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Optische Simulation im Rahmen der refraktiven cornealen Chirurgie
1Guth H., 1Eggert H., 1Hellmann A., 2Scherer K. P., 1Sieber I., 1Stiller P., 1Süß W.,
1Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Institut für Angewandte Informatik (Eggenstein-Leopoldshafen)
2Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Angewandte Informatik (Eggenstein-Leopoldshafen)
Hintergrund: Im Forschungszentrum Karlsruhe wird in Kooperation mit einem Industriepartner ein System entwickelt, mit dem das biomechanische und optische Verhalten des menschlichen Auges bei chirurgischen Eingriffen simuliert werden kann. Da eine starke Abhängigkeit der visuellen Eigenschaften vom biomechanischen Verhalten des Auges existiert, müssen Simulatoren aus den Bereichen der Optik und der Mechanik eingesetzt werden. In diesem Beitrag soll die optische Modellierung und Simulation beschrieben werden.
Methoden: Grundlage für die optische Modellierung ist das Gullstrand Modell des menschlichen Auges mit den bekannten Komponenten. Die Flächen der Cornea können sphärisch, asphärisch, torisch oder polynomial beschrieben werden. Simuliert wird die optische Abbildung eines Objektes auf die Netzhaut des Auges. Als Objekt dienen speziell angeordnete Lambert-Quellen. Die von den Objektpunkten ausgehenden homozentrischen Strahlenbündel werden durch das optische System "Auge" propagiert und erzeugen am Ort der Netzhaut ein Bild des Objekts. Dieses Bild wird zur objektiven Beurteilung mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung analysiert und bewertet. Neben der optischen Abbildung sollen zur Bewertung der optischen Eigenschaften des Auges Aberroskopie-Verfahren simuliert werden. Dazu werden mit speziellen Strahlanordnungen Bilder auf der Netzhaut (Tscherning-Aberroskop) oder vor dem Auge (Hartmann-Shack-Aberroskop) erzeugt.
Ergebnisse: Es wurden optische Simulationen mit unterschiedlichen Corneaformen gerechnet und die Ergebnisbilder ausgewertet.
Schlussfolgerungen: Die bei der Biomechanik-Simulation erhaltenen Ergebnisse können in das optische Modell integriert und entsprechende Simulationen zur Beurteilung des optischen Verhaltens nach chirurgischen Eingriffen gerechnet werden. Ebenso kann eine reale Patienten-Cornea, die topometrisch vermessen wurde, in das Modell eingebracht und die optischen Eigenschaften mit den oben erwähnten Methoden simuliert werden.