Kontaktlinse, eine im Kontakt mit dem Auge als Sehhilfe wirkende optische Linse. Bezeichnungen wie Kontaktglas oder Haftglas sind unkorrekt, weil heute weltweit kein Glas als Kontaktlinsenwerkstoff verwendet wird. Die Bezeichnung Linse deutet auf die Anwendung zur optischen Korrektion von Fehlsichtigkeiten und irregulären Refraktionsfehlern der Hornhaut des Auges hin. Eine K. muß mit ihrer inneren, augenseitigen Fläche optimal der individuellen Form des vorderen Augenabschnitts entsprechen, während die äußere, an Luft grenzende Fläche maßgeblich die optische Korrektion bewirkt.

Die Vor- und Nachteile werden in Tabelle 1 gezeigt und in Tabelle 2 die optischen Unterschiede gegenüber der Brillenkorrektion herausgestellt.

1) Aufbau. Jede K. besteht aus einer Zentralzone, einem peripheren Bereich und der Randzone. Die Zentralzone bewirkt die dioptrische Korrektion. Der periphere Bereich (Haptik) und die Randzone (Bevel) sind optisch indifferent, dienen der Lagefixierung und ermöglichen ein reizungsfreies Überdecken der Linse durch die Augen sowie ein optimales Unterspülen mit Tränenflüssigkeit.

2) Unterscheidungen nach der Linsengröße. Sklerallinsen, heute nur noch für ganz wenige Spezialanwendungen genutzt, haben einen Durchmesser von etwa 20 mm und dadurch eine Auflagezone außerhalb des Hornhautrandes. Die Bezeichnung Sklerallinse ist insofern nicht exakt, weil kein Kontakt zur Sklera (Lederhaut) besteht, sondern mit der die Sklera überziehenden Conjunctiva bulbi (Augapfel-Bindehaut).

Korneo-Sklerallinsen schwimmen überwiegend auf der Kornea (Hornhaut) und greifen nur geringfügig in den Bereich der skleralen Bindehaut über, haben Durchmesser von etwa 13 bis 16 mm und werden allgemein bei weichen Linsenwerkstoffen bevorzugt.

Korneallinsen haben mit 7 bis 13 mm Durchmesser eine kleinere Fläche als die Hornhaut, schwimmen ausschließlich auf dieser und werden allgemein aus hartem Linsenwerkstoff hergestellt.

3) Unterscheidungen nach der Linsengeometrie. Die Innenfläche der K. soll weitgehend der Augenform entsprechen, die nur im Zentrum der Hornhaut annähernd sphärisch ist und sich zur Peripherie hin abflacht. Dieser Forderung kann man sich durch mehrkurvige sphärische Innenflächen, z.B. durch Dreikurvenlinsen (Abb. 1), nähern. Die Innenfläche kann unter Einsatz moderner Herstellungstechnologie auch als Asphäre geformt sein. Man bedient sich dabei, je nach erforderlicher peripherer Abflachung, der Kegelschnittmodelle Ellipsoid, Paraboloid oder Hyperboloid (Abb. 2). Bei torischen K. zur Korrektion des Astigmatismus des Auges unterscheidet man innen- und außentorische Flächen. Innentorische Formen haben an der Innenfläche meist eine sphärische Zentralzone und einen torischen peripheren Bereich, um einen guten Sitz auf einer torisch geformten Hornhaut bei Hornhautastigmatismus zu ermöglichen. Hornhaut- und Kontaktlinsen-Innentorus arretieren sich gegeneitig, wodurch die Zylinder-Achsenlage fixiert wird. Dabei erfolgt die optische Korrektion des Hornhautastigmatismus durch weitgehende Aufhebung des vorderen Hornhaut-Flächenbrechwertes in der Tränenflüssigkeit unter der sphärischen Zentralzone. Wird ein zentraltorische Innenfläche angewendet, kann eine zusätzliche, unerwünschte astigmatische Wirkung entstehen, weil die K. eine höhere Brechzahl als die Tränenflüssigkeit bzw. die Hornhaut hat, die Meridian-Krümmungsradien von Kontaktlinsen- und Hornhauttorus aber einander nahezu gleich sind. Dieser unerwünschte sogenannte Restastigmatismus kann durch eine entsprechende außentorische Kontaktlinsenfläche korrigiert werden. Dazu werden bitorische K. benötigt, also solche mit Innen- und Außentorus. Die Fixierung der Zylinder-Achsenlage des Außentorus kann, sofern sie nicht hinreichend durch einen Innentorus erfolgt, durch Anbringen eines Prismenballastes (Basis unten) oder einer Stutzkante geschehen. Ein Restastigmatismus kann aber auch durch einen Astigmatismus der Augenlinse verursacht sein und ebenfalls durch eine außentorische Kontaktlinsenfläche korrigiert werden.

Mehrstärken-Kontaktlinsen (Abb. 3) haben die Aufgabe, ein alternierendes Fern- und Nahsehen zu ermöglichen und werden bei eingeschränkter Fähigkeit zur Akkommodation infolge Alterssichtigkeit oder Linsenlosigkeit (Aphakie) angewendet. Dazu gibt es unterschiedliche Grundkonzepte:

- System des Blickwechsels (bifokal-alternierendes System; Abb. 3a): Die Fernzone der Kontaktlinse liegt bei Geradeausblick vor der Pupillenmitte. Beim Blicksenken zum Nahesehen hebt das Unterlid die K. so an, daß die Nahzone vor die Pupillenmitte gelangt.

- Bivisuelles (simultanes) System (Abb. 3b): Fern- und Nahzone überdecken etwa zu gleichen Teilen die Pupillenfläche. Ein scharfes und ein unscharfes Bild überlagern sich. Das jeweils benötigte scharfe Netzhautbild gelangt zur bewußten visuellen Auswertung, das unscharfe, das zugleich auch kontrastlos ist, wird "übersehen".

Multifokal-Kontrastlinsen mit konzentrischen Fern- und Nahzonen. Die Zonen sind meist an den Außenflächen angebrachte konzentrische asphärische Progressionszonen, die entweder zentral die Fernsicht und peripher die Nahsicht ermöglichen oder umgekehrt (Abb. 3c). Dabei entsteht ein multifokaler Effekt ähnlich wie bei Gleitsicht-Brillengläsern (Brillengläser). Auch ringtorische Zonen ermöglichen den multifokalen Effekt.

Diffraktive K. haben einen bifokalen Effekt, der durch konzentrische Beugungsringe erzeugt wird.

4) Kontaktlinsenwerkstoffe. Eine Hauptunterscheidung wird nach den mechanischen Eigenschaften in Hart- und Weichlinsen getroffen. Weitere Unterscheidungen werden nach der Durchlaßfähigkeit für Gase (O₂- und CO₂-Permeabilität) sowie nach dem Wassergehalt vorgenommen.

Formstabile K. (harte oder hartflexible K.) haben aufgrund ihres relativ festen Materials mit hohem Elastizitätsmodul eine solche Steifigkeit, daß sie ihre Form und optische Wirkung unter dem Einfluß der am Auge auftretenden Kräfte nicht ändern (s. Farbtafel ). Werkstoffe für formstabile Kontaktlinsen werden in vier Gruppen eingeteilt:

- PMMA (Polymethylmethacrylat) und dessen Modifikationen sowie CAB (Celluloseacetobutyrat) sind nicht oder gering gasdurchlässig, aber von hoher mechanischer und chemischer Widerstandsfähigkeit.

- Silicon-Methacrylate: Weiche Siliconmaterialien mit hoher Sauerstoffdurchlässigkeit werden mit hartem Methylmethacrylat und anderen Acryl- oder Methacrylmonomeren kopolymerisiert, wobei ein formstabiles, hoch sauerstoffdurchlässiges Material entsteht, das allerdings gegenüber chemischen und mechanischen Einflüssen wenig widerstandsfähig ist.

- Fluorsiliconacrylate: Materialien, die Silicon- und Fluorkomponenten enthalten wurden hinsichtlich höchster Gasdurchlässigkeit bei gleichzeitig verbesserten chemischen und mechanischen Eigenschaften optimiert.

- Fluorcarbone. Das sind Materialien mit supergasdurchlässigen Eigenschaften bei gleichzeitig schlechterer Benetzbarkeit und erhöhter Sprödigkeit.

Als durchschnittliche Lebensdauer der Materialien der Gruppen 2 und 3 haben sich zwei bis drei Jahre gezeigt. Materialien der Gruppe 1 halten meist länger, der Gruppe 4 dagegen kürzer.

Flexible oder weiche K. bestehen aus Elastomeren mit so geringem Elastizitätsmodul, daß sie sich unter den normalen, am Auge auftretenden Kräften elastisch verformen, einen vom Ruhescheitelbrechwert abweichenden Gebrauchsscheitelbrechwert haben können und sich im peripheren Bereich weitgehend den anatomischen Gegebenheiten des Auges anpassen (s. Farbtafel ). Dabei entwickeln sie eine komplizierte Hydrodynamik.

Werkstoffe für weiche K. sind:

- HEMA-Hydrogele mit 38 bis 40% Wassergehalt (quervernetztes Homopolymer aus Hydroxyethylmethacrylat),

- HEMA-Hydrogele mit einem Wassergehalt >40% (lineare und quervernetzte Kopolymerisate aus HEMA mit hydrophilen Komponenten),

- HEMA-freie Hydrogele mit hohem Wassergehalt (bis ca. 86%), z.B. quervernetzte Kopolymerisate aus Vinylpyrrolidon mit Methylmethacrylat oder aus Polyamiden mit Vinylpyrrolidon oder Acrylamiden.

- Durch Zugabe von Glycerin-Methacrylat (GMA) zum HEMA wird eine starke Wasserbindung erreicht, eine minimale Absorption für Tränenprotein und eine ausgezeichnete Stabilität gegenüber pH-Wert-Schwankungen. Dadurch eignen sich diese GMA-HEMA-Materialien (bis 60% H₂O) als K. für trockene Augen.

Die amerikanische Gesundheitsbehörde FDA teilt die Weichlinsenmaterialien nach ihrem Wassergehalt und nach der Oberflächenladung ein. Eine ionische Oberflächenladung weist etwas mehr die Mikroorganismen ab, zieht aber Tränenproteine an. Umgekehrt ist die nichtionische Oberflächenladung stärker proteinabweisend, aber weniger abweisend gegen Mikroorganismen.

Eine weitere Einteilung der Weichlinsen erfolgt nach dem Tragemodus: verlängertes Tragen (auch über Nacht), Tagestragen (täglich ganztägig) und Gelegenheitstragen.

Weichlinsen müssen aus Gründen der Hygiene und der Gasdurchlässigkeit regelmäßig ausgetauscht werden. Man unterscheidet: jährlichen, halbjährlichen, dreimonatlichen, zweimonatlichen, monatlichen, vierzehntäglichen und täglichen Austausch.

5) Kräftewirkungen. Das Haften der K. wird durch die Haftkraft F_H bewirkt, die sich aus der Summe folgender Teilkräfte zusammensetzt: Adhäsionskräfte zwischen Kontaktlinsenrückfläche und Tränenfilm sowie Tränenfilm und Hornhaut, Kohäsionskraft der Tränenflüssigkeit, Kapillarkräfte bei Steilanpassung, atmosphärische Druckkomponente bei Steilanpassung (Abb. 4). Eine näherungsweise Abschätzung der Haftkraft ist möglich nach der Beziehung F_H=2σ·A/a (σ Oberflächenspannung der Tränenflüssigkeit, etwa 0,07 N/m; A augenseitige Kontaktlinsenfläche; a Dicke des Tränenfilms). Hinzu kommen Kraftkomponenten durch die Augenlider, welche die Linse an das Auge andrücken.

Entgegenwirkende Kräfte sind: Gewichtskraftkomponenten, Keilkräfte durch die Lidkanten und Kapillarkräfte bei flacher Anpassung. Unter dem Einfluß des Lidschlages kommt es zu Vertikalbewegungen der Linse. Die Vertikalbewegungen bewirken einen ständigen Tränenaustausch unter der Linse (Pumpeffekt) und fördern somit den Austausch nicht diffusionsfähiger Stoffwechselprodukte.

6) Gasaustausch. Der zur Ernährung der Hornhaut erforderliche Sauerstoff kann nur in der Tränenflüssigkeit gelöst aufgenommen werden. Als freie Diffusion bezeichnet man den direkten Gasaustausch (O₂ und CO₂) zwischen Tränenfilm und Luft an der Randzone der K. Die freie Diffusion ist bei flach angepaßten Linsen größer als bei steil angepaßten. Außerdem wirkt bei gas- und flüssigkeitsdurchlässigen Linsenmaterialien die Diffusion durch poröse Wände (Effusion). Die Diffusion erfolgt mit unterschiedlicher Geschwindigkeit nach komplizierten Gesetzmäßigkeiten.

Gasdurchlässige Linsenmaterialien werden durch den Permeabilitätskoeffizienten P charakterisiert, der von der materialeigenen Diffusionskonstante D und der Löslichkeitskonstante k in der Form P=D·k abhängt. P bezeichnet die Menge Sauerstoff in cm³, die in 1 s durch die Fläche von 1 cm² bei einer Schichtdicke von 1 mm und einem Sauerstoff-Differenzpartialdruck von 1 mmHg diffundiert. Beim Vergleich der Permeabilitätskoeffizienten verschiedener Materialien ist auf gleiche Temperatur und gleichen Hydratationszustand zu achten.

Der Transmissibilitätswert T dient dem Vergleich der Sauerstoffdurchlässigkeit verschiedener Kontaktlinsentypen und berücksichtigt die Linsendicke. Es gilt T = P/d_L mit d_L als Linsendicke.

Der Sauerstoffpartialdruck charakterisiert die Sauerstoffkonzentration in der Tränenflüssigkeit. In Meereshöhe beträgt er bei geöffnetem Auge an der Cornea 160 mm Hg (

21 Vol% Sauerstoff). Bei geschlossenem Auge beträgt er 55 bis 56,7 mmHg (

O₂-Konzentration von 7,45 bis 7,7 Vol%). Die kritische Sauerstoffkonzentration, die zum Hornhautödem (Quellung mit Trübung) führt, wird mit 2 bis 7 Vol% angegeben.

Bei Kenntnis der Sauerstoffpermeabilität (D·k) und der Linsendicke d_L kann der Sauerstoffpartialdruck F im Tränenfilm unter der Linse berechnet werden zu

(P_L Sauerstoffpartialdruck an der Kontaktlinsenvorderfläche; P₀ Sauerstoffpartialdruck unter der K.).

Für die Kontaktlinsenanpassung ergeben sich daraus folgende Konsequenzen: Der physiologisch erforderliche Gasaustausch wird verbessert durch Verwendung hoch gaspermeabler Materialien (günstige Diffusion durch poröse Wände), durch die Verwendung von K. möglichst geringer Mittendicke (günstige Transmissivität) sowie durch die Gestaltung peripher abgeflachter Innenflächen (viel freie Diffusion).

7) Anpaßtechnische Grundlagen. Mit Hilfe eines Ophthalmometers, Keratometers oder eines Keratographen werden die zentralen Radien der Hornhaut in beiden Hauptschnitten gemessen und die Grade der Randabflachung bestimmt (Asphäritätszahl bzw. numerische Exzentrizität). An Hand dieser Werte wird eine geeignete formstabile Meß- oder Probelinse ausgewählt. Ein Kontrastmittel (Fluorescein) wird in die Tränen gegeben.

Im blauen Licht und durch ein gelbes Sperrfilter betrachtet, leuchtet eine dicke Tränenschicht hellgrün auf, während eine dünne Tränenschicht bzw. eine Auflagezone wenig fluoresziert und dunkel erscheint.

Im Farbtafelteil zeigt Beispiel a einen ausgewogenen Kontaktlinsensitz (dreikurvige sphärische Linse) auf einer regelmäßigen Augenhornhaut.

Beispiel b zeigt eine zu flache K., die im Zentrum drückt und einen zu großen Randabstand hat (fluoreszierende Randzone und große Randabstände in der unteren Graphik). Diese Linse dezentriert sich und verursacht Fremdkörpergefühl.

Beispiel c zeigt eine zu steile K., die am Rand drückt und ein zentrales Tränenvolumen einschließt, welches nicht ausgetauscht wird (Unverträglichkeit).

Beispiel d zeigt eine rotationssymmetrische schwach asphärische Linse, die auf eine torische Hornhaut gelegt wurde. Die Linsenkrümmung ist parallel zum flachen Hauptschnitt (Rh). Oben und unten jedoch ist ein großer Randabstand entstanden, der den Lidern Widerstand entgegensetzt, Fremdkörpergefühl und Vertikaldezentration bewirkt.

Beispiel e zeigt eine torisch-asphärische Linse auf derselben Hornhaut wie in Beispiel d. Die horizontal wie vertikal unterschiedlichen Linsenkrümmungen entsprechen gut den Meridianen der torischen Hornhaut. Es ergibt sich in jeder Richtung ein ausgeglichener Randabstand und ein Fluoresceinbild wie in Beispiel a. Die Achsenmarkierungen auf der Linse (weiße Punkte) in Beispiel e zeigen die Achsenrichtung des flacheren Meridians an (im Beispiel 8,5°).

8) Optische Grundlagen. Prinzip der optischen Korrektion von Fehlsichtigkeiten und Krümmungsanomalien der Hornhaut durch K. ist die Aufhebung des Brechwertes der vorderen Hornhautfläche mit Hilfe eines geeigneten Mediums (Tränenflüssigkeitslinse) und Schaffung einer neuen Grenzfläche gegen Luft (Kontaktlinsenvorderfläche) mit definierter Wirkung und optimaler Oberflächenqualität. Die neue Fläche hat zugleich die Fehlsichtigkeit zu korrigieren (Abb. 5). Außerdem wirken sich K. auf die Netzhautbildgröße, auf das Gesichts- und Blickfeld, auf die Akkommodation und Konvergenz sowie auf die beidäugige Wahrnehmung aus. Der Scheitelbrechwert S'_K der K. kann aus dem Scheitelbrechwert der vollkorrigierenden Brillenlinse S'_B unter Berücksichtigung des Scheitelabstandes d annähernd berechnet werden nach

Die K. ist vollkorrigierend, wenn ihr Scheitelbrechwert S'_K gleich der FernpunktrefraktionA_R ist, vorausgesetzt die Tränenlinse habe die Wirkung 0 dpt. Praktisch hat die Tränenlinse aber eine optische Wirkung, die Einfluß auf den Korrektionszustand nimmt. Die Beziehung S'_K = A_R ist daher abzuändern in

mit D_T als der Wirkung der Tränenlinse (in dpt), die sich berechnet nach

(d Dicke der Tränenlinse; r₂ und r₃ Außen- und Innenradius der Tränenlinse – nur anwendbar bei formstabilen Kontaktlinsen). Als Richtwert kann man daraus folgendes errechnen: Je ±0,05 mm Differenz der Radien von Kontaktlinsenrückfläche und Hornhautvorderfläche entsteht eine Tränenlinse von ±0,25 dpt, wobei eine positive Tränenlinse die Myopie erhöht und die Hyperopie vermindert bzw. eine negative Tränenlinse die Myopie vermindert und die Hyperopie erhöht. Eine torische Tränenlinse zwischen einer sphärischen Kontaktlinsenrückfläche und einer torischen Hornhautvorderfläche reduziert den Hornhautastigmatismus bis auf einen Rest von 10,6%.

Die Berechnung des Brechwertes der vollkorrigierenden K. geschieht nach der Formel

Für n_K=1,49≈1,5 ergibt sich so

Der Scheitelbrechwert der vollkorrigierenden K. ist gegeben durch

Zur Berechnung des Vorderflächenradius bedient man sich bei der Kontaktlinsenanpassung gewöhnlich der selektiven Methode, d.h., mit Hilfe einer Probelinse, deren Rückfläche der Hornhautform optimal entsprechen soll und die einen bekannten Vorderflächenradius r_1P hat, wird die Restrefraktion ΔA bestimmt. Daraus errechnet man den Vorderflächenradius der Korrektions-K. r_1K nach

Kontaktlinse 1: Randgestaltung bei dreikurvigen Kontaktlinsen. Z₀ Zentralzone, Z₁ periphere Zone 1, Z₂ Randzone 2, R Rand≈0,03 mm.

Kontaktlinse 2: Kennzeichnung asphärischer Kontaktlinsenflächen durch die numerische Exzentrizität E. α Neigungswinkel des Kegelmantels, β Winkel zwischen der Schnittebene und der Kegelbasis.

Kontaktlinse 3: a) Bifokal alternierende formstabile Mehrstärken-Kontaktlinsen mit verschiedenen Segmentformen für Ferne (F) und Nähe (N) sowie mit konzentrischen F/N-Zonen; b) simultane Bifokallinsen, formstabil, mit rückseitig angedrehter oder angeschliffener Fern- und Nahzone (links) und mit zwei unterschiedlich brechenden und verschmolzenen Materialien (rechts); c) multifokale Kontaktlinsen mit asphärischer Progressionszone (P) links und Mitte, sowie ringtorisch progressiven Zonen rechts; d) diffraktive Kontaktlinse (Beugungsgitter).

Kontaktlinse 4: Kraftkomponenten bei Flach- und Steilanpassung. 1 Kontaktlinsenrückfläche, 3 Hornhautvorderfläche, F_H Haftkraft, F_A atmosphärischer Druck bzw. Druckausgleich, F_K Kapillarkräfte.

Kontaktlinse 5: Berechnungsgrundlagen und Vollkorrektionsbedingungen bei Brillen- und Kontaktlinsenkorrektion. a) Brillenkorrektion bei Hyperopie, b) Kontaktlinsenkorrektion bei Hyperopie, c) Brillenkorrektion bei Myopie, d) Kontaktlinsenkorrektion bei Myopie. Erläuterung im Text. F'_B, F'_K bildseitiger Brennpunkt des Brillenglases bzw. der Kontaktlinse. R Fernpunkt.