96114-1S.PPT IACLE German Contact Lens Course Slide Project DESIGN VON WEICHLINSEN

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

DESIGN VON WEICHLINSEN


LINSENPARAMETER

Rückflächenparameter

Vorderflächenparameter

Einfache 3-kurvige Linse

r2

tc

tpj2

tpj1 r1

r0

rao

ra1


LINSENPARAMETER

tEA

tER

Ø0

Ø1

Øt

Øa0


• Geometrische Mittendicke (tc)

• Linsendurchmesser (Gesamtdurchmesser, GD,ØG)

• Basiskurve (r0)

• Rückflächengestalltung

• Radius der zentralen Vorderfläche (ra0)

• Vorderflächengestaltung

DESIGN-FAKTOREN BEI WEICHEN KL


• Radiale Randdicke (tER)

• Randgestaltung

• Physikal./mechan. Materialeigenschaften

• Physiologische Materialeigenschaften

• Dicke der peripheren Verbindung falls Übergang existiert (tpj)

DESIGN-FAKTOREN WEICHER KL


• Durchmesser: größer als HVID

• Dicke: allgemeines Profil, Mittelpunkt, mittlere Peripherie

• Krümmung: Veränderung des Radius über die ganze Linse,

Krümmung im Mittelpunkt

• Design: Vorder-/Rückfläche

• Bezug zum Auge: HH-Radien - KL Rückfläche, Gesamtdurchmesser - HH-Ø

DESIGN


• Materialeigenschaften sind bedeutend im Weichlinsen-Design

• Wassergehalt von 24-79% - bedeuten sehr variierende Materialeigenschaften

• Die Bedeutung der Materialeigenschaften veranlassen Designer dazu material-spezifische Linsenserien zu entwickeln

MATERIALEIGENSCHAFTEN


Mit einem dünnen, flexiblen Weichlinsenmaterial spielt Design fast keine Rolle


WEICHLINSENDESIGN

GEOMETRISCHE MITTE

DICKE ( tc )


• Dk/t

• Wasserbindung, Austrocknung

• Anpassüberlegungen

• Wenig oder keine Bewegung

ÜBERLEGUNGEN ZUR MITTENDICKE


ÜBERLEGUNGEN ZUM DESIGNMINUSLINSENSERIE

• Material auswählen

• Auswahl der Vorderflächenoptik FOZD

• Eine Mittendicke für Linsen von ungefähr -3,0 dpt und mehr- Linsen <-3,0 dpt werden oft dicker gemacht

und oder mit größerem FOZD um die Handhabung zu verbessern

- Linsen >5,0 dpt könnten einen größeren FOZD haben, um die mittelperiphere Dicke zu verringern


• Als erstes Verbindungsdicke wählen, tpj1.

• FOZD (Øa0) auswählen. Mittendickenreduktion

FOZD-reduktion ist durch Sehprobleme begrenzt.

• Kein Freiheitsgrad bleibt. Jetzt ist tc nur eine

Funktion des Scheitelbrechwertes.

ÜBERLEGUNGEN ZUM DESIGNPLUSLINSENSERIE


WASSERGEHALT

Gering H2O 20-40%

Mittel H2O 41-60%

Hoch H2O >60%


hoch H2Ogering H2O

O2

DünneLinse

DickeLinse

O2

O2

O2


• Dk H2O-Gehalt

• O2 und CO2 Durchlässigkeit

• Deshalb ist die Hornhautversorgung am besten bei einer dünnen, hoch wasserhaltigen Linse gewährleisted. Dennoch kann die KL Flüssigkeit verlieren

Dürchlässigkeit (Dk/t)

1 t


Ist die Linse zu dünn, könnte die Hornhaut dehydrieren

• Aufgrund des Wasserflusses durch die Linse und des instabilen Wasserflusses an der Oberfläche

• Abhängig vom KL-Träger

• Schlechter mit höherem Wassergehalt

• Daraus folgt Dehydration der Hornhaut durch die Linse in die Luft

• Dehydration verursacht Stippen durch Trockenheit

Wasserverlust


Picture Placement Holder


• Verlieren mehr Wasser als Linsen mit niedrigem Wassergehalt (% insgesamt) auf dem Auge

• Verlieren sogar Wasser, wenn sie in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit getragen werden

• Schrumpfen auf dem Auge,was den Gesamtdurchmesser und die Basiskurve beeinflusst. Diese beeinflussen den Sitz und müssen berücksichtigt werden.

LINSEN MIT HOHEM WASSERGEHALT


• Zentrierung

– Sehen, Komfort, mechanisch

• Bewegung

– Rand steht ab, Komfort

DESIGN WEICHER KLANDERE ÜBERLEGUNGEN


• Für verlängertes Tragen (EW-extended wear), muss ein Minimum des Bedarfs der HH gedeckt sein

• Geringere Anforderungen des offenen Auges führen zum täglichen Tragen (DW-daily wear)

• EW Anforderungen immer > DW

VORGESEHENE LINSENNUTZUNG IST WICHTIG


• Ödem übernacht

• Inkompletter Rückgang während des Tages

Dauerhaftes chronisches Rest-

Tages-Ödem

ÖDEM-ZYKLUS(LINSEN GETRAGEN)

(Holden, Mertz, McNally, 1983)


Linsentragen über Nacht

HH-Ödem

• weniger O2 verfügbar

• Abhängig vom Dk/t

Auf dem offenen Auge

Abschwellen der Hornhaut

• mehr O2 verfügbar

– Hydrogel 8% (Dk/t)

– formstabile KL 10-11%

– (Dk/t und TF-Austausch)


9,9% für DW-Linsen (Dk/t = 24)

17,9% für EW-Linsen (Dk/t = 87)

ÖDEMEN VORBEUGEN

Wieviel O2 wird benötigt?

(Holden, Mertz, 1984)


38% 0,033 0,009 0,023

75% 0,166 0,046 0,117

UM NULL ÖDEM TAGSÜBER ZU ERREICHEN

H2O-Gehalt DW EW Kompromiss EW


Alle Linsen, die zur Zeit erhältlich sind verursachen >8% über-Nacht-Ödem

chronische Hypoxie

Unterbrochenes EW

(1-2 Nächte pro Woche ist maximal ratsam)

HYDROGEL LINSEN


Einschränkungen:

• tc einer Minuslinse übersteigt Dk/t

• tc einer Pluslinse unterschreitet Dk/t

• Beste Veranschlagung ist eine mittlere Dicke

EINSCHRÄNKUNGEN DER MITTENDICKE ZWECKS TRANSMISSIONS-ÜBERLEGUNGEN


TRÄNENAUSTAUSCH

Studien haben gezeigt:

• dass wenig Tränenaustausch unter weichen KL stattfindet

• Dass HH-Quellung mit dem Dk/tlokal’ zu tun hat, weswegen die lokale Dicke die einzige relevante Größe ist


• Anpassung der Linse an das Auge

• Linsendicke und -profil

• Materialeigenschaften

• Zu wenig Linsenbewegung

GRÜNDE FÜR SCHLECHTEN TRÄNENAUSTAUSCH UNTER EINER

WEICHEN LINSE


PHILOSOPHIE DER WEICHLINSEN-ANPASSUNG

CornealApex

Lim bus

Peri-Lim bal Region


Die Basiskurve hat weniger Bedeutung als bei formstabilen KL weil:

• Unterschiedliche Anpassphilosophien verwendet werden

• Flexibleres Material passt sich besser an und dadurch hat man hinter der Linse einen dünneren TF

• Größere Veränderungen sind notwendig um klinisch bedeutende Veränderungen des Verhaltens auf dem Auge zu erhalten

• Linsen sind umgebungsempfindlicher und letztendlich weiniger vorhersehbar

WEICHLINSEN Basiskurve


• Visko-elastische Kräfte bewirken auf Dezentration eine Hilfe zur Selbst-zentrierung

• Die anfängliche Anpassbeziehung ging verloren dank Anlegen an die HH, des osmotischen Gleichgewichts, Liddruck und induzierten elastischen Kräften

• Linsenform hängt am meisten von der vorderen Hornhauttopografie ab



MATERIALFESTIGKEIT

Festigkeit (Dicke)3

Festigkeit Elastizitätsmodul (E)

Festigkeit 1 Wassergehalt


• Hydrogellinsen werden vom Lid durch das blinzeln deformiert

• Linse richtet sich besser nach der Hornhauttopographie aus

• Visko-elastische Kräfte werden in der Linse verursacht

• Nach dem Zwinkern entspannt sich die Linse, aber dieser Prozess bleibt hinter dem zurückziehnden Lid verborgen

• Zwang die Linse zu bewegen

ELASTISCHE KRÄFTE

1 Tränenfilmdicke


• Visko-elastische Eigenschaften der Linse verhindern sofortige Antworten/Reaktionen

• Die Linsenentspannung kann die Bewegng des dahinterliegenden TF und/oder die Veränderung dessen Volumen mit einbeziehen

• Ist der dahinterliegende TF sehr dünn, dann ist er hauptsächlich ölig-viskös, muzinhaltig. Linsenbewegung ist “gedämpft“

• Die Größe der Lidkraft beeinflusst ebenfalls den Sitz der Linse

Linsenverzögerung



Bei weichen Linsen hat die Änderung der Basiskurve kaum eine Wirkung auf die

Veränderung des Sitzes der KL


Das Oberlid deckt mehr bei einer weichen Linse als bei einer formstabilen Linse ab. Dies beeinflusst:

• Linsenposition (statische Position)

• Die durch ein Zwinkern ausgelöste Bewegung

• Benötigtes Vorderflächendesign zur Optimierung der Linsenposition und der Blinzelbewegung

Radius der frontoptischen Zone


Gleiche sagitale Höhe, gleicher DurchmesserABER... unterschiedliches Design = unterschiedl. Verhalten

S1 S1

D1 D1


PHILOSOPHIE DER WEICHLINSEN-ANPASSUNG

‘effektiv steiler’‘urprüngl. Sitz’

‘effektiv flacher’ ‘gleich’

S2 > S1 > S3gleiche Basiskurve

gleiche Basiskurveflacherere Basiskurve

S1

D1

S4

D4

S1 S1

D1 D1

S4

D4

S3

D3


• größere sagitale Höhe (SAG) ‘festigt’ den Linsensitz

• geringerer SAG ‘lockert’ den Sitz

• Geringerer Linsendurchmesser ‘lockert’ den Sitz (SAG wird größer)

• Größerer Linsendurchmesser ‘festigt’ den Sitz (SAG wird geringer)

VERÄNDERUNG DES WEICHLINSENSITZES


• Eine Kurve

• zweikurfig, zweite Kurve oft 0,8-1,0 mm flacher als r0 und ungefähr 0,5-0,8 mm breit

• Mehrere verschiedene sphärische Kurven

• Asphärisch

RÜCKFLÄCHENGESTALTUNGEN


• Anwesendheit oder Abwesenheit dieser Kurven ist physiologisch unbedeutend (Tomlinson & Soni, 1980)

• Veränderungen der peripheren Rückfläche, vor allem radikales Rand-Abheben, beeinflusst die Bewegung enorm

(Tomlinson & Bibby, 1980)

Rückflächenkurven in der Peripherie


Vorderflächengestaltung ist ebenso wichtig für:

• Linsensitz

• Komfort

VORDERFLÄCHENGESTALTUNG


• Vorderflächendesign hängt etwas vom Herstellungsprozess ab

• Falls Xerogel Teil des Herstellungsprozesses ist, wird sphärisches Xerogel asphärisch nach der Hydratation – Quellung ist anisotrop



Durchmesser der frontoptischen Zone

FO ZD


• Meist zweikurvig, zur Peripherie hin dünner Rand

• Eine Mischung aus FOZR und peripheren Kurven definiert den FOZD

• Mehrere periphere sphärische Kurven

• Durchgehend asphärisch ist ungewöhnlich



Vorderfläche kann ebenso bifokale oder multikokale Komponenten enthalten, wie:

• Durchgehende asphärische Fläche

• Konzentrisch bifokal

• Flat-top Segment



• Rand wird unter beiden Lidern positioniert

• Rand hat relativ geringe Auswirkungen auf den Komfort

• Randgestaltung kann durch die Herstellung beeinflusst sein

• Dicke wird vielmehr von Haltbarkeits-Überlegungen bestimmt, als von Komfort /physiologischen Aspekten

DICKE UND RANDDESIGN WEICHER LINSEN


• Hier ist mit ‘asphärisch’ kegelförmig gemeint

• Eine mathematisch regelmäßige nicht-sphärische Oberfläche

• Basiert auf Kegelschnitten

• Ein Kreis wird als Sonderfall betrachtet

ASPHÄRISCHE WEICHLINSEN


KEGELSCHNITTE

Kreis

Ellipse Parabel

Hyperbel


KEGELSCHNITTE

y2 = 2r0x - x2(1 - e2) wobei:

e = Exzentrizität = (1- b2/a2)

b = Hauptdurchmesser des Schnitts

a = kleinerer Durchmesser


Kegelschnitte

r0

Parabel e=1

Ellipse e=0,5

(0,0)

= 7,80 mm

Kreis e=0


Kreis e = 0

Ellipse 0 < e < 1.0

Parabel e = 1.0

EXZENTRIZITÄTEN DER KEGELSCHNITTE


• Je größer die Exzenrizität, desto schneller flacht die Peripherie ab (exponentiell)

• p=(1-e2), p=Gestaltfaktor, ein Index für peripheres Abflachen oder Ansteigen

EXZENTRIZITÄT


• Asphären sollen Linse/Hornhaut-Verbindung optimieren

• Asphären reduzieren den lokalen Druck wegen der peripheren Kurve/ Übergangszonen Diskontinuitäten

WARUM ASPHÄRISCH?


ERSTE ASPHÄRISCHE WEICHE LINSE

• Con-O-Coid, elliptische Rückfläche

• 2 Exzentrizitäten werden angeboten

• sphärisch und auch torisch

(Hirst [NZ], frühe 1970er)


• Asymmetrie ist gewöhnlich nicht groß

• Hornhaut wird für ein Ellipsoid gehalten (Annäherung erster Ordnung)

• Exzentrizitäten (e) der Hornhaut:

HORNHAUT IST NICHT SYMMETRISCH

H=0,53, V=0,58 (Holden, 1970)

H=0,41, V=0,44 (Kiely, et al., 1984)

H and V=0,44 (Guillon, et al., 1986)


• Wenige asphär. Weiche Linsen werden vermarktet

• Die meisten haben durchgehende asphär. Rückflächenkurven

• Produktion ist einfacher mit CNC-Drehmaschinen oder Formgießen

VERFÜGBARE ASPHÄREN


• Asphären benötigen weniger Stufen der Rückflächenkurve um dei verschiedenen Sitzarten abzudecken

• Attraktiv für ‘Lagerlinsen’-firmen

WEICHE ASPHÄREN


• Bessere Linsen/Cornea-Peri-Limbal Sitzverbindung

• Weniger unterschiedliche Basiskurven notwendig

• Linsensitz reagiert weniger sensibel auf Linsendurchmesseränderungen

• Erhöhte Linsenbewegung

• Druck ist gleichmäßiger verteilt

ASPHÄREN - VORTEILE


• Linsenform ist optisch nicht optimal

• Nachteilige Effekte auf das Sehen einer dezentrierten Linse sind größer als mit sphärischen Linsen

• Optimale Sehschärfe könnte nicht erreicht werden

• Schwieriger herzustellen

ASPHÄREN - NACHTEILE


• Aufwendiger herzustellen

• Nicht so schnell verfügbar

• Wird als komplizierter empfunden

• Könnte sich stärker bewegen und sich mehr dezentrieren als eine sphärische Linse

ASPHÄREN - NACHTEILE


Herstellungsprozess könnte Linsendesign einschränken:

Methode Einschränkungen Drehen

Wasserfreies Formgießen

Nasses stabilisiertes Formgießen

Dreh-gießen

Formgießen & Drehen

Dreh-gießen & Drehen

Nur einfache Designs

Wenig, aber anisotrope Expansion durch die Hydratation veränert Linsenform

Fast keine

Nur einfaches Rückflächendesign möglich

Einschränkungen durch das Drehen

Einschränkungen durch das Drehen


UMFANG VON WEICHLINSEN PARAMETERN

GD (ØT)

BOZR (r0)

Mittendicke (tc)

Fv Sph

Cyl

H2O Gehalt

Oao

tER

12,0 - 15,5 mm

7,6 - 9,6 mm

0,35 - 0,35 mm

+35 dpt

0,50 - 20 dpt

25 - 79%

6,5 - 11,5 mm

0,05 - 0,25 mm


Hängt ab von:

• Dicke

• Scheitelbrechwert

• Wassergehalt

• Durchmesser

LINSENGEWICHT


DIE ZUKUNFT


MATERIALIEN FÜR WEICHE LINSEN

• Neue und neuartige Materialien

• Komplexere Designs


• Ziel ist, die Dicke zu reduzieren ohne Austrocknung

• Experimentelle Hydrogele in Verbindung mit Silikon, Fluorkohlenwasserstoff etc. in der Forschung

HYDROGEL LINSEN UM RESTÖDEME ZU VERMEIDEN


Normales Auge 25

Weiche Linse 7

Formstabile Linse 4

MITTLERE AUGENABTROCKNUNGSZEIT (SEK)

(Guillon & Guillon, 1990)


• Benetzbarer machen

• Nachahmen der Natur (Epithel/Tränen)

• Haltbarkeit der veränderten Oberfläche muss mit der erwarteten Linsenhaltbarkeit zusammenpassen

VERÄNDERUNG DER LINSENOBERFLÄCHE


Picture Placement Holder


KEGELSCHNITTE

Tränenfilm Tränenfilm

SYNTHETISCHES POLYMER

Oberflächen-behandlung und Nachahmung der Natur


Die perfekte Linse,

Design/Material Kombination,

muss noch geschaffen werden!

Documents

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