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Untersuchung des Akkommodationsverhaltens der Augenlinse nach Einbringung Femtosekun-den-Laser-induzierter (fs-Laser) Schnittflächen

Untersuchung des Akkommodationsverhaltens der Augenlinse nach Einbringung Femtosekun-den-Laser-induzierter (fs-Laser) Schnittflächen

Leitung:  S. Besdo
Jahr:  2012
Förderung:  DFG im Normalverfahren
Ist abgeschlossen:  ja

Im Rahmen dieses Projektes soll die Möglichkeit der Presbyopie-Behandlung mittels nah-infraroter Laserpulse näher untersucht werden. Bei dieser Methode werden gezielt definierte, dreidimensionale Schnittgeometrien innerhalb des Linsengewebes erzeugt. Diese machen die Linse insgesamt flexibler und leichter verformbar. Um die Wirkung dieser Schnitte besser ver-stehen zu können, soll das Verhalten der Linse vor und nach dem Schneiden in vitro und mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente genauer studiert werden. Zunächst soll das bereits be-stehende einfache FE-Modell (Humanlinse) hinsichtlich der Materialeigenschaften mit Hilfe von Daten aus der Literatur anhand von Parameterstudien angepasst werden, um anschließend den Einfluss der Laserschnitte untersuchen zu können. Ein großes Augenmerk liegt dabei auf der Modellierung der Schnittflächen. Da bei der fs-Lentotomie einzelne kleine Punkte gesetzt wer-den, ist davon auszugehen, dass keine gleichmäßig breiten Schnitte entstehen, sondern eine Aneinanderreihung von sich überlappenden Perforationen im Linsengewebe [Sta09]. Hierfür müssen verschiedene Möglichkeiten der Kontaktsimulation getestet werden. So ist es z.B. mög-lich Kontaktelemente zu definieren. Dabei ist zu testen, wie sich der Elastizitätsmodul und die Querkontraktionszahl dieser Elemente auf die Verformbarkeit der Linse auswirken. Gegebenen-falls kann die Wahl dieser Parameter dazu dienen, die Güte eines Schnittes zu definieren. Pa-rallel zu den Simulationen sollen in vitro Untersuchungen durchgeführt werden. Die Simulation der Akkommodation in vitro geschieht mit Hilfe eines sogenannten Linsenstretchers (siehe Kap. 2.1). Zunächst wird der bereits vorhandene Linsenstretcherprototyp erweitert und optimiert. Ziel ist eine reproduzierbare Verformung des Ziliarkörpers in definierten Schritten bei gleichzeitiger automatisierter Messung der Änderung der optischen Kraft der Linse. Zur Erstellung eines indi-viduellen FE-Modells der nativen Linse ist es außerdem notwendig, geometrische Parameter der Linse während der Akkommodation zu messen. Dieses Ziel kann mit der Integration eines eigenen OCT-Systems erreicht werden. Dazu soll ein OCT-System konstruiert werden und der Bildgebungsbereich mit Hilfe von Verfahren wie Phase-Shift-Verfahren und komplexer Datener-fassung erhöht werden, so dass möglichst die komplette Augenlinse abgebildet werden kann. Zur Messung der Krümmung der hinteren Linsenfläche ist eine Korrekturrechnung über die vor-dere Fläche notwendig. Das OCT-System soll außerdem den gleichen optischen Strahlengang nutzen wie das System zur Applikation der Laserschnitte. Dadurch wird es möglich sein, die fs-Laserschnitte relativ zu den Oberflächen der Probe genau zu positionieren. Als erste Schnittge-ometrie soll eine einfache, in der Literatur als Steering-Wheel [Rip07, Rip08, Sch09] bezeichne-te Geometrie in die in vitro Linse appliziert werden und am individuellen FE-Modell berechnet werden. Hierbei soll dann studiert werden, welchen Einfluss die Geometrie der Laserschnitte auf das Verformungsverhalten der Linse hat. Im Weiteren werden Varianten dieser Standard-schnittgeometrie auf dieselbe Weise untersucht. Ziel ist ein FE-Modell zur realistischen Beurtei-lung der Wirkung der fs-Lentotomie-Behandlung in Abhängigkeit von der Geometrie des Laser-schnittes.
Da die Verfügbarkeit von menschlichen Bulbi mit intaktem Ziliarapparat begrenzt ist, sollen für die Experimente Schweinelinsen (Vorversuche) und Linsen von Primaten, die ebenfalls über die Fähigkeit der Akkommodation verfügen und auch presbyop werden, benutzt werden. Primaten-linsen gelten als sehr gutes Modell für die menschliche Akkommodation. Diese Bulbi (Cynomol-gus) stehen zur Verfügung, wenn Tiere aufgrund anderer Forschungsexperimente eingeschlä-fert werden müssen.
Die im Rahmen dieses Vorhabens zu erwartenden Erkenntnisse werden einen verbesserten  Einblick in den grundsätzlichen Prozess der Akkommodation liefern der bis heute nicht vollstän-dig verstanden ist. Darüber hinaus liefern die Ergebnisse die entscheidenden Grundlagen für eine mögliche Wiederherstellung der Akkommodation bei fortschreitender Presbyopie. Dies gilt nicht nur für die in der Entwicklung befindlichen Methode der fs-Lentotomie sondern auch für in der Entwicklung befindliche Alternativverfahren wie beispielsweise Phako-Ersatz.