Interferometrie

Probleme der Hornhautvermessung

Brechungsindex

Für die Stärke der Reflexion R an Grenzflächen verschiedener Medien ist vor allem das Verhältnis der Brechungsindices n₁ und n₂ verantwortlich.

    ( 3-16 )

Je ähnlicher sie sind, desto schwächer wird der Reflex, wodurch Probleme bei der Justierung auftreten können, wenn der Reflex kaum bis gar nicht mehr am Videobild, auf dem die Teilstrahlen abgebildet werden, erkennbar ist.
  Tabelle 3-1: Brechungsindices der benutzen Medien

Bei einer Reflexion an der Grenzfläche Luft zu Glas ergibt sich aus Tabelle 3-1 und Gleichung ( 3-16 ) ein Reflex von 4 % der eintreffenden Strahlleistung. An der Grenzfläche Luft zu Hornhaut sinkt dieser Wert auf 2,61 %. Der Verlauf der Gleichung ( 3-16 ) ist in Abbildung 3-5 für die Brechungsindizes einer Hornhaut, einer harten und einer weichen Kontaktlinse dargestellt.
 

Abbildung 3-5: Reflexionsverlauf bei Brechungsindexänderung

Da eine Hornhaut jedoch an der Luft austrocknet, muß sie ständig von einem Flüssigkeitsfilm überzogen sein, bzw. schwimmend in einem Hilfsmedium vermessen werden. Dafür wäre vor allem der Einsatz von in der Hornhautchirurgie verwendeten Standardflüssigkeiten – die Kulturmedien A und B sowie physiologische Kochsalzlösung – wünschenswert. Am Übergang Kochsalzlösung - Hornhaut sinkt der Reflex dann jedoch auf 0,0211 %.
 

Verwendete Medien

Auf der Suche nach einsetzbaren Medien mit anderen Brechungsindizes wurden folgende Substanzen an weichen Kontaktlinsen getestet, da diese in etwa den selben Brechungsindex wie Hornhäute aufweisen und ebenfalls an der Luft austrocknen.

• physiologische Kochsalzlösung

Diese der Extrazellulärflüssigkeit vom osmotischen Druck her ähnliche, d. h. isotone Lösung mit einem Gehalt von 0,9 % NaCl ist ein Standardmedium in der Medizin und kann im Notfall als kurzfristiger Volumenersatz verwendet werden. Der Reflex beträgt jedoch, wie schon oben erwähnt, nur 0,0211 % und ist am Videobild kaum bis gar nicht sichtbar.

• Kulturmedium A - BEM 5

Diese Flüssigkeit dient zur Aufbewahrung der zur Transplantation geplanten Hornhäute bei Raumtemperatur. Sie ernährt und konserviert diese. Durch den niedrigen osmotischen Druck quillt die Hornhaut bis auf den doppelten ursprünglichen Durchmesser auf. Der Brechungsindex unterscheidet sich jedoch kaum von dem einer physiologischen Kochsalzlösung.
  Tabelle 3-2: Ingredienzen von 1 l Kulturmedium A

• Kulturmedium B - BEM 3

Diese Flüssigkeit dient zum Entquellen der konservierten Hornhäute. Vierundzwanzig Stunden vor einer Transplantation bzw. vor der Bearbeitung der Hornhaut wird diese im Medium B gelagert, worauf sie auf ihre alte Größe schrumpft. Da sich diese Substanz lediglich durch Zugabe von Dextran vom Medium unterscheidet, bringt auch sie keine nennenswerten Vorteile.
  Tabelle 3-3: Ingredienzen von 1 l Kulturmedium B

• BSS² - Balanced Salt Solution

Diese mit Zusatzstoffen angereicherte Kochsalzlösung hat dieselben optischen Eigenschaften wie eine physiologische Kochsalzlösung.
  Tabelle 3-4: Ingredienzen von 100 ml BSS

• Lens Fresh³

Die Lösung zum Nachbenetzen von harten und weichen Kontaktlinsen während des Tragens ist in ihrer Funktion dem natürlichen Tränenfilm nachempfunden und weist ähnliche optische Eigenschaften auf.
  Tabelle 3-5: Zusammensetzung von 1 ml Lens Fresh

• Polybactrin⁴

Diese Flüssigkeit dient zur Spülung von Wunden und Körperhöhlen und liefert ebenfalls keine besseren Ergebnisse.
  Tabelle 3-6: Zusammensetzung von 10 ml Polybactrin

• Protagent⁵

Diese Augentropfen, die als künstliche Tränenflüssigkeit dienen, weisen einen ähnlichen Brechungsindex wie eine physiologische Kochsalzlösung auf und zeigen keine nennenswerten Vorteile.
  Tabelle 3-7: Zusammensetzung von 1 ml Protagent

• Refobacin⁶

Diese Augentropfen dienen als Breitbandantibiotikum zur Lokalbehandlung am Auge. Die wäßrige Lösung des Wirkstoffes Gentamicin ist der Tränenflüssigkeit angepaßt. Sie zeigt etwas bessere Ergebnisse in Form eines subjektiv stärkeren Reflexes.
  Tabelle 3-8: Zusammensetzung von 1 ml Refobacin

• Baneocin pro instillatione⁷

Diese Antibiotikakombination zur Lokalbehandlung weist ähnliche optische Eigenschaften wie Refobacin auf.
  Tabelle 3-9: Zusammensetzung von 1 ml Baneocin

• Healon GV⁸

Diese Substanz wird in der Augenchirurgie als Ersatz von Kammerwasser verwendet. Durch die gelartige Beschaffenheit erweist sie sich als unbrauchbar, da es nur schwer möglich ist, das Medium ohne Bildung von Luftbläschen aufzutragen. Tabelle 3-10: Zusammensetzung von 1 ml Healon GV

• Vidisic⁹

Das Augengel hat ähnliche Eigenschaften wie die Tränenflüssigkeit und kann als Ersatzmittel dafür eingesetzt werden. Seine gelartige Beschaffenheit geht zwar bei Erwärmung auf Körpertemperatur verloren, kehrt jedoch sofort nach Erkalten wieder zurück.
  Tabelle 3-11: Zusammensetzung von 1 g Vidisic Augengel

• Fluorescite 10 %¹⁰

Diese Fluorescein-Sodium-Lösung brachte keine Veränderungen bei der Verwendung als Meßmedium. Bessere Ergebnisse wurden jedoch erzielt, als die Kontaktlinse zuvor mit Hilfe dieser Lösung eingefärbt und später in einer Kochsalzlösung gemessen wurde. Allerdings kann die fluoreszierende Schicht nicht mehr vollständig entfernt werden, und so scheidet diese Lösung ebenfalls aus.

• Glycerolum 85 %

Glycerin wäre durch seinen hohen Brechungsindex [WEA81] hervorragend geeignet, ist jedoch zu toxisch für das Endothel. Durch seine gelartige Beschaffenheit treten Schwierigkeiten beim Auftragen und Entfernen auf. Dies ist zwar durch Verdünnung mit Kochsalzlösung zu beheben, ändert jedoch den Brechungsindex.
 

Weitere mögliche Medien

Weitere mögliche, in der Medizin bis jetzt anderweitig eingesetzte Medien wären verschiedene Substanzen auf der Basis von:

• Humanalbumin
• Gelatine
• Hydroxyethylstärken
• Aminosäuren
• Färbemittel

Diese Substanzen sind jedoch noch nicht auf Verträglichkeit getestet worden und somit ohne Studie nicht verwendbar.

Sich im Einsatz befindende Standardmedien für Hornhäute sind die schon oben erwähnten Kulturmedien A und B, sowie Optisol, welches sich aber im wesentlichen nur durch Beigabe von Chondroitinsulfat, dem Hauptbestandteil von Healon, von ihnen unterscheidet. Prinzipiell gäbe es noch als Standard Liquorol¹¹, welches zwar nur in Frankreich erhältlich ist, wobei man aber, ohne die nähere Zusammensetzung zu kennen, sicher davon ausgehen kann, daß es den erwähnten Medien ziemlich ähnlich ist. Bei den Färbemitteln bliebe noch Alicerinrot und Tryanblau. Ersteres ist extrem toxisch für das Endothel, zweiteres wäre prinzipiell verwendbar, hinterläßt aber Farbspuren, die nicht mehr zu beseitigen sind.

Der Einfachheit halber ist es jedoch unumgänglich, Medien zu verwenden, die als fertige Lösungen erhältlich sind oder sich als Standard in der Hornhautchirurgie bewährt haben.