögonmodeller som vi hade utvecklat (fig. 3) . Ögonmodellens struktur bestod av en modell av hornhinnan, en modell av pupillen (öppningen) och en huvudkropp. Vi skapade och använde en 3 mm modellpupill som var förskjuten 0, 0,5 och 1,0 mm från ögonmodellens centrum, där IOL:n var inställd. Vi satte in modellpupillen med en fäst IOL i huvudkroppen, fyllde den med vatten, installerade en hornhinna på dess främre yta och anslöt en laddningskopplad kamera (Artray Inc.) till dess bakre yta. Modellhornhinnan hade en brytningsförmåga på 38,4 dpt och en hornhinneaberration på 0,12 µm. Avståndet från hornhinnans topp till IOL:s yta var cirka 6,0 mm och avståndet från hornhinnans topp till ögonmodellens bakre yta var 11,5 mm.

Med tidningens tecken som index studerade vi de faktiska effekterna av decentrering. För mätmetoden fokuserade vi kameran på en punkt 5 m från indexet. Sedan tog vi en bild på det optimala avståndet för varje IOL från kameran till indexet.

Resultat

Nära MTF

Figur 4 visar den nära MTF:n (50 cykler/mm) vid varje IOL-decentrering på 0-1,0 mm. Tabell 1 visar MTF-mätvärden vid 50 cykler/mm för varje IOL. Den nära MTF för den diffraktiva ReSTOR minskade med ökande decentrering och minskade mest vid en decentrering på 1,0 mm. Den nära MTF för den diffraktiva ZM900 minskade något, med början vid en decentration på cirka 0,5 mm, men den relativa förändringen var liten. När det gäller när-MTF för de refraktiva ReZoom och SFX-MV1 observerade vi inte någon större minskning av när-MTF på grund av decentrering.

Synlighet av tidningsbokstäver

Figur 5 visar simuleringarna av tidningsbokstävernas synlighet när IOL:erna var decentrerade 0, 0,5 och 1,0 mm. När vi använde ReSTOR blev tecknen något mer suddiga vid 0,5 mm decentrering än vid 0 mm decentrering. Vid en decentrering på 1,0 mm blev graden av oskärpa större och tecknen blev svåra att urskilja. När vi använde ZM900 vid decentreringar på 0,5 och 1,0 mm minskade kontrasten hos tidningstecknen något, men inte tillräckligt för att påverka synligheten. När vi använde ReZoom och SFX-MV1 hade en decentrering på till och med 1,0 mm nästan ingen effekt på synligheten av tidningstecknen.

Far MTF

Figur 6 visar MTF-värdena på långt håll (50 cykler/mm) för varje IOL-decentration på 0-1,0 mm. Tabell 2 visar MTF-mätvärden vid 50 cykler/mm för varje IOL

När vi använde ReSTOR inträffade ett omvänt fenomen där den avlägsna MTF:n ökade med ökande decentration: den avlägsna MTF:n vid 50 cykler/mm var 0,45 vid en decentration på 0 mm och 0,52 vid en decentration på 1,0 mm. För ZM900 minskade MTF på avstånd gradvis med ökande decentration.

För ReZoom minskade MTF på avstånd kraftigt vid en decentration på 1,0 mm. För SFX-MV1 minskade den avlägsna MTF:n kraftigt vid en decentrering på 0,75 mm.

Diskussion

I den här studien använde vi ögonmodeller för att objektivt utvärdera effekterna av decentrering av multifokala IOL:er. Vi kvantifierade effekterna av decentrering på den visuella funktionen genom att mäta MTF, en indikator på optiska egenskaper. Dessutom utvärderade vi närbilder genom synligheten av tidningsbokstäver, eftersom de är bekanta i vardagen, och vi undersökte omfattande hur mycket av en faktisk effekt som kunde förväntas.

För den diffraktiva ReSTOR tenderade den nära MTF:n att minska, men den avlägsna MTF:n tenderade att förbättras med ökande decentrering. Särskilt tidningsbokstäverna blev svåra att urskilja vid en decentration på 1,0 mm. ReSTOR har en diffraktiv struktur från centrum till en radie på 3,6 mm, och dess periferi har en monofokal struktur för distansseende. Vidare är ReSTOR också konstruerad så att diffraktionsgallret i mitten av den diffraktiva delen minskar mot dess periferi för att fokusera ljuset för distansseende (apodiserad struktur). När en decentrering produceras används följaktligen en liten del av diffraktionsområdet nära centrum (det främsta området för närseende) (fig. 7). När decentrationen blir större används en större del av det monofokala området i periferin. Eftersom det monofokala området är avsett för fjärrseende ökar MTF för fjärrseende, och eftersom användningen av diffraktionsområdet för närseende minskar i motsvarande grad minskar MTF för närseende. Därför trodde vi att närseendet lätt påverkas av decentrering av denna IOL. För den diffraktiva ZM900 minskade MTF:erna på nära och långt håll gradvis med ökande decentrering. I simuleringen av tidningstecken minskade kontrasten något, men inte tillräckligt för att påverka förmågan att urskilja tecknen. För ZM900 har hela ytan på den optiska delen en diffraktionsstruktur som delar upp det infallande ljuset jämnt i två brännpunkter, en för fjärrseende och en för närseende. I den här simuleringen påverkades därför närseendet minst av decentrering (fig. 7). Dessutom tenderade effekterna av decentrering på distans- och närseende att vara desamma, och vi observerade en liten minskning av MTF för distans och närseende med början vid en decentrering på 0,75 mm. Vi trodde att en faktor som orsakade denna minskning kan ha varit en ökning av aberrationen på grund av ökad perifer syn av den optiska delen . Men eftersom ZM900 har en asfärisk struktur kan resultatet förändras om pupilldiametern är större än de 3 mm som användes i det här experimentet; därför tror vi att försiktighet kan vara nödvändig.

Och även om de inte ingick i denna studie finns det två andra diffraktiva multifokala IOL-modeller: ReSTOR SN6AD1 (Alcon) och TECNIS Multifocal ZMB00 (AMO). ReSTOR SN6AD1, som i princip har samma utformning som tidigare modeller, är asfärisk och har en tilläggseffekt på +3,0 dpt. Pupilldiametern tros påverka prestandan, men MTF förväntas vara mycket lägre på grund av avböjning. TECNIS Multifocal ZMB00 är en akryllins i ett stycke med en optisk struktur som är identisk med ZM900. Det är därför troligt att avböjningens inverkan kommer att vara densamma som i ZM900. Dessa IOL:er kommer att kräva ytterligare forskning i framtiden.

För de refraktiva ReZoom och SFX-MV1 förändrades den nära MTF:n inte mycket, även när decentrationen var 1,0 mm, och det skedde nästan ingen förändring i synligheten av tidningsbokstäverna. Den avlägsna MTF:n minskade dock tydligt från och med en decentration på 1,0 mm för ReZoom och 0,75 mm för SFX-MV1. För de diffraktiva ReZoom och SFX-MV1 minskade området för den zon som används för fjärrseende i mitten av pupillen, och området för zon 2 som används för närseende och området för zon 3 som används för fjärrseende ökade (fig. 7). Andelarna av pupilldiametern som upptas av zonerna för fjärrseende och närseende skiljde sig inte mycket åt. Därför kan effekten av decentrering på närseendet anses vara liten. När decentrationen blev så stor som 0,75 och 1.0 mm, kan MTF för fjärrseende ha minskat eftersom zonen för närseende låg nära pupillens centrum. Dessutom, även om det inte undersöktes i den här studien, är det mycket troligt att bländningen ökar när gränserna för zonerna för fjärrseende och närseende ligger i mitten av pupillen, och därför kan försiktighet vara nödvändig.

Baserat på dessa resultat kommer vi nu att överväga följande problem i kliniska fall. Normalt avslutas operationen utan komplikationer, och när en IOL sätts in i påsen kan decentrationen minska till cirka 0,3 mm . I den här simuleringen observerade vi nästan inga förändringar i MTF:erna på långt håll och nära håll för alla multifokala IOL:er vid en decentrering på 0,25 mm, och därför kan en decentrering på cirka 0,3 mm inte ha någon effekt på den visuella funktionen. Om en reva uppstår i den främre kapseln och en IOL sätts in i den, kan decentrationen bli cirka 0,5 mm. För både de refraktiva och diffraktiva IOL:erna i denna simulering skulle en decentrering på cirka 0,5 mm inte förväntas orsaka någon större försämring av de optiska egenskaperna; därför är graden av decentrering på grund av den främre kapseln troligen inom ett godtagbart intervall.

Vid en decentrering på cirka 0,75-1,0 mm uppstår inte så lätt en försämring av de optiska egenskaperna när fixering i väskan används. Decentrering kan uppstå till följd av fixering utanför påsen, suturfixering av IOL:n eller en spröd zonula av Zinn. Vid en decentrering på 1,0 mm finns det en skillnad mellan försämringen av IOL:s optiska egenskaper, och den effekt som detta har på den visuella funktionen kan inte undvikas. Därför bör den multifokala IOL:n i regel troligen införas i kapseln i efterhand, och graden av decentrering på grund av revor i den främre kapseln kommer troligen att ligga inom ett acceptabelt intervall. Det finns flera problem med denna studie. För det första beaktades inte centrala åtgärder i det mänskliga ögat, t.ex. binokulär syn, anpassning och okulär dominans, eftersom studien var ett in vitro-experiment med ögonmodeller. Med ögonmodellen simulerades endast ett optiskt system. Därför är visuella bilder från det mänskliga ögat och bilder från ögonmodellen inte nödvändigtvis konsekventa, och visuella bilder från det mänskliga ögat kan vara skarpare än bilder från ögonmodellen. Ögonmodellen kan dock anses vara användbar för att jämföra IOL:s inneboende egenskaper eftersom den inte har några centrala åtgärder. Om ögonmodellen inte påverkar de optiska egenskaperna verkar det dessutom osannolikt att mänskliga ögon skulle ha kliniska effekter.

Det är dessutom så att vi undersökte effekten på decentrering endast på den horisontella axeln i den här studien. Vi undersökte inte decentrationen på den vertikala eller sneda axeln. Men eftersom IOL:erna i den här studien hade en struktur av koncentriska cirklar från centrum som strålar mot periferin, anser vi att risken för i hög grad snedvridna resultat på grund av decentreringsriktningen är liten.

För övrigt har vi endast undersökt effekterna av decentreringen och inte utvärderat lutningen av IOL:erna. Kliniskt sett förekommer decentrering och tilt ofta samtidigt; därför vill vi fortsätta att skapa nya experimentella modeller och studera dessa fenomen. I den här studien utvärderade vi objektivt effekterna av decentrering av multifokala IOL:er genom simuleringar av MTF:er på långt håll och nära håll samt närbilder med hjälp av två typer av ögonmodeller. Effekterna av decentrering hade olika egenskaper för varje multifokal IOL, men vi förväntar oss att effekten på synfunktionen är minimal när decentrering är 0,75 mm eller mindre. Simulering med hjälp av ögonmodellen verkar vara användbar för objektiv utvärdering av IOL.

Författarkontakter

Artikel/Publikationsuppgifter

Open Access License / Drug Dosage / Disclaimer

Open Access License: Detta är en Open Access-artikel licensierad enligt villkoren i Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported-licensen (CC BY-NC) (www.karger.com/OA-license), som endast gäller för online-versionen av artikeln. Spridning tillåts endast för icke-kommersiella ändamål.
Läkemedelsdosering: Författarna och förlaget har gjort sitt yttersta för att säkerställa att läkemedelsval och dosering som anges i denna text överensstämmer med aktuella rekommendationer och praxis vid tidpunkten för publiceringen. Med tanke på pågående forskning, förändringar i statliga bestämmelser och det ständiga flödet av information om läkemedelsbehandling och läkemedelsreaktioner uppmanas läsaren dock att kontrollera bipacksedeln för varje läkemedel för att se om indikationer och dosering har ändrats och om varningar och försiktighetsåtgärder har lagts till. Detta är särskilt viktigt när det rekommenderade medlet är ett nytt och/eller sällan använt läkemedel.
Disclaimer: Uttalandena, åsikterna och uppgifterna i denna publikation är enbart de enskilda författarnas och bidragsgivarnas och inte utgivarnas och redaktörernas. Förekomsten av annonser eller/och produktreferenser i publikationen är inte en garanti, ett stöd eller ett godkännande av de produkter eller tjänster som annonseras eller av deras effektivitet, kvalitet eller säkerhet. Utgivaren och redaktören/redaktörerna frånsäger sig allt ansvar för eventuella skador på personer eller egendom till följd av idéer, metoder, instruktioner eller produkter som det hänvisas till i innehållet eller annonser.