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OCULUS Corvis® ST

Analyse der cornealen biomechanischen Response, Tonometrie und Pachymetrie

Das OCULUS Corvis® ST ist ein Non-Contact-Tonometer mit Ultra-Highspeed-Kamera. Es zeigt die Reaktion der Hornhaut auf den Luftimpuls in einer kurzen Filmsequenz mit mehr als 4 000 Bildern pro Sekunde.

 

Doch das Corvis® ST ist nicht nur Tonometer. Es verbindet Tonometrie und Pachymetrie und setzt insgesamt neue Standards in der Augenheilkunde. Denn gegenüber der reinen Augeninndruckmessung ermittelt es den biomechanisch korrigierten Augeninnendruck (biOP) und liefert damit Werte, die gegenüber konventionellen Verfahren (z.B. Applanationstonometrie) näher am physiologischen IOP liegen.

 

Ob Glaukom (Grüner Star) oder Keratokonus: Das OCULUS Corvis® ST trägt erheblich zur Glaukom-Früherkennung bei und liefert gleichzeitig auch alles, was zur Keratokonuserkennung notwendig ist. Dafür sorgt der Corvis Biomechanische Index (CBI) – eine spezielle Screening Report Software, die sämtliche Befunde in den Vergleich zu normativen Daten setzt. Das erhöht für den Augenarzt die Sicherheit der Untersuchung und liefert in nur einem Messvorgang ein umfassendes und exaktes Bild.

OCULUS Corvis® ST

Häufig gestellte Fragen

Was versteht man unter Hornhaut-Steifigkeit?

Das Corvis® ST ist das erste Gerät in klinischer Praxis, das es ermöglicht, in vivo die Hornhautsteifigkeit zu messen.

Die Hornhaut-Steifigkeit beschreibt die Gesamt-Rigidität des Hornhautgewebes. Es ist ein Maß für den Widerstand der Hornhaut gegen eine elastische Verformung (im Fall des Corvis® ST gegen die elastische Verformung durch den Luftimpuls). Die Biegesteifigkeit wird berechnet anhand der Kraft, die auf ein Material einwirkt, geteilt durch die Verschiebung entlang derselben Achse, in die die Kraft wirkt.

Klinisch ist der Steifigkeits-Parameter, der 2016 von Cynthia Roberts eingeführt wurde, sowohl bei der Keratokonus-Erkennung als auch für die Vorhersage der Glaukom-Progression bedeutsam.

Wie wird der biomechanisch korrigierte IOD (bIOP) ermittelt?

Der biomechanisch korrigierte IOD (bIOP) berücksichtigt die Hornhautdicke, das Alter und die biomechanischen Eigenschaften der Hornhaut. Dies ergibt einen Augeninnendruckwert, der wesentlich weniger stark von diesen Faktoren beeinflusst wird. Erstmals ist es möglich, den IOD auch dann genau zu bestimmen, wenn die Biomechanik der Hornhaut stark verändert ist.

Die Korrekturformel wurde anhand sogenannter finiter Elemente Simulationen abgeleitet. Anhand numerischer Simulationen wurde der Einfluss der Hornhautsteifigkeit, der Hornhautdicke, der Krümmung und der biomechanischen Eigenschaften auf die IOD Messung des Corvis ST® systematisch analysiert. Basierend auf diesen Simulations-Ergebnissen wurde eine analytische Formel abgeleitet, die die Haupt-Einflussgrößen – corneale Biomechanik und Hornhautdicke – kompensiert.
Der bIOP wurde sowohl anhand von experimentellen Studien (Kadaver-Augen) als auch anhand klinischer Studien mehrmals validiert.

Beeinflusst der Tränenfilm oder eine ungenaue Fixation des Patienten die Corvis® ST Messungen?

Herkömmliche Non-Kontakt-Tonometer sind tränenfilmabhängig, da sie auf einer Reflektion von Infrarotlicht auf dem Tränenfilm basieren. Das Corvis® ST ist das einzige Tonometer weltweit, das Hochgeschwindigkeits-Scheimpflug-Technologie zur Bestimmung des Augeninnendrucks und der Biomechanik verwendet. Die Scheimpflug-Aufnahmen sind tränenfilmunabhängig und werden auch die unzureichende Fixation nicht beeinflusst. Auch hoch irreguläre Hornhäute können noch hochpräzise vermessen werden.

Wie wird der Einfluss des Augeninnendruckes auf die biomechanische Antwort (Dynamische Corneal Reponse Parameter DCR) kompensiert?

Das Corvis ST® enthält eine sehr große Normdatenbank mit Normdaten für alle DCR Parameter für die verschiedenen Augeninnendrücke. Bei jeder Messung des Corvis® ST wird neben den Biomechanik-Parametern auch der Augeninnendruck und insbesondere der biomechanisch korrigierte IOD bestimmt. Als Ergebnis können die DCR-Messwerte des Patienten mit Normdaten verglichen werden, die anhand der Patienten abgeleitet wurden, die denselben IOD aufweisen wie der aktuell gemessene Patient.

Was ist der Corvis Biomechanische Index?

Der CBI wurde entwickelt, um frühe biomechanische Veränderungen bei Hornhaut-Ektasien zu erkennen. Der Parameter basiert auf einer logistischen Regressionsformel, die verschiedene biomechanische Response Parameter (DCR), den Steifigkeitsparameter und das Hornhautdickenprofil entlang des horizontalen Hornhaut-Schnittes einschließt. Bei einer logistischen Regression werden die verschiedenen Parameter miteinander kombiniert, um letztendlich zwischen zwei Zuständen (normal vs. Ektasie) zu unterscheiden.

In einer großen Multizenter-Studie konnte die hohe Genauigkeit des Indexes zur Keratokonus-Erkennung nachgewiesen werden. Bei mehr als 600 Augen betrug die Genauigkeit des CBI zur Keratokonus-Erkennung über 98 Prozent. Darüber hinaus konnte der klinische Nutzen des Parameters auch bei Forme Fruste Keratokonus nachgewiesen werden. In einer Fallserie von Forme Fruste Keratokonus konnte der klinische Nutzen des CBI demonstriert werden, obwohl topographische oder tomographische Parameter komplett unauffällig waren. Diese Fallserie unterstützt die gegenwärtige Theorie, dass lokale biomechanische Veränderungen auftreten, bevor morphologische Auffälligkeiten zu beobachten sind.

Was ist der Tomographisch Biomechanische Index (TBI)

Prof. Renato Ambròsio aus Brasilien hat diesen Index mittels modernster Verfahren des „Machine Learnings“ entwickelt. Der Parameter kombiniert tomographische Parameter der Pentacam® mit biomechanischen Parametern des Corvis® ST, um eine maximale Genauigkeit für das Refraktiv-Screening zu erhalten. Basierend auf der sogenannten Random Forest Methode – einem modernem Ansatz des „Machine Learnings“ – wird ein Gesamtscore abgeleitet, der die Prä-Disposition für eine Hornhautektasie widerspiegelt.

Ein Random Forest Index besteht aus 500 verschiedenen Entscheidungsbäumen. Beim TBI verwendet jeder Baum unterschiedliche Kombinationen aus biomechanischen und tomographischen Parametern, um eine Klassifizierung durchzuführen. Der TBI gibt den Prozentsatz der Entscheidungsbäume an, die die Biomechanik und Tomographie als „auffällig“ eingeschätzt haben.

In einer groß angelegten Validierungsstudie hat sich dieser Index als genauer als alle anderen getesteten biomechanischen, tomographischen und topographischen Parameter herausgestellt. Aktuelle Validierungsstudien aus Deutschland, den USA, Brasilien und China kommen zum gleichen Ergebnis.

Kann der TBI mit jeder Pentacam® berechnet werden?

Jedes Pentacam® Modell kann in Kombination mit dem Corvis® ST zur Berechnung des TBI verwendet werden: die „normale“ Pentacam®, die Pentacam®HR sowie die Pentacam®AXL. Einzige Software-Voraussetzung ist eine Lizenz für die Belin/Ambròsio Software.

Was versteht man unter einem Random Forest Modell?

Ein Random Forest Modell ist ein moderner Ansatz des „Machine Learnings“ zur Klassifizierung. Er besteht in der Regel aus 500 verschiedenen, nicht-korrelierten Entscheidungsbäumen.

Ein Entscheidungsbaum ist ein hierarchisches „baumartiges“ Modell von aufeinanderfolgenden Entscheidungen. Ausgehend von seiner Wurzel folgt er verschiedenen „Ästen“ bzw. Vergabelungen, denen - basierend auf verschiedenen Entscheidungsregeln - gefolgt wird. Am Ende des Baums, den „Blättern“, erfolgt letztendlich die Klassifizierung in verschiedene Zustände. Ein Problem mit einem einzelnen Entscheidungsbaum ist, dass die Vorhersage entweder zu 100 Prozent richtig oder zu 100 Prozent inkorrekt ist.

Daher umfasst ein Random Forest 500 verschiedene Entscheidungsbäume. Jeder dieser Bäume besteht aus einer unterschiedlichen Kombination von Parametern und Entscheidungsregeln. Zur finalen Klassifizierung gibt jeder einzelne Baum seine „Entscheidung“ ab und der Prozentsatz der Bäume mit derselben Klassifizierung wird errechnet. Anstelle einer Klassifizierung eines einzelnen Baums tritt so die „demokratische“ Mehrheitsentscheidung aller Bäume.

(Prof. Ambrósio erklärt den Ausdruck Random Forest (Englisch))

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