Hornhauttopographie


Bei der Hornhauttopographie handelt es sich um eine mikrogenaue Untersuchungsmethode der Hornhaut (Cornea). Mithilfe des Verfahrens wird von der Oberfläche der Hornhaut eine Art Landkarte erstellt. Die Charakteristika der Hornhaut werden dabei sowohl farblich als auch bildlich dargestellt.

Die Hornhaut hat eine hohe Bedeutung für den Sehapparat. Zunächst schützt sie das Innere des Augapfels vor mechanischen Reizen, sie muss aber auch stets eine hohe Klarheit aufweisen, um das Licht ungehindert passieren lassen zu können. Weiterhin sorgt die Krümmung der Hornhaut bereits für eine Lichtbrechung, bevor die Strahlen auf die Augenlinse fallen.

Hornhauttopographie
Die Hornhaut schützt die Iris und das empfindliche Augeninnere

Der Augenarzt führt die Hornhauttopographie mit einem computergesteuerten Gerät durch, dem sogenannten Keratographen. Die Systeme der Hornhauttopographie erlauben die präzise Darstellung zahlreicher Krankheitsbilder der Hornhaut, die eine operative Therapie erfordern, und bieten Möglichkeiten für Vergleiche bei aufeinanderfolgenden Untersuchungen. Je nach System erfasst das Verfahren 5000 bis über 10000 Punkte der Hornhautoberfläche. Anhand der Ergebnisse ermittelt der Augenarzt die Beschaffenheit der Augenhornhaut und kann mögliche krankhafte Veränderungen feststellen.

Auch für die Korrektur von Refraktionsfehlern ist die exakte Vermessung durch die Hornhauttopographie von großer Bedeutung. Die Untersuchung liefert die Basis für den Vergleich mit weiteren Befunden und ermöglicht so die genaue Auswertung der Ergebnisse.

Indikation der Hornhauttopographie

Die Diagnose mithilfe der Hornhauttopographie am Auge dient der Erkennung bzw. der Verlaufskontrolle krankhafter Veränderungen der Hornhaut. Sie sollte vor Operationen, die die Gesamtbrechkraft der Augen verändern, in jedem Fall durchgeführt werden. Im Anschluss an einen solchen refraktiven Eingriff kann die Hornhauttopographie zur weiteren Kontrolle eingesetzt werden. Anhand der Methode lassen sich für das Anpassen von Kontaktlinsen präzise Aussagen über die anatomische Beschaffenheit der Hornhaut treffen.

Die Hornhauttopographie am Auge sollte in den folgenden Fällen vorgenommen werden:

Arztsuche

Hornhautverkrümmung (Astigmatismus)

Der Einsatz der Hornhauttopographie am Auge eignet sich für die Bestimmung der Ausprägung der Hornhautverkrümmung. Diese führt bei Betroffenen zu einem Brechkraftfehler, der wiederum das Sehen behindert.

Je nach Art der Krümmung kann der Fehler unterschiedliche Folgen haben: eine stärkere Krümmung der Hornhautoberfläche (geringerer Hornhautradius) führt zu einer stärkeren Brechkraft und eine geringere Krümmung (höherer Hornhautradius) zu einer geringeren Brechkraft. Vor allem beim Vorliegen einer starken Form der Hornhautverkrümmung ist es wichtig, diese von der deutlich ausgeprägten und fortschreitenden Art der Hornhautverkrümmung, dem sogenannten Keratokonus, abzugrenzen.

Auch Erkrankungen der Lider, wie Lidfehlstellungen oder Lidtumoren können zu Veränderungen der Hornhauttopographie führen. Deshalb sollte bei Liderkrankungen ebenfalls eine Hornhauttopographie durchgeführt werden.

Verletzung der Hornhaut

Auch bei Verletzungen oder Infektionen der Hornhaut ist eine Hornhauttopographie-Untersuchung empfehlenswert. Diese Beeinträchtigungen können Vernarbungen nach sich ziehen, die wiederum zu unscharfem Sehen und erhöhter Blendempfindlichkeit führen. Anhand der Hornhauttopographie lassen sich die Abweichungen an der Cornea mikrometergenau messen.

Vorbereitung der Kunstlinsenimplantation

Bei der Augenerkrankung Grauer Star (Katarakt) kommt es zur Trübung der Linse, die das Sehen zunehmend stärker einschränkt und zur Erblindung führen kann. Eine effektive Therapie der Erkrankung ist die Implantation einer Kunstlinse.

Vor deren Einsetzen stellt die Hornhauttopographie am Auge eine zwingend notwendige Untersuchung dar. Mit ihr lässt sich die Stärke der Linse präzise ermitteln. Die Hornhauttopographie liefert zudem Klarheit über die Eignung des Patienten für eine Kunstlinsenimplantation.

Keratokonus

Beim Keratokonus handelt es sich um eine übermäßige Krümmung der Hornhaut, die zudem durch eine spitzkegelige Verformung gekennzeichnet ist. Die angeborene Erkrankung tritt häufig im jungen Erwachsenenalter auf. Bei den Betroffenen nimmt die Sehstärke ab, es treten immer wieder auffällige Veränderungen bei den Stärkewerten für Brillen und Kontaktlinsen auf.

Die Hornhauttopographie am Auge macht die exakte Abstufung der Hornhautwölbung am Auge sichtbar. Der Keratokonus ist im frühen Stadium ausschließlich durch dieses Verfahren diagnostizierbar. Die Hornhauttransplantation am Auge ermöglicht eine zeitige Diagnose und Therapie. Zunächst stehen konservative Sehhilfen zur Behandlung zur Verfügung, bei einer starken Verdünnung der Hornhaut kommt eine Hornhauttransplantation in Betracht.

Sehverschlechterung

Bei unklarer Ursache für eine Sehverschlechterung kann die Hornhauttopographie bei der Diagnose helfen. Sie kann ausschließen oder bestätigen, ob die Beschaffenheit der Hornhaut die Seheinschränkung hervorruft.

Kontaktlinsen

Mit der Hornhauttopographie lassen sich die Grundlagen für die Anpassung von Kontaktlinsen präzise bestimmen. Die individuelle Beschaffenheit der Hornhaut wird nach der Messung bei der Auswahl der geeigneten Linsen berücksichtigt. Dies gilt auch für komplizierte Hornhautformen und anspruchsvolle Hornhautoberflächen.

Durchführung der Untersuchung

Die Hornhauttopographie am Auge erfolgt ohne direkte Berührung und bringt für den Patienten keine weitere Einschränkung mit sich. Sie dauert nur wenige Minuten. Der Patient legt seinen Kopf auf eine Kinn-Stirn-Stütze, sodass der Augenarzt die Messung am Auge ohne mögliche Verwackelungen mit einem Keratographen vornehmen kann. Der Patient fixiert während der Hornhauttopographie einen leuchtenden Punkt am Gerät.

Techniken der Hornhauttopographie am Auge

Für die Hornhauttopographie am Auge stehen Placido-basierte und Scheimpflug-basierte Techniken zur Verfügung.

Placido-basierte Verfahren

Bei der Untersuchung wird eine computerbasierte Abtastung der Hornhaut vorgenommen, indem eine Placido-Scheibe auf die Hornhautvorderfläche des Patienten projiziert wird. Diese Projektion besteht aus sich abwechselnden schwarzen und hellen Ringen in regelmäßigen Abständen. Die Videokamera des Keratographen nimmt bei der Hornhauttopographie das Bild der Reflexion von der Hornhaut auf.

Anschließend erfolgt die Auswertung der Bilder am Computer, indem die Hornhautoberfläche bildlich rekonstruiert wird. Im Zentrum steht dabei die Analyse der Abstände der Ringe nach der Projektion auf der Corneaoberfläche. Asymmetrische Formen deuten auf krankhafte Veränderungen der Hornhaut hin.

Placidos keratoscope 10
Placido-Scheibe

Scheimpflug-basierte Verfahren

Bei diesem Verfahren der Hornhauttopographie nimmt der Augenarzt mit der Kamera Aufnahmen aus verschiedenen Blickrichtungen auf. Ermittelt wird damit die Form der Hornhautvorder- und -rückfläche. Es entsteht eine Karte der Hornhautdicke. Die Übersicht zeigt u. a. die dünnste Stelle der Hornhaut sowie die Krümmung in ihrer steilsten Achse.

Ermittlung der Ergebnisse der Hornhauttopographie

Anhand verschiedener Methoden wertet das computergesteuerte System die Daten aus. Um die Hornhautoberfläche exakt erfassen und abbilden zu können, werden bei der Messung verschiedene Parameter ermittelt und spezifische Werte berechnet.

Krümmung

Beim gesunden Auge sorgt eine gleichmäßige Krümmung der Hornhaut für scharfes Sehen. Sie wird bei der Hornhauttopographie als Krümmungsradius in der Einheit mm oder als Krümmungsäquivalent in Dioptrien gemessen.

Höhendaten

Bei den Höhendaten handelt es sich um ein internes dreidimensionales Modell der Hornhaut. Es wird durch computergesteuerte Systeme der Hornhauttopographie am Auge mathematisch berechnet und dient bei weiteren Berechnungen als Grundlage. Die Höhendaten werden als Koordinaten z (x,y) erfasst. Diese Werte erlauben genaue Aussagen über die Beschaffenheit der Hornhaut.

Darstellung der Brechkraft

Die refraktive Darstellung ermöglicht eine Beurteilung der optischen Wirkung der Hornhautoberfläche. Grundlage dafür bilden die Brennweiten. Diese werden mittels Brechungsgesetz (Lichtstrahlverfolgung) berechnet. Brennweiten werden in Dioptrien gemessen.

Arztsuche

Fourier-Analyse

Aufgrund der durch die Fourier-Analyse ermittelten Brechkraftdaten lässt sich die ursprüngliche Größe der Hornhaut berechnen. Die mathematische Methode wurde von dem französischen Physiker Jean-Baptiste Fourier (1768-1830) entwickelt.

Mithilfe des Verfahrens berechnet das computergesteuerte System zur Hornhauttopographie aus dem Bild einzelne Komponenten. Angaben wie Dezentration, Unregelmäßigkeiten und sphärische Komponenten ermöglichen eine präzise Analyse der Hornhaut. Diese Komponenten bilden wiederum die Basis für die Ermittlung der Fourier-Indizes. Diese Werte erlauben dem Augenarzt die präzise Charakterisierung der Hornhautoberfläche.

Zernike-Analyse

Die Zernike-Analyse findet Anwendung bei der Vermessung des Wellenfrontfehlers am menschlichen Auge. Beim Wellenfrontfehler handelt es sich um feine Unregelmäßigkeiten an der Kontur des Auges. Das entsprechende wissenschaftliche Modell stellt das Licht optisch nicht in Strahlenform, sondern in Wellenform dar.

Diese Wellenfronten werden üblicherweise mit den sogenannten Zernike-Polynomen beschrieben. Der holländische Physiker Frits Zernike (1888-1966) entwickelte dafür ein mathematisches Modell, mit dem sich die Abweichung zwischen realer und idealer Wellenfront ermittelt lässt. Dabei wird eine Summe von Polynomen verwendet, um die Abweichungen darzustellen. Jedes einzelne Polynom wird mit der Störung bezeichnet, die es betrifft. Zu den wichtigsten Zernike-Polynomen gehören Vierwelligkeit (Vierblattfehler), Astigmatismus und Koma. Das computergesteuerte System zur Hornhauttopographie am Auge führt die Zernike-Analyse anhand der Höhendaten durch.

Hornhautindizes

Die Hornhautindizes fassen die durch die Hornhauttopographie ermittelten Daten aussagekräftig zusammen. Diese Kenngrößen ermöglichen es, Aussagen über die Oberflächenform der Hornhaut zu treffen. Darüber hinaus erlauben die Daten ihre Klassifizierung. Basis der Hornhautindizes bilden folgende Werte: Höhendaten, Krümmungsdaten, Daten aus der Fournier-Analyse und der Zernike-Analyse. Mithilfe dieses Indexes ist der Augenarzt nach der Hornhauttopographie in der Lage, Abweichungen am Auge bereits in geringer Ausprägung zu erkennen.

Darstellung der Ergebnisse

Die computergesteuerten Systeme für die Hornhauttopographie verbinden die Messung der Hornhaut mit der Darstellung der Ergebnisse. In der Regel können Augenärzte unterschiedliche Ansichten wählen:

Numerische Darstellung

Die bei der Hornhauttopographie am Auge gemessenen Daten des Patienten werden durch das computergesteuerte System verarbeitet und in Zahlenform dargestellt. Die Werte können mit älteren Befunden abgeglichen werden und zu den Normwerten für die jeweiligen Bereiche in Beziehung gesetzt werden.

3-D-Darstellung

Computergestützte Systeme der Hornhauttopographie am Auge verfügen über eine anschauliche Darstellungsweise der Hornhaut in drei Dimensionen. In dieser plastischen Anschauungsform gelingt nach Auswertung der gemessenen Daten die anschauliche Darstellung des Krümmungsverlaufs der Hornhautoberfläche. Mithilfe dieser Grafik können Augenärzten Patienten die Beschaffenheit der Hornhautoberfläche deutlich visualisieren. Verschiedene Schaltflächen machen die jeweiligen lokalen Krümmungsradien erkennbar.

Farbcodierte Karte der Hornhauttopographie am Auge

In dieser Übersicht werden den gemessenen lokalen Krümmungsradien Farben zugeordnet und diese ortsabhängig dargestellt. Auf diese Weise wird der Krümmungsverlauf der Hornhaut besonders übersichtlich dargestellt.

Augenlasern-Voruntersuchung-der-Hornhaut-Topographie-vor-LASIK-OP
Darstellung einer Hornhauttopographie-Untersuchung

Beurteilung der Ergebnisse der Hornhauttopographie

Die Ergebnisse der Hornhauttopographie liegen dem Augenarzt in Form von bildlichen Darstellungen, 3D-Abbildungen und der Auflistung relevanter Daten vor. Die Möglichkeiten der Darstellung der einzelnen Werte hängen von dem verwendeten computergesteuerten System ab. Der Arzt kann die einzelnen Werte rasch überblicken. Häufig assistiert das Programm bei der Einordnung der gemessenen Werte.

Bei einzelnen Erkrankungen sind anhand der Hornhauttopographie am Auge folgende Veränderungen zu beobachten, deren Ausprägung und Therapie der Augenarzt aufgrund ihrer Detailwerte für jeden Patienten individuell bewertet.

Hornhautverkrümmung (Astigmatismus)

Bei einer Hornhautverkrümmung werden üblicherweise zwei Einfallsebenen gemessen: eine mit maximaler und eine mit minimaler Brechkraft. Mit der Differenz zwischen diesen beiden sogenannten Hauptschnitten erhält man die Stärke des Astigmatismus. Diese wird entweder als Differenz der Hornhautradien oder als Differenz der Brechkraft angegeben. Als Achse bezeichnet man den Winkel der Einfallsebene zur Horizontalebene. Für ein Rezept für eine Sehhilfe wird der Brechwert eines Astigmatismus in Dioptrien angegeben. Die Art der Korrektur wird in Zylinder und die Position des Astigmatismus mittels seiner Achse benannt.

Keratokonus

Wenn ein Keratokonus vorliegt, ermittelt der Augenarzt bei der Hornhauttopographie am Auge in der Regel eine Verteilung der zentralen Krümmungsradien. Die Hornhaut der von der Krankheit betroffenen Patienten ist durch eine Verkippung gekennzeichnet. Wenn der Keratokonus vorangeschritten ist, nimmt der Astigmatismus in der Regel zu.

Vorbereitung einer Kunstlinsenimplantation

Anhand der Ergebnisse der Hornhauttopographie am Auge ermittelt der Augenarzt, ob der Patient die Voraussetzungen für eine erfolgversprechende Kunstlinsenimplantation erfüllt. Eine zu starke Hornhautverkrümmung oder eine Hornhautdystrophie können Ausschlusskriterien für einen solchen Eingriff darstellen.

Hinterkammerlinse 01 (fcm)
Künstliche Augenlinse

 Sehverschlechterung

Die Ergebnisse der Hornhauttopographie am Auge geben Aufschluss darüber, ob eine Sehverschlechterung durch die Cornea hervorgerufen wird. So kann der Arzt anhand der Krümmungsdaten erkennen, ob eine Abweichung vorliegt. Die präzise Untersuchung der Oberfläche lässt Verletzungen der Hornhaut erkennen.

Arztsuche

Kontaktlinsen

Die Ergebnisse der Hornhauttopographie am Auge liefern für die Anpassung von Kontaktlinsen aller Art wertvolle Anhaltspunkte.

Die individuellen Voraussetzungen des Patienten sind anhand der Werte erkennbar und erleichtern die Auswahl der passenden Linsen. Der Einsatz astigmatischer oder formstabiler Kontaktlinsen, die eine besondere Korrektur des Astigmatismus erzielen, wird aufgrund der genauen Messergebnisse möglich. Mit einer Hornhauttopographie am Auge lässt sich die Verträglichkeit der Kontaktlinsen weiter beobachten.

Medizinischer Berater: Professor Ludwig Heindl