T.C. Prof. Dr. N. Reşat Belger Beyoğlu Göz Eğitim ve Araştırma Hastanesi 1. Göz Kliniği Şef: Prof. Dr. Ömer Faruk Yılmaz PRESBİYOPİNİN CERRAHİ TEDAVİSİ İÇİN ACUFOCUS CORNEAL INLAY (ACI) İMPLANTASYONUNUN ETKİNLİK VE GÜVENİLİRLİĞİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ UZMANLIK TEZİ Dr. Alper Ağca İstanbul-2007
Mehmet Zahit Ağca ya 1
2 TEŞEKKÜR Beyoğlu Göz Hastanesinde yetişip bugün ülkemizin pek çok yerinde görev yapan tüm göz hekimlerinin her zaman saygıyla hatırlamaya devam edeceği değerli hocamız Prof. Dr. Ömer Faruk Yılmaz bizlere yalnızca mesleki anlamda değil insanlık anlamında da çok şey öğretmiştir. Hakkını hiçbir zaman ödeyemeyeceğimiz hocamıza teşekkür ederim. Başta, engin akademik bilgisi ile hepimize örnek olup, asistanlık eğitimiz boyunca her an yanımızda olan Doç. Dr. Şükrü Bayraktar olmak üzere, eğitimimize katkıları nedeniyle Doç. Dr. Vedat Kaya ve Doç. Dr. Ziya Kapran a; ayrıca hastanemizde görev yapıp isimlerini sayamadığım tüm uzmanlarımıza, asistan arkadaşlarıma, hemşiresiyle personeliyle tüm Beyoğlu Göz Hastanesi camiasına teşekkür ederim.. Ayrıca eğitim hayatım boyunca her zaman yanımda olan annem ve kardeşim ile asistanlığım boyunca hiç sitem etmeden bana destek olan eşim Çiğdem e de teşekkür ederim. Saygılarımla Alper Ağca İstanbul, 2007
3 İÇİNDEKİLER GİRİŞ.. 4 GENEL BİLGİLER Anatomi ve fizyoloji.. 5-12 Temel optik kavramlar. 13-26 Presbiyopi ve Tedavisi 27-38 GEREÇ VE YÖNTEM Preop ve postop muayeneler. 39 Cerrahi ve istatistiksel yöntem... 40-41 BULGULAR Preoperatif hasta özellikleri ve takip. 42-43 Tahsihsiz uzak görme. 43-45 Yakın görme.. 45-48 En iyi düzeltilmiş uzak görme. 48-49 Eksplante edilen vakalar. 50-51 Fotoğraflar 52-54 TARTIŞMA. 55-60 SONUÇLAR... 61 KAYNAKLAR. 62-70
4 GİRİŞ Yaşlanmayla akomodasyon mekanizmasının kaybı (presbiyopi) sonucu gelişen fonksiyon kaybını telafi etmek için en sık kullanılan yöntem yakın gözlükleri olsa da son yıllarda gerek refraktif cerrahideki gelişmelerin ve başarıların olumlu motivasyonuyla, gerekse prebiyopiden etkilenen insanların çok büyük bir kitle oluşturması nedeniyle presbiyopinin cerrahi tedavisi için artan bir ilgi mevcuttur. Presbiyopinin cerrahi tedavisi için kullanılmak üzere korneayı, lensi ya da sklerayı hedef alan birçok refraktif prosedür tanımlanmıştır. Genel bilgiler kısmında özetlecek olan tüm bu prosedürlerin herbirinin kendine özgü avantaj ve dezavantajları olsa da presbiyopinin cerrahi tedavisinde henüz hiçbir yöntemle PRK, LASIK, LASEK, intraoküler lens implantasyonu ve benzeri prosedürlerle refraktif kusurların düzeltilmesinde sağlanmış olan başarı tekrarlanamamıştır. Bu çalışmanın amacı presbiyopinin cerrahi tedavisinde kullanılmak üzere tasarlanmış, pinhole etkisi yaratarak odak derinliğini arttırmayı böylece presbiyopiye bağlı semptomları ortadan kaldırmayı hedefleyen bir implant olan AcuFocus Corneal Inlay in (ACI TM, AcuFocus, Inc., Irvine, Calif.) emetrop presbiyopik hastalardaki etkinlik ve güvenilirliğini araştırmaktır.
5 GENEL BİLGİLER KORNEA ANATOMİ VE FİZYOLOJİSİ Kornea Epiteli: Keratinize olmayan çok katlı (5-7 sıra) yassı epitelden oluşur. Yaklaşık 50 mikronluk kalınlığı ile toplam kornea kalınlığının yaklaşık %10 unu oluşturmaktadır. Ancak herpetik keratiti olan ya da refraktif cerrahi geçiren hastalarda hiperplaziye uğraması toplam kalınlığının hücre tabakası sayısına göre değil stroma ve kornea yüzey şekline göre organize olduğunu göstermektedir (1) Epitelin tabakalı yapısı içinde 3 tip epitel hücresi bulunur: yüzeyel hücreler, kanat hücreleri ve bazal hücreler. Bazal hücreler komponentlerini kendilerinin salgıladığı 40-60 nm kalınlığında bir bazal membran üzerine yerleşmiştir. Sadece bazal hücreler çoğalma yeteneğine sahiptir ve epitel yapısını devam ettirmek için çoğalan bu hücrelerin yüzeyel hücrelere dönüşüp sonuçta yüzeyden dökülür. (Yakın zamana kadar mitoz ile ikiye bölünmesini takiben oluşan iki hücreden birinin bazal membran üzerinde kalırken diğerinin yüzeyel katlara doğru gittiği düşünülüyordu ancak bölünen hücerelerin işaretlendiği son çalışmalar her iki hücreninde yüzeyel katmanlara doğru gittiğini göstermektedir). Bu süreç 7-14 gün sürerken dökülen hücrelerin yerini alttan gelenler doldurur. Epitel tabakası içindeki kemik iliği orijinli özelleşmiş makrofajlar olan dendritik Langerhans hücreleri de bulunur ve korneal immunolojik süreçlerde önemli rol oynar. Bunlar normal koşullarda kornea epiteli periferinde yoğun olarak bulunurlar ancak santral korneada oldukça seyrek görülürler (2). Sayıları oküler inflamasyon ile artarken steroid tedavisi ile azalır (3).
6 Bowman Tabakası: Kornea epitelinin bazal membranının altında bulunan 12 mikron kalınlığında hücresiz bir bölgedir. Proteoglikanların ve kolojen fibrillerinin (çoğunlukla tip 1 ve tip 3) rasgele dizilmesinden oluşmuştur. Buradaki kolojen fibriller stromal keratositler tarafından salgılanmıştır ve stroma ile devamlılık gösterir dolayısıyla bu bölge stromanın ön bölümü olarak da kabul edilebilir. Bowman tabakası hasar sonrası rejenerasyon göstermez ancak yokluğunda da bu bölgede normal epitel oluşup devamlılığını sürdürebilir (dolayısıyla bowman tabakasının fonksiyonu bilinemektedir, üstelik bazı memelilerde Bowman tabakasına rastlanmaz). Stroma: Kornea kalınlığının yaklaşık %90 ını oluşturur. Korneanın fiziksel gücü, şeklinin devamlılığı ve şeffaflığı büyük ölçüde stromanın anatomik ve biyokimyasal özelliklerine bağlıdır. Kornea stroması hücresel elemanlar (%2-3) ve ekstraselüler matriks ten oluşmaktadır ve bu yapı içerisinden sinir lifleri de geçmektedir. Stromanın temel hücresel elemanları keratositler iken ekstraselüler matriksin temel elemanları kollojen ve proteoglikanlardır (proteoglikanlar merkezi bir proteine bağlanmış glikozaminoglikanlardan oluşurlar). Korneanın asıl hücresel bileşeni keratositlerdir. Keratositler korneaya özelleşmiş fibrositlerdir ve stromal hasar ile metabolik olarak aktive olduklarında fenotipleri değişerek fibroblast veya myofibroblast (fibroblast ve myofibroblastları morfolojik olarak ayırmak mümkün değildir ancak fonksiyonları farklıdır) olarak isimlendirilen hücrelere dönüşebilirler. Keratotositler stromal matriksin devamlılığından sorumludurlar. Kolojen, proteoglikan ve çeşitli kolojen parçalayıcı enzimler salgılarlar. Kornea stromasının yapısal ve biokimyasal
7 dengesi ekstraselüler matriks bileşenlerinin sentez ve yıkımının keratositler tarafından düzenlenmesiyle sağlanır. Keratositlerin 2-3 yıllık dönüşüm süreleri vardır. Kolojen lamellerinin aralarına saçılmışlardır ancak uzun prosesleri ile birbirlerine temas halinde üç boyutlu bir ağ oluştururlar ve proseslerin ucundaki gap junctionlar ile bağlantı halindedirler (4). Keratositlerin mitotik fonksiyonları ekstraselüler matriksle etkileşimleri ile organize ediliyor gibi görülmektedir çünkü normal organize stromada oldukça düşük olan mitotik aktiviteleri kültür ortamında göreceli olarak yüksektir. Kolojen lifleri keratositler tarafından sentezlenip ekstraselüler matrikse salgılanırlar. Kolojen molekülünün sarmal bir yapısı vardır. (α zinciri; her bir α zinciri ayrı bir genin ürünüdür ve ayrı bir amino asit dizilimi gösterir). Sarmal yapıdaki her bir kolojen molekülü yine sarmal yapıdaki başka 2 kolojen molekülü ile birleşerek 3 lü bir sarmal oluşturur. Hem 3 lü sarmaldaki zincirler arasında hemde komşu 3 lü sarmallar arasında çapraz bağlar bulunması oldukça dayanıklı bir yapı oluşturur. İnsan vücudunda 3 lü sarmal yapıdaki α zincirlerinin kombinasyonuna göre 21 farklı Kolojen tipi vardır ve bunların en az 11 i (Tip I,III,IV,V,VI,VII,VIII,XII,,XVII,XVIII,XX) insan korneasında da bulunur ancak stromada en çok bulunan Tip I kollojendir. (5-15). Kolojen liflerinin hem çapı (27-35nm) hemde kolojen lifleri arası mesafe tüm korneada oldukça tekdüzedir ve kornea yüzeyine paralel dizilerek limbustan limbusa uzanan yaklaşık 300 lamel oluştururlar (16). Bu düzenli yapı saydamlığın sağlanması için çok önemlidir. Tip I kolojenin korneaya özgü küçük çapı ve düzenli yapısında tip V kolojen (sklera da dahil olmak üzere başka dokularda tip V kolojenin toplam kolojene oranı %2-5 iken korneada bu oran %20 dir) ve proteoglikanlar önemli rol oynar (5). Proteoglikanlar stroma matriksinin diğer ana bileşenidir ve keratositler tarafından sentezlenmektedirler ancak yara iyileşmesinin erken dönemlerinde epitel hücreleri tarafından da sentezlenirler. Proteoglikanlar merkezi bir proteine bağlanmış 1 ya da daha fazla glikozaminoglikan(gag) yan zincirden oluşurlar ve çoğunlukla bu glikozaminoglikan yan zincirlerine göre isimlendirilmişlerdir çünkü
8 bunların GAG yan zincirleri merkezi proteinlerinden çok daha önce tanımlanmıştır. Korneada en çok bulunan glikozaminoglikan keratan sulfattır (toplam glikozaminolikan içeriğinin yaklaşık %65 ini oluşturur) ve bilindiği kadarıyla lumikan, keratocan, mimecan/osteoglikan ve fibromodulin merkezi proteinlerine bağlı olarak bulunur. Kondroitin sülfat/dermatan sülfat ise korneal glikozaminoglikanların %30 unu oluşturur ve dekorin ve biglikan merkezi proteinlerine bağlı olarak bulunur. Stromal GAG lar arasında stromaya özgün olduğu bilinen yalnızca keratokandır. GAG lar eksi yüklü moleküllerdir ve çok miktarda suyu absorbe etme ve tutma kapasiteleri vardır dolayısıyla korneal hidrasyonu sağlayan dengede endotel ve epitel ile birlikte önemli rol oynarlar. Descament membranı: Descament membranı aslında kornea endotelinin bazal membranıdır. Endotel tarafından in utero 8.haftada sentezlenmeya başlar ve üretimi ömür boyu devam eder dolayısıyla kalınlığı doğumda yaklaşık 3 mikron iken erişkinlikte 8-10 mikrona kadar artar. Yapısını esas olarak tip IV kolojenden ve laminin oluşturmuştur ancak fibronektin de bulunur (17-19). Yapısındaki kolojen (Bowman membranındakinin tersine) stromal kolojen ile devamlılık göstermez.descament membranı yırtılırsa aköz hümör arkasındaki stromaya geçerek ödeme neden olur. Rejenerasyon gösteremez ancak endotel hücreleri migrasyon ile Descament membranındaki defekti kaplayarak ödemin çözülmesini sağlayabilir.
9 Endotel: Descament membranını kaplayan tek sıra poligonal (en sık hekzogonal) hücre tabakasıdır. Hücrelerin kalınlığı yaklaşık 5 mikrondur. En önemli fizyolojik görevi korneal hidrasyonun sağlanması ile ilgilidir ve bu süreçte çok önemli bir rol oynar. Genç erişkinlerde ortalama endotel hücre yoğunluğu 3500hücre/mm2 dir. CV (Coefficint of variation: Hücre alanları ortalamasının standart deviasyonu/ortalama hücre alanı) değeri klinik olarak endotel disfonksiyonunun en hassas göstergesidir. Normali 0,25 olup artması polimegatizm olarak isimlendirilir. Bir başka önemli gösterge hekzagonal hücrelerin toplam hücrelerin ne kadarını oluşturduğudur. Normal değeri % 70 olup hekzogonaliteden uzaklaşılması pleomorfizm olarak adlandırılır ve endotelde yara iyileşmesinin iyi bir göstergesidir. Endotel hasarı hücre alanlarının değişkenliğini arttırırken hekzogonal hücrelerin oranını azaltır. İnsan endotel hücreleri in vivo olarak çoğalmaz ancak kültür ortamında üreyebilmeleri mitoz kapasiteleri olduğunu göstermektedir. Aköz hümördeki ya da mikro çevrelerindeki bir takım faktörler nedeniyle çoğalmalarının engellendiği düşünülmektedir Korneal beslenme ve alloplastik intrakorneal İmplantlar : Korneanın normal metabolik fonksiyonlarını sürdürebilmesi için oksijen ve glukoz ihtiyacının karşılanması şarttır. (20-24) Oksijen korneaya temel olarak gözyaşı filminden difüzyonla ulaşmaktadır. Kornea periferinde limbusa komşu 0.5-1 mm lik korneal halkada besin maddelerinin sağlanması ve metabolik maddelerin uzaklaştırılması bakımından Limbal korneal damarlar rol oynasada bu bölgenin santralinde Kornea epiteli de dahil olmak üzere korneanın glukoz ihtiyacı ise esas olarak aköz sıvısından difüzyon sayesinde sağlanır (25). Bu nedenle stroma içine yerleştirilecek suya
10 geçirgen olmayan bir implant glukozun epitel ile implant arasında kalan korneaya ulaşımını etkileyebilir ancak implant ile aköz sıvısı arasındaki bölgenin glukoz metabolizmasını etkilemeyecektir. Vücuda anatomik veya fizyolojik bir fonksiyonu yerine getirmek üzere implante edilen inorganik maddelere alloplastik implantlar denir. İntrakorneal alloplastik implant kullanımı 1949 da Barraquer ile literatüre girmiştir. Barraquer tavşan ve kedilerde cam ve plastik materyal kullanarak yaptığı çalışmalarda ön stromada oluşan nekroz nedeniyle bunların tolere edilemediklerini (ancak implant arkasındaki stromanın şeffaf kaldığını) görmüştür. Barraquer bu nedenle kornea için en iyi materyalin yine korneanın kendisi olduğuna inanmış ve alloplastik materyalleri bırakıp çalışmalarını keratofaki ve keratomileusisi geliştirmesine yol açacak şekilde sürdürmüştür. Fakat göze en uygun olan alloplastik materyal arayışı devam etmiştir. 1961 yılında Knowles tarafından yapılan bir çalışmada Polietilen, polivinilidin ve polipropilen (suya geçirgen olmayan materyaller) ile tavşan gözlerinde yapılan histolojik bir çalışmada implante edilen materyale ve derinliğine bakılmaksızın tüm gözlerde implant önünde inflamasyon olmaksızın dejeneratif bir süreç izlenmiş (birçoğunda ülserasyon seviyesinde) implant altındaki stromada ise herhangi bir değişim görülmemiştir (26). Çalışmanın yazarı ve ülserlerin sadece materyal üzerinde ve keskin sınırlı olması ayrıca inflamasyon görülmemesi nedeniyle dejenerasyonun besin maddelerinin bu bölgeye ulaşamaması, oluşan metabolik maddelerin bölgeden uzaklaştırılamaması veya implant önündeki stromanın dehidrate olmasına bağlı geliştiği sonucuna varmıştır. 1963 yılında Choyce tarafından büllöz keratopatisi olan 74 hastaya mekanik bariyer etkisi ile aköz sıvısından ön stromaya sıvı geçişini ve korneal ödemi engellemek için polimetil metakrilat implante edilmiştir. En uzunu 4 yıl takip edilen hastaların bu materyali iyi tolere ettiği görülmüştür (27,28).
11 1967 yılında Maurice tarafından tavşanlarda suya geçirgen olmayan bir intrakorneal implantın önündeki epitele glukoz ulaşımı matematiksel bir model yardımıyla incelenmiş ve 4mm den geniş çapa sahip implantların ön stromada ülserasyona neden olacak şekilde glukoz ulaşımını engellediğini göstermiştir (29). Maurice makalesinde başka bazı yazarların deneyimlerine dayanarak (26,30) insan korneasında üst limitin maksimum 5mm olabileceği sonucuna varmıştır. 1980 lerde Choyce polisulfon lenslerin kullanımını gündeme getirmiştir. 1986 yılında Lane SL, Cameron JD ve Lindstrom RL tarafından kedi gözlerinde yapılan bir çalışmada ise tüm hayvanların gözüne 5mm çapında deliksiz diğer gözlerine ise 5mm çapında ve üzerinde 35 mikronluk delikler bulunan polisülfone lensler implante edilmiş deliksiz polisülfone implante edilen gözlerin %50 sinde ön korneal stromada incelme, %33 ünde lensin ektrüzyonu, %33 ünde vaskülarizasyon, %17 sinde ön stromal nekroz görülmüş ancak delikli polisülfone implante edilen gözlerde bu komplikasyonlar görülmemiştir (31). Sonuç olarak intrakorneal bir implantın çapı ve geçirgenliği implant önündeki korneanın beslenmesi için hayati önem arz etmektedir. Materyal olarak suya geçirgen olmayan bir implantın çapı ne kadar küçük olursa üzerinde kalan yapılar o kadar az etkilenecektir ayrıca bu materyal üzerine açılacak delikler suyun ve besin maddelerinin geçişine izin vereceğinden besin maddelerinin ön stromaya ulaşımını ciddi şekilde kolaylaştırır. Kornea sıvı dengesi: Kornea stromasında yer alan proteoglikanların elektriksel yükü sebebiyle stroma, suyu içine çekme eğilimindedir fakat iki faktör kornea stromasındaki ödemi önleyip stromanın su içeriğini yaklaşık % 78 seviyesinde tutar. Bunlar, endotelin bariyer ve pompa fonksiyonlarıdır. Endotel çıkarıldığı zaman kornea kalınlığının saatte 127 µm, metabolik pompa inhibe edildiğinde ise 33 µm arttığı görülmüştür (32). Yani endotelin bariyer
12 etkisine rağmen stromaya doğru bir sızıntı vardır ve metabolik ihtiyacı karşılayan bu sızıntıdan kaynaklanacak olan ödem metabolik pompa ile sıvının tekrar aköze gönderilmesi sayesinde engellenir. Suyun tekrar aköz sıvısına gönderilmesi aktif transport mekanizmasıyla değil iyonların aktif transportu sonucu oluşan ozmotik gradient farkı sayesinde dolaylı yoldan gerçekleşir ve bu yüzden sıvı pompasından ziyade metabolik pompa terimi kullanılmalıdır (32). Kornea endotelinde çok sayıda iyon transport sisteminin varlığı tanımlanmıştır. Endotelyal hücrenin lateral membranında bulunan Na-K ATPaz sistemi en iyi bilinen ve sıvı dengesi için en önemli endotelyal iyon transport sistemidir. Ancak aslında endotel hücrelerinin bazal apical ve lateral hücre duvarlarında bulunan ve Na +2, K +1, Cl -1, Mg +2, HCO3-1, H +1 gibi iyonların stroma, endotel ve aköz sıvısı arasındaki hareketlerini düzen birçok iyon transfer mekanizması sıvı dengesini sağlamak için birbiri ile kompleks bir ilişki içinde çalışır. Hücre içinde varolan su ve hücreler arası mesafeden gelen karbondioksitin önce karbonik asite dönüşmesini sonra da hidrojen ve bikarbonat iyonlarına ayrışmasını sağlayan karbonikanhidraz enzimi de korneal sıvı dengesinde önemli rol oynamaktadır ve bloke edilmesiyle korneal ödem (in vitro olarak) ortaya çıksa da bu etki Na-K ATPaz enziminin inhibisyonu ile ortaya çıkan etki kadar büyük değildir (33).
13 TEMEL OPTİK KAVRAMLAR: Korneanın optik özellikleri açısından saydamlığı, yüzey şekli ve refraktif indeksi oldukça önemlidir. Kormeanın saydamlığından kornea stromasındaki kolojen liflerin düzeni sorumludur. Birbirine paralel uzanan kolojen liflerinin hem çapı (22.5-35nm) hem de hem de birbilerine olan uzaklıkları(41.4±0,5nm) oldukça homojendir ve ışığın dalga boyunun yarısından daha azdır (34-36). Bu anatomik özellik sayesinde gelen ışığın her bir kolojen lifindeki saçılımı diğer kolojen liflerden saçılan ışıkla interferans sonucu dengelenmekte ve ışık korneadan saçılıma uğramadan geçebilmektedir. Eğer kolojen liflerin çapları, birbirine paralel yapısı ya da birbirine olan uzaklığı rasgele dağılım gösterecek şekilde değişecek olursa (korneal ödem ya da fibrozis de olduğu gibi) ışık rasgele saçılacak ve kornea saydamlığını kaybedecektir (37). Gözün toplam refraktif gücünün üçte ikisini oluşturan korneanın yüzey eğimindeki ufak bir değişiklik ciddi refraktif sonuçlar doğurabilir. Özellikle santral korneada birkaç hücre katı kadar yükseklik farkları bile ciddi eğim farklılıklarına ve refraktif değişikliklere neden olabilir. Şekil 1 de 45.0 D ve +45.25 D gücüne sahip iki teorik korneal yüzey arasındaki yükseklik farkı verilmiştir (38). Santral 1,5 mm lik bölgeye dikkat edilirse en derin yerinde sadece 6,86 mikron derinliğinde olan bir bölgenin doldurulması ile (örn: epitel hiperplazisi, ya da ekstraselüler matriks depozisyonu) 1,5 mm lik zondaki refraktif gücü (45.00 D lik yüzeyi 43.00D e çevirerek) 2 diopter düşürmenin mümkün olduğu görülür.
14 Şekil 1: 43.0 ve 45.00D gücündeki iki teorik korneal yüzey arasındaki yükseklik farkı 1,5 mm 1 mm 0,5 mm Yükseklik farkı: 0,74 µ Yükseklik farkı: 3,00 µ Yükseklik farkı: 6,86 µ 45 D 43 D Işık refraktif indeksi farklı olan bir ortama geçerken ara yüzeyde kırınıma uğrar ve eğimli bir yüzeyin refraktif gücü yüzey eğimine ve kırıcılık indeksine.bağlıdır. Korneanının ön (kornea ön yüzey eğimi gözyaşı filminin yüzey eğimini de belirler) ve arka yüzey eğimleri ile havanın, gözyaşı filminin, korneanın ve aköz hümörün refraktif indeksleri korneanın kırıcılık özelliklerini belirler. Tablo 1 de bu yüzeylerin refraktif indeksleri verilmiştir Tablo 1: Korneal refraksiyon açısından önemli ortamların refraktif indeksleri Hava 1,000 Gözyaşı filmi 1,336 Kornea 1,376 Aköz hümör 1,336 Kornea söz konusu olduğunda ışık havadan gözyaşı filmine ( +44.00 D) gözyaşı filminden korneaya( +5,00D) ve korneadan aköz hümöre ( -6,00D) geçerken kırılmaya uğrar dolayısıyla ortalama refraktif gücü yaklaşık 43 diopterdir (39). Havadan gözyaşı filmine ve gözyaşı filminden korneaya geçerken düşük refraktif indekse sahip ortamdan yüksek refraktif ortama geçtiği için konverjan(+ diopter ile ifade edilir) şekilde refraksiyona uğrayan ışık kornea arka yüzünden aköz
15 sıvısına geçerken refraktif indeksi daha düşük bir ortama geçtiği için diverjan (- diopter ile ifade edilir.) şekilde kırılmaya uğrar. Kornea ön yüzeyinin eğrilik yarıçapı ile gözyaşı filminin eğrilik yarıçapları eşittir ve klasik bir topografi cihazı ile ölçülebilir ancak kornea arka yüzey eğimini klasik bir topografi cihazı ile ölçülemez. Normalde korneada ön ve arka yüzey eğimleri arasında bir ilişki vardır ve arka yüzey eğimi ön yüzey eğiminden tahmin edilebilir. Keratorefraktif cerrahi geçirmemiş normal populasyonda kornea arka yüzey eğrilik yarıçapı ön yüzey eğrilik yarıçapından ortalama 1.2 mm daha azdır (40). Klasik topografi ve keratometri cihazlarında korneanın kırıcılık gücü hesaplanırken arka yüzey eğimi ile ön yüzey eğimi arasındaki ilişkinin herkeste aynı olduğu şeklinde bir kabullenme yapılır. Bu kabullenme sayesinde ön yüzey eğiminden hesaplanan arka yüzeyin refraktif etkisini hesaba katmak için ışığın havadan göz içine geçerken 1.3375 refraktif indekse (keratometrik refraktif indeks) ve korneanın ön yüzey eğimine sahip tek bir korneal ara yüzeyde kırıldığı varsayılır. (Şekil 2) Şekil 2: Klasik topografi ya da keratometri cihazlarının kornea ile ilgili varsayımı Yüzey eğimi= y Yüzey eğimi= x Gerçek Refraktif indeks = 1.376 Yüzey eğimi= x Keratometrik Refraktif indeks = 1.3375 Normal popülasyon için bu yöntem gerçeğe çok yakın sonuç verir ancak refraktif cerrahi geçirmiş hastalarda yanlış sonuç vermektedir. Çünkü korneal refraktif cerrahi geçiren hastalarda ön yüzey eğimi değişirken arka yüzey eğimi değişmez
16 Böylece arka yüzeyin refraktif gücünün ön yüzeyin refraktif gücüne oranı da (ön yüzey eğiminden hesaplanarak öngörülemeyecek şekilde) değişir. Gözde birçok hesaplamayı yapabilmek için en iyi yöntem gözün indirgenmiş bir modelini kullanmaktır. Gullstrand in şematik gözü ve indirgenmiş şematik gözü (Şekil 3) bu tarz hesaplamalar için oldukça kullanışlıdır ancak bu teorik gözler üzerinde tanımlanmış optik aks, vizüel aks, pupiller aks, görme aksı gibi kavramların gözün gerçek yapısı ile tam olarak uyuşmadığını akılda tutmak gerekir. Şekil 3: İndirgenmiş Gullstrand gözü A 17mm 5,6 mm 17mm B C 22,6mm D A: Ön fokal nota B: Temel düzlem C: Nodal nokta D: Arka fokal nokta Optik aks, Vizüel aks ve Optik zon: Gözün optik aksı Gullstrand şematik gözünde tanımlandığı biçimiyle pupilla merkezinden ve nodal noktalardan geçen bir çizgidir (Şekil 4). Vizüel aks ise objeyi foveayı ve nodal noktaları birleştiren çizgidir. Şematik bir göz üzerinde hesap yapabilmek için bizim basitleştirilmiş modellerde tanımladığımız çizgiler olan bu akslar gerçek bir gözde bu şekilleriyle çizilemezler ve özellikle eksantrik pupili olan gözlerde bazı ek kavramlara ihtiyaç vardır. Optik aks Obje Vizüel aks N N Fovea Şekil 4: Gullstrand gözünde optik ve vizüel akslar. Sadece nodal noktalar ve optik ve vizüel akslar gösterilmiş, diğer ögeler gösterilmemiştir (N: 7,078mm; N : 7,332mm
17 Şekil 5: Optik aks ya da vizüel aksın kapalı olması neyi değiştirir? Optik zon nedir? A Obje B Obje C Obje D Optik aks Optik zon Obje Vizüel aks: Vizüel aks ve optik aksın pupil tarafından bloke edildiğine dikkat ediniz Pupil Fovea Şekil 5A daki lensin kusursuz olduğu varsayılırsa (her noktasından geçen ışınlar aynı fokal noktaya odaklanıyor) bu lens arkasına konulacak bir apertür difraksiyon ve azalan ışık miktarı nedeniyle minimal bir kalite kaybı yaratsa da pozisyonu (optik aksı kapatsa bile) görüntü konumunu ya da kalitesini
18 etkilemeyecektir (Şekil 5B ve 5C). Lens kusursuz ise Şekil 5C deki görüntü şekil 5B dekinden daha kaliteli olmayacaktır. Önemli olan apertür açıklığına denk gelen lens kısmının ışınları ne istikamette ve ne kadar az kusurla kırdığıdır. Şekil 5D de bazı kavramlar arasındaki farkı vurgulamak açısından hafif desantralize pupillası olan bir göz aynı objeye fiske etmiş olarak çizilmiştir. Bu şeklin diğerlerinden lensin yerini korneanın almış olması ve beyin tarafından ilgilenilen objenin optik aks üzerinde yer almaması dışında farkı yoktur. Vizüel aks da, optik aks da yalnızca referans çizgileridir. Kısacası vizüel aks fovea ile obje arasındaki hayali düz çizgidir ancak görüntüyü oluşturan ışınlar bu düz çizgiyi izlemek zorunda değildir. Gözde pupil açıklığından geçip foveaya ulaşan ve görüntüyü oluşturan ışınların refraksiyona uğradığı kornea bölgesinin adı optik zondur ve pupil girişi üzerine denk gelen kornea bölgesi olarak tanımlanmıştır (41) Yukarıdaki gözde vizüel aksın ya da optik aksın herhangi bir opasite ile kapalı olup olmaması değil ama periferde kalan optik zonun uygun refraktif özelliğe sahip olup olmaması hastanın vizyonunu etkiler. Dolayısıyla klinikte son derece eksantrik pupili olmasına rağmen bir yandan da oldukça iyi görme keskinliği olan hastalar görülebilmektedir. Pupil girişi, Ana ışın ve Görme yolu: Bir hastanın pupillasına baktığımızda pupilla ile aramızda hastanın korneası ve humor aközü (yani toplamda + güce sahip bir refraktif sistem )olduğundan gördüğümüz şekil gerçek pupilla değil, onun yaklaşık %14 daha büyük ve 0.3 mm daha öndeki imajıdır. Bu imaj enterance pupil (pupil girişi) olarak isimlendirilir (42). Kişinin foveasını fiske ettiği cisimden gelip pupil girişinin santralinden geçerek foveaya uzanan ışına ana ışın (chief ray) denir (43). Cisim ile pupil girişinin merkezini birleştiren çizgi görme yolu (line of sight) (42) olarak isimlendirilir. Pupil girişi (enterance pupil) ve görme yolu (line of sight) Şekil 6 üzerinde tanımlanmıştır.
19 Şekil 6: Görme yolu, ana ışın, pupil girişi, gerçek pupil 1: Optik zon, 2: Pupil girişi, 3: Gerçek pupil Optik aks Görme yolu 1 2 3 Obje Vizüel aks Fovea Bu şekillerle esas açıklamaya çalışılan şudur : 1. Optik zon teorik olarak optik ya da vizüel aks üzerinde olmak zorunda değildir. 2. Optik zonun pupil girişi üzerinde olmaması düşünülemez (44,45) (Tanım itibariyla öyledir. Çünkü foveaya ulaşarak görüntü oluşturmuş ışınlar pupil alanından geçmiş olmak zorundadır. ) Optik zon zaten tanım icabı sabit bir bölge değildir ve değişen pupil çapı ile birlikte sürekli değişir. Korneanın bazı bölgeleri bazen optik zon içine girerken bazen girmeyebilir. İster istemez bu durum akla şu soruyu getirmektedir. Acaba optik zonun bazı bölgeleri görme kalitesi açısından diğer bölgelerinden daha önemli midir ve eğer böyle bir durum varsa bu bölgeler nereleridir (Fonksiyonel optik zon kavramı). Örneğin şekildeki gözde optik zonun merkezi değil vizüel aksa yakın tarafı optik açıdan daha önemli olabilir, tam tersi geçerli olabilir, ya da arada bir fark bulunmayabilir. Aslında teorik açıdan Stiles-Crawford etkisi foveal reseptörlerin (fiberoptik kablolar gibi) yönelimlerine paralel gelen ışın
20 demetlerine daha hassas olduğu açılı gelen ışınların bu hücreleri daha az uyardığı bu yüzden bu yüzden paraksiyel (optik aksa yakın) ışınların santral görme açısından daha önemli olduğunu öngörmektedir ancak bu durumun klinik etkisi biraz tartışmalıdır. Standart bir LASIK ablasyonunda santralizasyon için nasıl bir yöntem kullanılırsa kullanılsın eğer sonuç olarak optik zonun (pupil açıklığına denk gelen kornea bölgesi) bir kısmına ablasyon yapılıp bir kısmına yapılmaz ise multifokalite ve aberasyonlar oluşacak ve (ablasyon yapılan/yapılmayan optik zon miktarına bağlı olarak) bazı hastalarda görme keskinlinde düşme, glare ve halo gibi şikayetler oluşacaktır. Çalışmamızda yer alan ACI in implantasyonunda ise santralizasyon derken kastettiğimiz kavramın fotoablasyonun santralizasyonundan biraz farklı bir kavram olduğuna değinmek gerekir. Burada yapılan iş optik zonun büyük bir kısmını tamamen kapatıp sadece 1.5 mm gibi çok küçük bir bölgesini açıkta bırakmaktır. Yani yapılacak iş optik zonun açıkta bırakılacak bölgesini seçmek dir. Biz çalışmamızda aynı göz için bile değişik pupil çaplarında değişik bölgelerde olacak olan optik zon santralini değil, her göz için operasyon boyunca sabit bir nokta olacak olan vizüel aks çevresini açıkta bırakmayı hedefledik. Kappa ve Lambda açıları: Klinikte hastanın gözü ile gözlemci arasında koaksiyel olarak tutulan ışığın korneada oluşturduğu refle ile pupil merkezi arasındaki açıya Kappa açısı denmektedir. Aslında Kappa açısı vizüel aks ile pupiller aks arasındaki açıdır ve vizüel aksı tesbit etmek mümkün olmadığından (ışık reflesi oldukça yakın olsa da tam olarak vizüel aks üzerinde değildir) gözdeki Kappa açısını ölçmek mümkün değildir. Ancak pupiller aks ile görme yolu arasındaki açı olan Lambda açısı klinik olarak ölçülebilir ve bu da normal bireylerde 3-6 derece arasında değişmektedir (46). Pupiller aks entrance pupilin merkezinden geçip korneaya dik
21 olarak çıkan çizginin adıdır. Tanım gereği (korneaya dikolarak çıktığından) korneayı tek ettiği noktanın korneal eğrilik yarıçapını belirleyen çemberin merkezinden de geçer. NOT: Birçok optik sistem uzun aksı boyunca rotasyonel olarak simetriktir. En basit tanımıyla bu simetri aksına optik aks denir (47). Bu göz için geliştirilmiş bir tanım değildir ve rotasyonel olarak simetrik olmayan optik sistemlerin optik aksindan söz edilemez. Birden fazla rotasyonel olarak simetrik optik elemanın düzgün olarak hizalandığı bir optik sistemde yine teorik olarak her bir optik elemanın eğim merkezini birleştiren cizgiye optik aks denebilir. Ancak elemanları düzgün hizalanmamış bir sistemde optik aksı tanımlayacak düz bir çizgi çizilemez. Şekil 7A ve B de sistem için çizgisel bir optik aks tanımlanabilirken şekil 7C de sistemin tümüne uyacak çizgisel bir optik akstan söz edilemez. Şekil 7 A B C Aslında gözün optik elemanları düzgün olarak hizalanmadığı için gözde düz çizgisel bir optik akstan söz edilemez. Ancak hesaplamaları kolaylaştırmak bakımından böyle olduğu olduğu varsayılır. Uzak nokta, odak noktası, odak derinliği, odak alanı: Şekil de monofokal bir optik sisteme örnek olarak miyopik bir göz verilerek. odak noktası ve uzak nokta kavramları açıklanmıştır. Optik aks üzerindeki hangi
22 noktadan gelen ışınlar retina üzerine odaklanıyorsa bu noktaya o gözün uzak noktası denir. Şekilde verilen göz miyopik bir göz olduğundan uzak nokta sonsuzla göz arasındadır (Emetrop bir gözde ise uzak nokta sonsuzdadır; sonsuzdan yani birbirine paralel gelen ışın demetleri retina üzerinde odaklanır) ve bu noktadaki cisimler retinada net bir görüntü oluşturur. Uzak noktadan değil onun biraz önü ve arkasındaki cisimlerden gelen ışınlar tam retinaya odaklanmadıkları halde optik sistemde bu cisimlerinde net bir görüntüsü oluşabilir (çeşitli faktörlere bağlı olarak bu mümkündür). İmaj planında hangi aralıkta odaklanan cisimlerin net görüntüsü oluşuyorsa bu aralık odak derinliğidir. Obje planında hangi aralıktaki cisimlerin net bir görüntüsü oluşabiliyorsa bu aralık odak alanı olarak isimlendirilir (47) (Şekil 8). (Örn: Sadece makineyi ayarlayıp fotoğrafını çektiğimiz kişi değil onun biraz önü ve arkasındakiler de net çıkarken daha uzak ve yakındakiler bulanık çıkar. Hangi aralıktaki cisimlerin net görüntüsü sağlanabiliyorsa bu aralık odak alanıdır. Bu aralığın iki ucundaki cisimlerin görüntü düzleminde oluşturdukları odak noktaları arasındaki mesafe odak derinliğidir) Şekil 8: Uzak nokta, odak noktası, odak derinliği ve odak alanı kavramları Odak alanı Odak derinliği Uzak nokta Odak noktası Retina