DIE OPTIK DER KONTAKTLINSE

96114-1S.PPTIACLE German Contact Lens Course Slide Project

• Einige Einschränkungen sind:

- Geringerer Freiraum in der Gestaltung der Linsen

- Geringe Auswahl von Brechzahlen

- Flexible Linsenform, die durch die Anpassung an die Hornhautform bestimmt wird

- Optik formstabiler KL ist vorhersehbarer, aber Linsenbewegung bedeutet außeraxiale Abbildung

DIE OPTISCHEN EIGENSCHAFTEN VON KONTAKTLINSEN

Objektweite a ist negativ (entgegen der Lichtrichtung)

Bildweite a ist positiv (in Lichtrichtung)

Dünne Pluslinse in Luft

Bildseitiger Brennpunkt

Objektseitiger Brennpunkt

+ Richtung - Richtung

Reell Virtuell

Dünne Pluslinse in Luft: paraxiale Gleichung

1 1 1 _ _ _

a´ a f+́=

a ist negativ (gegen die Lichtrichtung)a ist positiv (in Lichtrichtung)f´ist positiv (Sammellinse)

In diesem Beispiel:

A= A + D

BRECHUNG - PLANFLÄCHEn

(n= 1,000)

A= A + Dn n

a a+ null (F = 0 dpt , Planfläche)=

=t (t = die ‘reduzierte’ Dicke)

Optisch werden Kontaktlinsen als DICKE Linsen betrachtet.

Ihre Dicke, im Vergleich zu ihren geringen Radien, ist optisch gesehen von Bedeutung.

LINSENWIRKUNG

• r1, r2, t, n

• Fdünn = F1 + F2

• Fdick = F1 + F2 - (F1 x F2) t n

WIRKUNG EINER OBERFLÄCHE KONKAVE DARSTELLUNG

rObfl.

Optische Achse Krümmungsmittelpunkt

• FObfl = (n - n) rObfl

OBERFLÄCHENWIRKUNG

Beispiel:

• n = Luft = 1,00

• n formstabile KL = 1,44

• rObfl = +7,80 mm (0,0078 m)

• FObfl = +56,41 dpt

Optische AchseKrümmungsmittelpunkt

WIRKUNG EINER OBERFLÄCHEKONKAVE DARSTELLUNG

EINFACHES SYSTEM

Objekt

a aKonjugierte Ebenen

KOMPLEXES SYSTEM

Objekt

Konjugierte Ebenen

Zwischenbild

F2F1 F2

HAUPTEBENE: HI

t s`F`

Zweite Hauptebene Dicke Linse in Luft

HAUPTEBENE: H

LICHT H

Erste Hauptebene Dicke Linse in Luft

Zusammenhang:

• Lichtstrahlen verlaufen parallel zur Optischen Achse

• Die ein- oder ausfallenden Strahlen schneiden die Brennpunkte F und F`

Extrapolation der Strahlen wird benötigt

HAUPTEBENEN

• Die Ebenen stehen senkrecht zur Optischen Achse

• Die Optik einer dicken Linse kann alleine durch die beiden Hauptebenen und die Optische Achse dargestellt werden

• Hauptebenen sind konjugierte Ebenen mit dem Abbildungsmaßstab 1

HAUPTEBENEN

Gemessen vom:

• Scheitelpunkt der Linse zum bildseitigen Brennpunkt

SCHEITELBRECHWERT

KONTAKTLINSE MIT PLUSWIRKUNGPRAKTISCHE HAUPTPUNKTE

KONTAKTLINSE MIT MINUSWIRKUNGPRAKTISCHE HAUPTPUNKTE

Geometrische Beziehungen

d a - da

Fixierung @ D = , Fixierung @ D = =1

(1 - dA)

Fixierung @ D = 1/a

Fixierung @ D

= 1/(a - d)

Fixierung @ D = A/(1 - dA)

Zusammenhang

1 - (F1)

Scheitelbrechwert

• F1 = Vorderflächenbrechwert

• F2 = Rückflächenbrechwert

• tc = geometr. Mittendicke

• nLinse = Brechzahl des Linsenmaterials

S`= + F2

FÜR KONTAKTLINSEN-SCHEITEL-

BRECHWERT-MESSUNG

Position des Linsenscheitels

Brilenglasauflage beim SBM

KL-Auflage beim SBM

Korrekte Position des Scheitels S`ist sehr

wichtig

Kontakt- linse

UMGEKEHRTE KONTAKTLINSE

r2 = ?

7,80 mm 0,15 mm

n=1,44

A1 = +4,00

r2 = 8,44

A1 = -52,41

A2 = -52,13 A2 = 0

Der Fernpunkt ist der konjugierte Punkt der Fovea Centralis des akkommodationslosen (entspannten) Auges.

• Er liegt:

- Im Unendlichen bei Emmetropen

- Hinter dem Auge bei Hyperopen

- Vor dem Auge bei Myopen

AMETROPIEDER FERNPUNKT

• Eine Linse ist vollkorrigierend, wenn ihr Brennpunkt mit dem Fernpunkt des akkommodationslosen Auges zusammenfällt.

DIE AMETROPIEKORREKTION

HYPEROPIEBEDEUTUNG DES

SCHEITEL-ABSTANDES

Fernpunkt

Ohne Akk.Mit Brillenglas korrigiert

Mit Kontaktlinse korrigiert

Unkorrigiertes Auge

MYOPIEBEDEUTUNG DES

SCHEITEL-ABSTANDES

Ohne Akk.

Mit Kontaktlinse korrigiert

Fern-punkt

Unkorrigiertes Auge

Mit Brillenglas korrigiert

KORREKTION FÜR SCHEITELABSTANDSÄNDERUNGEN

d = Hornhautscheitelabstand

(1 - d FSp)

SCHEMATISCHES AUGE NACH GULLSTRAND-EMSLEY

BRILLE gegen KONTAKTLINSEN

CP = 1.55

Bildgröße mit Korrektion

Bildgröße ohne Korrektion

VERGRÖßERUNG DER BRILLE

Bild mit KL als Korrektion

Bild mit Brille als Korrektion

VERGRÖßERUNG DER KONTAKTLINSE

BRILLE gegen KONTAKTLINSEN

Myoper

Hyperoper

• Bildgröße ist proportional zur Brennweite des Korrektionsmittels

• Bildgröße mit Brille und KL vergleichend:

• VKL

= 1 -d FBG (d = HSA)

• Beispiel: d = 14 mm

+ 10,00 dpt, VKL

= 0,86

- 10,00 dpt, VKL

= 1,14

• Deswegen nehmen Hyperope mit KL ein kleineres Bild als mit Brille wahr

• Umgekehrt bei Myopen, sie nehmen ein größeres Bild als mit Brille wahr

VERGRÖßERUNG MIT KONTAKTLINSEN

BRILLEN- UND KL-VERGRÖßERUNG

Brille vs unkorrigiert

KL vs unkorrigiert

KL vs Brille

Brillenrefraktion @ 14 mm

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

% Bildgrößenänderung

Annäherungsweise:

• VBG rel

= 1 + d2 FBG für Brechwertametopien

• VBG rel

= 1 - g FBG für Längenametropien

RELATIVE BG-VERGRÖßERUNG

Annäherungsweise:

• VBG rel

= 1 + d2 FBG

Mit Brille (d2 d = HSA):

• VBG rel

UNITY (X1)

Mit Kontaktlinsen (d2 = 1,55 0):

• RSM UNITY (X1)

VBG rel

: BRECHWERTAMETROPIE

BRECHWERTANISOMETROPIE:HYPEROP

Bildgröße

SL@fAuge

BRECHWERTANISOMETROPIE: MYOPIE

Bild-größe

SL@fAuge

VBG rel

: BRECHWERTAMETROPIE

-30-20 -15 -10 -5 5 100 15 20

Kontaktlinse

Bildgrößenveränderung - %

Brillenrefraktion

Dioptrien bei 14 mm HSA

Brille

Annäherungsweise:

• VBG rel

= 1 - gFBG

Mit Brille (g 0)

• VBG rel

UNITY (X1)

Mit Kontaktlinsen [g = fAuge -(d + 1.55)]:

• VBG rel

UNITY (X1)

VBG rel

: LÄNGENAMETROPIE

LÄNGENANISOMETROPIE:HYPEROPIE

Bild-größe

SL@fAuge

LÄNGENANISOMETROPIE:MYOPIE

Bild-größe

SL@fAuge

VBG rel

: LÄNGENAMETROPIE

-30-20 -15 -10 -5 5 100 15 20

Contact Lens

C hange in im age s ize - %

Spectac le R x

Dioptres @ 14 m m Vertex D istance

Spectacle

• Nützlich bei Anisometropie

• Ursachenforschung von Ametropien ist unbekannt

• Falls die HH-Radien vom Durchschittswerten abweichen ist die Ametropie wahrscheinlich brechwertbedingt

VBG rel

ANWENDUNGEN

• Längenametropie: mit Brille korrigieren

• Brechwertametropie: mit KL korrigieren

RELATIVE BRILLENGLASVERGRÖßERUNG

• Hohe Ametropien normalerweise längenbedingt

• Längenametropie am besten mit Brille korrigieren

• Die meisten Ametropen sind nahezu isometrop

• Die wahl der Korrektion basiert dann normalerweise auf anderen Überlegungen

AMETROPIE:LÄNGEN-ODER BRECHWERTBEDINGT

• VBG

ist ein Vergleich vom Netzhautbild mit BG und

ohne BG

• VKL

ist ei Vergleich vom Netzhautbild korrigiert mit

KL und korrigiert mit Brille

• VBG rel

vergleicht die Bildgrößen eines korrigierten

ametropen Auges und die eines emmetropen schematischen Auges

WIE SIND VBG

& VBG rel

MITEINANDER VERBUNDEN?

• Aphakie wird als brechungsbedingt angesehen

• Falls keine IOL`s implantiert werden, sind KL vorzuziehen

APHAKIE

• Starker Horhautastigmatismus wird als Brechungsametropie eingestuft

• Brillengläser würden eine bedeutende meridionale Aniseikonie verursachen

ASTIGMATISMUS

14mm= 400 mm

= -2.50 dpt

+5.00 dpt

HSALeseabstand

AKKOMMODATION:BRILLE gegen KONTAKTLINSEN

+5.00 dpt (BG) Hyperoper

• Fixierung eines nahen Stiftes @

• Hornhaut 14 mm entfernt: -2,415 dpt

• Refraktion @ Hornhaut: plan

• Benötigte Akkommodation 2,415 dpt

AKKOMMODATION:EMMETROPER

• Fixierung eines nahen Stiftes vor dem BG:

+2,50 dpt (-2,50 + (+5,0))

• Fixierung @ Hornhaut 14 mm entfernt: +2,591 dpt

• Refraktion @ Hornhaut: +5,376 dpt

• Benötigte Akkommodation: 2,785 dpt

• Akkommodation mit KL 2,415 dpt

AKKOMMODATION:+5,0 dpt HYPEROP

• Fixierung eines nahen Stiftes vor dem BG:

-7,50 dpt (-2,50 + (+5,00))

• Fixierung @ HH 14 mm entfernt: -6,787 dpt

• Refraktion @ HH: -4,673 dpt

• Benötigte Akkommodatin: 2,114 dpt

• Akkommodation mit KL 2,415 dpt

AKKOMMODATION:-5,0 dpt MYOPER

AKKOMMODATION: KL vs BG

-20 -10 0 10 20 HSA

Alle Entfernungen von

der BG-Ebene ausgemessen .

Akkommodation

BG-Refraktion

Brille

• Wenn ein Myoper von der Brille zu KL wechselt, dann könnte der Wechsel das Bedürfnis für eine Nahkorrektion hervorrufen

• Wenn ein Hyperoper von der Brille zu KL wechselt, dann könnte das Bedürfnis einer Nahkorrektion verschoben werden

BEGINNENDE PRESBYOPIE

• Eine prismatische Nebenwirkung wird ausgelöst, wenn die Fixierlinie nicht durch den Optischen Mittelpunkt des Glases geht.

• Die prismatische Wirkung kann mit der Prentice Regel berechnet werden:

• Prism () = Glasstärke X Dezentration (cm)

NAHSEHENBRILLE GEGEN KONTAKTLINSEN

• Winkel

- Reziprokwert der Entfernung: Linie zwischen Fixationspunkt und Augendrehpunkt Z`

- Klinisch aber nicht “optisch“

• Prismendioptrie ()

• 1 cm Bildverschiebung auf 1 m Arbeitsabstand

KONVERGENZ MESSUNGSEINHEITEN

HYPEROPIE - KONVERGENZBRILLE VS KONTAKTLINSEN

D istance P D

Scheinbare Objektposition

(Brille)

Hyperoper KL-Träger

Konvergiert WENIGER

Nahes Objekt

MYOPIE - KONVERGENZBRILLE GEGEN KONTAKTLINSEN

Scheinbare Objektposition

(Brille)

Myoper KL-Träger

Konvergiert MEHR

Nahes Objekt

D istance P D

KONVERGENZ: BG gegen KL

-20 -10 0 10 20

Konvergenz in Prismendioptrien ()

Brillenrefraktion @ 14 mm(Z` 13,5 mm, PD 64 mm)

KONVERGENZBerechnung: Emmetropie/KL

q=Fixationsebene zu Augendrehpunkt Z`)

Konvergiert

Grundlinie

geradeaus

KONVERGENZ Myopie

Monokulare Darstellung

h (32 mm)

14 mm 13,5 mm

-5,00 dpt

a (400 mm)

KONVERGENZ Hyperopie

Monokulare Darstellung

h (32 mm)

14 mm13,5 mm

I (400 mm)

Umfang der Hornhautkrümmung:

ungefähr 7,1 - 8,7 mm

HORNHAUTRADIEN

• Ophthalmometer messen Krümmungsradien, KEINE dioptrischen Wirkungen

• Angezeigte dioptrische Wirkung basiert auf der Annahme: nHornhaut = 1,3375

• für eine 7,8 mm Hornhaut:

Dioptrische Wirkung = 48,205 (n=1,376)

‘K reading’ = 43,269 (n=1,3375)

- tatsächlich gibt die Annahme nur 90% (89,76%) der tatsächlichen Wirkung wieder

OPHTHALMOMETRIE:PURKINJE- SANSON BILD 1

• Tränenlinse unter einer flexiblen Linse ist sehr dünn und hat keine Wirkung

• Tränenlinse unter einer formstabilen Linse hängt von der Starrheit des Materials ab und der Passgenauigkeit

• Wenn sich eine formstabile Linse dezentriert, dann wir d die Tränenlinse eine prismatische Wirkung hervorrufen

KONTAKTLINSEN AUF EINER HORNHAUT

Formstabile KL

‘Prismatische’ Tränenlinse

Hornhaut

TL/Luft Vorderflächenwirkung=

Falls um 0,05 flacher, Wirkung =

TRÄNENLINSENWIRKUNGFORMSTABILE LINSE

1,336 – 1,000 0,0078

= +43,077 D

1,336 – 1,000 0,00785

= +42,803 dpt

BC abflachen um 0,05 mm

Ähnlich, um 0,05mm steiler

-0,274 dpt in TL-Wirkung

+0,278 dpt in TL-Wirkung

Faustformel:

0,05 mm 0,25 dpt Zylinder

Angenommene Tränenlinse (TL) in Luft, BC = 7,80 mm, nTF = 1,336

• HH/Tränen-Schnittstelle ist optisch unbedeutend

• Tränenlinse wird von der Rückfläche der sphärischen Linse sphärisch gemacht

• Dies hat zum Ergebnis, dass eine sphär. Linse Hornhautastigmatismus stark reduziert

AUFHEBUNG DES ASTIGMATISMUS

Radien (mm): 8,7/8,4 7,8/7,5 7,1/6,8

Asti (dpt): 1,544 1,928 2,336

mit KL (dpt): 0,164 0,205 0,249

Rest: 10,64% 10,64% 10,64%

AUFHEBUNG DES HORNHAUTASTIGMATISMUS

Refraktion des Auges =

S` + Wirkung der Tränenlinse + Überrefraktion

KONTAKTLINSENÜBERREFRAKTIONFORMSTABILE LINSE

Refraktion des Auges = DKL + Überrefraktion

Annahmen:

• Linsenanpassung

• Dünner TF unter der Linse hat keine Wirkung

Überrefraktionweiche KL

1. Ungenauigkeiten bei HSA (Brille)

2. Fehler falls ÜR >+4,0 dpt

3. HH-Radien nur zentral (3 mm Zone)

4. HH-Radien ungenau

5. Stärke der TL variiert mit den HH-Radien

6. Stärke der Messgläser (dünne Linsen)

KONTAKTLINSEN-ÜBERREFRAKTIONGRÜNDE FÜR UNSTIMMIGKEITEN

7. Subjektive Überrefraktion stimmt nicht

8. BC der Testlinse stimmt nicht - prüfen!

9. Testlinse ist dezentriert und/oder verkippt

10. Anpasslinse biegt sich in situ durch

11. Verformung der Hornhaut durch die Linse

12. Hornhautform irregulär

13. Variable torische Tränenlinse durch Bewegung,

Dezentration, Verkippung und Rotation der Testlinse

14. Tränenlinse unter einer dicken, starken, wenig wasserhaltigen Weichlinse

15. Umgebungsbedingte Veränderungen der Dichte der weichen Testlinse

16. Eine oder mehrere der obengenannten Kombinationen

BRECHZAHLEN VON KONTAKTLINSENMATERIALIEN

PMMA = 1,49

formstabile KL = 1,48 - 1,41

weiche KL = 1,44 - 1,38

R = Reflexionsgrad

n = Brechnungsindex des Mediums mit Kontakt zu einfallenden und reflektiertem Licht

n = Brechungsindex des teilweise reflektierenden, transmittierenden Mediums

FRESNEL’SCHE FORMEL DER REFLEXION

R = (n - n) (n + n) [ ]

n = 1,000 (Luft)

n = 1,336 (Tränenfilm)

R = 0,0207

Lichtverlust ca. 2,1%

PURKINJE-SANSON BILD 1

Die Summe von ():

Luft/Tränenfilm, Tränenfilm/KL,

KL/Tränenfilm, Tränenfilm/Hornhaut

ECHTE LICHTVERLUSTE: C/L SYSTEMS

formstabile KL n = 1,48 = 2,6%

formstabile KL n = 1,41 = 2,2%

weiche KL n = 1,44 = 2,4%

weiche KL n = 1,38 = 2,1%

EINIGE ZAHLEN FÜR LICHTVERLUST

• Luft/Tränenfilm Schnittstelle ist der Hauptgrund des Verlusts in allen Fällen

• Bildqualität sehr verbessert

• Umrechnungsfaktor NICHT LINEAR

• Umrechnungsfaktor ist groß für stark wasserhaltige Linsen

• Sagittalhöhe beeinflusst die Ergebnisse

• Linsendicke beeinfluss die Ergebnisse

NASSZELLEN MESSUNGEN VON WEICHEN KL

(Williams, 1977)

(Yumori & Mandell, 1981)

WEICHLINSEN NASSZELLELichtstrahlen zum Okular des SBMs

Fülllinie

KOCHSALZ-LÖSUNG

Glas-platten

Lichtstrahlen vom SBM

O-ring mit Ablauf für Kochsalz-lösung

EINTRITTSPUPILLEGullstrand-Emsley schematisches Auge

Optische Achse

Krümmungsradius7,8mm

n = 1,0000 = 1,3333n

Eintrittspupille

3.6 mm Pupille

GESICHTFELDEINSCHRÄNKUNGHYPEROPIE

Durch Linse begrenzte Srahlen

RingSKOTOM RingSKOTOM

Augen-drehpunkt

Zentrum derEintritts-

pupille

Gesichtsfeld Gesichtsfeld

Durch das Gerät begrenzte Strahlen

GESICHTFELDEINSCHRÄNKUNGMYOPIE

Durch das Gerät begrenzte Strahlen

RingDIPLOPIE RingDIPLOPIE

Augen-drehpunkt

Zentrum der Eintritts-pupille

Gesichtsfeld Gesichtsfeld

Durch die Linsebegrenzte Strahlen

• Kein Astigmatismus schiefer Bündel

• Keine Verzeichnung

• Keine chromatischen Aberrationen

• Keine Gesichtsfeldeinschränkungen

• Keine Doppelbilder am Fassungsrand

OPTISCHE VORTEILE VON KONTAKTLINSEN

• Linsendezentration verursacht Nachbilder (?)

• Wenn eine torische Linse rotiert, dann entsteht eine torische Überrefraktion und ein Visusabfall resultiert

• Sichbewegende Linsen können Sehstörungen verursachen

• Bei Längenametropien wäre eine Brille besser

OPTISCHE NACHTEILE VON KONTAKTLINSEN

DIE OPTIK DER KONTAKTLINSE

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