Katarakt Hastaları İçin İdeal Düzeltmeyi Hedefleme
Retinal görüntünün bozulmasından birkaç faktör sorumludur: Pupiller alanda difraksiyon,
aberasyonlar ve intraoküler saçılma. Gözde difraksiyonun kısıtlayıcı etkisi küçüktür ve aslında sadece küçük pupillerde fark edilebilir. Oküler aberasyonların görüntü kalitesi üzerindeki etkisi çok daha baskındır.
Sferik aberasyon, tek bir sferik yüzeyin, pupil merkezinden çevresel olarak hareket ettikçe ışınları çok güçlü bir şekilde kırma özelliğidir. Başka bir değişle, ışığın kornea gibi bir refraktif yüzeyden geçerken meydana gelen kırılma miktarını tanımlar ve çevresel, merkezi ışık ışınları için odak noktalarının göreli konumunu karşılaştırır. Sferik aberasyon olduğunda 
oluşan görüntü, eksen dışı görüntünün çevresinde bir haleye (halo veya bulanıklığa) neden olur.
Fakik gözün toplam yüksek dereceli aberasyonları (HOAs); ön kornea yüzeyi, arka kornea yüzeyi, kristalin lens ve retinadan kaynaklanan aberasyonlardan oluşur. Afak gözde ise aberasyonların yüzde 98,2’si ön kornea yüzeyinden kaynaklanmaktadır.
Bu tartışma psödofaki hakkında olduğu için korneal aberasyonlar afak gözün bütünün temsilcisi olarak mutlak öneme sahiptir.
Retinal görüntünün sürekli yüksek kalitede olması için maksimum fizyolojik midriyazis koşullarında foveal görüntünün oluşumuna katkıda bulunan korneal alan (“optical zone” – “entrance pupil”) herhangi bir aberasyon içermemelidir. Bir başka değişle optik açıdan, ideal kornea, yeterli şekil faktörüne (shape factor – asferisite) sahip eliptik bir yüzeyden oluşan
optik alana sahip olmalıdır.
Biyolojik yüzeyler nadiren sferiktir. Kornea ve kristalin, lensin yüzeyleri gibi daha sıklıkla asferiktirler. Asferik yüzey terimi temel olarak sferik olmayan yüzeyleri tarif etse de genel olarak konik denklemi ile tanımlanabilen yüzeyleri belirtmek için kullanılır. Konik eğriler, tabana göre aşağı/yukarı eğimli bir düzleme sahip bir koninin kesiti tarafından oluşturulur ve bunlar daire, elips, parabol ve hiperbolü içerir.
Korneanın asferisitesi genellikle ilgili kesite en iyi uyan konikoidin asferikliği belirlenerek tanımlanır. Bu yaklaşımla bir meridyenin profili sadece iki değerle tanımlanabilir: Apikal yarıçap (tepe noktasının üzerindedir, aynı derecede eğriliğe sahip bir daire olarak ifade edilebilir) ve tepeden çevreye doğru eğrilikteki değişimi temsil eden ve asferiklik derecesini tanımlayan bir şekil faktörü. Bir koniğin şekil faktörünü ifade etmek için dört farklı katsayı kullanılır; konik parametre “p”, şekil faktörü “E”, eksantriklik “e” ve asferisite katsayısı “Q”. 
Bunların her biri aynı şeyi ölçmek ve ifade etmek için farklı şekillerde kullanılır.
Işığın dalga cephesi (wavefront) özellikleri, Zernike polinomları ve Fourier analizi dahil olmak üzere farklı sistemler kullanılarak matematiksel terimlerle tanımlanabilir ve insan gözünde Shack-Hartmann sistemleri ve Tracey aberrometreleri gibi dalga cephesi analizörleri kullanılarak ölçülebilir. Ayrıca korneal topograflar korneanın yüzeyini ölçebilir ve bu veriler korneanın yüksek sıralı aberasyonlarını belirlemek için dönüştürülebilir. Genel olarak, korneal sferik aberasyon (SA) 6 mm’de ölçülür. Popülasyon için ortalama korneal SA +0,27 μm olmasına rağmen, standart sapma büyüktür ve 0,10 μm’ye veya değerin iki katına yaklaşır.
Genç sağlıklı bireylerde akomodasyonda olmayan bir kristalin lensin sferik aberasyonu negatiftir ve genellikle korneal aberasyonu nötralize eder. Yaşlanmayla ve katarakt gelişmesiyle birlikte bu denge pozitif yöne doğru değişir. Ayrıca yine genç sağlıklı bireylerde
arka kornea yüzeyi negatif sferik aberasyona sahipken yaşlanmayla birlikte pozitifleşir.
2000’li yılların başında sferik aberasyonun düzeltilmesinin tanıtılmasından sonra bugüne kadar, bu kavramın uygulanması için çok sayıda strateji geliştirilmiştir. Psödofakik bireylerin kontrast duyarlılığının, aynı yaştaki fakik hastalardan önemli ölçüde farklı olmadığını, ancak daha genç fakik deneklerden önemli ölçüde daha kötü olduğunu gösteren çalışmalar bu konudaki ihtiyacı vurguladılar. Sferik aberasyonu düzeltme ihtiyacı, mezopik ve fotopik koşullar altında gelişmiş görüş netliğinin (veya kontrastın) gösterilmesinin yanı sıra gece sürüş koşullarında iyileştirilmiş işlevsel performansın gösterilmesinden kaynaklanmaktadır.
Asferik lenslere olan ilginin artmasında başlıca iki gelişme sorumluydu; GİL santralizasyonunun daha iyi olmasını sağlayan katarakt cerrahisindeki gelişmeler ve korneal topografilerin kullanıma girmesi ile korneal aberasyonun ölçülebilmesi. Daha sonra, gözdeki asferik GİL desantralizasyonuna duyarlılığı azaltmak ve kornea asferisitesindeki büyük 
varyasyonla başa çıkmak için en iyi seçeneği bulmak amacıyla farklı asferiklik seviyelerine sahip çeşitli asferik GİL tasarımları geliştirildi.
Sferik aberasyonun GİL implantasyonu ile yönetiminde birçok farklı yaklaşım vardır. Bazı cerrahlar hasta ihtiyaçlarını gözeterek cerrahi sonrası pozitif sferik aberasyonun odak derinliği etkisinden faydalanmak için seçili vakalarda hala sferik göz içi lenslerini tercih ediyorlar, ancak Dr. Holladay’a göre sferik aberasyon odak derinliğini artırmaz. Sferik ve asferik lensler arasındaki tek fark, asferik lenslerde en iyi odak tek noktada iken sferiklerde değildir.
Dr. Holladay optik sistemde herhangi bir pozitif sferik aberasyon bırakmanın bir faydası olmadığını iddia eder, çünkü bu durum görüntü kalitesini bozar ve daha önemlisi pupil daraldıkça hastaların yakın görmelerini azaltır9. Diğer bir yaklaşım ise göz içi lensine ait ilave sferik aberasyon oluşturmadan nötral asferik göz içi lensleri kullanarak korneanın fizyolojik sferik aberasyonunu korumaktır. GİL’in santralizasyonunun garanti edilemediği patolojiler durumunda, aberasyonsuz GİL’ler, hastaya yüksek retinal görüntü kalitesi ile yanlış hizalamaya karşı tolerans gösteren bir tasarım arasında kabul edilebilir sonuç sağlamak için iyi bir seçim olabilir. Çünkü geometrik tasarımı daha az karmaşık olan lensler, yanlış hizalamaya karşı daha az optik bozulma sergilerler.
Günümüzde sıkça tercih edilen bir yöntem ise negatif sferik aberasyona sahip göz içi lensi implantasyonu ile rezidüel korneal sferik aberasyonu sıfırlamak ya da azaltmaktır. Bu GİL’lere genellikle aberasyon düzeltici GİL’ler denir ve ön veya arka yüzeylerinin tasarımı genellikle konik sabit ve yüksek dereceli asferik katsayılar içerir. Sferik aberasyon ile refraktif durumun birlikte ele alınması modern yaklaşımlardan biridir. Dr. Li Wang ve Dr. Douglas Koch 154 gözle yaptıkları bir çalışmada maksimum görüntü kalitesinin rezidüel sferik aberasyon ve defoküs durumunun (refraktif hata) arasindaki ilişkiye bağlı olduğunu gösterdiler. (emetropi için, -0.05 μm’lik; -0.5 D’lik miyopi için +0.20 μm ‘lik; +0.5 D hipermetropi için -0.2 μm’lik bir SA’nın en iyi görüntü kalitesini verdiği bulundu.) Dr. Uday Devgan hastanın gözünün özelliklerine göre asferik GİL’lerin seçilmesi gerektiğini söylerken
her bir asferik GİL tasarımının belirli hastalar için potansiyel faydalar sunduğunu savunan bir karar ağacı geliştirmiştir. Bildiğimiz gibi yüksek dereceli aberasyonların Zernike katsayıları kornea topografik verilerden elde edilebilir.Birçok çalışmada küçük insizyonlu katarakt cerrahisinde, ameliyat sonrası ortalama kornea topografisinin ameliyat öncesi ortalama kornea topografisinden önemli ölçüde farklı olmadığı bildirilmiştir. Böylece, katarakt hastaları için, kornea topografisini kullanarak korneal SA’ları preoperatif olarak ölçebilir ve bu verileri, göz için optimum SA ve maksimum kontrast duyarlılığı elde etmek amacıyla asferik intraoküler lenslerin seçimi için kullanabiliriz.
Ölçülen korneal sferik aberasyona dayalı kişiselleştirilmiş asferik GİL’ler çeşitli korneal varyasyonları düzeltmenin bir yolu olarak önerilmiştir. Bunun sonucunda desantralizasyonda, mezopik ve skotopik koşullarda meydana gelen büyük pupil boyutunda lensin kendi içindeki aberasyonları dengelemek için çok çeşitli kornea şekillerine göre tasarlanmış asferik GİL ihtiyacı doğmuştur.
Asferik yüzeylerin kullanılması, optik tasarımcıya, yalnızca paraksiyel değil aynı zamanda marjinal optik aberasyonları da azaltma yeteneği sağlar. Temporal foveal eksantrik pozisyonun, görme ekseni ile optik ekseni arasında ∼5°’lik açısal farklılığa neden olduğu bilinmektedir. Bu fizyolojik oküler tilt nedeniyle, korneal koma ve oblik astigmatizma oluşur. ±0.3 mm ile sınırlı bir desantralizasyon için aberasyon düzeltici GİL konseptinin, 20/20 görme keskinliğine karşılık gelen 30 döngü/derecelik (cycles/degree) spesifik uzaysal frekansta çok iyi görüntüleme kalitesi sağladığı gösterilmiştir. Birçok klinik çalışma sonucuna göre katarakt cerrahisinden sonra tilt ve merkezden uzaklaşma için ortalama mutlak değerler sırasıyla ∼2,5° ve 0,3 mm’dir.
Her ne kadar literatürde analitik modellerde korneanın tüm sferik aberasyonunu düzelten deneysel optik tasarımların aynı zamanda horizontal komayı da düzelttiğini gösteren 
çalışmalar olsa da mevcut göz içi lenslerinin büyük çoğunluğu sadece aksiyel ortalama korneal sferik aberasyonu düzeltecek şekilde tasarlanmıştır. Ayrıca bu deneysel tasarımlar pupiller merkezin korneal vertexle eksenel olmadığını ihmal etmektedirler (pupil-shift / Anisoplanatism).
Bruno ve arkadaşları kapsamlı bir çalışma sonucu kornea koniklikleri, 4. sıra asferik yüzey, pupiller shift etkisi ve oküler kappa açısını dikkate alan bir analitik modelle, kornea aberasyonlarının bireysel kompanzasyonu için özel GİL tasarımının mümkün kılınabileceğini gösterdiler. Ayrıca nötral koma ve sferik aberasyon düzeltmeli (negatif sferik aberasyonlu), koma düzeltmeli nötral asferik ve aberasyonsuz (nötral koma ve nötral asferik) lenslerin MTF performanslarını karşılaştırdılar ve sonuç olarak koma düzeltmeli nötral asferik lens difraksiyon limitli (kusursuz optik) bir MTF’e sahipken diğer iki model görece daha düşük bir performans sergilediler.
Başka önemli bir konu da göz içi lensi tasarımında hangi yüzey veya yüzeylerin asferik olacağı tartışmasıdır. Ticari olarak satışa sunulan lenslerin çok büyük bölümü anterior veya posterior yerleşimli tek asferik yüzey kullanmaktadır. Ancak birçok araştırmacı sferik aberasyonu düzeltmek için iki asferik yüzeyli bir lens tasarımı öneriyor.
Bi-asferik lensler tek yönlü asferik lenste olduğu gibi kornea aberasyonunu düzeltmenin yanı sıra lens içindeki sapmaları dengelemek için göz modelinde pupil çapları 3 mm’nin üzerinde zıt sferik aberasyon bölgeleri üretir. Bu da tek yönlü asferik ve sferik lens ile
karşılaştırıldığında, farklı ön kornea asferisitelerinde ve lens desantralizasyonunda retina görüntü kalitesinin değişkenliğinde azalma sağlar. Bunun yanı sıra bi-asferik lens modeli ile 3 mm pupil içinde orta mesafenin güçlendirilmesi sferik lenslere göre daha iyi sonuç verir.
Yine yapılan deneysel çalışmada bi-asferik distorsiyon düzeltici lenslerin optik sistemler için bir tasarım aracı olarak kullanışlı olduğu gösterilmiştir.
Sonuç olarak asferik GİL teknolojisinin fonksiyonel faydası birçok faktörle ilişkilidir. Refraktif hatalar, pupil boyutu, aksiyel uzunluk ve rezidüel korneal aberasyonların ameliyat sonrası sonuçları etkilediği gösterilmiştir.
Bu nedenle asferik lens seçiminde hasta özelinde karar vermek en doğru yaklaşım olacaktır. Ayrıca asferik lenslerin optik tasarımı da lensin kontrast duyarlılığı, odak derinliği ve desantralizasyona tolerans parametrelerinde göstereceği performans için kilit öneme sahiptir. Bi-asferik lens tasarımı gerek oftalmoloji ve gerekse diğer görüntüleme sistemlerinde yüksek görüntü kalitesi elde etmek adına gittikçe önem kazanmaktadır.
Konuyla ilgili iletişime geçmek, görüş ve değerlendirmeleriniz için Dr. Efe Can’a
ecan@vsybiotechnology.com adresinden ulaşabilirsiniz.
REFERANSLAR:
1)Barbero S, Marcos S, Merayo-Lloves L, Moreno-
Barriuso E. Validation of the estimation of corneal
aberrations from videokeratography in keratoconus. J Refract
Surg 2002;18.263-270.
2)Antonio Calossi, DipOptom “Corneal Asphericity and
Spherical Aberration” Journal of Refractive Surgery
Volume 23 May 2007
3)Wang l, Dai E, Koch D, Nathoo A. Optical aberrations
of the human anterior cornea. J Cataract Refract Surg
2003;29,1514-1521
4)Beiko GHH, Haigis W, Steinmueller A. Distribution
of the corneal spherical aberration in a comprehensive
ophthalmology practice, and can keratometry be predictive
of the value of the corneal spherical aberration? J Cataract
Refract Surg 2007;33.848-58
5)George Smith a, Michael J. Cox The spherical aberration
of the crystalline lens of the human eye. Vision Research 41
(2001) 235–243
6)Victor Arni D. P. Sicam. Spherical aberration of the
anterior and posterior surfaces of the human cornea. J. Opt.
Soc. Am. A/ Vol. 23, No. 3/March 2006
7)Holladay JT, Piers PA, Koranyi G, van der Mooren
M, Norrby S. A new intraocular lens design to reduce
spherical aberration of pseudophakic eyes. J Refract Surg
2002;18.683-691.
8)Nio YK, Jansonius NM, Fidler V, Geraghty E, et al.
Age-related changes of defocus-specific contrast sensitivity
in healthy subjects. Ophthalmic Physiol Opt 2000
Jul;20(4):323-34
9)Jack T. Holladay, Md, Msee. Spherical Aberration: The
Next Frontier. November/December 2006 I Cataract &
Refractıve Surgery Today
10)G. E. Altmann, L. D. Nichamin, S. S. Lane, and J. S.
Pepose, “Optical performance of 3 intraocular lens designs
in the presence of decentration,” J. Cataract Refractive Surg.
31(3), 574–585 (2005).
11)T. Eppig, K. Scholz, A. Löffler, A. Mesner, and A.
Langenbucher, “Effect of decentration and tilt on the image
quality of aspheric intraocular lens design in a model eye,”
J. Cataract Refractive Surg. 35(6), 1091–1100 (2009).
12)T. D. Sauer, “Tilt and decentration of intraocular
lenses – a brief review,” Adv. Ophthalmol. Vis. Syst. 2(4),
115–117 (2015).
13)A. de Castro, P. Rosales, and S. Marcos, “Tilt and
decentration of intraocular lenses in vivo Purkinje and
Scheimpflug imaging – Validation study,” J. Cataract
Refractive Surg. 33(3), 418–429 (2007)
14)S. Barbero, S. Marcos, J. Montejo, and C. Dorronsoro,
“Design of isoplanatic aspheric monofocal intraocular
lenses,” Opt. Express 19(7), 6215–6230 (2011).
15)G. Smith and C. W. Lu, “The spherical aberration
of intra-ocular lenses,” Oph. Phys. Optics 8, 287–294
(1988)
16)D. A. Atchison, “Design of aspheric intraocular lenses,”
Oph. Phys. Optics 11, 137–146 (1991).
17)Takmaz, Tamer, İzzet Can, et al. “Ocular wavefront
analysis and contrast sensitivity in eyes implanted with
AcrySof IQ or AcrySof Natural intraocular lenses.” Acta
ophthalmologica 87.7 (2009): 759-763.
18)Bengü Ekinci, Bekir Sıtkı Aslan, “Comparison of ‘SN’
platform spheric and aspheric intraocular lenses for ocular
aberrations” ESCRS 2007 Stockholm
19)S. Norrby, P. Artal, P. A. Piers, and M. Van der
Mooren, “Methods of obtaining ophthalmic lenses providing
the eye with reduced aberrations,” US Patent 6.609.793.
20)M. Gerlach and C. Lesage, “Aspheric intraocular
lens and method for designing such IOL” WO Patent
2007/128423
21)Wang L, Koch D. Custom optimization of intraocular
lens asphericity. J Cataract Refract Surg 2007;33: 1713-
20.
22)Linda Roach How to Choose an Aspheric Intraocular
Lens, www.aao.org/eyenet/article/how-to-choose-asphericintraocular-
lens
23)Guirao A, Artal P. Corneal wave aberration from
videokeratography: accuracy and limitations of the
procedure. J Optom Soc Am A Opt Image Sci Vis
2000;17.955-965.
24)Gobbe M, Guillan M, Marissa C. Measurement
repeatability of corneal aberration. J Refract Surg
2002;18:S567-S571.
25)Guirao A, Tejedor J, Artal P. Corneal aberrations before
and after small-incision cataract surgery. Invest Ophthalmol
Vis Sci 2004;45.4312-4319.
26)J. Tabernero, P. Piers, and P. Artal, “Intraocular lens to
correct corneal coma,” Opt. Lett. 32(4), 406–408 (2007)
27)J. Tabernero, P. Piers, A. Benito, M. Redondo, and P.
Artal, “Predicting the optical performance of eyes implanted
with IOLs to correct spherical aberration,” Invest.
Ophthalmol. Visual Sci. 47(10), 4651–4658 (2006).
28)F. Taketani, E. Yukawa, T. Yoshii, Y. Sugie, and Y.
Hara, “Influence of intraocular lens optical design on highorders
aberrations,” J. Cataract Refractive Surg. 31(5),
969–972 (2005).
29)G. Smith and C. W. Lu, “Peripheral power errors and
astigmatism of eyes corrected with intraocular lenses,”
Optom. Vis. Sci. 68(1), 12–21 (1991).
30)S. Marcos, P. Rosales, L. Llorente, S. Barbero, and
I. Jiménez-Alfaro, “Balance of corneal horizontal coma
by internal optics in eyes with intraocular artificial lenses:
Evidence of a passive mechanism,” Vision Res. 48(1),
70–79 (2008)
31)Bruno Chassagne and Lıonel Canıonı Analytical
solution of a personalized intraocular lens design for
the correction of spherical aberration and coma of a
pseudophakic eye. Vol. 11, No. 2 / 1 February 2020 /
Biomedical Optics Express.
32)Bruno Chassagne,Lionel Canioni Individual design of
aberration-free intraocular Lenses. Vol. 38, No. 5 / May
2021 / Journal of the Optical Society of America
33)Rafael G. González-Acuña, and Héctor A. Chaparro-
Romo. General formula for bi-aspheric singlet lens design
free of spherical aberration. Vol. 57, No. 31 / 1 November
2018 / Applied Optics
34)Edwin J. Sarver, PhD Theoretical Optical Performance
of an Equal Conic Intraocular Lens and Comparison to
Spherical and Aspheric IOLs . Presentation at AAO
35)Matteo Piovella · Jean-Michel Bosc. Clinical
Evaluation of the OptiVis™ Multifocal Intraocular Lens.
Adv Ther (2011) 28(11):1012-1020.
36)Valdemar Portney. New Bi-Sign Aspheric IOL and Its
Application. Optometry and Vision Science, Vol. 89, No. 1,
January 2012
37)Daniel J. Reiley and Russell A. Chipman. Distortionadjusting
optical elements. APPLIED OPTICS / Vol. 31,
No. 13 / 1 May 1992
38)Werner L, Olson RJ, Mamalis N. New technology IOL
optics. Ophthalmol Clin North Am 2006;19.469–83.
Ophthalmology Life 36. Sayı
