Effect of phacoemulsification on the corneal biomechanical properties : Auswirkungen der Phakoemulsifikation auf biomechanische Eigenschaften der Hornhaut

Abstract

1.1.1 Hintergrund Der geübte Kataraktchirurg plant minutiös operative Manipulationen an der Hornhaut, da er weiß, dass Veränderungen der Biomechanik derselben durch clear cornea Zugang auch zu einer Änderung der refraktiven Parameter führen. Im ungünstigen Fall bewirken diese refraktiven Veränderungen eine Veränderung des intendierten postoperativen Ergebnisses. Teilweise vermag der Kataraktchirurg jedoch auch diese Veränderungen zu nutzen und sie in seine Operationsplanung mit einzubeziehen. Hierzu ist es jedoch notwendig, diese noch besser zu verstehen. In den vergangenen Jahren wurde zur besseren Untersuchung der biomechanischen Eigenschaften der Hornhaut der Ocular Response Analyzer (ORA) entwickelt. Die viskoelastischen Eigenschaften der Hornhaut haben einen nachweislichen Einfluss auf die Augeninnendruckmessung. Dieser Einfluss ist jedoch bislang nur bezüglich der Hornhautdicke untersucht. Es ist somit bislang unklar, wie der Augeninnendruck durch rein biomechanische Veränderungen beeinflusst wird. Ziel dieser Arbeit ist es, die mit dem ORA gemessenen biomechanischen Veränderungen der Hornhaut in Beziehung zu Standardparametern der ophthalmologischen Diagnostik vor und nach einfacher Phakoemulsifikation zu setzen. 1.1.2 Patienten und Methoden In diese Studie wurden 54 Augen von 54 Patienten eingeschlossen. Alle Patienten hatten eine Linsentrübung im Stadium I oder II. Bei allen Patienten wurde der gleiche clear cornea Zugang gewählt. Die Patienten wurden präoperativ und 4 Wochen postoperativ zwischen 7 und 10 Uhr morgens untersucht, um eine Beeinflussung durch Tagesfluktuation zu vermeiden. Dabei wurden mit dem ORA folgende Zielgrößen bestimmt: Corneale Hysterese (CH), corneal resistance factor (CRF), GoldmannMrelated intraocular pressure (IOPg) und corneal compensated intraocular pressure (IOPcc). Analog wurden Untersuchungen mit dem Hornhauttopographiegerät TMSM5, dem VorderabschnittsMOCT von CASIA, dem IOLM Master von Zeiss, dem Autorefraktor von Nidek, und dem EMM3000 von Tomey durchgeführt. Hierbei wurden folgende Parameter bestimmt: anterior equivalent power (EQTMS), cylinder power (CYLTMS), center surround index (CSI) und surface asymmetry index (SAI))m Casia anterior und posterior equivalent power (EQaCASIA, EQpCASIA) sowie Casia cylinder power (CYLaCASIA, CYLpCASIA). Mit dem IOLMMaster wurden anterior equivalent power (EQIOL) und cylinder equivalent power (CYLIOL) und Bulbuslänge (AL) untersuchtm ebenso die entsprechenden Werte anterior equivalent power (EQAR) und cylinder equivalent power (CYLAR) mit dem Autorefraktor. Mit dem EMM3000 wurden zentrale Hornhautdicke (CCT) und Endothelcellcount (ECC) extrahiert. Die Ergebnisse der ORA-Untersuchung wurden mittels Pearson- Korrelation mit denen der topograpischen Untersuchungen in Bezug gesetzt. Darüber hinaus wurde der Einfluss der präoperativen biometrischen Parameter auf die Änderung (Δ) der biomechanischen Zielgrößen untersucht. 1.1.3 Ergebnisse Vor der Operation korrelierte die corneale Hysterese CH mit CYLTMS (p=0,031), mit den Messergebnissen des VorderabschnittsMOCTS EQaCASIA (p=0,033), CYLaCASIA (p=0,04), EQpCASIA (p=0,001) und CYLpCASIA (p=0,002), postoperativ mit EQTMS (p=0.038), EQAR (p=0,043), EQaCASIA (p=0,021) und EQpCASIA (p=0,022). Postoperativ korrelierten darüber hinaus IOPg und IOPcc mit allen gemessenen Brechkraftwerten (EQTMS, EQIOL, EQAR, EQaCASIA und EQpCASIA) (p=0,001, p=0,015, p=0,030, p=0,007, p=0,001 für IOPg und p<0,001, p=0,009, p=0,014, p=0,003, p<0,001 für IOPcc). Die durchschnittlichen Werte der Änderungen betrugen für ΔCH = M0,45±1,27 mmHg, ΔCRF = M0,88±1,1 mmHg, ΔIOPg = M1,58±3,15 mmHg und ΔIOPcc = M1,45±3,93 mmHg. Je höher CSI war, desto geringer war die Abnahme der CH (r = 0,302, p = 0,028). Je höher die CCT, desto größer war die Abnahme des CRF (r = M0,371, p = 0,013). Je höher die AL, desto geringer fiel die Abnahme des IOPg aus (r = 0,417, p = 0,005). Je höher AL, SAI und EEC, desto geringer war die Abnahme des IOPcc (r = 0,351, p = 0,001m r = M0,478, p < 0,001m r = 0,339, p = 0,013). 1.1.4 Schlussfolgerungen Nach unseren Ergebnissen ist eine präoperativ flachere Hornhautrückfläche mit einer höheren cornealen Hystere assoziiert. Darüber hinaus sind eine postoperativ steilere Hornhautvorderfläche und eine flachere Hornhautrückfläche mit einer höheren cornealen Hysterese assoziiert. Gleichzeitig sind steile Hornhautvorder- und- rückflächen mit einem höheren Augeninnendruck assoziiert. Dies bedeutet für den Kataraktpatienten, dass Informationen über die Brechkraft der Hornhautrückfläche dabei helfen können, die durch ORA bestimmten Werte (CH und IOPcc) korrekt einzuordnen. Die Änderung von biomechanischen Eigenschaften durch die Kataraktchirurgie wird von präoperativen biometrischen Parametern, wie z.B. Hornhautdicke und Augenlänge, signifikant beeinflusst. Ein Kataraktchirurg sollte vom biomechanischen Gesichtspunkt aus, sich nicht nur auf tomographische Untersuchungen verlassen, sondern auch den hornhautkompensierten Intraokulardruck, besonders für die Nachsorgeuntersuchungen nach Kataraktoperation berücksichtigen.

1.2.1 Background Knowing that clear corneal incisions may lead to a change in the corneal biomechanics as well as the corneal refractive parameters, an experienced cataract surgeon always plans every corneal manipulation methodically. In critical cases, these refractive changes may cause alternate unintended postoperative results. However, the experienced cataract surgeon will consider these changes carefully and will plan his/her surgery accordingly. Thus, it is necessary to understand these changes. In recent years, it became possible to examine corneal biomechanics through the development of the Ocular Response Analyzer (ORA). It is well known, that the viscoelastic properties of the cornea play an important role in the applanation tonometry during the intraocular pressure (IOP) measurement. However, until today the focus has always been limited to a correlation between the IOP and corneal thickness. The influence of the corneal biomechanical changes on the IOP is unclear. The objective of our study is to investigate the correlation between the examined corneal biomechanical changes measured by the ORA, and the standard comprehensive ophthalmic examinations, before and after uneventful cataract phacoemulsification. 1.2.2 Patients and Methods This study involved 54 eyes from 54 patients. All patients suffered from cataract with significant lens opacification in stages I or II. They underwent phacoemulsification with a clear corneal incision (2.8 mm incision). Each patient was examined before their intervention as well as 4 weeks after, between 7 and 10 a.m., to avoid the diurnal fluctuation. ORA was used to measure corneal hysteresis (CH), corneal resistance factor (CRF), GoldmannMrelated intraocular pressure (IOPg), and corneal compensated intraocular pressure (IOPcc). Concurrently, examinations from the corneal topography TMSM5, Casia anterior segment OCT, Zeiss IOLMMaster, Nidek autorefractometer, and the Tomey EMM3000 were carried out. The biometric characteristics included: TMSM5 anterior equivalent power (EQTMS), cylinder (CYLTMS) power, center surround index (CSI) and surface asymmetry index (SAI)m Casia anterior and posterior equivalent (EQaCASIA, EQpCASIA) and cylinder (anterior and posterior cylinder (CYLaCASIA, CYLpCASIA) power). Those parameters derived from the IOLMMaster were anterior equivalent (EQIOL), cylinder (CYLIOL) power and axial length (AL). In addition, the readings from the autorefractor were anterior equivalent (EQAR) and cylinder (CYLAR) power. Central corneal thickness (CCT) and endothelial cell count (ECC) were extracted from the Tomey EMM3000. Results from ORA were analyzed using the Pearson Correlation method and compared with those from all other examinations. In addition, the impact of the preoperative biometric parameters, or the change (Δ) of biomechanical outcome measures, was investigated. 1.2.3 Results During preoperative examination the corneal hysteresis (CH) was correlated with CYLTMS (p=0.031), also with anterior segment OCT EQaCASIA (p=0.033), CYLaCASIA (p=0.04), EQpCASIA (p=0.001) and CYLpCASIA (p=0.002). During postoperative examination CH was correlated with EQTMS (p=0.038), EQAR (p=0.043), EQaCASIA (p=0.021) and EQpCASIA (p=0.022). Postoperatively, both the IOPcc and IOPg were correlated with all measured equivalent powers (EQTMS, EQIOL, EQAR, EQaCASIA and EQpCASIA) (p=0.001, p=0.015, p=0.030, p=0.007, p=0.001 for IOPg and p<0.001, p=0.009, p=0.014, p=0.003, p<0.001 for IOPcc). The average values of the changes of the biomechanical outcome measures were as follows: ΔCH = M0.45±1.27 mmHg, ΔCRF = M0.88±1.1 mmHg, ΔIOPg = M1.58±3.15 mmHg and ΔIOPcc = M1.45±3.93 mmHg. The higher CSI, the smaller the decrease in CH was (r = 0.302, p = 0.028). The higher CCT, the larger the decrease in CRF was (r = M0.371, p = 0.013). The higher AL, the smaller the decrease in IOPg was (r = 0.417, p = 0.005). The higher AL, SAI and ECC, the smaller the decrease in IOPcc was (r = 0.351, p = 0.001m r = M 0.478, p < 0.001m r = 0.339, p = 0.013). 1.2.4 Conclusions According to our results, a flatter corneal back surface before surgery is associated with a higher corneal hysteresis, while postoperatively a steeper corneal front surface and a flatter corneal back surface are associated with a higher corneal hysteresis. In addition, the steep corneal front and back surfaces were associated with a higher intraocular pressure. This means that gathering information about the corneal power of the posterior surface in a cataract surgery patient, may help to understand the unique indices provided by ORA (CH and IOPcc). The change of biomechanical properties during cataract surgery is influenced significantly by preoperative biometric parameters such as corneal thickness and axial length. From a biomechanical point of view, cataract surgeons should not solely rely on tomographic examinations, but also consider corneal compensated IOP, especially in followMup studies after cataract surgery.