Auswirkungen des altersbezogenen kornealen Elastizitätsmoduls auf die Applanationstonometrie

Zusammenfassung

Der intraokulare Druck (IOP) wird als wichtigster modifizierbarer Risikofaktor für eine Glaukomerkrankung angesehen. Die IOP-Bestimmung durch eine Applanationstonometrie wird aufgrund der individuellen Variation der zentralen Hornhautdicke (CCT) mittels entsprechender Korrekturtabellen korrigiert. Dagegen werden andere Fehler, beispielsweise hervorgerufen durch altersabhängige Veränderung des Elastizitätsmoduls (EM) der Kornea, ignoriert. Ausgehend von Formeln der experimentellen Physik wird im Rahmen dieser Arbeit ein numerisches analytisches Modell entwickelt, welches die Wirkung bekannter Einflussgrößen auf die IOP-Bestimmung insbesondere unter Einbeziehung der elastischen Eigenschaften berücksichtigt. Dabei werden die für die Modellentwicklung notwendigen erforderlichen Annahmen eingeführt und begründet sowie die für eine korrekte IOP-Bestimmung notwendigen Korrekturwerte berechnet. Unsere Korrekturwerte stimmen für CCT-Werte bis 650 µm und einem mittleren kornealen Elastizitätsmodul von 0,29 MPa gut mit der Dresdner Tabelle überein. Eine Variation des EM von 0,2 – 0,5 MPa, was einem EM vom Kindesalter bis zum Alter von 90 Jahren entspricht, verursacht eine Abweichung des IOP von bis zu 10 mmHg. Eine Variation des Krümmungsradius der Hornhaut von 7,4 – 8,0 mm entspricht dagegen einer IOP-Änderung von nur 3 mmHg und kann vernachlässigt werden. Das entwickelte Modell zeigt, dass etablierte Korrekturformeln für eine zuverlässige Bestimmung des IOP unzureichend sein können. In vielen Fällen ist die gängige Praxis der IOP-Bestimmung zuverlässig, aber die durch CCT und EM möglicherweise induzierten Messunsicherheiten liegen etwa im gleichen Größenbereich. Den IOP durch Applanationsmethoden unter Nutzung von etablierten Korrekturformeln zu bestimmen, sollte daher nicht überbewertet werden, ohne den EM der Kornea zu berücksichtigen.

Abstract

Elevated intraocular pressure (IOP) is accepted to be one important criterion for glaucoma and is usually measured by applanation or rebound tonometry. The individual uncertainty due to central cornea thickness (CCT) is thereby corrected, while the error induced by age-related elastic modulus (EM) change of the cornea is ignored. To investigate its influence on IOP measurement, we derive a model including also the elastic modulus. Our approach is based on known equations from experimental physics and several assumptions being justified in this paper. Our correction values are in good agreement with the Dresden correction table for low CCT values up to 650 µm using a mean EM of 0.29 MPa. An EM variation from 0.2 to 0.5 MPa, which relates to ages from infancy to 90 years, results in an IOP error of up to 10 mmHg. A variation of the cornea curvature from 7.4 mm to 8.0 mm results in a total IOP change of about 3 mmHg, which is usually neglected. The derived model shows that established correction formulas can be insufficient for a reliable IOP determination. In many cases, the conventionally measured IOP may be precise enough, but the uncertainty in IOP determination due to CCT and EM influence are almost in the same range. Measuring the IOP using applanation methods with established correction formulas should not be overestimated without to respect the EM of the cornea.

Schlüsselwörter

Kornea - intraokularer Druck - Applanation - rheologische Eigenschaften

Key words

cornea - intraocular pressure - applanation - rheologic properties

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