DESIGN VON WEICHLINSEN

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1 DESIGN VON WEICHLINSEN
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2 WEICHLINSEN-DESIGN Designbedeutung:
Meist mit physiologisch schlechteren Materialien Am wenigsten mit beseren Materialien 12 12

3 LINSENPARAMETER tpj2 r2 tpj1 r1 r0 tc rao ra1 Rückflächenparameter
Vorderflächenparameter ra1 Einfache 3-kurvige Linse 12 12

4 LINSENPARAMETER Ø0 Ø1 Øa0 Øt tEA tER 12 12

5 DESIGN-FAKTOREN BEI WEICHEN KL
Geometrische Mittendicke (tc) Linsendurchmesser (Gesamtdurchmesser, GD,ØG) Basiskurve (r0) Rückflächengestalltung Radius der zentralen Vorderfläche (ra0) Vorderflächengestaltung 12 12

6 DESIGN-FAKTOREN WEICHER KL
Radiale Randdicke (tER) Randgestaltung Physikal./mechan. Materialeigenschaften Physiologische Materialeigenschaften Dicke der peripheren Verbindung falls Übergang existiert (tpj) 12 12

7 DESIGN 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 12 12

8 MATERIALEIGENSCHAFTEN
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 12 12

9 Mit einem dünnen, flexiblen Weichlinsenmaterial spielt Design fast keine Rolle
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10 GEOMETRISCHE MITTE DICKE ( tc )
WEICHLINSENDESIGN GEOMETRISCHE MITTE DICKE ( tc ) 12 12

11 ÜBERLEGUNGEN ZUR MITTENDICKE
Dk/t Wasserbindung, Austrocknung Anpassüberlegungen Wenig oder keine Bewegung 12 12

12 ÜBERLEGUNGEN ZUM DESIGN MINUSLINSENSERIE
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 12 12

13 ÜBERLEGUNGEN ZUM DESIGN PLUSLINSENSERIE
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. 12 12

14 Gering H2O 20-40% Mittel H2O 41-60% Hoch H2O >60% WASSERGEHALT 12

15 gering H2O hoch H2O O2 O2 Dünne Linse Dicke Linse O2 O2 12 12

16 Dürchlässigkeit (Dk/t)
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 1 t 12 12

17 Wasserverlust 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 12 12

18 Picture Placement Holder

19 LINSEN MIT HOHEM WASSERGEHALT
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. 12 12

20 DESIGN WEICHER KL ANDERE ÜBERLEGUNGEN
Zentrierung Sehen, Komfort, mechanisch Bewegung Rand steht ab, Komfort 12 12

21 VORGESEHENE LINSENNUTZUNG IST WICHTIG
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 12 12

22 ÖDEM-ZYKLUS (LINSEN GETRAGEN)
Ödem übernacht Inkompletter Rückgang während des Tages Dauerhaftes chronisches Rest- Tages-Ödem (Holden, Mertz, McNally, 1983) 12 12

23 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) 12 12

24 Wieviel O2 wird benötigt?
ÖDEMEN VORBEUGEN Wieviel O2 wird benötigt? 9,9% für DW-Linsen (Dk/t = 24) 17,9% für EW-Linsen (Dk/t = 87) (Holden, Mertz, 1984) 12 12

25 UM NULL ÖDEM TAGSÜBER ZU ERREICHEN
H2O-Gehalt DW EW Kompromiss EW 38% 0,033 0,009 0,023 75% 0,166 0,046 0,117 12 12

26 HYDROGEL LINSEN Alle Linsen, die zur Zeit erhältlich sind verursachen >8% über-Nacht-Ödem chronische Hypoxie Unterbrochenes EW (1-2 Nächte pro Woche ist maximal ratsam) 12 12

27 EINSCHRÄNKUNGEN DER MITTENDICKE ZWECKS TRANSMISSIONS-ÜBERLEGUNGEN
tc einer Minuslinse übersteigt Dk/t tc einer Pluslinse unterschreitet Dk/t Beste Veranschlagung ist eine mittlere Dicke 12 12

28 Studien haben gezeigt:
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 12 12

29 GRÜNDE FÜR SCHLECHTEN TRÄNENAUSTAUSCH UNTER EINER WEICHEN LINSE
Anpassung der Linse an das Auge Linsendicke und -profil Materialeigenschaften Zu wenig Linsenbewegung 12 12

30 PHILOSOPHIE DER WEICHLINSEN-ANPASSUNG
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31 WEICHLINSEN Basiskurve
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 12 12

32 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 12 12

33 MATERIALFESTIGKEIT Festigkeit  (Dicke)3
Festigkeit  Elastizitätsmodul (E) Festigkeit  1 Wassergehalt 12 12

34 ELASTISCHE KRÄFTE 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 1 Tränenfilmdicke 12 12

35 Linsenverzögerung 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 12 12

36 WEICHLINSEN Basiskurve
Bei weichen Linsen hat die Änderung der Basiskurve kaum eine Wirkung auf die Veränderung des Sitzes der KL 12 12

37 Radius der frontoptischen Zone
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 12 12

38 S1 S1 D1 D1 Gleiche sagitale Höhe, gleicher Durchmesser
ABER... unterschiedliches Design = unterschiedl. Verhalten 12 12

39 PHILOSOPHIE DER WEICHLINSEN-ANPASSUNG
S2 > S1 > S3 gleiche Basiskurve S1 S1 D1 D1 ‘urprüngl. Sitz’ ‘effektiv steiler’ flacherere Basiskurve gleiche Basiskurve S3 S4 D4 D3 ‘gleich’ ‘effektiv flacher’ S1 S4  D1 D4 12 12

40 VERÄNDERUNG DES WEICHLINSENSITZES
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) 12 12

41 RÜCKFLÄCHENGESTALTUNGEN
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 12 12

42 Rückflächenkurven in der Peripherie
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)  12 12

43 VORDERFLÄCHENGESTALTUNG
Vorderflächengestaltung ist ebenso wichtig für: Linsensitz Komfort 12 12

44 VORDERFLÄCHENGESTALTUNG
Vorderflächendesign hängt etwas vom Herstellungsprozess ab Falls Xerogel Teil des Herstellungsprozesses ist, wird sphärisches Xerogel asphärisch nach der Hydratation – Quellung ist anisotrop 12 12

45 Durchmesser der frontoptischen Zone
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46 VORDERFLÄCHENGESTALTUNG
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 12 12

47 VORDERFLÄCHENGESTALTUNG
Vorderfläche kann ebenso bifokale oder multikokale Komponenten enthalten, wie: Durchgehende asphärische Fläche Konzentrisch bifokal Flat-top Segment 12 12

48 DICKE UND RANDDESIGN WEICHER LINSEN
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 12 12

49 ASPHÄRISCHE WEICHLINSEN
Hier ist mit ‘asphärisch’ kegelförmig gemeint Eine mathematisch regelmäßige nicht- sphärische Oberfläche Basiert auf Kegelschnitten Ein Kreis wird als Sonderfall betrachtet 12 12

50 KEGELSCHNITTE Kreis Ellipse Parabel Hyperbel 12 12

51 KEGELSCHNITTE y2 = 2r0x - x2(1 - e2) wobei:
e = Exzentrizität = (1- b2/a2) b = Hauptdurchmesser des Schnitts a = kleinerer Durchmesser 12 12

52 Kegelschnitte r0 Parabel e=1 Ellipse e=0,5 Kreis e=0 (0,0) = 7,80 mm
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53 EXZENTRIZITÄTEN DER KEGELSCHNITTE
Kreis e = 0 Ellipse 0 < e < 1.0 Parabel e = 1.0 12 12

54 EXZENTRIZITÄT Je größer die Exzenrizität, desto schneller flacht die Peripherie ab (exponentiell) p=(1-e2), p=Gestaltfaktor, ein Index für peripheres Abflachen oder Ansteigen 12 12

55 WARUM ASPHÄRISCH? Asphären sollen Linse/Hornhaut- Verbindung optimieren Asphären reduzieren den lokalen Druck wegen der peripheren Kurve/ Übergangszonen Diskontinuitäten 12 12

56 ERSTE ASPHÄRISCHE WEICHE LINSE
(Hirst [NZ], frühe 1970er) Con-O-Coid, elliptische Rückfläche 2 Exzentrizitäten werden angeboten sphärisch und auch torisch 12 12

57 HORNHAUT IST NICHT SYMMETRISCH
Asymmetrie ist gewöhnlich nicht groß Hornhaut wird für ein Ellipsoid gehalten (Annäherung erster Ordnung) Exzentrizitäten (e) der Hornhaut: 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) 12 12

58 VERFÜGBARE ASPHÄREN Wenige asphär. Weiche Linsen werden vermarktet
Die meisten haben durchgehende asphär. Rückflächenkurven Produktion ist einfacher mit CNC-Drehmaschinen oder Formgießen 12 12

59 WEICHE ASPHÄREN Asphären benötigen weniger Stufen der Rückflächenkurve um dei verschiedenen Sitzarten abzudecken Attraktiv für ‘Lagerlinsen’-firmen 12 12

60 ASPHÄREN - VORTEILE Bessere Linsen/Cornea-Peri-Limbal Sitzverbindung
Weniger unterschiedliche Basiskurven notwendig Linsensitz reagiert weniger sensibel auf Linsendurchmesseränderungen Erhöhte Linsenbewegung Druck ist gleichmäßiger verteilt 12 12

61 ASPHÄREN - NACHTEILE 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 12 12

62 ASPHÄREN - NACHTEILE Aufwendiger herzustellen
Nicht so schnell verfügbar Wird als komplizierter empfunden Könnte sich stärker bewegen und sich mehr dezentrieren als eine sphärische Linse 12 12

63 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 12 12

64 UMFANG VON WEICHLINSEN PARAMETERN
GD (ØT) BOZR (r0) Mittendicke (tc) Fv Sph Cyl H2O Gehalt Oao tER 12, ,5 mm 7, ,6 mm 0, ,35 mm +35 dpt 0, dpt % 6, ,5 mm 0, ,25 mm 12 12

65 LINSENGEWICHT Hängt ab von: Dicke Scheitelbrechwert Wassergehalt
Durchmesser 12 12

66 DIE ZUKUNFT 12 12

67 MATERIALIEN FÜR WEICHE LINSEN
Neue und neuartige Materialien Komplexere Designs 12 12

68 HYDROGEL LINSEN UM RESTÖDEME ZU VERMEIDEN
Ziel ist, die Dicke zu reduzieren ohne Austrocknung Experimentelle Hydrogele in Verbindung mit Silikon, Fluorkohlenwasserstoff etc. in der Forschung 12 12

69 MITTLERE AUGENABTROCKNUNGSZEIT (SEK)
(Guillon & Guillon, 1990) Normales Auge 25 Weiche Linse 7 Formstabile Linse 4 12 12

70 VERÄNDERUNG DER LINSENOBERFLÄCHE
Benetzbarer machen Nachahmen der Natur (Epithel/Tränen) Haltbarkeit der veränderten Oberfläche muss mit der erwarteten Linsenhaltbarkeit zusammenpassen 12 12

71 Picture Placement Holder

72 KEGELSCHNITTE Tränenfilm Tränenfilm SYNTHETISCHES POLYMER Oberflächen-
behandlung und Nachahmung der Natur SYNTHETISCHES POLYMER 12 12

73 Die perfekte Linse, Design/Material Kombination, muss noch geschaffen werden!
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