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Unter Wellenfrontanalyse versteht man die Vermessung und Analyse des Wellenfrontfehlers eines optischen Systems Auge Fernrohr Kamera Hier wird die Analyse fur das menschliche Auge beschrieben Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 2 Optische Fehler niederer und hoherer Ordnung 2 1 Koma 2 2 Spharische Aberration positive und negative 3 Gegenseitige Beeinflussung der optischen Fehler 4 Abhangigkeit der Aberrationen vom Alter 5 Wellenfrontkarte 6 RMS Wert 7 Wellenfrontanalyse vor einer Augenlaserbehandlung 8 Literatur 9 WeblinksEinleitung BearbeitenBekannterweise ist das Auge kein perfektes optisches System Die Sehscharfe eines Auges hangt von verschiedenen Faktoren ab wobei beim gesunden Auge mit klaren Medien und intakter Netzhaut die Wellenfrontfehler des Auges eine wichtige limitierende Rolle spielen Diese optischen Abbildungsfehler entstehen durch unregelmassige Lichtbrechung an der Hornhaut Linse sowie im Glaskorper Die moderne Aberrometrie erfasst neben den Standardrefraktionsfehlern Myopie Astigmatismus Hyperopie auch die sogenannten Fehler hoherer Ordnung higher order aberrations HOA Diese sind eine Art irregularer Astigmatismus Die Wellenfrontfehler werden mithilfe von Aberrometern Wellenfrontanalysegerate gemessen Am verbreitetsten ist der Hartmann Shack Sensor Zur Verbreitung dieser relativ jungen Untersuchungsmethode in der Augenheilkunde haben die Einfuhrung der wellenfrontgefuhrten LASIK Augenlaserbehandlung zur Korrektur von Sehfehlern und von aberrationskorrigierenden Intraokularlinsen gefuhrt Das menschliche Auge weist oft erhebliche optische Fehler auf die sich aber erstaunlicherweise gegenseitig kompensieren konnen Optische Fehler niederer und hoherer Ordnung BearbeitenBereits im 19 Jahrhundert beschrieb Zernike die optischen Fehler des Auges mit den so genannten Zernike Polynomen Dabei werden die optischen Fehler niederer Ordnung LOA Z0 Z2 und hoherer Ordnung HOA Z3 Z5 aufgefuhrt Die Sphare und der Zylinder sind als optische Fehler niederer Ordnung LOA lower order aberrations allgemein bekannt und konnen mittels Brille oder Kontaktlinsen korrigiert werden Sie werden auch als Defocus bezeichnet Die Wellenfrontanalyse liefert auch Informationen uber Abbildungsfehler hoherer Ordnung HOA higher order aberrations welche das Sehvermogen des Menschen negativ beeinflussen Dazu gehoren vor allem die Koma ein Asymmetriefehler in der Optik und die spharische Aberration ferner das Trifoil und Pentafoil als drei bzw funfschenklige Variante des bekannten zweischenkligen Astigmatismus Die Fehler hoherer Ordnung konnen durch Brille oder Kontaktlinse nur wenig korrigiert werden Sie aussern sich vor allem durch geringere Kontrastsehscharfe spharische Aberration und erhohte Blendempfindlichkeit Koma Insgesamt ist der Anteil der Fehler hoherer Ordnung an den gesamten optischen Fehlern beim gesunden Auge ohne Medientrubung und ohne Hornhautpathologie meist nur gering Die wichtigsten Fehler hoherer Ordnung sind Koma Bearbeiten Bei der Koma Schweif Fehler besteht eine asymmetrische Brechwertverteilung innerhalb der Pupille Die optische Wirkung ist eine asymmetrische Verzeichnung des Bildes Besonders schrag einfallende Lichtstrahlen werden verzerrt Ein Stern wird als Komet mit Schweif gesehen Spharische Aberration positive und negative Bearbeiten Bei der spharischen Aberration Offnungsfehler besteht eine rotationssymmetrische Abweichung der durch die Linse im Randgebiet der Pupille durchtretenden Strahlen gegenuber den zentralen also eine mangelhafte Vereinigung im Brennpunkt Anders ausgedruckt die Peripherie ist myoper oder hyperoper als das Zentrum Bei der negativen spharischen Aberration nimmt die Brechkraft vom Zentrum zur Peripherie ab bei der positiven spharischen Aberration nimmt die Brechkraft vom Zentrum zur Peripherie zu Die optische Wirkung ist ein das eigentliche Bild uberlagerndes zusatzliches unscharfes Bild das typischerweise als Schleier wahrgenommen wird Ein Stern bekommt beim Betrachten des nachtlichen Sternenhimmels einen Halo Beim jungeren Menschen hat die naturliche bikonvexe Augenlinse eine negative spharische Aberration und wird etwa ab dem 40 Lebensjahr positiv Die menschliche Hornhaut dagegen hat eine gleichbleibend positive spharische Aberration So gleichen sich die positive spharische Aberration der Hornhaut und die negative spharische Aberration der Linse aus und bis etwa zum 40 Lebensjahr besteht eine optimal ausgeglichene optische Wellenfront In der Fotografie wird die spharische Aberration benutzt zum Weichzeichnen eines Fotos Dadurch werden die Unebenheiten eines Gesichtes retuschiert und es bekommt einen schoneren Ausdruck Gegenseitige Beeinflussung der optischen Fehler BearbeitenAberrationen niederer und hoherer Ordnung konnen sich gegenseitig auch gunstig beeinflussen Liegen Defokus und spharische Aberration mit gleichen Vorzeichen vor so resultiert ein besseres Bild auf der Netzhaut als wenn die spharische Aberration ganz fehlen wurde Ein perfektes nicht aberriertes Auge ist gegenuber Defokussierung viel anfalliger als ein Auge mit spharischen Aberrationen Die positive spharische Aberration der Hornhaut wird durch die negative spharische Aberration der Linse kompensiert Bei Patienten mit trockenem Auge ergeben sich doppelt so hohe Werte von Coma und spharischer Aberration Abhangigkeit der Aberrationen vom Alter BearbeitenBei jungen Menschen bis zum Alter von etwa 45 Jahren werden die Aberrationen der Linse durch die Aberrationen der Hornhaut teilweise kompensiert Die Aberrationen in der Hornhaut nehmen mit dem Alter kaum zu Die Wellenfrontfehler des normalen menschlichen Auges nehmen jedoch mit dem Alter zu durch die Veranderungen der Linse Vor allem die spharische Aberration nimmt deutlich zu Durch die senile Miosis engere Pupille im Alter wird dies jedoch wirkungsvoll kompensiert Wellenfrontkarte BearbeitenDie Wellenfrontanalyse oder Aberrometrie misst die Abweichungen von der idealen Optik des Auges Unter Wellenfrontkarte versteht man die farbcodierte Darstellung der Wellenfrontdeformation als Funktion des Ortes innerhalb der Pupille Man unterscheidet die Wellenfrontanalyse des gesamten Auges total aberration und die corneale Wellenfrontanalyse nur die Fehler in der Hornhaut Die Fehler hoherer Ordnung sind sehr vom Pupillendurchmesser abhangig wie aus der Optik und Astronomie bekannt ist Je kleiner die Pupille ist desto geringer wirken sich besonders die HOA aus und umgekehrt Als Einheit der Abweichung der Wellenfront wird Mikrometer verwendet Die gangigsten Aberrometer arbeiten mit dem Hartmann Shack Sensor einige auch nach dem Tscherning Prinzip oder dem ray tracing Prinzip RMS Wert BearbeitenDie mittlere Abweichung aller Zernike Polynome von der idealen Wellenfront wird als Standardabweichung des Wellenfrontfehlers bezeichnet RMS Fehler engl root mean square Von den Aberrometern werden folgende Wellenfrontdaten ermittelt RMS T Gesamt RMS RMS L RMS der lower order aberrations 2 Ordnung RMS H RMS der higher order aberrations 3 5 Ordnung RMS Coma RMS vom Coma RMS SA RMS der spharischen Aberration RMS res RMS aller Aberrationen hoherer Ordnung ausser Coma und spharische Aberration Wellenfrontanalyse vor einer Augenlaserbehandlung BearbeitenDurch die Informationen der cornealen Wellenfrontmessung wird ein individueller Abtrag an der Hornhaut moglich welcher die Sehqualitat nach dem Eingriff fur den Patienten in einigen Fallen verbessert Diese spezielle Form der refraktiven Augenlaserbehandlung nennt man wellenfrontgefuhrte Lasik bzw Lasek oder PRK oder WG Lasik Synonyme sind Custom Lasik oder wavefront guided Lasik Dabei konnen in gewissem Ausmass Fehler hoherer Ordnung Coma spharische Aberration Trefoil durch ein individuell einstellbares Abtragungsprofil des Lasers zusatzlich zu den Fehlern niedriger Ordnung Myopie Hyperopie Astigmatismus korrigiert werden Die Vorteile der kornealen Wellenfrontanalyse gegenuber der Wellenfronterfassung des gesamten Auges sind dass sie unabhangig vom Pupillendurchmesser ist und die Entfernungsanpassung der Augenlinse Akkommodation unberucksichtigt bleibt Ferner konnen samtliche Aberrationen auch solche durch Linse oder Glaskorper durch Laserverfahren immer nur an der Hornhaut korrigiert werden Es gilt das Prinzip dass Fehler nur dort korrigiert werden sollten wo sie entstehen Im Alter verandern sich die Aberrationen der Linse ohnehin und eine fruhe Korrektur von Linsenfehlern in der Hornhaut durch Augenlaserverfahren waren dann nachteilig Die Daten der Wellenfrontanalyse werden in die Software des Excimer Lasers eingespielt Auf dieser Basis kalkuliert die integrierte Software ein Korrekturschema und erstellt ein individuelles Abtragungsprofil welches den optimalen Betrag des zu entfernenden Hornhautgewebes an jedem Punkt der Hornhaut definiert Literatur BearbeitenJ Buhren T Kohnen Anwendung der Wellenfrontanalyse in Klinik und Wissenschaft Vom irregularen Astigmatismus zu Aberrationen hoherer Ordnung Teil I Grundlagen In Der Ophthalmologe Band 104 Nr 10 Oktober 2007 ISSN 0941 293X doi 10 1007 s00347 007 1626 6 Larry N Thibos Xin Hong Clinical applications of the Shack Hartmann aberrometer In Optometry amp Vision Science Band 76 Nr 12 Dezember 1999 ISSN 1040 5488 S 817 825 PMID 10612402 online Heiko Lagel Untersuchungen zur Korrektur der spharischen Aberration im pseudophaken Auge Saarbrucken 2007 Saarbrucken Universitat Dissertation 2008 Weblinks BearbeitenPrasentation zu Aufbau und Funktion eines Wavefront Analyzers Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Wellenfrontanalyse am menschlichen Auge amp oldid 238477234