Augenmotilitätsstörungen: Computerunterstütze Diagnose und Therapie

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Siegfried Priglinger Michael Buchberger Augenmotilitätsstörungen Computerunterstützte Diagnose und Therapie

SpringerWienNewYork

Prof. Prim. Dr. Siegfried Priglinger Leiter der Sehschule, A.ö. Krankenhaus der Barmherzigen Brüder, Linz, Österreich

Dipl.-Ing. Dr. Michael Buchberger Leiter der Forschungsabteilung für Medizin-Informatik, Upper Austrian Research GmbH, Softwarepark Hagenberg, Hagenberg, Österreich

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ISBN 3-211-20685-X Springer Wien New York

Vorwort

Es existieren eine Reihe von Lehrbüchern, die sich mit Augenmotilitätsstörungen befassen. Aus Lehrbüchern, in der Praxis und im Erfahrungsaustausch mit KollegInnen lernen wir. Unser Fachbereich erfordert besonders gute Kenntnisse der funktionellen Anatomie und der Biomechanik von Augenbewegungen. Mit dem Augenmodell SEE-KID wurde ein Lehr- und Lernmittel geschaffen, das ein anschauliches Denken besonders bei komplexen funktionellen Störungen unterstützt. Eine gemeinsame Oberfläche macht es möglich, Modelle anderer Autoren zu integrieren und die Ergebnisse zu vergleichen. Die Ideen und Konzepte dieser Arbeit basieren teilweise auf dem biomechanischen Softwaresystem Orbit™, welches ebenfalls zur Simulation von Augenmuskeloperationen verwendet wird und von der Firma Eidactics angeboten wird (www.eidactics.com). Die Autoren bedanken sich bei Studienrat Dr. Herbert Hametner, Univ.-Prof. Dr. Witold Jacak, FH Prof. Dr. Herwig Mayr,

Siegfried Priglinger Michael Buchberger

DI. Thomas Kaltofen, Doz. Dr. Thomas Haslwanter, den Studenten des Studienganges Software-Engineering für Medizin Jahrgang 1999 in Hagenberg, Univ.-Doz. DDr. Armin Ettl, OA Dr. Robert Hörantner Ried/I, bei Pater Prior Enbelbert Raab und den Mitarbeitern der Sehschule des Krankenhauses der Barmherzigen Brüder in Linz/D. Für die Unterstützung bei der Erstellung des Manuskripts möchten die Autoren Fr. Katharina Jaks besonderen Dank aussprechen. Besonderer Dank sei meiner Familie und meiner Frau Dr. Renate Priglinger für die Geduld und das Korrekturlesen abgestattet. Das Buch ist unseren Patienten gewidmet und allen Kolleginnen und Kollegen, die tagtäglich schwierige operative Entscheidungen treffen müssen. Nachfolgenden Firmen sei für Ihren Druckkostenbeitrag gedankt: Fa. Bausch & Lomb, Johnson+JohnsonEthicon, Fa. Scheibl, Fa. Askin, TRB Chemedica, Fa. Master Aid, Fa. Zeiss, Fa. Heinz, Fa. Alcon.

Oktober 2004

Inhaltsverzeichnis

Anleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1 Methode und Werkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2 Analytische Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3 Struktur von biomechanischen Modellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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4 Geschichte der Modellierung des menschlichen Auges . . . . . . . . . . . . . . . .

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5 Augenmodell SEE-KID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Klinische Voraussetzungen und Augenmuskelchirurgie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14 15

6 Medizinische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Augenmuskel-„Pulleys“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Augenmuskelschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anatomische Messdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MRT-Befunde der Orbita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sektionsbefunde der Orbita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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7 Physiologie der Augenmotilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kinematische Prinzipien der Augenbewegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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8 Neuronale Strukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hering’sches Gesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sherrington’sches Gesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33 34 35

9 Funktionelle Topographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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VIII

Inhaltsverzeichnis

10 Analyse von Augenbewegungsstörungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Physiologie der Rollstrecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40 40

11 Horizontales Begleitschielen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Konkomitantes konvergentes Schielen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Konkomitantes divergentes Schielen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

43 43 45

12 Inkomitante, periphere und zentrale Augenbewegungsstörungen . . . . . Fehlinnervationssyndrom Stilling-Türk-Duane I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fehlinnervationssyndrom Stilling-Türk-Duane II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beidseitiges Fibrosesyndrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Heavy-Eye-Syndrom rechts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nukleäre Schielform (VI-Parese) mit supranukleärer Blickparese nach rechts . .

47 47 48 49 51 53

13 Vertikale Motilitätsstörungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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14 Nomenklatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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15 Vertikale Schielformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Strabismus sursoadductorius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Strabismus deorsoadductorius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Überfunktion des m.obl.inf. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Strabismus sursoadductorius durch Pulley-Verlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Höherstand des rechten Auges (+VD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beidseitige Überfunktion des m.obl.inf. mit Kopfzwangshaltung . . . . . . . . . . . . .

58 59 60 63 64 65 66

16 Differentialdiagnostische Aspekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wirkungsweise der funktionellen Topographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

69 71

17 SEE++ Referenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Patientenverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medizinische Stammdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Referenzdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Szenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ansichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

75 75 76 78 89 91 96

Inhaltsverzeichnis

IX

Symbolleisten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Operationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Optionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Datenexport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

102 109 116 119

Nachwort und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Anleitung

Teil I des Buches bietet eine anschauliche Darstellung der funktionellen Anatomie und Physiologie des Augenbewegungsapparates und grundsätzlicher Prinzipien zentralnervöser Steuerung. Das Buch richtet sich an Ärzte, OrthoptistInnen und medizinisch-technisches Personal. Dem Buch beigelegt ist eine CD für das computerunterstützte Augenmodell SEEKID mit integriertem Benutzerhandbuch. Teil II vermittelt die Grundlagen für die Anwendung. Für die richtige Handhabung von SEE-KID ist es sinnvoll vorerst die Kapitel des Teil II, bzw. das Benutzerhandbuch zu üben. Der umgekehrte Weg ist schwieriger. Er wird jedoch durch Hinweise auf Kapitel im Benutzerhandbuches unterstützt. Anhand klinischer Beispiele soll eine Reihe von Simulationen ein Grundverständnis schaffen.

Vor Änderung entsprechender Simulationsparameter ist es zweckmäßig vorerst über deren Auswirkungen nachzudenken, um sie dann mit den tatsächlichen Reaktionen vergleichen zu können. Ein Änderungsbericht erleichtert es die Effekte schrittweise abzuschätzen. Interaktiv können damit allgemeine Gesetzmäßigkeiten wie etwa das Hering’sche Gesetz, das Sheringgton’sche Gesetz bzw. eine funktionelle Topographie besser verstanden werden. Dem Anwender soll mit unserem biomechanischen Augenmodell ein Instrumentarium in die Hand gegeben werden, um die Augenmotorik und deren Störungen nach dem Prinzip „learning by doing“ besser zu erfassen. Unser Augenmodell wird ständig weiterentwickelt. Für Anregungen und Hinweise sind wir dankbar.

Einleitung

Die in diesem Buch vorgestellte Forschungsarbeit beschreibt eine erfolgreiche Kombination und Anwendung von interdisziplinärer Forschung in den Bereichen StrabismusChirurgie und Informatik. Dabei wurden Ergebnisse der medizinischen Grundlagenforschung in ein mathematisches Modell aufgenommen und anschließend als ein interaktives Software-System für den klinischen Einsatz realisiert. Das Hauptziel dieser Arbeit war eine anwendungsorientierte Forschung. Es soll aufgezeigt werden, dass der Computer bei der Entscheidungsfindung in der Strabismus-Chirurgie nützlich sein kann. Es wird die Verbindung typischer Schielformen, deren Diagnose und operative Behandlungsmöglichkeit in einem wohl konstruierten und klinisch einsetzbaren SoftwareSystem vorgestellt. Es handelt sich hierbei um eine neue Art der interaktiven, virtuellen Evaluierung von Augenmuskeloperationen und einer neuen Methode der präoperativen Planung, basierend auf einem biomechanischen Modell des menschlichen Auges. Auf der Grundlage von anatomischen und klinischen Messdaten sollen die Ergebnisse einer Operation besser vorausgesagt werden können. Eine sinnvolle dreidimensionale Visualisierung und Evaluierung physiologischer Daten unterstützt dabei die Interpretation von Motilitätsstörungen. Mit dieser Technologie soll die klinische Entscheidungsfindung nicht ersetzt, sondern durch möglichst objektive Daten ergänzt werden.

Die rasante Entwicklung von ComputerSystemen ermöglicht im medizinischen Bereich in zunehmendem Maße den Einsatz von Software. Leistungsfähige Computer für Bildverarbeitung und 3D-Grafiken in Kombination mit speziell entwickelten Systemen bieten eine sinnvolle Ergänzung in der medizinischen Diagnostik und Therapie. Um solche Systeme zu konstruieren, ist interdisziplinäre Forschung auf den Gebieten der Medizin, Mathematik, Physik und Informatik unumgänglich. Die Forschungsaktivitäten in den beschriebenen Disziplinen können dem Gebiet der Medizininformatik zugeordnet werden. Diese ist definiert als die Anwendung von Computern, Kommunikations- und Informationstechnologie sowie von Kommunikations- und Informationssystemen in allen Bereichen der Medizin. Dies betrifft die Bereiche der medizinischen Versorgung, der ärztlichen Ausbildung und medizinischen Forschung [BM00a]. Folglich vereint dieses Gebiet die Medizin mit mehreren Technologien und Disziplinen der Informationswissenschaft und Informatik. In unserem Simulations-Software-System werden Methoden und Technologien aus den Gebieten der Mathematik, Physik und Software Engineering verwendet. Ein wesentliches Kriterium für den Einsatz solcher Systeme in der Praxis ist die Zuverlässigkeit und die möglichst interpretationsfreie Darstellung von medizinisch relevanten Daten

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bzw. Ergebnissen. Denkt man beispielsweise an den Einsatz von virtueller Realität im Zusammenhang mit chirurgischen Eingriffen, so wird der Erfolg einer Operation wesentlich durch die aus einem solchen System gewonnenen Daten beeinflusst. Um das bestmögliche Ergebnis zu erzielen, kann durch ausgereifte grafische Visualisierung der Chirurg präoperativ ein Krankheitsbild simulieren, und durch „virtuelles Operieren“ (echte) Operationen planen. Bestrebungen der aktuellen Forschungen auf diesem Gebiet sind mit dem so genannten „Visual Human Project®“ verbunden, einer anatomisch detaillierten, dreidimensionalen Darstellung des menschlichen Körpers, deren Daten in verschiedenen Anwendungsgebieten Einsatz finden können (z.B. Visible Human Explorer, Cross Sectional Anatomy, Voxelman® – siehe Abb. 1, Body Navigator, etc.) [Ack02]. Die Erfassung von transversalen Computertomographie- und Magnetresonanztomographiebildern und Bildern von Kryoschnitten repräsentativer Leichen, jeweils einer männlichen und einer weiblichen Leiche, wurde bereits abgeschlossen. Die männliche Leiche wurde dabei in ein Millimeter-Feinschnitten, die weibliche Leiche in Intervallen von 1/3 Millimetern aufbereitet. Das Ziel des Visual Human Project® ist es, auf lange Sicht, Informationen über

Einleitung

Abb. 1. Beispielanwendungen basierend auf Daten des Voxelman®

die anatomischen Strukturen des menschlichen Köpers zu schaffen, und auf anschauliche Weise mit symbolischem Wissen, wie z.B. den Namen von Organen und Körperteilen, zu koppeln. Ein anderes Ziel dieser Arbeit ist die möglichst realistische Darstellung der Funktionen des menschlichen Körpers, indem beispielsweise bekannte Gesetzmäßigkeiten aus der Mechanik auf die Anatomie des Menschen angewendet werden. Die dreidimensionale Visualisierung von Skeletten, Muskeln und Gelenken bildet die Basis eines graphischen interaktiven Systems. Durch das systematische Studieren solcher Systeme lassen sich neue Erkenntnisse ableiten, die, wiederum in das Modell integriert, eine vertiefende Forschung ermöglichen.

1 Methode und Werkzeuge

Um Entscheidungen auf dem Gebiet der Strabismusdiagnose und Augenmuskelchirurgie zu treffen ist die gezielte Auswahl, das Design und die Implementierung eines unterstützenden Werkzeuges wichtig. Werkzeuge zur Unterstützung klinischer Entscheidungen können dabei die Diagnostik verbessern und Behandlungsvorschläge optimieren. Die Informationstechnologie ermöglicht auf verschiedene Weise eine Verarbeitung klinischer Informationen. Werkzeuge zur Unterstützung klinischer Entscheidungen verwenden oft verschiedene Informationsquellen (Abb. 2). Beispielsweise stellen medizinische Informationssysteme elektronische Krankenblätter bereit, oder Protokoll basierte Systeme bieten Standardalgorithmen an, die eine genaue Art und Weise definieren, in der bestimmte Klassen von Patienten zu beurteilen oder zu behandeln sind. Sprachkodierung und Klassifikationsmethoden ergänzen diese Systeme, indem sie natürliche, intuitive Schnittstellen/Interfaces realisieren. Kommunikationssysteme im Gesundheitswesen (z.B. Workflow Management Tools und die elektronische Übertragung von Befunden) übernehmen die ordnungsgemäße selektive Verteilung medizinisch relevanter Informationen. Intelligente Systeme zur Unterstützung klinischer Entscheidungen überlagern die beschriebenen Technologien zum Zwecke der Kombination von medizinischen und administrativen Daten, um kli-

Abb. 2. Klassifizierung von Systemen zur Unterstützung klinischer Entscheidungen

nisch brauchbares Wissen innerhalb bestimmter Disziplinen aufzubauen. Methoden und Modelle, die auf diesen Daten basieren und die speziell für Forschungen in bestimmten medizinischen Gebieten konzipiert wurden, ermöglichen die Formulierung von voraussagenden Schlussfolgerungen, um Diagnose- und Behandlungsoptionen zu beurteilen. Mittels systematischer Analyse der Patientendaten können solche Systeme Ärzte bei ihrem Entscheidungsfindungsprozess unterstützen. Die Entwicklung von voraussagenden Werkzeugen zur Entscheidungsunterstützung konzentriert sich auf fünf Hauptschritte [BM00a]:

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1. Analyse

In diesem Schritt müssen das klinische Problem und dessen spezielle Charakteristika untersucht werden. Dieser Prozess, einschließlich der potentiellen Rolle des Werkzeugs zur Entscheidungsunterstützung, muss klar beschrieben werden. 2. Ergebnis

Das gewünschte klinische Ergebnis muss aufgezeigt werden. Dieses spielt eine zentrale Rolle in der Entscheidungsfindung. In den meisten Fällen sind die Ergebnisse in klinisch ähnlichen Gruppen von Krankheitsbildern oder Diagnosen definiert. 3. Vorhersage

Typische Charakteristika einer Erkrankung beeinflussen direkt die Art und Weise, wie

Methode und Werkzeuge

ein Patient behandelt wird. Sie bestimmen durch geeignete Therapiemaßnahmen das Ergebnis der Behandlung. 4. Quantifizierung

Dieser Schritt definiert eine Beziehung zwischen der Vorhersage und dem klinischen Ergebnis. Die Quantifizierung wird von spezialisierten Ärzten mit entsprechendem Fachwissen in einer mathematischen Beschreibung (z.B. statistisches Modell) festgehalten. 5. Präsentation

Das Werkzeug zur Entscheidungsunterstützung muss den Benutzern auf eine geeignete Art und Weise präsentiert werden. Dies beinhaltet oft das Design und die Implementierung eines interaktiven Software-Systems.

2 Analytische Modelle

Analytische Modelle sind mathematische Modelle, die eine abgeschlossene Lösung haben. Das heißt, dass sich die Lösung der Gleichungen, die zur Beschreibung der Änderungen eines Systems dienen, als mathematische analytische Funktion ausdrücken lässt. Wissenschaftliche Praxis geht mit der Konstruktion, Validierung und Anwendung wissenschaftlicher Modelle einher. Folglich beinhaltet eine analytische Vorgehensweise das Aufstellen von Hypothesen und Theorien und das anschließende Bestreben ihrer Validierung innerhalb des wissenschaftlichen Modells. Die erneute Anwendung der Modellergebnisse auf die Realität kann die vorgeschlagenen Theorien bestätigen oder verwerfen. Ferner stellen Modelle eine Umgebung für interaktiven Eingriff zur Verfügung. Forschungen auf dem Gebiet der Erziehungswissenschaften belegen, dass ein enormer Zuwachs von Wissen und Verständnis durch interaktive Tätigkeiten erzielt wird. Daher ist es wichtig, dass die Umgebung, die um das Modell herum aufgebaut wird, Möglichkeiten bietet, interaktiv Erfahrungen zu sammeln, wodurch sie im Endeffekt für den praktischen Einsatz wertvoll wird. Das Arbeiten mit Modellen kann die Fähigkeit zum Systemdenken fördern, indem es beobachten lässt, wie Änderungen der Schlüsselvariablen eines Systems das Systemverhalten beeinflussen können. Eine solche Vorgehensweise kann bei der Identifikation der Einflussgrößen eines Systems behilflich sein, um mit deren Hilfe entweder

eine gewünschte Änderung mit minimalem Aufwand herbeizuführen, oder um die Abschätzung von Vorteilen und Risiken von vorgeschlagenen oder unbeabsichtigten Änderungen in einem System zu unterstützen. Was die Anwendung in der Medizin anbelangt, hier im speziellen in der Strabismuschirurgie, so gibt es viele verschiedene Modelltypen, die auf klinische Verbesserungen unter Zuhilfenahme von analytischen Modellen abzielen. Medizinische Expertensysteme modellieren Beziehungen zwischen Symptomen und Krankheiten unter Verwendung eines klar definierten, eindeutigen Bereichswissens, das in ein Modell eingebettet ist. Solche Systeme bedienen sich einer Rückschlussstrategie, um Wissen auf verfügbare Daten mittels heuristischer Argumentation anzuwenden (welche oft unvollständig sind). Wie bei allen Expertensystemen, wirft der Entwurf medizinischer Diagnosesysteme wichtige Fragen auf: – Wie kann eine geeignete Darstellung der beobachteten Daten gefunden werden? – Wie soll eine geeignete Darstellung des Wissens des medizinischen Bereichs, in dem das System funktionieren soll, definiert werden? – Wie können Messungen erzielt werden, die eine diagnostische Hypothese validieren könnten? – Wie sieht es mit der Handhabung von

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Analytische Modelle

Ungenauigkeit und Unsicherheit der beobachteten Daten aus? Frühere Systeme wandten eine sequentielle datengetriebene Strategie an, um heuristische Klassifizierungen durchzuführen. Das Wissen war in Regeln gekapselt, die in der Gestalt von „wenn … dann“-Anweisungen vorlagen [CHG00]. Regeln sind ein einfacher und modularer Mechanismus, aber ihr Formalismus ist sehr einschränkend und es wird eine Unmenge an solchen Regeln benötigt, um Problemstellungen aus der Realität abdecken zu können. Die Anwendung von Expertensystemen kann als einfacher Weg zur Verbreitung bestehenden Expertenwissens gesehen werden, welches sehr spezifisch und auch sehr auf den Anwendungsbereich beschränkt ist. Umgekehrt, scheinen Expertensysteme auf Grund ihrer eingeschränkten Allgemeingültigkeit kein adäquates Modell zur Bestätigung von Hypothesen und Theorien zu sein. Empirische Modelle generalisieren empirisches Wissen in Form von chirurgischen tabellarischen Dosis-Wirkungs-Beziehungen (vgl. [MD99]). Empirische Generalisierungen fassen Erfahrungen zusammen und sind daher Modelle von Beobachtungen, egal ob sie auf informellem Wege oder unter der Verwendung computerisierter Daten-

banken und statistischer Techniken entwickelt wurden. Empirische Generalisierungen sind wahrscheinlich auf den meisten Gebieten die Grundlage beruflicher Kompetenz. Da diese Daten so eng mit Erfahrungswerten in Beziehung stehen, verhindern sie jedoch fundamentale Einblicke in die Ursachen der beobachteten Muster. Homeomorphische Modelle werden in Anlehnung an den menschlichen Aufbau organisiert, und zwar so, dass sie aus vergleichbaren physiologischen Teilen aus dem jeweiligen Interessensbereich aufgebaut werden. Alle Interaktionen mit einem homeomorphischen Modell spiegeln zu Grunde liegende physiologische Prozesse wieder. Deshalb kann ein homeomorphisches Modell beliebige neue Situationen so lange behandeln, wie diese unter Zuhilfenahme der Modellbegriffe ausgedrückt werden können. Biomechanische Modelle sind homeomorphische Modelle, die versuchen, physiologische Funktionen des menschlichen Körpers unter Verwendung von Teilen, Eigenschaften und Parametern zu simulieren, die mit dem menschlichen Beispiel vergleichbar sind. Darüber hinaus beinhalten biomechanische Modelle Beschränkungen und Beziehungen zwischen Modellteilen und definieren daher die wesentlichen Funktionen, die evaluiert und modifiziert werden können.

3 Struktur von biomechanischen Modellen Wie der Name bereits verrät, handelt es sich bei der Biomechanik um einen Zweig der Mechanik, der sowohl die Kräfte untersucht, welche auf biologische Strukturen wirken, als auch deren Auswirkungen. Folglich ist für die erfolgreiche Entwicklung biomechanischer Modelle ein grundlegendes Verständnis von folgenden drei Gebieten erforderlich: – biologische Strukturen – mechanische Analyse – Verstehen von Bewegungen [Mil96]. Für die Konstruktion eines biomechanischen Modells ist es anfangs notwendig, die relevanten anatomischen Strukturen des okulomotorischen Systems zu erfassen und geeignete Abstraktionen zu schaffen, die unter Verwendung mathematischer Methoden modelliert werden können. Deshalb müssen alle sechs äußeren Augenmuskeln und der Bulbus in einer abstrakten Darstellung als Teile eines gesamten biomechanischen Modells definiert werden. Ein Augenmuskel selbst setzt sich in einer abstrakten Darstellung aus mehreren Teilen zusammen. Diese wären beispielsweise die Insertion oder der Ursprung eines Augenmuskels. Auch diese können weiter unterteilt werden. Um ein vollständiges biomechanisches Modell zu gestalten, reicht jedoch die Abbildung der Augenmuskeln und des Bulbus alleine nicht aus. Ebenso ist eine Beschreibung der geometrischen Beziehungen zwi-

schen allen abstrakten Darstellungen erforderlich. Dieser Teil des biomechanischen Modells wird als geometrisches Modell definiert. Um die Veränderbarkeit des Systems zu gewährleisten ist es wünschenswert, das geometrische Modell als einen eigenständigen, austauschbaren Teil zu gestalten, der mit anderen biomechanischen Komponenten interagiert. Ein wohlgeformtes biomechanisches Modell besteht aus austauschbaren Komponenten, die für Flexibilität und Kompatibilität bei späteren Änderungen und Erweiterungen des Systems sorgen. Abgesehen vom geometrischen Teil des Systemmodells ist ferner ein Modell zur Beschreibung der Muskelkräfte und deren Einfluss auf die Augengeometrie notwendig. Daher braucht ein biomechanisches Modell ebenso ein Muskelkräftemodell, welches die Umwandlung von Innervationen in Muskelkräfte simuliert und vorhersagt und im Anschluss daran diese Muskelkräfte in die Augengeometrie einfließen lässt, sodass diese letztendlich in Form von Augenrotationen dargestellt werden. Ein biomechanisches Augenmodell muß auch die Kinematik von Augenbewegungen berücksichtigen. Angewandt auf das kinematische Modell des menschlichen Auges wird eine Vorwärts- und Rückwärtskinematik eingesetzt. Die Vorwärtskinematik findet bei gegebenen Innervationen die resultierende Blickrichtung, die Rückwärtskinematik wiederum leitet aus einer gegebenen

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Blickrichtung die Innervationen für die Augenmuskeln ab. Folglich besteht ein biomechanisches Modell aus mehreren abstrakten Darstellungen und Sub-Modellen. Die abstrakten Darstellungen beziehen sich auf die verschiede-

Struktur von biomechanischen Modellen

nen anatomischen Teile des menschlichen Auges, während die Sub-Modelle mathematische Beschreibungen der geometrischen Eigenschaften, Muskelkräfte und Kinematik einschließen [BKPH03].

4 Geschichte der Modellierung des menschlichen Auges

Einer der ersten Versuche, um ein besseres Verständnis für die Augenmotorik zu erlangen, war das so genannte „Ophthalmotrop“, welches 1845 von C. G. T. Ruete entworfen und konstruiert wurde [ST90]. Ein Ophthalmotrop ist ein mechanisches Modell des Auges, meistens aus Metall und Holz gebaut, und wird verwendet, um ein besseres Verständnis für die Augenrotationen um verschiedene Achsen im dreidimensionalen Raum zu erhalten (siehe Abb. 3). 1848 machte F. C. Donder ein interessante Entdeckung: fixiert eine Auge einen Gegenstand im Raum, so wird durch die Position des Gegenstandes auch die Augenposition definiert. Die Position des Objektes im Raum gibt jedoch nicht den Betrag der torsionalen Rotation an, dieser Betrag der Torsion ist aber wiederum auch nicht beliebig. Vielmehr ist der Betrag der torsionalen

Abb. 3. Halle’s Ophthalmotrop [ST90]

Rotation klar durch die Blickposition des Auges selbst bestimmt. Als die deutsche Ausgabe der Publikation von Donder erschien, erregte dies die Aufmerksamkeit von H. von Helmholtz, welcher feststellte, dass Donder die Pseudotorsion entdeckt hat. Er machte den Vorschlag, Donder’s Entdeckung fortan „Donder’sches Gesetz“ zu nennen [Hel63]. Pseudotorsion stellt ein Problem dar, weil es ein Messwert einer Torsion ist, die nicht wirklich existiert, aber durch den Messvorgang hervorgerufen wird. Da Donder keinen Grund für diese Pseudotorsion angab, war es von Helmholtz, der eine Erklärung für dieses Phänomen lieferte. Pseudotorsion entsteht durch die Tatsache, dass bei tertiären Blickrichtungen der durch das Auge verlaufende vertikale Meridian nicht mit einer vertikalen Linie im Raum zusammenfällt und genauso der horizontale Meridian sich nicht mit einer horizontalen Linie im Raum überdeckt. „Der Grund für diese Diskrepanz ist der, dass ,horizontal‘ und ,vertikal‘ in Abhängigkeit vom verwendeten Koordinatensystem definiert sind.“ [ST90]. Somit musste eine Lösung gefunden werden, die das Problem der Pseudotorsion eliminiert. Nachdem Pseudotorsion durch eine unpassende Wahl des Koordinatensystems zu Stande kommt, hatte J. B. Listing die Idee, ein Polarkoordinatensystem zu verwenden, um das Problem zu lösen. Listing entdeckte dabei auch, dass alle tertiären Augenpositio-

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Geschichte der Modellierung des menschlichen Auges

nen, ausgehend von der Primärposition, durch die Rotation um eine bestimmte Achse erreicht werden konnten. Als Ruete 1853 über Listing’s Entdeckung las, schlug er vor, diese Entdeckung das „Listing’sches Gesetz“ zu nennen. Dabei bemerkte er auch, dass sein erstes Ophthalmotrop nicht korrekt war, da es gegen das Listing’sche Gesetz verstieß, und entwickelte eine neue Version des Ophthalmotrops, welches mit dem Listing’schen Gesetz konform ging und sogar schon Teile zur Simulation von Muskeln enthielt (siehe Abb. 4). Als das Donder’sche und Listing’sche Gesetz publiziert wurden, stellte sich die Frage nach der Abfolge der Rotationen um die einzelnen Koordinatenachsen für die Beschreibung der Augenpositionen. 1854 führte A. Fick die sogenannte Fick-Winkelreihenfolge ein, bei der die Position eines Auges durch Rotation zuerst um die vertikale, dann um die horizontale und schließlich um die torsionale Achse erreicht wird. Später, 1863, schlug von Helmholtz eine andere Rotationsreihenfolge vor, indem er die beiden ersten Achsen vertauschte. Somit beschreibt

Abb. 4. Ruete’s Ophthalmotrop [ST90]

die Rotationsreihenfolge nach von Helmholtz zuerst eine Rotation um die horizontale, dann um die vertikale und schließlich um die torsionale Achse [Has95]. (Die kardanische Aufhängung von Augen stellt eine praktische Methode zur Darstellung und Demonstration von Rotationsreihenfolgen in einem mechanischen Augenmodell dar). 1869 stellte A. W. Volkmann die Basis für die zukünftige Entwicklung verbesserter Augenmodelle (Ophthalmotrope) bereit. Volkmann führte eine statistische Datenanalyse durchschnittlicher menschlicher Augen zahlreicher Patienten durch (Normauge) [Vol69]. Krewson [Kre50] veröffentlichte das erste geometrische Modell des menschlichen Auges, welches „Fadenmodell“ genannt wurde, wobei er sich auf Volkmann’s Augendaten berief. Das Fadenmodell definiert Muskeln als Fäden, welche den kürzesten Pfad von der Insertion bis zum Ursprung nehmen, ohne dabei jedoch orbitales Bindegewebe oder Muskelkräfte zu berücksichtigen. Ein zweiter Versuch, ein geometrisches Modell unter Verwendung von Volkmann’s Daten zu schaffen, wurde von Robinson unternommen [Rob75]. Robinson nannte sein Modell „Bändermodell“ und versuchte dabei eine Art fixierender Struktur einzubeziehen, welche das seitliche Abgleiten des Augenmuskels während tertiärer Blickpositionen reduziert. Obwohl damit bereits ein erster wichtiger Schritt getan wurde, zeigten die Muskeln im Vergleich zum menschlichen Augenmuskelapparat doch noch einen größeren seitlichen Versatz. Später versuch-

Geschichte der Modellierung des menschlichen Auges

ten Kusel and Haase [KH77] das Bändermodell zu verbessern. Sie führten das eingeschränkte Bändermodell ein. Die Vorhersagen ihres Modells waren aber jenen des ursprünglichen Bändermodells sehr ähnlich. Robinson war der erste, der feststellte, dass ein geometrisches Augenmodell alleine nicht ausreichend war, um ein realistisches Modell des menschlichen Auges aufzubauen. Er schuf das erste biomechanische Modell mit Einbeziehung von Muskelkräften. Robinson’s Beobachtungen folgend,

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erweiterte Günther [Gue86] das eingeschränkte Bändermodell von Kusel und Haase zu einem biomechanischen Modell. Die neuesten Erkenntnisse auf dem Gebiet der Augenmotorik erbrachte die Analyse von „Pulley“-Strukturen der Augenmuskeln von Miller und Demer [MD99] im Jahr 1995. Auf Basis dieser neuen Forschungsergebnisse entwickelten sie ein neues biomechanisches Augenmodell „Orbit“. Es stellt den letzten Stand der Forschung auf diesem Gebiet dar (siehe [Mil99]).

5 Augenmodell SEE-KID

Das Augenmodell SEE-KID (Software Engineering Environment for Knowledgebased Interactive Eye Motility Diagnostics) vereinigt die Aspekte der biomechanischen Modellierung mit Methoden der modernen Softwareentwicklung [BM00b]. Diese Arbeit wird von der Abteilung Medizin-Informatik der Upper Austrian Research GmbH in enger Zusammenarbeit mit der oberösterreichischen Fachhochschule in Hagenberg durchgeführt. Das Projekt startete 1995

in enger Zusammenarbeit mit internationalen Partnern (z.B. ETH-Zürich und Smith Kettlewell Eye Research Institute in San Francisco) und wurde in den Jahren 2000 bis 2002 vom österreichischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie (FFF) finanziell unterstützt. Partner aus österreichischen Spitälern und Forschungszentren in Linz, St. Pölten, Innsbruck und Graz trugen maßgeblich als Evaluierungspartner zu dieser Arbeit bei.

Abb. 5. SEE++ Software für virtuelle Augenmuskelchirurgie

Klinische Voraussetzungen und Augenmuskelchirurgie

Ursprünglich wurde dieses Forschungsprojekt von Prim. Prof. Dr. Siegfried Priglinger, dem Leiter der Abteilung für Orthoptik, Pleoptik und Augenmotilitätsstörungen des Konventhospitals der „Barmherzigen Brüder“ in Linz, Österreich, initiiert. Diese Abteilung hat sich auf die Korrektur von Augenmotilitätsstörungen bei Kindern und Erwachsenen spezialisiert. Das Projekt SEE-KID basiert zu großen Teilen auf dem Softwaresystem Orbit™ (www.eidactics.com) und auf anderer biomechanischer Software, es versucht jedoch gleichzeitig die bekannte Funktionalität zu erweitern und verschiedene Modellierungsaspekte in einem Computerprogramm zu vereinen (siehe [Mil99]). Für den Erfolg einer Augenmuskeloperation ist einerseits ein Verständnis des zu Grunde liegenden Krankheitsmechanismus und, andererseits auch ein Verständnis der zu Grunde liegenden anatomischen funktionellen Zusammenhänge notwendig. Daher müssen insbesondere schwierige Operationen detailliert geplant und geeignete Operationsmethoden ausgewählt werden. Bei besonders komplizierten Augenfehlstellungen ist dies oft auch für erfahrene Experten schwierig. Um Dosis-Wirkungs-Beziehungen für bestimmte Schielprobleme abzuleiten, beziehen sich [SS00] Schielspezialisten auf eigene Erfahrungen und Vorschläge in der Literatur. Diese werden nur zum Teil von mechanischen Überlegungen unterstützt (z.B. [Pri81]). Modellmäßige biomechanische Betrachtungsweisen existieren nur in Ansätzen, ebenso daraus abgeleitete allgemeine Gesetzmäßigkeiten. Gerade bei komplexen

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Motilitätsstörungen wäre dies aber nützlich um z.B. Mehrfachoperationen zu vermeiden. Die Unterstützung durch das Augenmodell SEE-KID (Abb. 5) ist dabei sehr hilfreich. Die simulierten Eingriffe werden am Computer dreidimensional grafisch, in Messskalen und im Vergleich mit klinischen Messwerten dargestellt. Außerdem werden intraoperativ Messwerte und topografische Messpunkte angezeigt, die dem Arzt während des operativen Eingriffs eine bessere Orientierung ermöglichen. Darüber hinaus erlaubt das SEE-KID-System den interaktiven Austausch der Modellbasis. Dadurch können Modellvorhersagen sofort erfasst und verglichen werden. Ein weiterer Vorteil dieses Systems ist die naturgetreue, beidäugige Darstellung und die Möglichkeit neben peripheren auch supranukleäre Pathologien zu simulieren.

1 Klinische Vorraussetzungen und Augenmuskelchirurgie Zur Erstellung eines Augenmodells sind grundsätzliche Kenntnisse der Diagnostik von Augenbewegungsstörungen und deren operativen Korrektur notwendig. Der Bewegungsapparat der Augen stellt ein hochkomplexes mechanisches System dar. Zwölf Augenmuskeln (sechs Muskeln pro Auge) steuern beide Augen. Die Steuerungsimpulse gehen vom Gehirn aus. Mögliche Rückmeldungen von Muskelrezeptoren sind noch nicht sicher nachgewiesen. Die sechs äußeren Augenmuskeln eines Auges setzen über Sehnen an verschiedenen

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Augenmodell SEE-KID

Stellen der Lederhaut des Auges vor bzw. hinter dem Äquator an. Die Ursprünge dieser Muskeln liegen in der Spitze der Augenhöhle, ausgenommen der untere schräge Muskel. Dessen Ursprung ist am unteren nasalen Orbitarand. Die sechs Augenmuskeln bewegen die Augen nach oben, unten, zur Nase (nasal) oder nach außen (temporal) und in einem beliebigen Winkel dazwischen. Im Normalfall bewegen sich beide Augen zusammen und erhalten dasselbe Bild auf korrespondierenden Netzhautstellen. Räumliches Sehen entsteht bei beidäugigem Sehen durch Verschmelzung gering querdisparater Bilder. Das Bild eines Objektes muss dabei auf die Foveae beider Augen (Stelle des schärfsten Sehens) treffen. Das Auge ist eine Art Kamera. Ein z.B. mit beiden Augen fixierter Würfel wird kopfüber/umgekehrt und wegen der unterschiedlichen Entfernung beider Augen unterschiedlich perspektivisch (querdisparat) auf die Netzhaut abgebildet. Im Gehirn werden beide Bilder zur Wahrnehmung eines einzigen aufrechten und

(a)

(b)

Abb. 6. Binokulare Fixierung eines Objekts im Raum

dreidimensionalen, räumlichen Zylinders verschmolzen (fusioniert) (Abb. 6a). Ein Patient, der z.B. an einem Einwärtsschielen des rechten Auges (Esotropie) leidet, ist auf Grund der Schielstellung nicht in der Lage, den Zylinder Abbildung 6b mit dem rechten Auge foveal zu fixieren. Die Foveae beider Augen erhalten nun verschiedene Bilder, die das Gehirn nicht fusionieren kann. Das Ergebnis sind störende (ungekreuzte) Doppelbilder. Das kindliche Gehirn kann diesen Fehler kompensieren, indem es das vom schielenden Auge übermittelte Bild unterdrückt. Besteht das Schielen aber länger nimmt die Sehschärfe des schielende Auges ab. Auch die Entwicklung räumlichen Sehens ist nicht möglich. Die Entwicklung hochwertigen Sehens (Räumliches Sehen – Tiefenwahrnehmung – Stereopsis) beginnt in einem Alter von ca. drei Monaten. Die Meinung bezüglich Frühoperation versus Schieloperation nach dem zweiten Lebensjahr ist trotz einer vergleichenden Studie, die keine wesentlichen Vorteile für die Frühoperation erbracht hat, im angloamerikanischen und europäischen Raum kontrovers [KB03]. Es gibt verschiedene Schielformen. Es können ein oder beide Augen entweder nach auswärts (Exotropie, manifestes Auswärtsschielen) oder zur Nase hin (Esotropie, manifestes Innen- oder Einwärtsschielen) abweichen. Auch ein Abweichen nach oben oder unten ist möglich (Hypertropie, Hypotropie). Bei Operationen an den Augenmuskeln handelt es sich um Eingriffe, bei denen Mus-

Klinische Voraussetzungen und Augenmuskelchirurgie

keln, welche den Augapfel bewegen (äußere Augenmuskeln), geschwächt, gestärkt oder verlagert werden. Zweck der Augenmuskelchirurgie ist es eine möglichst parallele Ausrichtung des Augenpaares zu erreichen. Selten gelingt dies bis in extreme Blickrichtungen. Eine „Heilung“ des Schielens ist nur bei normalen „sensorischen“ Verhältnissen

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(normaler Netzhautkorrespondenz, deckungsgleicher zentraler Fixation beider Augen), möglich. Durch eine Schieloperation soll ein beidäugiges Sehen erreicht oder verbessert werden bzw. die Ausrichtung der beiden Augen soll (bei fehlendem normalen Zusammenspiel beider Augen) eine bessere Orientierung im Raum ermöglichen.

6 Medizinische Grundlagen

Der Augapfel ist fest in der Augenhöhle verankert und von sechs äußeren Augenmuskeln umgeben, die für die Bewegung des Augapfels zuständig sind. Die vier geraden Augenmuskeln (musculi recti) und der obere schräge Augenmuskel (musculus obliquus superior) entspringen im hinteren Teil der Augenhöhle. Lediglich der untere schräge Augenmuskel (musculus obliquus inferior) entspringt am nasalen Orbitaboden. Alle Augenmuskeln setzen an der Lederhaut des Augapfels an. Abbildung 7 zeigt den Ursprung der Muskeln in der hinteren Augenhöhle und deren Insertionen. Jeder Augenmuskel wirkt auf den Augapfel in drei Komponenten ein, wobei die Hauptwirkungsrichtung durch einen bestimmten Muskelverlauf bestimmt ist. Die rechtwinkelig zueinander angeordneten musculi recti entspringen an der Augenhöhlenspitze (Orbitaspitze) in einer zirkulären Anordnung, dem Zinn’schen Ring, wo sich ihre Ursprungssehnen zu einer ringförmigen Sehnenplatte vereinigen. Ihre Ansätze inserieren vor dem Bulbusäquator [Gue86]. Im Gegensatz dazu setzen die musculi obliqui hinter dem Bulbusäquator an. Sie ziehen schräg von vorne nach hinten. Der m. obl. sup. ist der längste aller Augenmuskeln. Ausgehend von seinem Ursprung am Zinn’schen Ring läuft er am Orbitadach oberhalb des Bulbus in Richtung des nasalen Stirnbeins, durchläuft orbitarandnahe eine meist knorpelige Rolle, die Trochlea, und

Abb. 7. Anatomie der extraokulären Augenmuskeln [KJCS99]

zieht von hier aus unter dem m.rect.sup. zu seinem fächerförmigen Ansatz hinter dem Bulbusäquator. Der m.obl.inf. entspringt am nasalen Rand des knöchernen Orbitabodens, läuft über den m. rect.inf. und setzt im hinteren Bereich des Augapfels an. Die m. obl. inf. und m. rect. inf. sind im Bereich ihrer Überkreuzung durch das ligamentum Lockwood verbunden [Gue86]. Auch der m. rectus sup. und der m. obl. sup. sind im Bereiche ihrer Kreuzung mit zarten Haltefasern verbunden. Jeder Augenmuskel besteht neben dem rein muskulären Anteil

Medizinische Grundlagen

auch aus Sehnen, die die Verbindung des Muskels zum Ursprung auf der einen Seite, bzw. zum Insertionspunkt auf der anderen Seite herstellen. Die Gesamtlänge (Muskel und Sehne) der Augenmuskel ist sehr unterschiedlich. Die größten Unterschiede weisen dabei die Längen der Sehnen auf [Kau95]. Der m. obl. inf. hat die kürzeste Sehne (0-2 mm) und der m. obl. sup. die längste (25-30 mm). Die eigentliche Muskellänge liegt zwischen 30 mm (bei den m. obliqui) bis 39 mm (beim m. rect. inf.). Durch die Lage des Insertionspunktes vor bzw. hinter dem Bulbusäquator verläuft jeder Muskel zum Teil auf der Bulbusoberfläche (Rollstrecke). Erst beim Tangentialpunkt endet der Kontakt zum Bulbus. Bei jeder Bewegung des Bulbus ändert sich auch die Lage der Insertionspunkte relativ zur Augenhöhle. Bei einer Blickbewegung rotiert der Bulbus um eine bestimmte Drehachse. Der Bulbusmittelpunkt kann dabei als Rotationszentrum gesehen werden. Die Blicklinie ist ein Vektor vom Bulbusmittelpunkt durch die Mitte der Pupille. Normal dazu liegen die Vertikal- und die Horizontalachse, wobei der Schnittpunkt dieser drei Achsen im Bulbusmittelpunkt liegt (vgl. Abb. 8a). Die Medizin unterscheidet grundsätzlich drei Augenpositionen (vgl. [Kau95]):

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– Primärposition: Das Auge blickt bei fixiertem Kopf geradeaus ins „Unendliche“. Es wird angenommen, dass in dieser Position alle Muskeln am wenigsten gespannt sind. Aus dieser Lage sind alle anderen Blickpositionen mit möglichst geringem Energieaufwand erreichbar. – Sekundärposition: Ausgehend von der Primärposition erfolgt eine Rotation um die horizontale oder vertikale Achse (Abb. 8b). Das Auge blickt nach links oder rechts bzw. nach oben oder unten. – Tertiärposition: Ausgehend von der Primärposition erfolgt eine Rotation um die horizontale und vertikale Achse (Abb. 8c). Das Auge blickt z. B. nach links oben oder nach rechts unten. Die Kombination um zwei Achsen kann auch durch eine Rotationsachse dargestellt werden, die in der durch horizontale und vertikale Achse aufgespannten Ebene liegt (Abb. 8d). Beide Augen bewegen sich idealerweise nur miteinander in binokularer Sehrichtungsgemeinschaft. Die Bewegung eines Auges ist in der Regel nicht möglich (vgl. [Gue86]). Die Augenmuskeln sind in der Lage, das Auge sehr schnell und punktgenau zu positionie-

Abb. 8. Blicklinie, Vertikal- und Horizontalachse; Rotationen zu anderen Blickpositionen

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ren. Darüber hinaus kann das Auge ohne Ermüdung in einer bestimmten Stellung gehalten werden.

1 Augenmuskel-„Pulleys“ Frühe radiologische Untersuchungen an Affen zeigten, dass bei Muskelkontraktion die Augenmuskelpfade, trotz Blickrichtungsänderung, relativ stabil bleiben. Miller und Demer [DMP+95] wiesen unter Zuhilfenahme von Computertomographiestudien (MRT) und Rekonstruktion dreidimensionaler Bilder die extreme Stabilität der Muskelpfade gerader Augenmuskeln nach. Die Pulleys stabilisieren zusammen mit Intermuskularmembranen, die alle Augenmuskeln verbinden und den Retinacula (seitliche Haltebänder) gleichsam in einem Halteapparat die Augenmuskeln im Bereiche des funktionellen Äquators. Da diese „mechanische Einrichtung“ bewirkt, dass die Drehachsen aller physiologischen Augenbewegungen in der Ebene des funktionellen Äquators liegen und damit das Listing’sche Gesetz mitbestimmen, kann dieser Halteapparat auch als „Listing’scher Apparat“ bezeichnet werden. In bezug auf die Pulley-Position, bewegt sich nur der vordere Anteil des Augenmuskels bei der Bulbusdrehung, während der hintere Teil bis zum Muskelursprung relativ stabil bleibt. Histochemische und immunhistochemische Untersuchungen bestätigten die Ergebnisse der MRT Analyse. In Dünnschnitten waren Kollagen, Elastin, Knorpel und glatte Muskulatur in diesem Halteapparat nachzuweisen. Glatte Muskulatur ist im allgemei-

Medizinische Grundlagen

nen unwillkürlich und unterscheidet sich von gestreifter Muskulatur durch das wesentlich höherere Aktin/Myosin Verhältnis, das Fehlen von Sarkomeren und durch eine geringere Kontraktibilität. Im Vergleich zu den quergestreiften Skelettmuskeln weisen die sechs äußeren Augenmuskeln spezifische Unterschiede hinsichtlich Struktur, Verteilung der Muskelfasern, Nervensensitivität und Innervation auf. Somit nehmen die Augenmuskeln eine besondere Stellung innerhalb der menschlichen Muskulatur ein. Alle sechs äußeren Augenmuskeln bestehen aus zwei Muskelanteilen, einer durchwegs sehr dünnen orbitalen Muskelschicht mit einer hohen Mitochondriendichte in den Muskelfasern, die von einer dicken, C-förmigen globalen Muskelschicht umgeben ist. Diese globale Muskelschicht besteht aus Muskelfasern mit einer variablen Mitochondriendichte; zusätzlich sind deren durchschnittliche physiologische Querschnittsflächen größer im Vergleich zur orbitalen Muskelschicht. Die menschlichen Augenmuskeln bestehen aus einzel innervierten „twitch“-Fasern und mehrfach innervierten „non-twitch“-Fasern, welche normalerweise nur in der SkelettMuskulatur vorkommen. Die Pulleys liegen etwas hinter dem anatomischen Bulbusäquator und bestehen aus abwechselnd, genau rechtwinkelig zueinander angeordneten Bändern von Kollagen-Fasern. Diese dreidimensionale Anordnung weist auf die mechanische Beanspruchung der Pulleys hin. Glatte Muskelfasern, aufgeteilt in kleine Bündel, sind in diesen Halteapparat des Pulley-Systems eingeschlossen. Diese Struktur eines Pulley-Systems findet sich in allen gera-

Augenmuskel-„Pulleys“

den Augenmuskeln. Auch zwischen dem oberen schrägen und oberen geraden Muskel finden sich bindegewebige Verbindungen. Der untere schräge Augenmuskel ist durch das gemeinsame Gefäß-Nervenfaserbündel ebenfalls eng mit dem unteren geraden Augenmuskel und dem ligamentum Lockwood verbunden. Die Eigenschaft des bindegewebigen Aufbaus der Pulleys unterstützt Erkenntnisse neuester Untersuchungen, die zeigen, dass die Pulley-Position die Zugrichtung der Augenmuskeln mechanisch beeinflusst. [PPBD96]. Darüber hinaus wird, wie jede Muskulatur, auch die eingestreute glatte Muskulatur zentralnervös gesteuert. Das Vorhandensein von Pulleys muss daher in modernen Augenmodellen berücksichtigt werden.

Abb. 9. Schematische Ansicht des Aufbaus des extraokulären Gewebes [DMP+95] IR = inferior rectus; LPS = levator palpebrae superioris; LR = lateral rectus; MR = medial rectus; SO = superior oblique; SR = superior rectus; TK = Tenon’sche Kapsel; IO = inferior oblique

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Abbildung 9 demonstriert eine schematische Darstellung eines koronalen Querschnittes des orbitalen Gewebes und der Augenmuskel-Pulleys. Der Horizontalschnitt zeigt den musculus rectus lateralis und den musculus rectus medialis (LR, MR) umgeben von Muskelscheiden, die Tenon’sche Kapsel (TK) die den Bulbus umhüllt und die aus Kollagen und Elastin bestehenden fibroelastischen Strukturen im hinteren Bulbusabschnitt, ca. 10 bis 12 mm vom Muskelansatz entfernt, auf der Ebene der rectus superior Sehne (SR – Sehne) und der obliquus superior Sehne (SO Sehne) dargestellt. Abbildung 10 zeigt ein linkes Auge, das um 35° gehoben ist. Die Ansicht des linken äußeren geraden Augenmuskels ist dargestellt. Die Abbildung veranschaulicht wie der Muskelpfad des linken äußeren geraden Augenmuskels durch das Pulley (rot hervorgehoben) umgelenkt wird. Dadurch wird dessen Hauptfunktion auch in Tertiärposition beibehalten.

Abb. 10. Beeinflussung des Muskelpfads des äußeren geraden Augenmuskels durch das Pulley

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2 Augenmuskelschichten Neueste anatomische Studien ganzer Orbitae bestätigten das Vorhandensein von Pulleys (z.B. [Mil89]). Technische Verbesserungen haben es ermöglicht, die orbitale Histologie noch detaillierter zu rekonstruieren ohne anatomische Strukturen und Verbindungen zur Orbitawand entfernen zu müssen. Dadurch konnten bessere Einblicke in die Funktionsweisen der verschiedenen Augenmuskeln gewonnen werden. Bereits frühere Studien an Säugetieren (z.B. [MGGN75]) legten nahe, dass die äußeren Augenmuskeln aus zwei unterschiedlichen Schichten bestehen. Wie in Abb. 11 zu sehen ist, zieht die bulbäre (global layer) Schicht durchgehend vom Ursprung am Zinn’schen Ring bis zur sehnigen Insertion. Im Gegensatz dazu endet die orbitale Schicht etwas hinter der Insertion. Bis 1994 gab es über den genauen Verlauf der Augenmuskulatur in den einzelnen Blickrichtungen keine exakten Vorstellungen. Könnten sich die einzelnen Muskeln zwischen Insertionspunkt und Ursprung bei

Medizinische Grundlagen

einer Augenbewegung frei bewegen (Hypothese des kürzesten Pfades), hätte dies speziell in einer Tertiärposition eine Verschiebung der Muskeln auf der Bulbusoberfläche zur Folge. Dadurch würde sich der Muskelpfad und somit die Wirkungsrichtung maßgeblich mit der aktuellen Augenposition ändern (Verlust der gleichbleibenden Hauptwirkung eines Augenmuskels). Neueste Studien haben jedoch gezeigt, dass Pulleys den Muskelpfad bestimmen und stabilisieren. Andererseits ändert sich die Pulley-Position leicht mit der Blickposition [DOP00]. Dadurch wird die Zugrichtung des Augenmuskels beeinflusst. Dies sieht man an den Krümmungen des Muskelpfades in den verschiedenen Blickpositionen. Demer et al. [KCD02] demonstrierten in ihrer Studie, dass sich die Pulley-Position bei der Kontraktion des Augenmuskels nach hinten und bei Relaxation (Entspannung) nach vorne bewegt. Man spricht von einem „anterior – posterior shift“ der Pulleys. Diese sogenannte „Active-Pulley-Hypothese“ wird auch durch weitere Studien unterstützt (z.B. [KCD02][DOP00][CJD00]). Die Schlussfolgerung daraus ist eine unterstützende periphere mechanische Regelung des okulomotorischen Systems auch in sekundären und tertiären Blickpositionen unter weitgehender Beibehaltung der normalen Augenmuskelfunktionen.

3 Anatomische Messdaten

Abb. 11. Die verschiedenen Faserschichten der geraden Muskeln

Um 1869 wurde von A. W. Volkmann [Vol69] eine statistische Analyse von mehreren Patienten durchgeführt. Die Ergebnisse

Anatomische Messdaten

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dieser Studie wurden dann als Daten für ein „Normauge“ eines Menschen definiert. Volkmanns Angaben bezogen sich auf die Medianlinien der sehnigen Augenmuskelinsertionen (d.h. eine Reihe von Querschnitten). Es war aber schwierig, Sehne und Muskel vom benachbarten Gewebe zu trennen. 1985 verwendete Nakagawa händisch zerschnittene Scheibchen von Leichen, um den Querschnitt jedes Augenmuskels zu messen [Nak65]. Diese klinischen Ergebnisse bildeten lange Zeit die Basis vieler Modellierungsmethoden, bis Studien von Mühlendyck und Miller diese Daten revidierten [MR84][MKM84]. Mit der Entdeckung der Pulleys wurden neue geometrische Messungen unter Verwendung von MRT und histologischen Methoden definiert [CJD00]. Die in Tabelle 1 dargestellten geometrischen Daten für die Muskellänge beinhalten auch die Sehne für jeden Muskel, wobei die Muskellänge (L0) nur den kontraktilen Teil

des Muskels ohne seine Sehne darstellt. Diese Werte sind auf Basis von relaxierten, denervierten Muskeln definiert. Alle Koordinaten in dieser Tabelle sind in Bezug auf ein augen- und kopffixes Koordinatensystem definiert, dessen Ursprung im Zentrum des Bulbus liegt. Nach der Entdeckung von Pulleys wurden in neuen Studien die Daten aus Tabelle 1 von Miller et al. verbessert [Mil89] [CJD00][KCD02]. Bei den revidierten Muskeldaten in Tabelle 2 sind die Muskelinsertionen sowie die Pulleypositionen dreidimensional vermessen. Dies bedeutet, dass in einer geometrischen Darstellung des Bulbus als Kugel, die Augenmuskeln mit ihren Insertionen nicht exakt auf dem Bulbus liegen, da dieser in Wirklichkeit ellipsoid geformt ist. Dies führt zu einem „Kompromiss“ in der Wahl des Bulbusradius, der sich als kleinster Abstand zwischen dem Ursprung des Koordinatensystems und der

Tabelle 1. Muskelparameter gemessen von Volkmann aus [Gue86]

Tabelle 2. Revidierte Muskelparameter nach Miller et al. [MR84]

MR m. rect. med. LR m. rect. lat.

SR m. rect. sup. IR m. rect. inf.

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Medizinische Grundlagen

Insertionen aller sechs Augenmuskeln definiert. Jeder Augenmuskel hat somit mathematisch seinen eigenen Bulbusradius, seinen eigenen „virtuellen Bulbus“ mit definiertem Hebelarm und entsprechendem Kraftverhalten.

4 MRT-Befunde der Orbita Innerhalb der SEE-KID Forschungsarbeit wurde eine Magnetresonanztomographiestudie (MRT-Studie) durchgeführt, um die äußeren Augenmuskeln zu visualisieren. Hochauflösende MRT-Aufnahmen erlauben eine exakte Darstellung der Orbita und deren anatomischen Strukturen. Die neueste MRT-Scanner Ausrüstung sowie spezielle Kopfspulenrezeptoren wurden eingesetzt [FPBK03]. In dieser Studie wurden drei Testpersonen mit einem 1.5 Tesla Siemens Magnetom Symphony Scanner untersucht. Unter der Verwendung eines 8 „channel head phase array“ als Rezeptorspule wurden koronale und axiale Scans mit T1- und T2-Gewichtung durchgeführt.

(a)

(b)

Sequenzen mit zirka 19 Bildern und einer Schnittdicke von 1.5 mm, 512x416 Matrix wurden aufgenommen, während die Testperson verschiedene Bezugspunkte fixierte (siehe Abb. 12). Störende Lidschlußreflexe wurden mit einem Oberflächenanästhetikum vermieden. Einer Testperson wurde zusätzlich Gadolinium Magnivist 0.2ml/kg Kontrastmittel injiziert. Die Testpersonen fixierten verschieden markierte Blickpositionen im Scanner-Tunnel. In Abb. 12 werden verschiedene Blickpositionen in Bezug auf die inneren geraden Muskeln beider Augen verglichen. In Abb. 12a blickt die Testperson geradeaus. Verglichen mit den Abb. 12b und Abb. 12c, in denen die Testperson konstant nach rechts bzw. rechts unten schaute, kann man eine deutliche Veränderung der physiologischen Querschnittsfläche (physiologic cross-sectional area; PCSA) erkennen. Durch wiederholtes Durchlaufen des eben beschriebenen Prozesses für jede Schnittebene in jeder Bildserie wurde die Morphologie der Augenmuskeln rekonstruiert und grafisch visualisiert. Daraus ergaben sich neue Erkenntnisse für die Modellbil-

(c)

Abb. 12. Vergleich von MR-Scans verschiedener Blickpositionen [FPBK03] a Testperson geradeaus fixierend; b Testperson nach rechts fixierend; c Testperson nach rechts unten fixierend

Sektionsbefunde der Orbita

dung und computergestützte Chirurgie [Ett99]. Die Morphologie der Augenmuskeln, insbesondere jene der geraden Augenmuskeln, konnte so exakt in verschiedenen Blickpositionen analysiert werden. Diese Daten waren die Grundlage der dynamischen 3D-Darstellung der äußeren Augenmuskeln in verschiedenen Blickpositionen im SEE-KID Modell [BK03].

5 Sektionsbefunde der Orbita Die Entdeckung der Pulleys brachte ein neues Verständnis der Augenmotorik. Operationstechniken, wie etwa die Fadenoperation, wurden bezüglich ihrer mechanischen Konsequenzen neu überdacht. Auch bei Schieloperationen können durch Änderung der Beziehungen zwischen Muskelinsertion und Pulley-Position unbeabsichtigte Effekte entstehen [DOP00]. Um die Funktion der Pulleys und angrenzender anatomischer Strukturen besser

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verstehen zu können, wurden auch Sektionen an menschlichen Leichen durchgeführt [FAP03]. Abbildung 13 zeigt den m. rectus medialis. Er wurde mit einem Schielhaken vorgezogen um das Pulley mit dessen topographischer Beziehung zum Auge und zur Orbitawand zu zeigen. Die intermuskulären Verbindungen liegen etwas verdeckt hinter dem Bulbusäquator und sind zum m. rectus superior hin nur schwach zu sehen. Auch zwischen dem m. rectus superior (3) und der Sehne (4) des m. obl. sup. bestehen zarte bindegwebige Verknüpfungen (1) wie die Abb. 14 zeigt. Das Pulley des oberen geraden Augenmuskels (2), das mit der Levatorschlinge in Verbindung steht, ist deutlich zu sehen [Ett99]. Starke Verbindungen (1) bestehen im Bereich der Überkreuzung des m. obl. inf. (2) und des m. rect. inf. (3). Beide Muskeln sind in ihrer Beweglichkeit durch die Verknüpfungen mit dem ligamentum Lockwood bestimmt (Abb. 15).

Abb. 13. Sektion der menschlichen Augenhöhle: Pulley des musculus rectus medialis [FAP03]

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Medizinische Grundlagen

Abb. 15. Pulley des m. rect. inf. Abb. 14. Bindegewebsverknüpfungen zwischen m. rect. sup. und m. obl. sup.

Der ramus inferior des n. oculomotorius (1) stellt zusammen mit dem Halteband (2) des m. obl. inf. (3) einen wesentlichen mechanischen Faktor dar. Auch nach operativer Abtrennung des m. obl. inf.-Ansatzes (4) ist durch diese Verknüpfung noch eine Restfunktion gegeben (siehe Abb. 16).

Abb. 16. Nervenfaserbündel des m. obl. inf.

7 Physiologie der Augenmotilität

Die Drehung eines Auges um eine bestimmte Achse ergibt eine bestimmte Blickposition und richtet somit auch die Sehachse in eine neue Blickrichtung aus. Normalerweise wird in allen Blickpositionen zentral in der Fovea, der Stelle des schärfsten Sehens, fixiert. Grundsätzlich kann das Auge in einem kopffixen Koordinatensystem in drei Dimensionen um die Achse rotieren. Jeder äußere Augenmuskel dreht den Bulbus in eine bestimmte Richtung. Die Bewegung des Auges zur Nase hin heißt Adduktion, die Bewegung zu den Schläfen hin nennt man Abduktion. Elevation und Depression des Auges sind der Endzustand einer Sursumduktion bzw. Deorsumduktion (Rotation nach oben bzw. nach unten).

Torsionale Augenbewegungen rotieren das Auge um seine Blicklinie, wobei Inzykloduktion (Einwärtsrollung eines Auges) oder Inzyklotorsion (Intorsion) die Rotation des oberen Scheitelpunktes eines oder beider Augen zur Nase hin bezeichnet. Exzykloduktion oder Exzyklotorsion (Extorsion) hingegen bezeichnet die Rotation des oberen Scheitelpunktes eines oder beider Augen zur Schläfe hin. Die Rotationsrichtungen eines Auges (siehe Abb. 17) sind folgendermaßen zu beschreiben: Rotation um Z-Achse

positiver Winkel = Adduktion (zur Nase hin) negativer Winkel = Abduktion (von der Nase weg) Rotation um X-Achse

positiver Winkel = Elevation oder Sursumduktion (nach oben) negativer Winkel = Depression oder Deorsumduktion (nach unten) Rotation um Y-Achse

positiver Winkel = Intorsion (Einwärtsrollung) negativer Winkel = Extorsion (Auswärtsrollung)

Abb. 17. Koordinatensystem für Augenpositionen

Wie in Abb. 18 veranschaulicht, zeigen die Koordinatenachsen für beide Augen für Ab-/Adduktion und In-/Extorsion in entge-

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gengesetzte Richtungen. Dies ermöglicht

eine einheitliche Definition der Rotationsrichtungen beider Augen. (z.B. Abduktion = von der Nase weg). In beiden Augen ist weiters die Rollung um die Blickachse nach innen mit einem positiven Vorzeichen definiert. Würden die beiden Y-Achsen nicht unterschiedliche Vorzeichen aufweisen, so würde bei beidseitiger Intorsion ein Auge nach außen und das andere nach innen rollen. Die Achsen für Elevation und Depression bleiben in beiden Augen gleich, da die Auf- und Abwärtsbewegungen in beiden Augen die gleiche Richtung aufweisen. Zusätzlich anzumerken sei jene Situation der binokularen Augenbewegung, bei der bei Abduktion des einen Auges eine Adduktion des anderen Auges erfolgen muss (konjugierte Blickbewegung), also die Augenpositionen hinsichtlich Ab-/Adduktion und In-/Extorsion in unserem Augenmodell gespiegelt werden müssen. Die Augenmuskeln sind paarweise angeordnet. Jener Augenmuskel mit einer Hauptwirkung in eine bestimmte Richtung wird als Agonist, sein Gegenspieler als Antagonist bezeichnet. Bei der Abduktion des

Abb. 18. Rotationsrichtungen für beide Augen [BKP+03]

Physiologie der Augenmotilität

rechten Auges beispielsweise ist der rechte äußere gerade Augenmuskel der Agonist, der innere gerade Augenmuskel ist sein Hauptantagonist. Die schrägen Augenmuskeln sind zum Teil Synergisten. Einen Muskel, der das Partnerauge in die selbe Richtung wie der Agonist bewegt, wird als kontralateraler Synergist bezeichnet. Der äußere Augenmuskel im Partnerauge, der in die entgegengesetzte Richtung des rechten äußeren Augenmuskels wirkt, wird als kontralateraler Hauptantagonist bezeichnet. Wir sprechen jeweils von Haupt- bzw. Nebenantagonisten, Synergisten etc. Jeder Augenmuskel hat eine Hauptwirkung. Für die geraden Augenmuskelpaare sind diese gegensinnig. Deren Wirkungen heben sich idealerweise in Primärposition auf. Bei Lähmung eines Augenmuskels (Parese) zeigt dieser in seinem Hauptwirkungsbereich den größten Bewegungsdefekt (größter Schielwinkel). Die inneren und äußeren geraden Augenmuskeln zeigen ihre Hauptfunktionen in den horizontalen Blickrichtungen. Die Hauptfunktion des inneren geraden Augenmuskels ist die Adduktion. Die Hauptfunktion des äußeren geraden Augenmuskels ist die Abduktion. Die oberen und unteren geraden Augenmuskeln zeigen ihre Hauptfunktion vertikal. Der obere gerade Augenmuskel ist für die Bewegung des Auges nach oben (Sursumduktion), der untere gerade Augenmuskel für die Bewegung des Auges nach unten (Deorsumduktion) zuständig. Ihre vertikale hebende, senkende Hauptwirkung ist in Abduktion am größten.

Kinematische Prinzipien der Augenbewegungen

Die Wirkungsrichtung der vertikalen geraden Augenmuskeln bilden einen Winkel von 23° zur Mediansagittalebene in Primärposition, was zu sekundären und tertiären Nebenfunktionen führt. Eine sekundäre Nebenfunktion der oberen geraden Augenmuskeln ist eine Einwärtsrollung, die der unteren geraden Augenmuskeln eine Auswärtsrollung. Je nach Blickrichtung liegt auch eine tertiäre Nebenwirkung, eine adduzierende Wirkung, in extremer Abduktion aber auch eine abduzierenden Wirkung vor. Die oberen und unteren schrägen Augenmuskeln sind in ihrer Hauptfunktion hauptsächlich Ein- bzw. Auswärtsroller. Der obere schräge Augenmuskel verursacht Intorsion, der untere schräge Augenmuskel verursacht Extorsion. Nachdem die Wirkungsrichtung beider Muskeln einen Winkel von 51° bis 53° (zur Primärposition) bildet, treten auch hier sekundäre und tertiäre Nebenwirkungen auf. Die sekundäre Aktion des oberen schrägen Augenmuskels ist in Adduktion eine maximale Senkung, jene des unteren schrägen Augenmuskels eine Hebung. Die tertiäre Aktion beider schräger Augenmuskeln ist die Abduktion. Das Auge ist in der Orbita von elastischen Fettpolstern umgeben, die die Augenbewegung erleichtern und auch eine Translation (Protrusion bzw. Retraktion) des Bulbus erlauben. In der Regel ist diese Translation vernachlässigbar gering. In pathologischen Situationen z.B. der Ko-Kontraktion von Muskeln (z.B. Duane-Syndrom), ist sie aber klinisch deutlich zu sehen und liefert einen wichtigen Hinweis für die Ausprägung der Motilitätsstörung.

29

Eine Vorwärtsbewegung des Bulbus in Richtung der Y-Achse wird als Protrusion, eine Rückwärtsbewegung als Retraktion bezeichnet.

1 Kinematische Prinzipien der Augenbewegungen Die Hauptaufgabe des Augenbewegungssystems ist es, das Auge von der aktuellen Blickposition möglichst schnell in eine andere zu bewegen, um ein gewünschtes Objekt zu fixieren. Binokulare Augenbewegungen sind entweder konjunktiv (Versionen) oder disjunktiv (Vergenzen). Versionen sind Bewegungen beider Augen in dieselbe Richtung (z.B. Blick nach rechts: beide Augen bewegen sich nach rechts). Dextroversion ist die Bewegung beider Augen nach rechts, Laevoversion ist die Bewegung beider Augen nach links. Sursumversion und Deorsumversion entsprechen der Bewegung beider Augen nach oben bzw. nach unten. Vergenzbewegungen sind Bewegungen, bei denen sich beide Augen horizontal in entgegengesetzte Richtungen bewegen, um die Erfassung eines nahen oder entfernten Objektes zu erlauben. Betrachtet die Person ein nahes Objekt, so bewegen sich beide Augen zueinander (konvergieren) um die binokulare Sicht zu erhalten. Wird die Entfernung zwischen Person und Objekt größer, bewegen sich die beiden Augen auseinander (divergieren). Bei der Erzeugung von Augenbewegungen folgt das Gehirn bestimmten durchgängigen Verhaltensmustern (Gesetzen). Diese

30

Physiologie der Augenmotilität

Gesetze sind durch eine zentral-nervöse Steuerung und durch periphere anatomische Strukturen bestimmt [FHMT97].

nervale Aktivierung gleicher motorischer Einheiten). 1.2 Listing’sches Gesetz

1.1 Donder’sches Gesetz

Das Donder’sche Gesetz besagt, dass der Anteil der ab-, adduzierenden, hebenden, senkenden und rollenden Komponenten (dreidimensionale Winkelposition) des Auges für eine bestimmte Blickposition immer dieselbe ist [Don48]. Wenn das Auge z.B. nach einer Auswärtsdrehung den Geradeausblick in Primärposition einnimmt, wird die Bewegungskomponentenverteilung in Primärposition immer dieselbe sein, und ist dieselbe auch dann, wenn die Primärposition aus einer anderen beliebigen Blickposition erreicht wird. Dies gilt für alle Blickpositionen [FHMT97]. Somit ist die torsionale Augenposition in einer bestimmten Blickpostion nicht beliebig, sondern eindeutig durch die Blickposition bestimmt. Bewirkt wird dies durch ein Regelsystem (peripherer Halteapparat und eine zentral

(a)

(b)

Das Listing’sche Gesetz kann als eine Erweiterung des Donder’schen Gesetzes angesehen werden, insofern es auch für jede einzelne Blickposition den Wert der Einwärts- bzw. Auswärtsrollung festlegt. Es sagt aus, dass alle Rotationsachsen des Auges in derselben Ebene liegen, vorausgesetzt dass der Kopf aufrecht ist, sich nicht bewegt und die Augen ein entferntes Objekt fixieren. Das Listing’sche Gesetz ist eines der wichtigsten Prinzipien der Physiologie der Augenbewegung. Der besondere Halteapparat („Listing’sche Apparat“) des Auges und die ihn beeinflussende zentralnervöse Steuerung reduzieren hierbei mögliche überreichliche (redundante) Freiheitsgrade für Blickpositionen im dreidimensionalen Raum (zentrale Fixation vorrausgesetzt), sodass insbesondere der torsionelle (einwärts-, auswärtsrollende Komponente) Wert in einer

(c)

Abb. 19. Einfache Abstraktion des Listing’schen Gesetzes [Nak83]

Kinematische Prinzipien der Augenbewegungen

bestimmten Blickposition stets konstant ist. Für das beidäugige Sehen wird dadurch die Fusion erleichtert, weil damit in einer bestimmten Blickposition der Zyklofusionsbedarf konstant ist. Diese Einengung geht auf Kosten der Blickbewegungen im dreidimensionalen Raum, die zwar alle möglich sind, aber nur mit einem für die jeweilige Blickposition konstanten Torsionswert. Dies wird durch den „Listing’schen Apparat“ gleichsam „erzwungen“ [FHMT97]. Um horizontale und vertikale Augenbewegungen darzustellen, kann man das Auge mit einem Stab versehen, der die Sichtlinie definiert. Nakayama [Nak83] hat damit das Listing’sche Gesetz anschaulich demonstriert. Hierzu wird ein einfaches physikalisches „ball and membrane“-Modell des Auges verwendet. Dieses Modell besteht aus einem kugelförmigen Bulbus, der mit einer sehr straff gespannten elastischen Membran verbunden ist, die an einem Zylinderrahmen fixiert ist (Abb. 19). Auf Grund der Elastizität der Membran wird die Ruhelage des Auges mit dem Stab geradeaus festgelegt. Der Stab symbolisiert die Blicklinie. Am Ende des Stabes ist ein Kreuz fixiert, das die Torsion (Zyklorotation) anzeigt (Abb. 19a). Die Ruheposition ist als Primärposition definiert, die Stabrichtung entspricht der primären Blickrichtung. Die Membran dieses Modells in Abb. 19a, b, c entspricht der Listing’schen Ebene, die durch den Bulbusmittelpunkt geht. In Abb. 19b wird der Bulbus durch Verlagerung des Stabes horizontal und vertikal bewegt und durch Drehen des Stabes zwischen den Fingern torsional verdreht.

31

Die entscheidende Konsequenz des Listing’schen Gestzes demonstriert Abb. 16c. Dabei wird der Bulbus durch Drücken des Stabes mit Hilfe eines anderen, dünnen Stabes bewegt. Der Bulbus kann in jede gewünschte Blickrichtung positioniert werden. Die Blickposition, insbesondere die Torsion, wird nun im Gegensatz zu Abb. 16b durch die Spannung der Membran bestimmt. Dieses Phänomen wird auch als „Pseudotorsion“ beschrieben, da das Auge nicht aktiv um seine visuelle Achse rotiert. Die Festlegung der torsionalen Rotation wird in jeder Blickposition durch die Mechanik des Halteapparates des menschlichen Auges festgelegt. Die Ausrichtung des Auges kann mathematisch vorhergesagt werden, indem man annimmt, dass das Auge eine geodätische Rotation (kürzester Pfad) von der Primärposition zu jeder anderen Blickposition durchführt. Die Lage dieser Rotationsachse entlang des kürzesten Pfades zur neuen Blickposition ist normal zur beabsichtigten Blickposition und liegt deshalb in der Listing’schen Ebene. Im Falle des Gummimembranmodells liegt diese Rotationsachse in der Ebene der aufgespannten Membran. Es gibt keine wirkliche Torsion wie in Abb. 16b. Augenbewegungen von einer Tertiärposition zu einer anderen sind weniger häufig als Blickbewegungen von der Primärposition aus nach oben, unten, links oder rechts. Das Listing’sche Gesetz ist bei einer Augenbewegung von einer Tertiärposition in eine andere nur dann erfüllt, wenn die Rota-

32

Physiologie der Augenmotilität

tion um eine Achse erfolgt, deren Neigung zur Listing’schen Ebene den halben Winkel ausmacht, der zwischen der Primärposition und der jeweiligen Tertiärposition liegt [Hel63]. Da sich aber der Winkel zwischen Primärpostion und jeweiliger Tertiärposition auf dem Weg von einer Tertiärposition zur einer nächsten ändern kann, ändern sich auch die Drehachsen. Wenn man die Endpunkte der Rotationsachsen (der Rotationsvektoren) zur Aufzeichnung dreidimensionaler Augenpositionen verwendet, werden diese dicht gesät auf einer Ebene (Listing’sche Ebene) liegen. Aufnahmen von Augenbewegungen bei Menschen und Affen zeigen, dass die Standardabweichung der Rotationsvektoren, die die Augenpositionen beschreibt, nur 0.5–1.0 Grad von der Listing’schen Ebene abweicht. Eine Ebene mit den Bedingungen einer minimalen Abweichung wird „displacement plane“ genannt [Has95]. Die Ausrichtung dieser displacement plane hängt auch von der Referenzposition ab, die zur Beschreibung der Augenposition

(a)

(b)

verwendet wird. Wird die Bezugsebene verschoben, so verschiebt sich die Ebene einer Augenposition nur um den halben Winkel in Richtung der „displacement plane“ (siehe Abb. 20). In Abb. 20a ist die Blickposition gleich der Bezugsposition, während in Abb. 20b die Bezugsposition um 2α Grad nach vorne gekippt ist (rote Winkel in Abb. 20). Nachdem sich die „displacement plane“ in Abb. 20b nur um α Grad neigt, ist sie nun in Bezug auf ein kopffixes Koordinatensystem um α Grad nach hinten geneigt. Für jede Datenmenge von beliebigen Augenpositionen gibt es eine Bezugsposition, die genau normal auf der „displacement plane“ steht. Nur in diesem Fall wird die Position des Auges Primärposition genannt. Die entsprechende „displacement plane“ entspricht der Listing’schen Ebene [Has95]. In der Literatur wird häufig die Listing’sche Ebene auf jede Ebene von Rotationsvektoren bezogen. Laut dieser Definition wären alle Ebenen in Abb. 20 Listing’sche Ebenen.

(c)

Abb. 20. Definition des Listing’schen Gesetzes in Bezug auf die Primärposition aus [Has95] a Bezugsposition normal zur displacement plane (rot); b Bezugsposition verschoben um 2α Grad; c Bezugsposition verschoben um 4α Grad [Has95]

8 Neuronale Strukturen

Zentrale Innervationsmuster bestimmen die Augenbewegungen. Schon die in den Halteapparat eingestreute glatte Muskulatur unterliegt zentralen vegetativen Einflüssen. Die Innervation der Augenmuskeln erfolgt durch drei verschiedene Hirnnervern. Der nervus oculomotorius innerviert die mm. recti superiores, mm. recti inferiores, mm.recti mediales und die mm.obliqui inferiores. Der Nervus trochlearis innerviert die mm.obliqui superiores, und der Nervus abducens steuert die mm.recti laterales. Die zugehörigen motorischen Augenmuskelkerne liegen im Mittelhirn (Abb. 21). Die unterschiedlichen Arten von Augenbewegungen: Sakkaden (orange), Folgebewegungen (grün), Vergenzen (Konvergenz, Divergenz) optokinetische Augenrückstellbewegungen (optokinetischer Nystagmus), vestibulookuläre Reflexe (Ausgleichsbewegungen) und Fixationsbewegungen werden von neuralen Kontrollsystemen gesteuert. An der Steuerung von Augenbewegungen sind eine Reihe supra- und infranucleärer Strukturen beteiligt. Es müssen assoziierte, konjugierte (parallele Augenführung) und disjugierte, disjunktive (konvergente, divergente, gegensinnige) Augenbewegungen, Folgebewegungen, Sakkaden (Blicksprünge), Optokinetik und Ausgleichsbewegungen geregelt werden. Folgebewegungen werden durch eine retinale Bildverschiebung angeregt. Sie ermöglichen die foveale Fixation eines bewegten Objektes.

Abb. 21. Zentrale Steuerung von Augenbewegungen SM = Stellsystem Augenmuskeln; MR = Messystem retina; FAF, PRAF = Frontales Augenfeld, präfrontales Augenfeld, supplementäres Augenfeld; MT, MST = Parietotemporaler Assoziationskortex, mittlere temporale area, mediane superiore temporale area; GL = Gleichgewichtsorgan; NIC = Nucleus interstitialis Cajal – vertikaler Integrator; NPH = Nucleus präpositus hypoglossus – horizontaler Integrator; RiMLF = Rostraler interstitieller fasciculus longitudinalis medialis; CS = Colliculi superiores; III IV VI = NN. Oculomotorius, trochlearis, abducens; PPFR = Parapontine formatio reticularis; PK = Pontine Kerne; CB = Cerebellum; V1V2 = Primäre, sekundäre Sehrinde

Mit Konvergenz- und Divergenzbewegungen werden in der Nähe oder Ferne, durch disjugierte (gegensinnige) Augenbewegungen, Objekte fixiert. Sakkaden (Blickzielbewegungen) wer-

34

den durch die Position und die Geschwindigkeit einer Bildverschiebung provoziert. Sie erlauben einen raschen Blickwechsel. Kortikale und Hirnstammzentren sind für horizontale und vertikale Sakkaden verantwortlich. Integratoren sorgen für deren Haltefunktion. Eine flächenhafte, ausgedehnte Bildverschiebung in der Netzhautperipherie bringt die Optokinetik in Gang um Verschwommensehen zu vermeiden (Eisenbahnnystagmus, optokinetischer Nystagmus). Der Otholyten- und Bogengangsapparat steuert über den vestibulookulären Reflex den Ausgleich schneller Kopfbewegungen, den die Optokinetik nicht leisten kann. Eine „Nacheichung“ des vestibulookulären Reflexes (z.B. bei Anpassung an Prismenbrillen) ist möglich. Die Augenmotorik kann als Regelsystem beschrieben werden, wobei das Messglied die Netzhaut beider Augen ist. Das Netzhautzentrum (Zapfen) ist für die Form-, Farbendiskrimation und hohes Auflösungsvermögen zuständig. Der Fixationsreflex ist auf die Fovea, der Stelle höchsten Auflösungsvermögens, ausgerichtet. Die Informationen zentraler, fovealer rezeptiver Felder werden durch parvozelluläre Zellgruppen weitergeleitet. Die Peripherie der Netzhaut (Stäbchensystem, hell-dunkel-Sehen) veranlasst über das magnozelluläre Ganglienzellsytem eine Ausrichtung (eine Sakkade) auf die zentrale Macula („Macula-Transport“). Das Stellglied unseres Regelsystems stellt die Augenmuskulatur mit ihrem Halteapparat dar. Es folgt dem Prinzip der gemeinsamen

Neuronale Strukturen

Endstrecke. Unterstützt durch die periphere Reglerfunktion des „Listing’schen Apparates“ werden in jeder Blickposition immer die gleichen motorischen Einheiten (orbitalund global-layers) aktiviert.

1 Hering’sches Gesetz Neurale Prozesse des beidäugigen Sehens beinhalten auch die gleichzeitige Steuerung beider Augen. Eine der grundlegendsten Aufgaben des visuellen Systems ist das Bereitstellen von Informationen über die Lage von Objekten im Raum. Das linke und rechte Auge liegen patientenabhängig ca. 55 bis 70 mm auseinander. Daher erfasst jedes Auge ein Bild aus einem jeweils leicht unterschiedlichen Blickwinkel. Das Gehirn vergleicht die beiden auf die Netzhaut projizierten Bilder und liefert so Informationen über den Abstand. Solange der Unterschied zwischen den Bildern des rechten und des linken Auges (binokulare Disparität) nicht allzu groß ist, interpretiert der Mechanismus der Tiefenwahrnehmung (Stereopsis) diese Disparität als Tiefe und bewirkt durch sensorische Fusion, dass die beiden getrennten Bilder als ein einzelner Eindruck wahrgenommen werden. Folglich müssen beide Augen korrekt ausgerichtet sein, damit die Tiefenwahrnehmung problemlos funktionieren kann. Dies wiederum setzt voraus, dass beide Augen exakt denselben Punkt im Raum fixieren. Dem Hering’schen Gesetz der gleichen Innervationen [Her68] zu Folge werden beide Augen vom Gehirn in Abhängigkeit voneinander gesteuert. Hering beobachtete,

Sherrington’sches Gesetz

dass viele Augenbewegungen bereits von Geburt an konjugiert sind, sogar wenn eines der beiden Augen abgedeckt ist. Hering behauptete, dass eine gemeinsame Innervation an die Augen gesendet werden muss, um diese Konjugation zu erreichen, so dass beide Augen als eine Einheit gesteuert werden. Zwei unterschiedliche Steuerungsmodi sind notwendig:

35

voneinander (Schielen) in Abhängigkeit vom fixierenden Auge variieren. Die primäre Abweichung ist jene Fehlausrichtung, bei der das normale Auge fixiert. Als sekundäre Abweichung bezeichnet man jene Fehlausrichtung, bei der das paretische Auge fixiert. Die sekundäre Abweichung ist üblicherweise größer als die primäre.

2 Sherrington’sches Gesetz (1) Für eine konjugierte Augenbewegung, bei der beide Augen um denselben Winkel rotieren, oder (2) für eine disjugierte Augenbewegung, bei der beide Augen zwar um denselben Winkel, aber in entgegen gesetzte Richtungen rotieren. In Bezug auf konjugierte Augenbewegungen, nimmt das Gehirn bei der Ausrichtung beider Augen eines der Augen als führendes Auge an (bevorzugt das besser sehende Auge) und nimmt von diesem „motorische Befehle“ entgegen. Das andere Auge übernimmt die Rolle des folgenden Auges und erhält jene Innervation, die dem fixierenden Auge entspricht. Laut dem Hering’schen Gesetz empfangen Jochmuskeln gleiche und gleichzeitige Innervationen. Das Ausmaß

dieser Innveration ist vom führenden Auge vorgegeben. Da das Ausmaß der Innveration vom führenden Auge bestimmt ist, kann der Winkel der Abweichung der Augen

Eine Augenbewegung leitet sich aus der Änderung der Verteilung der aktiven Muskelspannung zwischen Agonisten und den antagonistischen Muskeln ab. Die Summe der Kräfte bleibt jedoch konstant. Ausgehend von einer stabilen Position (z.B. Primärposition), erfolgt eine phasenweise Änderung der Muskelwirkungsverteilung, um Sakkaden oder Folgebewegungen zu initiieren, auszuführen und zu stoppen. Die Kräfteverteilung stabilisiert sich, wenn eine neue Augenposition erreicht wird.

Das Sherrington’sche Gesetz der reziproken Innervationen besagt, dass die Zunahme der Innervation und die Kontraktion eines Muskels mit einer reziproken Abnahme der Innervation des antagonistischen Muskels einhergeht [DE73].

9 Funktionelle Topographie

Bezüglich der Augenbewegungen hat das menschliche Auge drei Freiheitsgrade. Die Hauptbewegung der Augen ist eine Achsendrehung. Verschiebungen (Translationen) sind im Gebrauchsblickfeld bei ausreichender Muskelrollstrecke vernachlässigbar. Die Drehung des Auges erfolgt um ein Rotationszentrum und wird durch Kontraktion eines oder mehrerer Augenmuskeln bewirkt. Der Anschaulichkeit halber wird ein Muskel in Abb. 22 als ein Strang oder Faden dargestellt. Die Zugrichtung eines Augenmuskels ist durch den funktionellen Ursprung (P), den Tangentialpunkt (T), den Muskelansatzpunkt (I) und das Rotationszentrum (R) festgelegt. P, T, I und R bestimmen die Rollstrecke, die zwischen Tangentialpunkt (T) und Ansatzpunkt (I) liegt. Sie ist für jeden Augenmuskel verschieden und bestimmend für eine Drehung ohne Retraktion. Auch der Blickbereich ohne Retraktion ist damit festgelegt. Per definitionem führt das Auge bei einer Muskelkontraktion eine Drehbewegung aus. Die Augendrehung wird durch ein Drehmoment bewirkt, das auf das Auge wirkt. Das Auge dreht sich dabei um eine Achse, die normal auf einer Fläche steht und Ursprung, Ansatz und Rotationszentrum enthält. Vektorkomponenten stellen eine Möglichkeit dar die Muskelzugrichtung abzuschätzen. Die Projektionen jener möglichen Insertionsstellen mit derselben Zugrichtung (gleichen Vektorkomponenten) auf die Bulbusoberfläche innerhalb der

Abb. 22. Fadendarstellung eines Muskels. P … Pulley, U … anatomischer Ursprung

Muskelrollstrecke bilden Linien (Abb. 24). Diese Linien werden als Drehmomentlinien (Muskelwirkungslinien, „equal lines“) bezeichnet. Jede dieser Linien besitzt eine bestimmte Zugrichtung mit einer bestimmten hebenden, senkenden, ab-, adduzierenden oder rollenden Komponente. Innerhalb der Muskelbreite sind verschiedene „equallines“ (DM-Linien) möglich. Eine davon ist die Hauptansatzlinie („main – equal line“). Diese ist die ideale Ansatzlinie eines Muskels und repräsentiert dessen Hauptwirkung. Die sechs Augenmuskeln eines Auges sind paarweise angeordnet (Abb. 7). Idealerweise soll sich ein gerades Augenmuskelpaar in Primärposition in seiner Wirkung aufheben. Alle Augenmuskeln sind in der Ebene des sogenannten „funktionellen Äquators“ durch Intermuskularmembranen miteinan-

Funktionelle Topographie

der und mit der Augenhöhlenwand (Orbita) durch Retinacula verknüpft. Dieser begrenzt bewegliche Halteapparat, „Listing’scher Apparat“, wird auch zentral nerval (sympathisch, parasympathisch) gesteuert. Es sind zwei Muskelschichten, GlobalLayer und Orbital-Layer, zu differenzieren. Durch „Führung“ und Umlenkung der Augenmuskeln durch die sogenannten „Pulleys“ des „Listing’schen Halteapparates“ verläuft die resultierende Zugrichtung der einzelnen Augenmuskeln auch in Tertiärposition über bzw. nahe der Projektion der Rotationsachse auf die Bulbusoberfläche („funktioneller Pol“ in Abb. 23; rote Linie: Umlenkung im Pulleymodell; orange Linie: Abweichung der Zugrichtung im Fadenmodell). Damit wird bewirkt, dass in Zusammenarbeit mit den anderen Muskeln die Hauptfunktion eines Muskels, z.B. die adduzierende Wirkung des m. rect. med., auch in einer Tertiärposition beibehalten wird, unabhängig aus welcher Blickrichtung eine Tertiärposition erreicht wird. In dieser Blickposition ist auch die rollende Komponente konstant (Donders’ Gesetz). Der zentrale Zyklofusionsaufwand für beide Augen (Rollung um die y-Achse nach Listing) wird somit minimiert und bewegt sich innerhalb konstanter Werte (Abweichung 1–2 Grad). Der Muskelverlauf der geraden Augenmuskeln bzw. deren Hauptwirkungslinien zeigen in Primärposition, bestimmt durch den „Listing’schen Apparat“, einen geringen Winkel zur Mediansagittalebene (22.5 Grad). Auch in Tertiärpsition ist deren Abweichung nicht so groß wie bei den schrägen Augenmuskeln. Bei diesen beträgt der Win-

37

Abb. 23. Vergleich der Verlaufsrichtung eines Augenmuskels mit und ohne „Pulley“

kel zur Median-Sagittalebene 51 bis 54 Grad. Die Hauptwirkung der geraden Augenmuskeln wird sich daher in Tertiärposition nur gering ändern. Die geraden Augenmuskeln üben im wesentlichen eine Hauptfunktion, nämlich eine Drehung um die z-Achse, bzw. x-Achse aus. Nur innerhalb der Hauptzugrichtung (definierte Hauptwirkungslinie, „mainequal-line“) und deren Rollstrecke, besteht eine Dosis-Wirkungsbeziehung. Für die schrägen Augenmuskeln sind die anatomisch-mechanischen Beziehungen, wie unsere bisherigen Überlegungen gezeigt haben, besonders komplex. Anders als die geraden Augenmuskeln mit ihrer in den neun Hauptblickrichtungen nahezu gleichbleibenden Hauptfunktion, wechseln die schrägen Augenmuskeln, je nach Blickposition, stärker ihre Wirkungskomponenten. Blickrichtungsabhängig überwiegt entweder eine Rollung in Abduktion oder eine Senkung bzw. Hebung in Adduktion. Die

38

Abb. 24. Muskelansatzlinien in der funktionellen Topographie s = minimale Senkung; h = minimale Hebung; R = maximale Ein-oder Auswärtsrollung; Z0 = Ansatzlinie ohne ab- und adduzierende Wirkung; S = maximale Senkung; H = maximale Hebung; r = minimale Ein-oder Auswärtsrollung; ADD = maximale adduzierende Wirkung; ABD = maximale abduzierende Wirkung

Darstellung von Drehmomentlinien (Abb. 24, blaue Z0-Linien) zeigt dieses Verhalten deutlich. Abbildung 24 zeigt auch die von einem schrägen (funktionellen) Muskelursprung (z.B. trochlea- musc. obliquus sup.-, bzw. nasaler Orbitarand – musc. obl. inferior-) ausgehenden möglichen Ansatzpunkte am Bulbus (rote Kreise in der Abb. 24, tangentialer Ansatzkreis K ohne Rollstrecke) mit verschiedener Muskelzugrichtung. Der durch orbitale Koordinaten festgelegte Muskelursprung eines schrägen Muskels bestimmt durch Projektion auf die

Funktionelle Topographie

Bulbusoberfläche einen Ansatzkreis (K) möglicher tangentialer Muskelansätze. Physiologischerweise wird durch die Ansatzbreite eines Augenmuskels (B in Abb. 24) nur ein bestimmter Kreissektor benutzt. Die Muskelansatzbreite B, abhängig von der Rollstrecke, legt damit jenen Blickbereich fest, der durch den Muskel beeinflusst wird. Wie Abb. 24 zeigt, existieren corneawärts Ansatzlinien mit einem Maximum an Rollung (R), opticuswärts Ansatzlinien mit einem Maximum an Senkung (S, m. obl. sup.) bzw. an Hebung (H, m. obl. inf.). Eine „ideale“ ausgezeichnete Ansatzlinie mit einer Z-Komponente null (ZO weder ab-, noch adduzierende Wirkung) ist in unserem Augenmodell die Bezugslinie ZO. Sie verläuft über bzw. nahe dem funktionellen Pol. Je nach Lage des funktionellen Ursprungs des m. obl. superior bzw. m. obl. inferior sind verschiedene Z0-Ansatzlinien möglich. Eine davon ist die ideale Ansatzlinie (Muskelwirkungsline). Abbildung 25 zeigt drei mögliche Ansatzlinien (a, b, c). Alle diese schneiden sich am oberen (dem m. obl sup. zugeordneten) bzw. unteren (dem m. obl. inf. zugeordneten) funktionellen Augenpol. Da wir weder die Lage der Ursprünge der schrägen Augenmuskeln noch deren Ansätze routinemässig präoperativ erfassen können, ist der funktionelle Augenpol als Orientierungspunkt besonders wichtig. Klinisch sind beide mm.obliqui bezüglich ihrer hebenden, senkenden, auswärtseinwärtsrollenden Komponenten Antagonisten und sollten sich in einem idealen me-

Funktionelle Topographie

Abb. 25. Ansatzlinien des m. obl. sup.

chanischen Gleichgewicht in diesen Funktionen ausgleichen. In ihrer ab- und adduziernden Funktion (Drehung um die Z-

39

Achse nach Listing) sind beide Muskeln Synergisten. Damit im Auf- bzw. Abblick keine horizontale Inkomitanz = Buchstabensymptomatik entsteht, sollte daher die resultierende Muskelwirkung über bzw. nahe dem funktionellen Pol verlaufen. Auch die schrägen Augenmuskeln werden durch den „Listing’schen Apparat“ stabilisiert (Zusammenhänge bestehen zwischen m. rectus superior und m. obl. superior und m. levator und Whithnallschlinge, bzw. zwischen m. rect. inf. und m. obl. inf.ligamentum Lockwood, siehe Abb. 16). Die Ansatzlinien der schrägen Augenmuskeln nehmen in Primärposition zur Mediansagittalebene (im Gegensatz zu den geraden Augenmuskeln) einen größeren Winkel ein. Eine Änderung dieses Winkels bedingt rasch ein pathologisches Funktionsverhalten.

10 Analyse von Augenbewegungsstörungen

Eine Störung der Augenmotorik bedingt eine Störung des binokularen Zusammenspiels und meist auch eine Störung der Sensorik (Anpassungsreaktion). Ohne frühzeitige Therapie im Kindesalter ist häufig eine Amblyopie mitunter mit exzentrischer Fixation die Folge. Patienten mit normaler Sehrichtungsgemeinschaft (zentrale Fixation) bemerken aufgrund der subjektiven Lokalisation bei Augenfehlstellung eine Diplopie. Vor einer schielwinkelkorrigierenden Operation müssen daher präoperativ Maßnahmen wie refraktive Vollkorrektur, Amblyopiebehandlung mit Erreichung eines möglichst seitengleichen Visus, Prüfung des Schielwinkelverhaltens mit Prismenausgleich, Korrespondenzprüfung etc. durchgeführt werden. Orientierende Untersuchungen wie Hornhautreflexbild (Hirschberg-, Brücknertest), Covertest, Limbustest nach Kestenbaum etc. geben schon grobe Hinweise auf die Augenstellung. Neben dem Prismencovertest (Winkel in Bogengraden = Korrekturprisma in cm/m mal 0.57) lässt sich durch Trennermethoden eine Schielwinkelmessung nach dem Konfusionsprinzip z.B. mit dem Dunkelrotglas am Maddoxkreuz bzw. an der Tangentenskala nach Harms durchführen. Bei Messung des Schielwinkels im freien Raum mit der Tangentenskala (Messentfernung 2.5–5 m) lassen sich durch Einstellung der Blickpositionen durch gegensinnige Än-

derung der Kopfposition Messfehler in den schrägen Blickrichtungen vermeiden. Bei großen Höhen- und Seitenabweichungen ist nach Kolling bei Rechtsblick eine links konvexe, bei Linksblick eine rechts konvexe Korrektur der Messkoordinaten vorzunehmen. Messmethoden für Nahdistanzen (0,5 m) mit dem Koordimeter nach Hess, Lancaster etc. sind besonders in Tertiärpositionen mit Messfehlern behaftet, insbesondere bei Messung der Rollung. Aber auch Haploskope wie das Synoptometer nach Cüppers ergeben durch Fehlstellungen des Kopfes und durch Apparatekonvergenz Messfehler. Bei Prüfung dreidimensionaler Bewegungen an zweidimensionalen Messskalen zeigen sich prinzipiell durch Projektion Krümmungen der Messskalen, wobei die Helmholtz’schen Nachbildkoordinaten am exaktesten die horizontal-, vertikalen und zyklorotatorischen Abweichungen wiedergeben.

1 Physiologie der Rollstrecke Um Stellungsfehler der Augen operativ zu korrigieren sind Änderungen der Augenmuskellänge notwendig. Dabei sind u.a. topographische und mechanische Gesichtspunkte (Abb. 24–26) zu beachten. Ein wichtiger Faktor für den physiologischen Ablauf einer Augenbewegung ist die Abrollstrecke (Rollstrecke in Abb. 22). Erst

Physiologie der Rollstrecke

bei ausreichender Rollstrecke wird im Gebrauchsblickfeld die Augenbewegung ohne retrahierende Wirkung möglich. Im Bereich der Rollstrecke und derselben Drehmomentlinie bleibt das Drehmoment unverändert. Eine Muskelverlagerung (Rücklagerung, Resektion oder Faltung) innerhalb einer Drehmomentlinie und Rollstrecke verändert die Zugrichtung eines Muskels nicht. Eine Muskelansatzverlagerung von einer Drehmomentlinie (DML) zu einem Punkt einer anderen DML (Abb. 24) ändert die Zugrichtung. Eine Verlagerung des Augenmuskels hinter die Rollstrecke minimiert das Drehmoment (Fadenoperation). Eine Dosis-Wirkungsbeziehung liegt daher nur in Bezug auf eine definierte Drehmomentlinie innerhalb der Rollstrecke vor. Die Änderung der Rollstrecke einzelner Augenmuskeln (Ab-, Aufrollstrecke) in den neun Hauptblickrichtungen gibt einen Hinweis über deren Beteiligung an den verschiedenen Blickbewegungen (Hauptwirkungsbereiche). Unser Augenmodell ermöglicht es die Rollstrecke bei verschiedenen Ursprungsund Ansatzkoordinaten in verschiedenen Blickrichtungen zu beurteilen. Durch Anklicken eines Muskelansatzes in unserem Augenmodell lässt sich, wie die Abb. 26 zeigt, die Rollstrecke in der Statuszeile in sphärischer (Messung entlang der Bulbusoberfläche) Entfernung ablesen. Die Beurteilung der Rollstreckenlänge in den neun Hauptblickrichtungen entsprechend der Tangentenskala lässt Rückschlüsse über die Aktivität eines Muskels in bestimmten Blickrichtungen zu. So wird

41

Abb. 26. Muskelverlagerung mit dem SEE-KID Modell

z.B. der m. rectus lateralis bei Aufblick kaum eine Änderung der Rollstrecke erfahren, da der Aufblick nicht sein Hauptwirkungsbereich ist. Am Beispiel der schrägen Augenmuskeln sei dies demonstriert. Die Rollstrecken des m. obl. sup. (Tabelle 3) und des m. obl. inf. (Tabelle 5) werden in den neun Hauptblickrichtungen in mm sphärische Distanzen für ein Normauge, (Pulley-Modell) bei 30 Grad Ab-, Adduktion, 30 Grad Hebung und Senkung und in Primärposition angegeben.

Tabelle 3. Rollstrecken des m. obl. sup. in den 9 Blickrichtungen in mm 15.5 10 4.8 Add.

13

10

8.5

5.7

4.2

2.4 Abd.

42

Analyse von Augenbewegungsstörungen

Tabelle 4. Ab- und Aufrollstrecken des m. obl. sup. 7.0 Auf

4.5 Auf

1.5 Auf

1.5 Auf

8.5 R

2.8 Ab

3.7 Ab

4.3 Ab

6.1 Ab

Add.

Abd.

Tabelle 5. Rollstrecken des m. obl. inf. in den 9 Blickrichtungen in mm 12.6

12.2

9.9

16.7

16.6

14.3

21.6

21.5

19.4

Add.

Schlussfolgerung

Abd.

Tabelle 6. Ab- und Aufrollstrecken des m. obl. inf. 4.0 Ab

4.4 Ab

6.7 Ab

0.1 Auf

16.6 R

2.3 Ab

5.0 Auf

4.9 Auf

2.8 Auf

Add.

Tabelle 4 zeigt die Unterteilung der Rollstrecken in Aufroll (Auf) und Abrollstrecke (Ab) des m. obl. sup., in den neun Hauptblickrichtungen. Es ergibt sich die Muskeltätigkeit als Unterschied der Rollstrecken R (Rollstrecke in Primärposition) und der jeweiligen Rollstrecke in einer anderen Blickposition. Dies zeigt die Beteiligung (Muskelaktivität) des m. obl. sup. an den jeweiligen Blickbewegungen. Tabelle 6 gibt die Unterteilung der Rollstrecke des m. obl. inf. in Auf- und Abrollstrecke, ausgehend von der Rollstrecke (R) in Primärposition wieder. Aus der Änderung der Rollstrecke ist die Beteiligung des m.obl. inf. an den Blickbewegungen in den neun Blickpositionen zu ersehen.

Abd.

Die Rollstrecke des m. obl. sup. ändert sich in Adduktion bei Auf- und Abblick um 10.7 mm, in Abduktion um 7.6 mm. Die Rollstrecke des m. obl. inf. ändert sich in Adduktion bei Auf- und Abblick um 9.0 mm, in Abduktion um 9.5 mm. Wichtig

Die Rollstreckenlänge und Faktoren wie kontraktile, elastische (z.B. Fibrose) und innervationelle (Parese) Elemente bestimmen, neben klinischen Gesichtspunkten, bei Augenmuskeloperationen die Größe einer Rücklagerung und Resektion bzw. Faltung.

11 Horizontales Begleitschielen

Klinisch wird Begleitschielen als konkomitante Schielform bezeichnet. Deren Ursache ist multifaktoriell. Das konkomitante Schielen ist im Gegensatz zum inkomitanten Schielen dadurch charakterisiert, dass in allen Blickrichtungen annähernd derselbe Schielwinkel vorliegt.

1.1 Simulation Versuch 1 Linkes Auge: Die Muskellänge des m. rect.

med. (RM) in relaxiertem Zustand wurde von 31.920 auf 28.920 geändert (
3 mm verkürzt). Die Muskellänge des m.rect.med. in relaxiertem Zustand wurde von 31.920 auf 28.920 geändert (
3 mm verkürzt).

Rechtes Auge:

1 Konkomitantes konvergentes Schielen Vorbemerkung: Die Bezeichnung der Muskel- und Innervationsangaben etc. sind teilweise formal entsprechend dem Änderungsbericht unseres Augenmodells wiedergegeben.

Beurteilung: Die Konkomitanz ist für beide Augen in Primärposition ideal zu erreichen. Abhängig von der Blickposition ist in Adduktion und Abduktion von einer annäherungsweisen Konkomitanz zu sprechen. Andere Möglichkeiten diese zu erreichen, z.B. durch Verkürzung eines m. rect. med.

Abbb. 27. Konkomitierendes, konvergentes Schielen, Simulation 1

44

Horizontales Begleitschielen

bzw. Rücklagerung eines m. rect. lat. seien dem Leser durch Übung am Modell zur Eigenerfahrung überlassen. Anleitungen dazu: siehe Handbuch. 1.2 Simulation Versuch 2 Referenzauge: Die Innervationsverteilung

des nervus oculomotorius (rectus media-

lis/rectus medialis) wurde von 100 % auf 120 % geändert und die des nervus oculomotorius abducens (rectus lateralis/rectus lateralis) wurde von 100 % auf 80 % geändert. Beurteilung: Durch die willkürliche Änderung der Innervationsverteilung wird die nicht-lineare Charakteristik der Augensteuerung beeinflusst. Wegen deren Kom-

Abb. 28. Konkomitierendes, konvergentes Schielen, Simulation 2

Abb. 29. Simulation einer Einmuskelchirurgie bei konvergentem Schielen

Konkomitantes divergentes Schielen

45

plexität ist keine ideale Konkomitanz zu erreichen.

2 Konkomitantes divergentes Schielen

1.3 Simulation der operativen Korrektur

In analoger Weise ist das divergente konkomitante Schielen und eine entspre-

Einmuskelchirurgie: Rechtes Auge: Die Rectus Lateralis Muskellänge wurde in relaxiertem Zustand von 37.500 auf 30.500 geändert. Beurteilung: Für den Schielwinkel von 13 Grad in Primärposition ist die Einmuskelchirurgie nicht geeignet. Eine deutliche Inkomitanz im Seitblick ist zu beobachten. Kombinierte Augenmuskeloperation: Rechtes Auge: Die Insertion des rectus medialis wurde um 3.007 mm sph., 3.000 mm kar. horizontal rückgelagert und die rectus lateralis Muskellänge in relaxiertem Zustand wurde von 37.500 auf 33.000 geändert. Beurteilung: Es ist in den neun Blickrichtungen eine symmetrisch leichte Überkorrektur erreicht worden.

chende Operation zu simulieren. Für eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise des Referenzauges sei auf das Handbuch „2.3.3 Simulation“ verwiesen. Bei der Resektion eines Augenmuskels ist der operative Resektionsverlust bzw. der individuelle operative Fehler zu berücksichtigen. Auch ergibt die Sehnenresektion funktionell zur Muskelresektion (Muskelfaltung) unterschiedliche Ergebnisse (siehe Handbuch S. 44 „Muskelspezifische Parameter“). Der Vergleich eigener Operationsindikationen sowie deren Ergebnisse mit Computersimulationsdaten kann die eigene Operationsgenauigkeit optimieren. Die Erstellung einer Patientendatei wäre zweckmässig.

Abb. 30. Simulation einer kombinierten Operation bei konvergentem Schielen

46

Horizontales Begleitschielen

Abb. 31 und 32. Datenerfassung von Schielpatienten: Beispiel für eine Datenbank

12 Inkomitante, periphere und zentrale Augenbewegunggsstörungen Simulation inkomitanter horizontaler und vertikaler Schielformen: – Fehlinnervationssnydrom nach Stilling – Türk – Duane, – sekundäres Brownsyndrom nach Faltung des m. obl. sup., – komplexe Motilitätsstörung eines Fibrosesyndroms, – Heavy-Eye-Syndrom.

1 Fehlinnervationssyndrom Stilling-Türk-Duane I

geändert, die Innervation des nervus oculomotorius (rectus medialis/rectus lateralis) wurde von 0 % auf 5 % (Koinnervation) geändert und jene des nervus abducens (rectus lateralis/rectus lateralis) wurde von 100 % auf 15 % reduziert. Die passive (elastische) Kraftentwicklung des m.rect.lat. wurde von 1.000 auf 0.500 geändert. Linkes Auge: Die Innervation des Referenzauges(zentral) des nervus oculomotorius (rectus medialis/rectus medialis) wurde von 100 % auf 120 % (synergistische Überfunktion) geändert.

1.1 Simulation der Pathologie Beurteilung: Die Fehlinnervation des m. Rechtes Auge: Innervationsverteilung: Der

nervus oculomotorius (rectus medialis/rectus medialis) wurde von 100 % auf 90 %

rect. lat. wurde durch eine partielle Koinnervation des m. rect. med. (n.oculomotorius) erreicht. Dadurch wurde die Innervation des

Abb. 33. Simulation eines Fehlinnervationssysdroms (Duane I)

48

Inkomitante, periphere und zentrale Augenbewegungsstörungen

m. rect. med. geschwächt. In Summe ergibt sich (siehe oben) eine dennoch stärkere Funktion der Adduktion (Konvergenzstellung in Primärposition, rechtes Auge). Die überschießende Abduktion des linken Auges bei Rechts-Fixation (Gesetz nach Hering) konnte auf Grund der Funktionsweise der Innervationsverteilung im System nur teilweise simuliert werden (siehe Handbuch S. 45). 1.2 Simulation der operativen Korrektur Rechtes Auge: Die Insertion des m.rect.med.

wurde um 4.000 mm sphärisch (Zirkelmessung), 3.984 mm karthesisch (Bogenmass) horizontal rückgelagert. Beurteilung: Nach Rücklagerung des m.

rect. med. wird nun die Primärposition leicht überschritten. Eine weitere Abduktionsfähigkeit des rechten Auges ist wegen der innervationellen koinnervativen Verteilung und der fehlenden elastischen Kraft des Muskels nicht zu erreichen.

2 Fehlinnervationssyndrom Stilling-Türk-Duane II 2.1 Simulation der Pathologie Rechtes Auge: Die Innervation des nervus

oculomotorius (rectus medialis/rectus medialis) wurde von 100 % auf 65 % geändert, die des nervus oculomotorius (rectus medialis/rectus lateralis) wurde von 0 % auf 35 % (Koinnervation) geändert und des nervus abducens (rectus lateralis/rectus lateralis) wurde von 100 % auf 95 % reduziert. Beurteilung: Die nun stärkere Koinnervation des m. rect. lat. bei dadurch noch stärkerer Funktionsfähigkeit dieses Muskels geht auf Kosten der Kontraktionsfähigkeit des m. rect. med. Die überschießende Abduktion des linken Auges bei Rechts-Fixation (Gesetz nach Hering) ist wegen des komplexen Innervationsmusters im Modell nicht mehr exakt nachvollziehbar.

Abb. 34. Operation eines Fehlinnervationssyndroms (Duane I)

Beidseitiges Fibrosesyndrom

49

Abb. 35. Simulation eines Fehlinnervationssysdroms (Duane II)

3 Beidseitiges Fibrosesyndrom

33.820 auf 38.820 geändert. Die rectus superior aktive Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 0.200 geändert. Die rectus superior passive (elastische) Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 0.200 geändert. Die rectus inferior Muskellänge in relaxiertem Zustand wurde von 35.600 auf 29.600 geändert. Die rectus inferior aktive Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 0.600 geändert. Die rectus inferior passive (elastische) Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 0.600 geändert. Die Innervation des nervus oculomotoris (rectus superior/rectus superior) wurde von 100.0 auf 0.200 geändert. Die Innervation des nervus oculomotorius (rectus inferior/rectus inferior) wurde von 100.0 auf 0.200 geändert.

3.1 Simulation der Pathologie

Rechtes Auge: Die rectus superior Mus-

Linkes Auge: Die Muskellänge des m. rect.

kellänge wurde in relaxiertem Zustand von 33.820 auf 40.820 geändert. Die rectus superior aktive Kraftentwicklung wurde von

Die Koinnervation könnte des weiteren durch Innervationserhöhung des m. rect. med. noch so verändert werden, dass in unserem Beispiel keine Schielstellung in Primärposition besteht. 2.2 Simulation der operativen Korrektur

Analog zu Beispiel 1.2 mit geringerer Rücklagerung des m. rect. med. und zusätzlicher Schwächung des m. rect. lateralis. Die Simulation eines Stilling-TürkDuane-Snydroms III (keine Ab- noch Adduktion) ist analog durchzuführen.

sup. wurde in relaxiertem Zustand von

50

Inkomitante, periphere und zentrale Augenbewegungsstörungen

1.000 auf 0.100 geändert. Die rectus superior passive (elastische) Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 0.100 geändert. Die rectus inferior Muskellänge in relaxiertem Zustand wurde von 35.600 auf 27.600 geändert. Die rectus inferior aktive Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 0.600 geändert. Die rectus inferior passive (elastische) Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 0.500 geändert. Die Innervation des nervus oculomotoris (rectus superior/rectus superior) wurde von 100.0 auf 0.100 geändert. Die Innervation des nervus oculomotorius (rectus inferior/rectus inferior) wurde von 100.0 auf 0.400 geändert. Beurteilung: Auf Grund der beidseitigen

pathologischen Veränderungen (rechts mehr als links fibrotische Umwandlung des muskulären Gewebes, nahezu fehlende Elastizität, Abb. 36, siehe Pfeil) ist eine Fixa-

Abb. 37. Präoperatives klinisches Bild einer Muskelfibrose und Magnetresonanztomographie Untersuchung. (Hebereinschränkung rechts mehr als links)

tionsunfähigkeit in Primärposition die Folge. Es kann, wie aus dem Hess-Lancaster Diagramm ersichtlich, nur in einem schlitzförmigen Blickfeldbereich im Abblick in einer Kopfzwangshaltung fixiert werden. Eine Binokularität ist kaum möglich.

Abb. 36. Simulation einer Muskelfibrose (Abb. 37)

Heavy-Eye-Syndrom rechts

51

Abb. 38. Operative Koorektur eines Fibrosesyndroms

3.2 Simulation der operativen Korrektur Linkes Auge: Die rectus superior Mus-

kellänge wurde in relaxiertem Zustand von 38.820 auf 34.820 geändert und die Insertion des rectus inferior wurde um 5.000 mm sph., 4.966 mm karthesisch. horizontal rückgelagert. Rechtes Auge: Die rectus superior Muskellänge wurde in relaxiertem Zustand von 40.820 auf 36.820 geändert und die Insertion des rectus inferior wurde um 7.800 mm sph., 7.673 mm kar. horizontal rückgelagert. Beurteilung: Durch Rücklagerung beider

m. recti inferiores und zusätzlicher Faltung der m. recti superiores ist nur in einem schmalen Bereich die Primärposition für das rechte Auge zu erreichen. Das linke Auge nähert sich der Primärposition an.

Ergebnis im konkreten Fall: geringe Besserung der Kopfzwangshaltung (Kinnhebung).

4 Heavy-Eye-Syndrom rechts 4.1 Simulation der Pathologie Linkes Auge: Der Bulbus Radius wurde von 11.994 auf 15.000 geändert. Insertionen und Pulleys wurden entsprechend(automatisch) mitskaliert. Rechtes Auge: Der Bulbus Radius wurde von

11.994 auf 17.250 geändert. Die rectus medialis aktive Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 2.000 geändert. Die rectus lateralis aktive Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 0.500 geändert. Die rectus lateralis passive (elastische) Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 0.200 geändert. Die rectus inferior

52

Inkomitante, periphere und zentrale Augenbewegungsstörungen

aktive Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 1.300 geändert. Die Insertion des obliquus superior wurde von 2.900/-8.000/8.820 auf 14.007/-8.297/6.757 geändert. Die obliquus superior aktive Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 1.500 geändert. Die obliquus su-

perior passive (elastische) Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 0.700 geändert. Die obliquus inferior passive (elastische) Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 0.500 geändert. Insertionen und Pulleys wurden entsprechend automatisch mitskaliert.

Abb. 39. Simulation des Heavy-Eye Syndroms

Abb. 40. Operative Korrektur des Heavy-Eye-Syndroms

Nukleäre Schielform (VI-Parese) mit supranukleärer Blickparese nach rechts

Beurteilung: Die Übergröße des Bulbus be-

einflusst vor allem die Muskelvorspannungen, besonders die des m. obl. sup. Die Pathologie wird durch dessen Ansatzanomalie mitbestimmt. Sekundär tritt auch eine Horizontalabweichung auf. Der Effekt einer Pulleypathologie bewirkt in unserem Modell im Gegensatz zu Beschreibungen in der Literatur kaum eine Veränderung. Die fehlenden Fixationspunkte bei der Rechts-Fixation können auf Grund der Komplexität der Pathologie (extreme Bulbigrößen, abnorme Muskelansatzverhältnisse, etc.) nicht mehr simuliert werden. Selbst die klinische Messung für diese Punkte konnte nur teilweise durchgeführt werden (grünes Blickschema unvollständig).

53

in relaxiertem Zustand wurde von 37.500 auf 33.500 geändert. Die Insertion des obliquus superior wurde von 14.007/–8.297/ 6.757 auf 4.057/0.000/17.153 geändert. Beurteilung: Die Rücklagerung des m.obl. sup. Richtung Pol („Polarisation“) ergibt eine ausreichende Normalisierung der Höhenabweichung. Mit einer entsprechenden kombinierten Operation der horizontalen Muskeln rechts ist auch die Einwärtsschielstellung ausreichend korrigiert.

5 Nukleäre Schielform (VI-Parese) mit supranukleärer Blickparese nach rechts

4.2 Simulation der operativen Korrektur

5.1 Simulation der Pathologie

Rechtes Auge: Die Insertion des rectus me-

Linkes Auge: Die Innervation des nervus

dialis wurde um 4.0 mm sph. horizontal rückgelagert. Die rectus lateralis Muskellänge

oculomotoris (rectus medialis/rectus medialis) wurde von 100 % auf 30 % geändert.

Abb. 41. Simulation einer VI-Parese des rechten Auges

54

Inkomitante, periphere und zentrale Augenbewegungsstörungen

Rechtes Auge: Die rectus lateralis Muskelge-

wichtung wurde von 1.000 auf 0.500 geändert und die Innervation des nervus oculomotorius-abducens (rectus lateralis/rectus lateralis) wurde von 100 % auf 30 % geändert. Beurteilung: Die supranukleäre Blicklähmung (linksseitig gelegen) verhindert den Rechtsblick, die rechtsseitige Abduzensparese ebenfalls. Der seitengleiche Antagonist (m. rect. med.) führt das Auge in eine kon-

vergente Schielstellung. Der Patient sieht homonym doppelt. Der kontralaterale Synergist des paretischen rechten m. rect. lat. zeigt keine überschießende Reaktion, da dies durch die Blickparese verhindert wird. Eine operative Korrektur wird nur bei extremen Doppelbildern versucht. Ein Übungsbeispiel für eine einfache Blickparese ist im Handbuch dargestellt.

13 Vertikale Motilitätsstörungen Ähnlich der Beurteilung horizontaler Augenbewegungsstörungen gibt schon die einfache klinische Prüfung horizontaler Führungsbewegungen Hinweise für vertikale Abweichungen. Wird bei dieser Prüfung eine Aufwärtsbewegung in Adduktion beobachtet, spricht man von Elevation (vice versa Abwärtsbewegung- Depression). Ein Abweichen nach oben (Höherstand) bei vertikaler Führungsbewegung (Sursoadduktionsbewegung) in Adduktion entspricht einer Sursoadduktion (vice versa Deorsoadduktionsbewegung- Deorsoadduktion). Ergänzt wird der „orthoptische Status“ (Covertest, Korrespondenzprüfung etc.) durch die Inspektion früherer Photos. Für die Diagnose und Differentialdiagnose vertikaler Motilitätsstörungen sind die Beurteilung der ab-, adduzierenden, hebenden, senkenden und ein-, auswärtsrollenden Komponenten in den Hauptblickrichtungen

besonders wichtig (Tangentenskala, Helmhotz Tafel etc.). Weiters ist die Beurteilung einer konkomitanten bzw. inkomitanten Abweichung, einer horizontalen Inkomitanz (Buchstabensymptomatik), der Verrollung am Augenhintergrund, Bielschowsky – Kopfneigetest, sowie die Messung einer Kopfzwangshaltung notwendig. Wichtige Hinweise ergeben auch die Anamnese und Klinik

– allmählicher oder plötzlicher Beginn, – einseitig oder beidseitig (neurogen, myogen), – Betroffenheit einzelner oder aller Bewegungsformen (internukleär, supranukleär, peripher). – Magnetresonanztomographie und endokriner Status ergänzen die Untersuchungen.

56

Nomenklatur

14 Nomenklatur Im Rahmen der Simulation vertikaler Motilitätsstörungen – insbesondere der schrägen Augenmuskeln – müssen wir die im angloamerikanischen- und deutschsprachigen Raum differente Nomenklatur berücksichtigen. Einteilung des Höhenschielens nach Bielschowsky und Kolling im deutschsprachigen Raum:

– Konkomitierende Vertikaldeviation – Vertikaldeviation paretischen Ursprungs – Vertikaldeviation bei Strabismus sursound deorsoadductorius – Dissoziierte Vertikaldeviation nach Bielschowsky – Sonderformen der Vertikaldeviation oder Kombination von Merkmalen der zuvor genannten Gruppen. Einteilung im angloamerikanischen Schrifttum:

– Primäre m. inf. obl. – Überfunktion – Sekundäre m. inf. obl. – Überfunktion – Pseudo m. inf. obl. – Überfunktion. Die klinischen Gesichtspunkte vertikaler Motilitätstörugnen wurden im deutschsprachigen Raum besonders von Bielschowsky und Kolling definiert [Kol86]. Der strabismus surso-, (deorso)-adductorius wird nach Kolling als angeborene konkomitante Vertikaldeviation speziell in

Adduktion, mit geringer horizontaler Inkomitanz (Buchstabensymptomatik), Auswärtsrollung (auch am Augenhintergrund) speziell in Abduktion, positivem Bielschowsky Kopfneigetest auch im Aufblick und positiven Binokularfunktionen mit großer vertikaler Fusionsbreite, beschrieben. Schon Bielschowsky spricht von einer „primären Überfunktion des m. obliquus inferior“ [Bie32]. Auch Kaufmann diskutiert als mögliche Ursache des str. sursoadductorius die Sagittalisation des m. obliquus inferior bzw. einen Hypomochlioneffekt des m. rect. sup [Kau95]. Demgegenüber ist die Trochlearisparese als inkomitante vertikale Schielform speziell in Adduktion und Abblick, gering in Primärposition, mit horizontaler Inkomitanz (Buchstabensymptomatik), Auswärtsrollung speziell in Abduktion, eingeschränkter Fusionsbreite, Kopfzwangshaltung und inkomitantem Parks-Bielschowsky Kopfzwangshaltungstest abzugrenzen. Die angloamerikanische Literatur spricht von primärer Überfunktion des m.obl.inf. bei unbekannter Ursache und fehlender Höhenabweichung in Primärposition. Häufig ist Buchstabensymptomatik vorhanden. Es wird keine subjektive Verrollung angegeben. Der Bielschowsky Kopfneigetest ist negativ. Die sekundäre Überfunktion des m. obl. inf. wird als Reaktion auf eine m. obl. sup.Parese angesehen.

Nomenklatur

Unter Pseudoüberfunktion des m. obl. inferior werden das up-shoot Phänomen von Duane, slip-tight Phänomen des m.

57

rect. lat., DVD (Dissoziierte Vertikale Deviation), das „Blockierungsphänomen“ und die Fehlregeneration eingeordnet.

15 Vertikale Schielformen

Einen wertvollen Beitrag zur Diagnose und Differentialdiagnose speziell vertikaler Motilitätsstörungen bietet in unserem Augenmodell die Erfassung horizontaler, vertikaler und zyklorotatorischer Komponenten in den neun Hauptblickrichtungen (siehe „Schielwinkeldiagramm“ im Handbuch). Die folgenden klinischen Bilder vertikaler

Motilitätsstörungen wurden mit klassischen orthoptischen Untersuchungsmethoden (Tangentenskala, Hess-Lancaster, Synoptometer) erfasst und mit unserem Augenmodell simuliert. Auch die operative Korrektur, die sich an den bereits erwähnten topographischen Gesichtspunkten orientiert, wurde nachgestellt.

Abb. 42. Simulation des Strabismus sursoadductorius des rechten Auges

Abb. 43. Schielwinkeldiagramm von Patientendaten eines Strabismus sursoadductorius des rechten Auges

Strabismus sursoadductorius

1 Strabismus sursoadductorius 1.1 Simulation der Pathologie Rechtes Auge: Die rectus lateralis Muskellänge wurde in relaxiertem Zustand von 37.500 auf 35.500 geändert. Die Insertion des obliquus superior wurde um 1.597 mm sph.,* 1.596 mm kar.* horizontal rückgelagert und anschließend um –1.664 mm sph., –1.663 mm kar. tangential verlagert. Die obliquus superior aktive Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 0.200 geändert. Die obliquus superior passive (elastische) Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 0.500 geändert. Der obliquus superior muskelbezogene Bulbusradius wurde von 12.256 auf 12.256

Abb. 44. Ursprungsagittalisation bei Simulation des Strabismus sursoadductorius

59

geändert. Die Insertion obliquus inferior wurde um 1.930 mm sph., 1.928 mm kar. horizontal vorgelagert und anschließend um –1.677 mm sph., –1.675 mm kar. tangential verlagert. Der Ursprung des obliquus inferior wurde von –13.000/ 10.000/ –15.460 auf –9.000/10.000/-15.460 geändert. Das Pulley des obliquus inferior wurde von –13.000/10.000/–15.460 auf –9.000/ 10.000/–15.460 geändert. Die obliquus inferior aktive Kraftentwicklung wurde von 1.000 auf 3.000 geändert. Beurteilung: Nach Eingabe der Patientendaten in das textuelle Schielwinkeldiagramm erfolgte die Änderung der Parameter des rechten Auges in der Weise, dass die Wirkungslinien der schrägen Augenmuskeln durch Änderung der Ursprünge so versetzt wurden, dass der m. obl. inf. und der m. obl. sup. in einem steileren Winkel zur Mediansagittalebene stehen (in Abb. 44, 3D-Ansicht links). Die Exzyklo-Rotation wird durch den Verlauf des m. obl. inf. vor dem Pol erreicht, sein Antagonist (m. obl. sup.) muss für diese Pathologie hinter dem Pol verlaufen. Um die Elevation zu erreichen ist eine Über-

Abb. 45. Diagnose des Strabismus sursoadductorius des rechten Auges

* sphärisch = Bogenmaß * karthesisch = Raummaß

60

Vertikale Schielformen

funktion des m.obl.inf. erforderlich. Sein Antagonist wird in entsprechender Weise abgeschwächt (Minimierung der aktiven Muskelkraft). Um die Konvergenz zu korrigieren, wird auch die Muskellänge des m. rect. lat. um 2 mm gekürzt. 1.2 Simulation der operativen Korrektur Rechtes Auge: Die Insertion des obliquus inferior wurde um 18.225 mm sph., 16.571 mm kar. horizontal rückgelagert und anschließend um 1.119 mm sph., 1.118 mm kar. tangential verlagert. Beurteilung: Es wurde der m.obl.inf. Rich-

tung des unteren funktionellen Pols an den Rand des m. rect. inf. rückgelagert („Polarisation“, Abb. 47, 3D-Ansicht links). Diese Maßnahme ist ausreichend um in der Horizontalen eine vertikale Abweichung zu vermeiden.

Abb. 47. Polarisation des m. obl. inf. bei Strabismus sursoadductorius

2 Strabismus deorsoadductorius 2.1 Simulation der Pathologie Rechtes Auge: Das Pulley des obliquus superior (funktioneller Ursprung) wurde von –15.270/11.000/11.750 auf –13.250/11.000/ 11.750 geändert. Die obliquus superior Muskelgewichtung wurde von 1.000 auf 1.800 geändert. Die obliquus superior Muskellänge wurde in relaxiertem Zustand von 34.150 auf 32.150 geändert. Die obliquus inferior Muskelgewichtung wurde von 1.000 auf 0.200 geändert. Die obliquus inferior Muskellänge wurde in relaxiertem Zustand von 30.550 auf 34.550 geändert.

Abb. 46. Schielwinkeldiagramm von Patientendaten eines Strabismus deorsoadductorius des rechten Auges

Strabismus deorsoadductorius

61

Beurteilung: Nach Eingabe der Patientenda-

ten in das textuelle Schielwinkeldiagramm erfolgte die Änderung der Parameter des rechten Auges in der Weise, dass beide Wirkungslinien der schrägen Augenmuskeln so verändert wurden („Ursprungssagittalisation“), dass die Wirkungsebene des oberen schrägen Muskels (m. obl. sup.) einen steileren Winkel

Abb. 50. Ursprungssagittalisation bei Strabismus deorsoadductorius

Abb. 48. Simulation des Strabismus deorsoadductorius des rechten Auges

Abb. 49. Operative Korrektur des Strabismus sursoadductorius des rechten Auges

62

Vertikale Schielformen

zur Mediansagittalebene einnimmt als jene des m. obl. inf. (siehe Abb. 50 im Bild links). Sekundäre Längen- und Kraftänderungen vervollständigen die Pathologie.

2.2 Simulation der operativen Korrektur Rechtes Auge: Die Insertion des obliquus superior wurde um 8.633 mm sph.,

Abb. 51. Operative Korrektur des Strabismus deorsoadductorius des rechten Auges

Abb. 52. Postoperatives Muskelwirkungsrichtungsdiagramm bei Strabismus deorsoadductorius des rechten Auges

Überfunktion des m. obl. inf.

63

postoperativ deutlich im Muskelwirkungsrichtungsdiagramm zu erkennen (im Wesentlichen an den annähernd flachen Rotationsachsen in der horizontalen Blickrichtung, Abb. 52). Abb. 53. Rücklagerung des m. obl. superior bei Strabismus deorsoadductorius

3 Überfunktion des m. obl. inf. 3.1 Simulation der Pathologie

8.456 mm kar. horizontal rückgelagert und anschließend um 4.595 mm sph., 4.568 mm kar. tangential verlagert. Beurteilung: Eine Rücklagerung des über-

funktionierenden oberen schrägen Muskels in Richtung des oberen funktionellen Pols („Polarisation“, Abb. 53 im Bild links) führt zu einer ausreichenden Stellungskorrektur in der horizontalen Blickrichtung (Primärposition und Ab/Adduktion). Dieser Effekt der Polarisationsoperation ist

Rechtes Auge: Die Insertion des obliquus superior wurde um 10.793 mm sph., 10.447 mm kar. tangential verlagert und die Insertion des obliquus inferior wurde um 3.822 mm sph., 3.806 mm kar. tangential verlagert. Die aktive Kraftentwicklung des obliquus inferior wurde von 1.000 auf 1.500 geändert. Beurteilung: Die Sagittalisation des m. obl.

inf. Ansatzes und die Desagittalisation des

Abb. 54. Simulation einer Überfunktion des m. obl. inf. des rechten Auges

64

Vertikale Schielformen

4 Strabismus sursoadductorius durch Pulley-Verlagerung 4.1 Simulation der Pathologie

Abb. 55. Ansatzsagittalisation/-Desagittalisation der schrägen Muskeln

m. obl. sup.-Ansatzes, führen zu einem Bewegungsmuster different zum Strabismus sursoadductorius, vor allem in der Verteilung von Innen- und Außenrollung (siehe Abb. 54). Dem Strabismus sursoadductorius eigen ist die klinisch in annähernd allen neun Blickpositionen auftretende Außenrollung. Die Abb. 55 zeigt das im Vergleich zum linken Normauge (im Bild rechts) veränderte Ansatzverhalten der schrägen Muskeln (im Bild links).

Linkes Auge: Das Pulley des rectus lateralis wurde von 12.000/–8.000/0.330 auf 12.000/ –8.000/–4.000 geändert. Beurteilung: Ein „Displacment“ des linken m. rect. lat.-Pulley nach abwärts (Abb. 57) führt zu einem Motilitätsmuster am kontralateralen Auge ähnlich einer Überfunktion des m. obl. inf. Die charakteristische Auswärtsrollung eines Strabismus sursoadductorius fehlt jedoch. Auch ist die Ausprägung der vertikalen Abweichung geringer (Abb. 56). Ein Beispiel für eine Simulation einer m. obl. sup.-Parese ist im Handbuch dargestellt.

Abb. 56. Simulation des Strabismus sursoadductorius rechts durch Pulley-Verlagerung links

Höherstand des rechten Auges (+VD)

65

Abb. 57. Pulley-Verlagerung links bei Strabismus sursoadductorius des rechten Auges

Abb. 59. Verlagerung beider horizontaler „Pulleys“

Im Vergleich zu den vorangehenden Beispielen soll darauf hingewiesen werden, dass ausgehend von unserem Pulley-Modell, lediglich durch Minderung der Muskelkraft (Gewichtung) des m. obl. sup., exakt eine m. obl. superior-Parese modelliert werden kann.

5 Höherstand des rechten Auges (+VD) 5.1 Simulation der Pathologie Rechtes Auge: Das Pulley des rectus me-

dialis wurde von –14.000/–5.000/0.140 auf –14.000/–5.000/3.000 geändert und das Pulley des rectus lateralis wurde von

Abb. 58. Simulation eines Höherstandes des rechten Auges

66

Vertikale Schielformen

12.000/–8.000/0.330 3.000 geändert.

auf

12.000/–8.000/

Beurteilung: Die pathologische Verlagerung

beider horizontaler Pulleys des rechten Auges nach oben (Abb. 58) bewirkt ein weitgehend konkomitantes Verhalten des anderen Auges. Weitere Simulationen, zum Beispiel eine Parese eines vertikalen geraden Muskels, können die Unterschiede zu obigen Beispielen verdeutlichen.

Abb. 60. Patient mit Überfuntion des m. obl. inf. re mehr als li

des obliquus inferior wurde von 1.000 auf 1.300 geändert. Rechtes Auge: Die Muskellänge des rectus

Simulation einer m. obl. inf. Überfunktion rechts mehr als links mit Kopfzwangshaltung, Rechtsneigung. Der Patient ist wegen eines kongenitalen Schielsyndroms voroperiert.

medialis wurde in relaxiertem Zustand von 31.920 auf 27.920 geändert. Die aktive Kraftentwicklung des obliquus superior wurde von 1.000 auf 0.500 geändert. Die aktive Kraftentwicklung des obliquus inferior wurde von 1.000 auf 1.800 geändert. Die Innervation des nervus oculomotoris (rectus medialis/rectus medialis) wurde von 100.00% auf 98.00% geändert.

6.1 Simulation der Pathologie

Beurteilung: Die am Synoptometer gemes-

6 Beidseitige Überfunktion des m. obl. inf. mit Kopfzwangshaltung

Linkes Auge: Die aktive Kraftentwicklung

des rectus medialis wurde von 1.000 auf 0.900 geändert. Die aktive Kraftentwicklung

sene konvergente Schielstellung ist im freien Raum nicht messbar. Es handelt sich hier um eine Apparatekonvergenz. Die Simulation der Konvergenz erfolgte an den hori-

Abb. 61. Schielwinkeldiagramm von Patientendaten bei einer Überfunktion des m. obl. inf. re mehr als li

Beidseitige Überfunktion des m. obl. inf. mit Kopfzwangshaltung

zontalen Muskeln. Die Überfunktion des unteren schrägen Muskels rechts mehr als links wurde durch Schwächung des m.obl.sup rechts und Erhöhung der aktiven Kraft des m. obl. inf. links erreicht.

67

kar. horizontal rückgelagert. Die rectus lateralis Muskellänge wurde in relaxiertem Zustand von 37.500 auf 34.500 geändert. Die Insertion des rectus superior wurde um 2.000 mm sph., 1.998 mm kar. horizontal rückgelagert.

6.2 Simulation der operativen Korrektur Versuch 1 Linkes Auge: Die Insertion des obliquus superior wurde um 4.000 mm sph., 3.982 mm kar. horizontal rückgelagert. Rechtes Auge: Die Insertion des rectus medialis wurde um 2.000 mm sph., 1.998 mm kar. horizontal rückgelagert und die rectus lateralis Muskellänge in relaxiertem Zustand von 37.500 auf 34.500 geändert.

Versuch 2 Rechtes Auge: Die Insertion des rectus medialis wurde um 2.000 mm sph., 1.998 mm

Beurteilung: Der Vergleich der Simulation beider Operationen zeigt in Primärposition bezüglich der Höhenkorrektur ein zufriedenstellendes Ergebnis, geringer in den Extrempositionen. Nachdem der Patient jedoch eine Kopfzwangshaltung im Sinne einer Rechtsneigung einnimmt, ist der zweite Weg vorzuziehen. Dadurch würde neben des Höhenausgleiches auch die Kopfzwangshaltung im Sinne einer Exzyklo-Rotation des rechten Bulbus beeinflußt. Eine operative Korrektur entsprechend der ersten Operationssimulation würde dagegen die Rechtsneigung verstärken (Korrektur entgegen der Rechtsneigung!).

Abb. 62. Simulation der Überfunktion beider m. obl. inf.

68

Vertikale Schielformen

Abb. 63. Operative Korrektur einer Überfunktion des m. obl. inf. re > li (Versuch 1)

Abb. 64. Operative Korrektur einer Überfunktion des m. obl. inf. re > li (Versuch 2)

16 Differentialdiagnostische Aspekte

Wie schon allgemein erläutert, lassen sich in unserem Augenmodell durch Änderung des funktionellen Muskelursprunges bzw. des Muskelansatzes eines oder mehrerer Muskeln und Änderung der Muskelstärke (der Gewichtung) die (hebenden-, senkenden, einwärts-, auswärts, add-, abduzierenden) Komponenten in den Blickpositionen (ähnlich der Tangentenskala) verändern. Dadurch entstehen Bewegungsmuster, die mit klinisch bekannten Motilitätsstörungen verglichen werden können. Übersichtstabelle über das Komponentenverhalten folgender vertikaler Motilitätsstörungen: siehe nächste Seite. Die in den Tabellen 7 und 8 hell markierten Blickpositionen veranschaulichen das unterschiedliche Musterverhalten der beschriebenen Motilitätsstörungen in Relativzahlen. In Anbetracht der ursächlichen und differentialdiagnostischen Fragen wurde schon von Bielschowsky bezüglich Fällen von str. sursoadd. eine Veränderung des Hemmbandes des m. obl. inferior diskutiert. Kaufmann führt einen Erklärungsversuch mit einer Hypomochlionwirkung des m. rectus sup. speziell in Adduktion an [Kau95]. Die Ansatzdesagittalisation des m. obl. sup. und Ansatzsagittalisation des m. obl. inferior, führen, wegen der dabei entstehenden Inzyklorotation, zu einem dem str. sursoadd. ungleichen Bewegungsmuster, besitzt doch die Schielform des str. surso-, (deorsoadd.) definitionsgemäß eindeutig eine, wenn auch

mitunter geringe, Exzyklorotation (Inzyklorotation) in den neun Blickpositionen. Im Sinne unserer Analyse einerseits und der grundlegenden Untersuchungen von Demer, Miller [DMP+95] andererseits ist, auch in Einklang mit klinischen Erfahrungen, ein wesentlicher Pathomechanismus peripherer Motilitätsstörungen in einem die Augenmuskulatur steuernden Halteapparat („Listing’scher Apparat“) zu suchen. Demnach ist der Strabismus sursoadductorius durch Ursprungssagittalisation der schrägen Muskeln, stärker des m. obl. inf. geringer des m. obl. sup., zu erklären. Klinisch ist damit immer eine Exzyklorotation verbunden. Ein Displacement des z.B. m. rect. med. Pulley nach aufwärts, bzw. des m. rect. lateralis Pulley nach abwärts, erzeugt eine ähnliche, aber numerisch geringer ausgeprägte Höhenabweichung, jedoch keine überwiegende Exzyklorotation in allen Blickrichtungen. Die Ansatzdesagittalisation des m.obl. sup. und die Ansatzsagittalisation des m. obl. inf. kann in früher Kindheit wegen der in den Blickpositionen stark wechselnden Zyklorotation (Inzyklorotation versus Exzyklorotation) zu einer sensorischen Anpassungsreaktion mit daraus folgender fehlender Kopfzwangshaltung, die für den str. sursoadd. typisch ist, führen. Die m. obl. sup. – Parese ist modellmäßig ebenfalls eindeutig durch die Inkomitanz aller Komponenten zu differenzieren.

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Differentialdiagnostische Aspekte

Tabelle 7. Komponentenverhalten bei vertikalen Motilitätsstörungen (I)

Tabelle 8. Komponentenverhalten bei vertikalen Motilitätsstörungen (II)

Legende zu Tabelle 7 und Tabelle 8 CYCLO E = Exzyklorotation I = Inzyklorotation

HÖHE + = Elevation – = Depression

HORIZONTALE ABWEICHUNG + = Exodeviation – = Esodeviation

Wirkungsweise der funktionellen Topographie

71

1 Wirkungsweise der funktionellen Topographie Die funktionelle Topographie (Abb. 24) mit ihrem „Idealverlauf“ von Hauptwirkungslinien, und deren Kreuzungspunkten – oberer, unterer funktioneller Pol (Abb. 25), gibt wichtige Hinweise für die operative Korrektur speziell schräger Augenmuskeln. Präoperativ wäre z.B. der funktionelle Ursprung des m. obl. inf. bzw. derjenige des m. obl. sup. nur mühsam magnetresonanztomographisch lokalisierbar bzw. exakt messbar. Verständlicherweise ist dies daher routinemässig kein gangbarer Weg. Auch die Entfernungen der Ansatzpunkte der schrägen Augenmuskeln zu Cornea-Messpunkten können nur schwierig mit dem Zirkel abgeschlagen werden.

(a)

Abb. 65. Navigation auf der Bulbusoberfläche

1.1 Navigation

In unserem Augenmodell lässt sich der Idealverlauf eines schrägen Augenmuskels darstellen und mit dem tatsächliche Mus-

(b)

Abb. 66. Vermessung des (a) m. obl. sup. und (b) m. obl. inf.-Poles

72

kelverlauf vergleichen (Abb. 24). Die Rollstrecke und die Entfernung zum jeweiligen Augenpol, sowie die rück- oder vorzulagernde Muskelstrecke kann einfach gemessen werden (Distanzmessung, siehe Handbuch-Messen). Da, wie aus unseren vorigen Überlegungen zur Topographie hervorgeht, der „resultierende ideale“ Muskelansatz über den funktionellen Pol verlaufen muss, reduziert sich das Rechenprogramm auf die Berechnung des „funktionellen Pols“. Dies lässt sich mit dem Triangolierungsprogramm (siehe Handbuch Triangulation) durchführen. Vorraussetzung ist die Messung der Bulbuslänge mit Ultraschall. Zur Pol-Lagenbestimmung werden intra operationem zwei Messstrecken abgeschlagen (Abb. 65, 1, 2). Die Rücklagerung bzw. Stärkung eines schrägen Augenmuskels wird dann auf den Pol hin ausgerichtet. Klinische Vorgangsweise:

(1) Vor der Operation erfolgt die Messung der Bulbuslänge mit einem Ultraschallgerät. (2) Berechnung der beiden abzuschlagenden Messstrecken (1, 2 in Abbildung 65a). Mit dem Triangulierungsprogramm werden anschließend zur Bestimmung des Augenpols die beiden intraoperativ abzuschlagenden Messstrecken (1,2) berechnet. (3) Während der Operation erfolgt von zwei Messpunkten (a, b) aus das Abschlagen der Distanzen 1 und 2 zur Pollagenbestimmung. Es wird die Distanz vom ursprünglichen Muskelansatz zum Pol

Differentialdiagnostische Aspekte

ausgemessen und die Rücklagerung in Richtung Pol durchgeführt. 1.2 Muskelschwächende Operation, Rücklagerung eines schrägen Muskels

Für die operative Korrektur wichtig ist die Annäherung an die ideale resultierende Drehmomentlinie, die über den funktionellen Pol verläuft. Nur auf dieser Drehmomentlinie ist für die hebende, senkende Komponente eine Dosis-Wirkungsbeziehung möglich und eine bestmögliche operative Korrektur zu erreichen [Kau95], [Boe92],[Kol86]. Durch die Rücklagerung in Richtung Pol wird die Buchstabensymptomatik unabhängig von der Dosierungsstrecke ([Kol86]: 6, 8, 10 mm Rücklagerung) korrigiert. Abbildung 68 soll dieses Verhalten durch die „funktionelle Topographie“ erklären: Egal wie weit der ursprüngliche schräge Muskel von der idealen Drehmomentlinie (Z0-Drehmomentlinie) entfernt ist, wird durch Annäherung an den funktionellen Pol (Pfeil in Abb. 68) die „falsche“ Drehmomentlinie verlassen und jene ideale Ansatzlinie mit Ab-, Adduktion null erreicht! ([Kol86]: daher auch statistisch keine Korrelanz!). Wie die Abb. 24 zeigt, nähern sich die Drehmomentlinien dem Pol konzentrisch an, dadurch reduziert sich auch die Muskelansatzbreite. Es wäre daher nicht sinnvoll, ja gefährlich! polnahe einen breiten Muskelansatz, der mehr als physiologisch notwendige DM-Linien einschließt, zu schaffen. Es käme ansonsten zur Diplopie durch ab-

Wirkungsweise der funktionellen Topographie

73

wechselnde Kontraktur verschiedener Muskelfasern des m. obl. inf.. Eine Fehlfixation bei Rücklagerung der m. obl. sup.-Sehne über den funktionellen Pol hinaus, lässt sogar ein konträres Drehmoment wahrscheinlich werden (siehe Pfeil Abb. 24). Daher ist klinisch bei polnaher Fixierung eine Einzelknopfnaht für beide schrägen Muskeln vorzuziehen! Der Normalisierungseffekt der polnahen Fixierung ist in unserem Muskelwirkungsrichtungsdiagramm (Normalisierung der ab- und adduzierenden Wirkung) und in unserem Muskelverteilungsdiagramm zu zeigen (siehe Vertikale Motilitätsstörungen). Abbildung 67 zeigt die farbkodierte Verteilung für die horizontale Muskelwirkung des m. obl. sup. (ab-/adduzierende Komponente). Dunkle Farbzonen repräsentieren jene Ansatzgebiete des Muskels mit maximaler horizontaler Wirkung, hellere

Areale, jene mit geringer Horizontalwirkung. Diese Topographie zeigt damit eindeutig jene streifenförmige Zone ohne Horizontalwirkung. Diese weiße Zone verläuft über den Pol.

Abb. 67. Farbkodierte horizontale Wirkungsverteilung des m. obl. sup.

1.3 Muskelstärkende Operation, Teilung des m. obl. sup.

Eine stärkende Operation des m. obl. sup. soll prinzipiell auch die Annäherung an den funktionellen Pol bewirken (Annäherung des „verkippten“ bulbären an den orbitalen Pol in Primärposition). Sie soll nach Kolling zusätzlich zur m. obl. inf.-Rücklagerung immer dann durchgeführt werden, wenn eine maximale vertikale Abweichung in Adduktion über 10 Grad vorliegt. Die Tabellen 3–6 zeigen, dass die Rollstrecke des m. obl. inf. bei weiten größer ist als jene des m. obl. sup. Zusätzlich reduziert sich bei Annäherung an den funktionellen

Abb. 68. Muskelstärkende Operation

74

Differentialdiagnostische Aspekte

Pol der physiologische Rollstreckenbedarf. Deshalb ist die Forderung von Kolling und Boergen bis 10 Grad vertikaler Abweichung vorzüglich eine Rücklagerung des m. ob. inf., darüber hinaus zusätzlich eine m. obl. sup. stärkende Operation durchzuführen, berechtigt. Wegen der kürzeren Rollstrecke des m. obl. sup. in Primärposition (5.5 bis 8.5 mm), wird eine Muskelfaltung ein sekundäres Brown-Syndrom erzeugen. In diesem Zusammenhang wird eine modifizierte Harada-Ito-Operation, die schon Boergen verändert hat, vorgeschlagen. Abbildung 69a zeigt die Teilung der m. obl. sup.-Sehne um 8 bis 12 mm mit Un-

Abb. 69. Teilungsoperation des m. obl. sup.

terschlingen und Vorziehen des Teilungspunktes in Polnähe. Wie die Abb. 69b veranschaulicht, wird sich, je nach Größe des Teilungswinkels und der Teilungslänge, die Muskelspannung des Hinterschenkels in Adduktion (Winkel alpha-a) erhöhen. Damit wird die senkende Funktion des m. obl. sup. verstärkt. Zusätzlich wird durch die m. obl. sup.-Teilung die Muskelsehne nicht verbreitert und damit ein Zurückziehen der Sehne im Abblick erleichtert. Im Aufblick ist, im Vergleich zu einer m. obl. sup.Faltung, eine bessere Bulbusrotation zwischen den beiden Muskelschenkeln möglich (Minderung des sekundären Brown-Effektes).

17 SEE++ Referenz

Dieser Teil des Buches beschreibt alle in SEE++ verfügbaren Funktionen. Innerhalb des Programmes können sie diese Hilfe jederzeit durch Klicken auf einen „Hilfe“-Button bzw. über die Taste erreichen. Im Text werden folgende, grundsätzliche Zeichen zur Erklärung verwendet: ¡ Dieses Symbol steht für eine wichtige 쏹

쏹 ! Dieses Symbol kündigt eine unbedingt zu beachtende Information an. Tastenkürzel bzw. spezielle, mit der Tastatur durchzuführende Bedienungshinweise werden mit den jeweiligen Symbolen der Tasten dargestellt.

Information zum aktuellen Thema und

1 Überblick

sollte beachtet werden. Diese Informationen geben meist Tipps, wie man mit dem System besser arbeiten kann.

Wenn SEE++ gestartet wird, erscheint folgende Ansicht des Hauptfensters:

76

SEE++ Referenz

Beim ersten Start des Programmes wird diese Standardansicht gezeigt. Sämtliche Funktionen des Programmes sind im Hauptmenü strukturiert abrufbar. Gleichzeitig bietet die Baumdarstellung in der Treeview dieselben Funktionen übersichtlich durch direkte Anwahl an. Das SEE++ System besitzt vier verschiedene Diagrammfenster, in die je nach Wahl jedes Diagramm eingeblendet werden kann. Die einzelnen Diagrammfenster können mit Hilfe des Menüs „Ansicht“ im Hauptmenü ein- und ausgeblendet werden. Ein fixer Bestandteil des Systems ist die 3D-Ansicht, in der die aktuelle Simulation mit Hilfe eines „virtuellen Patienten“ dargestellt wird. Um diese 3D-Ansicht zu konfigurieren, d.h. Muskeln, Bulbus, Orientierungspunkte, etc. ein- bzw. auszublenden, verwenden sie die „Symbolleiste für die 3DAnsicht“. Die „Symbolleiste für die Hauptfunktionen“ ermöglicht schnellen, direkten Zugriff auf die wichtigsten Bereiche des Hauptmenüs bzw. der Treeview und ermöglicht das Umschalten des aktuellen Modells. In der Statuszeile werden jeweils zusätzliche Informationen angezeigt, die abhängig sind von der aktuellen Position des Mauszeigers. Sind keine Informationen verfügbar, so steht lediglich „Bereit“ in der Statuszeile. ¡ Sollte auf Grund ihrer Systemeinstel쏹 lungen die Sprache des Systems auf Englisch voreingestellt sein, benützen sie bitte den Dialog „Allgemeine Optionen“, um die Spracheinstellungen auf Deutsch umzustellen. Verwenden sie ebenfalls diesen Dialog,

um die Grafikbeschleunigung für OpenGL(tm) zu aktivieren, und somit eine bessere Darstellungsqualität zu erreichen.

2 Patientenverwaltung

Die Patientenverwaltung kann im Hauptmenü über den Menüpunkt „Patient“ verwendet werden. In SEE++ wird als Patient ein gesamter Datensatz bestehend aus Personendaten (Name, Geb. Datum, Diagnose, …), medizinischen Stammdaten (Bulbus-, Muskeldaten und Innervationsverteilung) gegliedert in verschiedenen Szenarien, sowie Blickschemata gespeichert. Diese Dateneinheit speichert alle benötigten Werte für einen kompletten Simulationsdurchlauf in einer Datei auf dem Datenträger. Diese Dateien haben die Endung „.eye“ und können auch über das Windows System durch einen Doppelklick mit SEE++ geöffnet werden. Um einen neuen Patienten im System anzulegen, wählen sie den Menüpunkt „Patient
Neuer Patient“, um die Patienten-

Patientenverwaltung

stammdaten zu öffnen. Um die aktuellen Daten in eine neue bzw. die aktuelle Datei zu speichern, wählen sie den Menüpunkt „Patient
Patient speichern“. Der Menüpunkt „Patient
Patient laden“ öffnet eine „.eye“ Datei und stellt alle Daten im Programm auf den zuletzt in dieser Datei gespeicherten Zustand. Weiters finden sie unter diesem Menüpunkt Funktionen, um die aktuelle 3D-Ansicht als Bild zu speichern bzw. auszudrucken. Die Seitenansicht für das 3D-Modell ermöglicht ihnen, das zu druckende Bild vor dem Ausdruck zu kontrollieren. Die Druckereinstellungen konfigurieren den zu verwendenden Drucker, falls mehrere im System installiert sind. Die spezielle Funktion „AVI-Film erstellen“ ermöglicht das Generieren von Filmdateien. So können sie beispielsweise pathologische Situationen für Präsentationszwecke in einem Film speichern, um die gewünschte Situation besser visualisieren zu können. ¡ Die Option „AVI-Film erstellen“ steht 쏹 nur bei einer gültigen Simulation zu Verfügung. D.h., es muss mindestens ein Hess-Diagramm (Links- oder Rechts-Fixation) vollständig berechnet angezeigt werden.

2.1 Neuer Patient

Diese Funktion legt einen neuen Patienten an bzw. ändert bereits vorhandene Patientenstammdaten. Füllen sie die jeweiligen Felder aus bzw. ergänzen sie fehlende Informationen.

77

Das Feld Diagnose ermöglicht die textuelle Eingabe von patientenspezifischer Information, um ein späteres Wiederauffinden zu erleichtern. Mit dem Button „OK“ wird die Eingabe bestätigt und ein neuer Patient angelegt bzw. bei bereits bestehenden Daten, die Änderung übernommen. Wird ein neuer Patient angelegt, so werden sämtliche Modelldaten auf Standardwerte zurückgesetzt und zusätzlich die beiden gemessenen Blickschemata (grünes Blickschema) gelöscht. Der Button „Zurücksetzen“ ermöglicht das Löschen aller in diesem Dialog angezeigten Felder. Wird der Button „Abbrechen“ betätigt, so werden alle Daten verworfen und kein neuer Patient angelegt bzw. die gemachten Änderungen nicht übernommen.

쏹 ! Führen sie die Funktion „Neuer Patient“ nur dann aus, wenn sie alle bestehenden Änderungen bereits gespeichert haben, oder den aktuell geladenen Patienten verwerfen wollen.

78

SEE++ Referenz

2.3 Patient laden

Mit der Funktion „Patient laden“ wird ein bereits gespeicherter Patient wieder in das Programm geladen. Navigieren sie in das Verzeichnis, in dem sie ihre Patientendaten abgelegt haben und klicken sie auf die gewünschte Patientendatei (.eye-Dateien).

Bestätigen sie anschließend diesen Dialog mit „Open“ bzw. „Öffnen“, um die Datei in das Programm zu laden. Wenn sie den Button „Cancel“ bzw. „Abbrechen“ betätigen, wird kein Patient geladen, und die Daten vor Aufruf der Funktion „Patient laden“ bleiben erhalten.

쏹 ! Beim Laden eines Patienten wird der zuvor aktive Patient verworfen. Stellen sie daher sicher, dass sie den vorher aktiven Patienten speichern, bevor sie eine neue Patientendatei laden.

2.4 Patient speichern

Diese Menüfunktion wird verwendet, um die aktuellen Patientendaten als Datei zu speichern.

Navigieren sie in das Verzeichnis, in dem sie ihre Patientendaten ablegen möchten und geben sie der Datei einen entsprechenden Namen. Achten sie darauf, dass sie keinen Namen vergeben, der bereits in dem aktuellen Verzeichnis existiert, um keine Daten zu überschreiben. Bestätigen sie den Dialog mit dem Button „Save“ bzw. „Speichern“, um die aktuellen Daten als Patientendatei abzulegen. Wenn sie den Button „Cancel“ bzw. „Abbrechen“ betätigen, so wird der aktuelle Patient nicht gespeichert, die Daten vor Aufruf dieser Funktion bleiben aber alle erhalten.

3 Medizinische Stammdaten Die medizinischen Stammdaten umfassen sämtliche Daten, die für eine Modellierung und Simulation eines „virtuellen Patienten“ notwendig sind. Bezogen auf eine Patientendatei kann zwischen Patientenstammdaten und Interaktionen unterschieden werden. Die Interaktionen bilden das Simulieren und Operieren des „virtuellen Patienten“ durch geeignete Wahl der Simu-

Medizinische Stammdaten

lationsparameter ab. Alle Werte dieser Simulationsparameter, die eine pathologische Situation beschreiben, oder einen operativen Eingriff simulieren, sind in den medizinischen Stammdaten zusammengefasst. Die medizinischen Stammdaten umfassen Daten für das linke, rechte und das „Referenzauge“.

Alle diese Datenkonstrukte enthalten folgende Grundfunktionen: – Bulbusdaten – Muskeldaten – Innervationsverteilung Zusätzlich wird für den Ablauf einer Simulation ein sog. Blickschema für die Rechts- bzw. Links-Fixation definiert, um die Fixationspositionen für den Hess-Lancaster Test festlegen zu können. Veränderungen der medizinischen Stammdaten werden als Interaktionen in den, dem Patienten zugeordneten Szenarien abgelegt und mit der Patientendatei mitgespeichert. ¡ Vergessen sie nicht, alle Änderungen, 쏹 die später beim Laden eines Patienten wieder nachvollziehbar sein sollen auch

79

in einem Szenario abzuspeichern. Änderungen an medizinischen Stammdaten, die nicht in einem Szenario abgelegt sind, werden nicht mit dem Patienten mitgespeichert.

3.1 Blickschema

Ein Blickschema bildet die Basis für die Simulation des Hess-Lancaster Tests. Bei der Durchführung der Simulation wird für jeden im Blickschema eingezeichneten Punkt eine Fixation des jeweiligen fixierenden Auges durchgeführt. Das andere Auge wird dann, gemäß der Simulationsbeschreibung, als folgendes Auge betrachtet, und entsprechend der pathologischen Situation vom fixierenden Auge abweichen. Im HessLancaster Diagramm können den vom Blickschema angegebenen Fixationspositionen die blauen Punkte zugeordnet werden. Die roten Punkte beschreiben die beim Test resultierenden Abweichungspunkte des folgenden Auges. Als Beispiel sei hier eine Links-Fixation angegeben. Dies bedeutet, dass das linke Auge nacheinander die blau dargestellten Blickpositionen einnimmt, und dann das SEE++ System die Position des hier rechten folgenden Auges bei gegebener Pathologie (hier eine Parese des rechten m. rectus medialis), ermittelt. Der Schielwinkel lässt sich durch den Vergleich der benachbarten blauen und roten Punkte ablesen. Das vorgegebene blaue Blickschema kann im Blickschemadialog verändert werden. Dabei gibt es ein komplettes Blickschema für Rechts- und

80

SEE++ Referenz

Der Dialog zum Ändern eines Blickschemas wird über das Hauptmenü („Stammdaten
Blickschema“), oder über die Treeview („Medizinische Stammdaten
Blickschema“) aufgerufen. Dieser Dialog zeigt das aktuelle, in blau dargestellte Blickschema für jeweils eine Fixationsrichtung an. Sie können zwischen Blickschema für Links- und Rechts-Fixation mit dem Kasten Schielwinkel umschalten.

Links-Fixation, da der Hess-Test für beide Augen (einmal links fixierend, dann rechts fixierend) durchgeführt wird. Das Editieren eines Blickschemas ist dann notwendig, wenn ein fixierendes Auge pathologisch reagiert, und möglicherweise gewisse Fixationspunkte (blau) nicht mehr erreichen kann. Dann kann man diese Punkte entweder löschen, oder das Blickschema so verändern, dass eine Fixation wieder möglich wird.

Die Punktliste zeigt alle eingetragenen Fixationspunkte in textueller Form an:

Sie können mit einem Klick auf den jeweiligen Eintrag einen Punkt auswählen. Die Koordinaten dieses Fixationspunktes werden dann in den textuellen Feldern zum Ändern bzw. Löschen angezeigt. Außerdem wird der Punkt im Blickschema rot markiert. Um die einzelnen Fixationspunkte zu editieren, gibt es die Möglichkeit der textuellen Eingabe in den freien Feldern für Ele-

Medizinische Stammdaten

vation/Depression und Adduktion/Abduktion. Bestätigen sie einen eingegebenen Punkt mit „Übernehmen“ bzw. löschen sie den aktuell in der Liste markierten Punkt mit „Löschen“.

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Wenn sie die Maus für das Editieren der Punkte verwenden möchten, so müssen sie die einzelnen Symbol-Buttons verwenden:

Drücken sie diesen Button, um die einzelnen Punkte im Blickschema mit der Maus verschieben zu können. Bewegen sie zum Verschieben die Maus anschließend über den gewünschten Punkt, drücken sie die linke Maustaste, und ziehen sie den Punkt, bei gedrückter linker Maustaste, an die gewünschte Position. Drücken sie diesen Button, um einzelne Punkte in das Blickschema einzufügen. Bewegen sie dann die Maus auf die gewünschte Position im Diagramm und fügen sie einen neuen Punkt durch einmaliges Klicken mit der linken Maustaste ein. Weiters bietet diese Funktion die Möglichkeit, zwei Punkte miteinander zu verbinden, indem sie auf einen bereits existierenden Punkt mit der linken Maustaste klicken, und, bei gedrückter Maustaste, eine Linie zu einem anderen Punkt ziehen. Die Linie wird dann gezeichnet, wenn sie die linke Maustaste über dem Zielpunkt loslassen. Der Fang bestimmt die Schrittweite in der Punkte im Blickschema mit der Maus verschoben oder gesetzt werden können. Ein Fang von 5 entspricht also einer Schrittweite von 5°. Verringern sie den Fang, um Punkte mit der Maus genauer platzieren zu können. Mit diesem Button löschen sie alle Punkte aus dem aktuellen Blickschema, und ersetzen diese durch das Einheitsblickschema (9 Punkte in die einzelnen Hauptblickrichtungen mit einem Ausdehnungswinkel von jeweils 30°). Dieser Button löscht alle Fixationspunkte in dem aktuellen Blickschema.

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SEE++ Referenz

Mit dieser Funktion können sie ein Blickschema aus einer Datei laden. Beim Laden einer Blickschemadatei wird das aktuelle Blickschema durch jenes aus der Datei ersetzt. Verwenden sie diese Funktion, um ein vorhandenes Blickschema in eine Datei zu speichern. Dateien, die Blickschemata speichern, haben die Endung „.pat“ und können jederzeit im BlickschemaDialog mit der Öffnen-Funktion (siehe oben) wieder geladen werden.

oder Rechts-Fixation ersetzt. Wenn sie beide Blickschemata ersetzen möchten, müssen sie auf z.B. Links-Fixation umschalten und wieder eine Blickschema Datei laden.

Nach Klicken des Buttons für das Laden eines Blickschemas öffnet sich der Dialog zur Auswahl einer Blickschema-Datei. Diese Dateien haben die Endung „.pat“. Navigieren sie in das jeweilige Verzeichnis und klicken sie auf die .pat-Datei, die sie laden wollen. Danach klicken sie auf „Open“ bzw. „Öffnen“, um die Datei zu laden. Wenn sie auf den Button „Cancel“ bzw. „Abbrechen“ drücken, wird keine Datei geladen, und das aktuelle Blickschema bleibt erhalten.

쏹 ! Beachten sie bitte, dass das Laden und Speichern von Blickschemata nur für das aktuelle Blickschema gültig ist. Das heißt, es wird entweder nur Links-

Nach Klicken des Buttons für das Speichern eines Blickschemas öffnet sich der Dialog zur Auswahl des Speicherortes bzw. Dateinamens. Gehen sie hier wie beim Öffnen von Blickschema-Dateien vor, indem sie in das jeweilige Verzeichnis navigieren und nach Benennung der Datei diese durch klicken auf „Save“ bzw. „Speichern“ ablegen. Neben dem Laden und Speichern von Blickschemata für die Simulation des Hess-

Medizinische Stammdaten

83

Dieser Button schaltet von blauen auf grüne Punkte um, wobei die grünen Punkte reale Patientenwerte repräsentieren. Das Einzeichnen des grünen Blickschemas für Rechts- als auch Links-Fixation funktioniert gleich wie bei den Fixationspunkten für das blaue Blickschema (siehe oben). Auch das Laden und Speichern von grünen Blickschemata ist analog anzuwenden. Lancaster Tests, bietet SEE++ zusätzlich die Möglichkeit ein „reales“ am klinischen Patienten gemessenes Blickschema für Vergleichszwecke einzuzeichnen.

Wird der Hess-Lancaster Test von SEE++ simuliert und das Ergebnis angezeigt, dann wird das grüne „gemessene“ Blickschema, falls eingezeichnet, zusätzlich eingeblendet um einen Vergleich mit klinischen Messdaten zu ermöglichen. Der Button „Textuell eingeben…“ bietet die Möglichkeit, ein Blickschema per Stan-

dardvorlage für neun Hauptblickrichtungen zu erfassen.

Die textuelle Eingabe bietet neben der Eingabe von Horizontalabweichung (HD), Vertikalabweichung (VD) und Torsionsabweichung (siehe Simulation) die Möglichkeit, das entstehende Diagramm in allen horizontalen Achsen zu vertauschen, da die klinische Verwendung nicht immer einheitlich definiert ist. Verwenden sie „X-Achse spiegeln“, um die entstehenden Punkte in dem jeweiligen Diagramm zu spiegeln. Verwenden sie „Diagramme vertauschen“, um Links- und Rechts-Fixation zu vertauschen. Hier gilt standardmäßig die Konvention der Sicht des Patienten, d.h. das rechte Auge ist aus Sicht des Untersuchers links. Der maximale Ausdehnungswinkel für die neun Hauptblickrichtungen kann im Feld „Winkel“ eingestellt werden.

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SEE++ Referenz

쏹 ! Beachten sie dabei die unterschiedlichen Vorzeichen für Rechts- und Links-Fixation, die nur hier bei der textuellen Eingabe in die Standardvorlage einzuhalten sind. Im Computersystem Orbit™ werden Blickschemata auch in den einzelnen „Simulationsdateien“ gespeichert. SEE++ bietet hier die Möglichkeit, ein Blickschema aus einer Orbit-Datei zu importieren. Verwenden sie hier den Button „Importieren…“, um diese Funktion auszuführen. Die Vorgehensweise ist gleich wie beim Laden von SEE++ Blickschema Dateien (.patDateien). ¡ Blickschemata werden nicht in einem 쏹 Szenario abgelegt, sondern werden direkt mit dem Patienten mitgespeichert.

3.2 Bulbusdaten

Der Bulbusdaten-Dialog existiert für jedes von SEE++ simulierte Auge. In dieser Erklärung wird das linke Auge als Beispiel verwendet. Alle Angaben gelten natürlich analog für das rechte Auge und das Referenzauge. Den Bulbusdaten-Dialog erreichen sie über das Hauptmenü unter „Stammdaten
Linkes Auge
Bulbus“ oder über die Treeview unter „Linkes Auge
Bulbusdaten“. Dieser Dialog zeigt den aktuellen Patientennamen an, falls dieser in den Patientenstammdaten eingegeben wurde. Einzustellende Werte sind „Bulbusradius“ und

„Hornhautradius“, wobei die Standardwerte vom selektierten geometrischen Modell abhängig sind. Der Bulbusradius wirkt sich wesentlich auf das Simulationsergebnis aus, indem ein erweiterter oder verkleinerter Radius zu einer anderen Kraftrichtung der Muskeln am Bulbus führt. Wird dieser Wert verändert, so werden zusätzlich alle Insertionspunkte und Pulleys (funktionellen Ursprünge) aller Muskeln mit angepasst. Veränderungen des Hornhautradius wirken sich nur auf die geometrische Form des Bulbus aus, nicht aber auf das Simulationsergebnis. ¡ Durch die Einschränkung, dass Muskel쏹 insertionen bei der „virtuellen Operation“ nicht in die Pupille verlagert werden dürfen, kann möglicherweise ein Eingriff nicht wie gewünscht durchgeführt werden.

3.3 Muskeldaten

Der Muskeldaten-Dialog ist eines der zentralsten Elemente des SEE++ Systems. Hier kann das Kräftemodell pathologischen Gegebenheiten hinsichtlich einzelner Augen-

Medizinische Stammdaten

muskeln angepasst werden. Alle Daten dieses Dialogs verändern die Kraftentwicklung aller oder nur bestimmter Muskeln. Somit können Muskelparesen, Überfunktionen oder Fibrosen simuliert werden. Die Muskeldaten sind wiederum für alle von SEE++ simulierten Augen (rechtes Auge, linkes Auge und Referenzauge) vorhanden. In dieser Erklärung wird exemplarisch wieder auf das linke Auge Bezug genommen. Diesen Dialog erreichen sie über das Hauptmenü unter „Stammdaten
Linkes Auge
Muskeln“ oder über die Treeview unter „Linkes Auge
Muskeldaten“. Der Dialog besteht aus verschiedenen „Karteikarten“, wobei jeweils eine Karteikarte einen der sechs Augenmuskeln repräsentiert. Zusätzlich gibt es, für das gesamte Modell angewandte Einstellungen, die in der Karteikarte „Allgemein“ zusammengefasst wird. Wählen sie die gewünschte Karteikarte einfach durch einen Klick mit der linken Maustaste auf die entsprechende Überschrift. Eine andere Möglichkeit, direkt auf die Karteikarte eines Muskels zu gelangen, ist in der 3D-Ansicht einen Insertionspunkt mit der linken Maustaste kurz doppelzuklicken.

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Standardmäßig wird dieser Dialog mit der aktiven Karteikarte „Allgemein“ angezeigt. Hier werden die drei allgemeinen Parameter für das gesamte Kräftemodell verändert. Bestätigen sie ihre Änderungen mit dem Button „OK“ bzw. verwerfen sie ihre Änderungen durch Klicken auf „Cancel“ bzw. „Abbrechen“. Der Button „Aktualisieren“ ermöglicht eine sofortige Übernahme der Änderungen, ohne den Dialog schließen zu müssen, d.h. es wird im Hintergrund sofort von SEE++ die Berechnung des Hess-Lancaster Tests mit den geänderten Werten gestartet. Diese Option ist nützlich, wenn sie, zusätzlich zu den allgemeinen Parametern auch noch Muskelspezifische Parameter in einem Durchgang ändern möchten. Wenn sie nun eine andere Karteikarte anwählen, so sieht diese für alle Muskeln gleich aus: siehe nächste Seite. Zunächst bietet dieser Dialog die Möglichkeit, einige geometrische Eigenschaften (Ursprung, Pulley und Insertion) des Muskels manuell zu verändern. Alle Koordinaten sind entsprechend dem verwendeten Auge im definierten kopffixen Koordinatensystem anzugeben. Diese Parameter wirken sich in einer Veränderung

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des Muskelpfads aus, und somit auch auf das Simulationsergebnis. Alle Werte sind in Primärposition definiert, d.h., auch wenn die 3D-Ansicht eine andere Augenposition darstellt, der Muskeldialog bezieht sich, in seinen geometrischen Werten, immer auf die Primärposition. Die Darstellung der drei Muskelkurven in der rechten Hälfte des Fensters ist der 3D-Ansicht nachempfunden. Jedes Diagramm ist eine eigenständige Ansicht und kann beliebig rotiert, skaliert, gedruckt und als Bild gespeichert werden. Das Kontrollkästchen „Verbunden“ wird dazu verwen-

SEE++ Referenz

det, um die Rotationsansicht der einzelnen Kurven miteinander gleichzusetzen. Dies bedeutet, wenn sie bei angehaktem Kontrollkästchen „Verbunden“ die Ansicht einer 3D-Kurve mit der Maus verändern, dann folgen alle anderen Kurven automatisch nach. Der Button „Aktualisieren“ ermöglicht das sofortige Aktivieren ihrer Änderungen, ohne den Dialog mit „OK“ zu bestätigen. SEE++ beginnt nach Klicken auf „Aktualisieren“ umgehend im Hintergrund mit der Neuberechnung des Simulationsergebnisses. Für das Verändern der Anzeige der 3DMuskelkurven gibt es folgende Möglichkeiten:

Medizinische Stammdaten

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Beim Navigieren mit der Maus wird immer zuerst mit einer Maustaste in die Muskelkurve geklickt, die Taste wird gedrückt gehalten und dann wird bei gedrückter Taste die Maus bewegt. Zum Beenden wird die Maustaste einfach wieder losgelassen. Das Menü für die Darstellungsoptionen wird in einer 3D-Kurve mit einem Klick auf die rechte Maustaste geöffnet. Die Kurvendarstellung kann in drei verschiedenen Arten angezeigt werden: – Punkte – zeigt die Muskelkurve in Punktdarstellung – Drahtgitter – zeigt ein Drahtgittermodell an – Schattiert – wählt zwischen einer Streifen- oder Vierecksdarstellung.

Die Option „Koordinatenachsen“ blendet die gesamte Beschriftung des Diagramms ein oder aus. Mit der Funktion „Hintergrundfarbe“ lässt sich der Diagrammhintergrund farblich verändern.

Maustaste

Aktion

linke Maustaste

Rotation der gesamten Muskelkurve (Kamerarotation) mit Hilfe einer „virtuellen Halbkugel“. Innerhalb dieser Kugel wird um die x- und z-Achse rotiert und außerhalb um die y-Achse.

Drehen des MausWheels (Maus-Rad) oder

Vergrößern bzw. Verkleinern der gesamten Ansicht (Zoomfunktion).

+ linke Maustaste Klicken mit dem Maus-Wheel (Maus-Rad) oder mittlere Maustaste

Zurücksetzen der 3D-Ansicht in die Ausgangsstellung (Reset).

rechte Maustaste

Öffnen des Menüs für die Darstellungsoptionen.

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Wenn sie „Als Bild speichern“ wählen erscheint der Dialog zum Speichern einer Bilddatei. Die Funktion „Drucken…“ und „Seitenansicht…“ öffnen die jeweiligen Windows Standard Dialoge. Verändern der Pulley-Position Grundsätzlich kann der Pulley eines Muskels im 3D-Raum beliebig versetzt werden. Dies ist aber manuell nur schwer zu bewältigen, daher ermöglicht das Kontrollkästchen „Pulleyradius“ ein Ausdehnen bzw. Verringern des Abstandes vom Rotationszentrum des Bulbus (Koordinatensystem Nullpunkt). Wenn sie dieses Kontrollkästchen mit einem Klick auf die linke Maustaste anhaken und anschließend den Pulleyradius entsprechend verändern, so werden die Koordinaten des Pulleys in X, Y und Z-Richtung automatisch über die Abstandsformel des Vektors zum Nullpunkt des Koordinatensystems berechnet. Verändern der Insertion Der Insertionspunkt eines Muskels weist die Eigenschaft auf, direkt am Bulbus anzuliegen. Deshalb ist eine „freie“ Positionierung im 3D-Raum nur schwer abschätzbar. Das Kontrollkästchen „Gesperrt“ ermöglicht die automatische Bestimmung der Z-Koordinate über Einsetzen in die Kugelgleichung des Bulbus, sodass nur noch X- und Y-Koordinate frei wählbar bleiben. Bei geeigneter Wahl von X- und Y-Koordinate bleiben aber immer noch zwei Möglichkeiten, den Insertionspunkt auf dem Bulbus zu positionieren (vordere bzw. hintere Halbkugel). Dies wird mit dem An- bzw. Abhaken des Kon-

SEE++ Referenz

trollkästchens „Positiv“ entschieden. Wenn das Kontrollkästchen „Positiv“ angehakt ist, dann wird jene Z-Koordinate des berechneten Insertionspunktes verwendet, die in die positive Richtung der Z-Achse des verwendeten Koordinatensystems zeigt. Eine andere Möglichkeit, den Insertionspunkt eines Muskels zu definieren, ist die Verwendung des Kontrollkästchens „Muskelradius“. Hier greift dasselbe Prinzip wie bei der Bestimmung der Pulleyposition über den „Pulleyradius“. Der Insertionspunkt wird, gemäß des „Muskelradius“, entlang des Vektors zum Ursprung des verwendeten Koordinatensystems verschoben. ¡ Da die geometrische Abstraktion des 쏹 Bulbus auf eine Kugel reduziert ist, ein realer Bulbus aber sehr unwahrscheinlich einer perfekten Kugel nachempfunden ist, ergibt sich die Möglichkeit, dass in der 3D-Ansicht einige Muskeln nicht unmittelbar im Bereich der Insertion den Bulbus auch berühren. Da die Insertionen vollständig im 3D-Raum vermessen wurden, und in Anlehnung an einen ellipsoid geformten Bulbus definiert wurden, wird jedem Muskel ein eigener „virtueller“ Bulbusradius zugeordnet.

Verändern von muskelspezifischen Parametern Die muskelspezifischen Parameter bilden den Kern des parametrierbaren Muskel-

Referenzdaten

modells. Hier kann direkt auf die einzelnen Kraftkurven (aktive, passive und resultierende Kraft) Einfluss genommen werden. Eine Ausnahme ist der Wert „Abrollstrecke“, der nicht änderbar ist. Dieser Wert zeigt die aus den geometrischen Eigenschaften resultierende Rollstrecke als sphärischen Abstand zwischen Insertion und Tangentialpunkt an. Die Werte sind entsprechend den Ausführungen im „Kräftemodell“ anzupassen.

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¡ Alle Angaben in diesem Dialog sind 쏹 Prozentwerte, die pro Eintrag 250% nicht überschreiten dürfen.

3.4 Innervationsverteilung

Der Dialog der Innervationsverteilung steuert das Aktivierungspotential der Muskeln auf Basis der von den motorischen Kernen der Hirnnerven erzeugten Anregungen. Diese Verteilung ist vor jedes Auge geschalten und bildet somit nicht eindeutig die tatsächliche anatomische Struktur nach. Vielmehr können durch entsprechende Adaptierung der Innervationsverteilung für das linke und/oder das rechte Auge verschiedene nukleäre Störungen modelliert werden. Die Innervationsverteilung ist für alle Augen die von SEE++ simuliert werden vorhanden (linkes, rechtes Auge und Referenzauge), hier exemplarisch am linken Auge erklärt. Sie erreichen diesen Dialog über das Hauptmenü „Stammdaten
Linkes Auge
Innervationsverteilung“ oder über die Treeview unter „Medizinische Stammdaten
Linkes Auge
Innervationsverteilung“. Für eine detaillierte Erklärung der Auswirkungen von Veränderungen, siehe Kräftemodell (motorische Kerne).

4 Referenzdaten Das SEE++ Simulationsmodell bildet das okulomotorische System mit Hilfe eines biomechanischen Modells bestehend aus zwei Augen und einem „virtuellen“ Referenzauge nach. Dieses virtuelle Referenzauge gibt der gesamten Simulation vor, wie ein „normales“ bzw. gesundes Auge funktioniert. Dies betrifft einerseits die Definition der Geometrie, das Kraftentwicklungsverhalten der Augenmuskulatur und die Innervationen vom Hirnstamm. Alle diese Parameter zusammen bilden die abstrakte Einheit eines simulierten Auges. Nun wird beim Durchlauf einer Simulation immer der Unterschied in den Parametern bezogen auf das Referenzauge berechnet, um eine pathologische Reaktion des fixierenden oder folgenden Auges ermitteln zu können. Ein absolut gesundes okulomotorisches System funktioniert in SEE++ nur dann, wenn alle drei Augen, also auch das „virtuelle“ Referenzauge dieselben Werte für alle Parameter einge-

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stellt haben. Dies ist sozusagen immer die Ausgangsposition für die Durchführung einer Simulation mit SEE++. In manchen Fällen kann es notwendig sein, diese Standardkonfiguration ändern zu wollen. Dazu ist es möglich, sämtliche medizinischen Stammdaten eines Auges als Referenzdaten in eine Datei zu speichern. Hier werden nur die für eine Simulation wichtigen Werte gespeichert, nicht aber patientspezifische Daten. In einem zweiten Schritt können nun existierende Parameter aus einer zuvor gespeicherten Referenzdaten Datei in eines oder gleich alle drei abstrakten Augen geladen werden. Erhält man beispielsweise andere Messwerte für die Geometrie oder Muskelfunktion, so kann man diese Werte mit Hilfe eines eigenen Referenzdatenmodells ablegen, und bei Bedarf einem simulierten Patienten überlagern. Sämtliche Funktionen für das Exportieren (Speichern) und Importieren (Laden) von Referenzdaten sind über das Hauptmenü unter „Referenzdaten
Exportieren“ bzw. „Referenzdaten
Importieren“ erreichbar.

SEE++ Referenz

daten
Exportieren“, aus welchem Auge sie die Daten in eine Datei speichern möchten. Nach Anwahl eines Punktes öffnet sich der Dialog zum Speichern von Dateien.

Navigieren sie in das gewünschte Verzeichnis und geben sie der Datei einen entsprechenden Namen. Referenzdaten-Dateien besitzen die Dateiendung „.rdm“. Klicken sie auf „Save“ bzw. „Speichern“, um die Datei abzulegen. Wählen sie „Cancel“ bzw. „Abbrechen“, um die Datei nicht zu speichern und keine Referenzdaten zu exportieren. 4.2 Importieren

4.1 Exportieren

Das Exportieren von Referenzdaten ermöglicht das Speichern der gesamte Simulationsdaten eines Auges in eine Referenzdaten Datei. Wählen sie aus dem Menü „Referenz-

Das Importieren von Referenzdaten lädt eine gespeicherte Referenzdaten-Datei wieder in ein gewähltes Auge. Dabei ist das Auge, in das Referenzdaten geladen werden,

Szenarien

nicht abhängig von dem Auge, aus dem die Daten abgespeichert wurden. Sie können in diesem Menü eine Referenzdaten-Datei in eines der drei Augen importieren, oder aber alle drei Augen gleichzeitig mit denselben Daten befüllen. Wird die Option „In alle Augen…“ verwendet, so ergibt sich eine neue Definition eines „gesunden“ okulomotorischen Systems, auf Basis dessen wieder durch Veränderungen an einzelnen Parametern, pathologische Situationen simuliert werden können. Nach Anwahl eines Menüpunktes wird der Dialog zum Öffnen einer Datei gezeigt. Navigieren sie in das entsprechende Verzeichnis, in dem sich jene Datei befindet, die sie importieren möchten. Klicken sie die zu importierende Datei an und bestätigen sie mit „Open“ bzw. „Öffnen“.

Wenn sie auf „Cancel“ bzw. „Abbrechen“ klicken, dann wird keine Datei geladen und die vorher gültigen Werte bleiben aktiv.

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5 Szenarien Szenarien können ausschließlich über die Treeview bearbeitet werden. In einem Szenario werden alle drei Augen (Referenzauge, linkes Auge, rechtes Auge) mit allen dazugehörigen medizinischen Stammdaten (Bulbusdaten, Muskeldaten, Innervationsverteilung) pro Auge abgespeichert. Außerdem hat jedes Szenario einen Namen, der nicht eindeutig sein muss jedoch eine Mindestlänge von fünf Zeichen hat. Alle Szenarien befinden sich unter dem Element „Szenarien“ in der Treeview. Standardmäßig existieren in SEE++ drei Szenarien:

– Pathologisches Modell: In diesem Szenario sind die Ausgangsdaten für alle anderen Szenarien gespeichert (Standarddaten). Es kann nicht gelöscht, umbenannt, entsperrt oder dupliziert werden. – Volkmann-Daten: In diesem Szenario sind die Muskel und Bulbusdaten nach Volkmann gespeichert. Bei diesen Daten sind die Pulleys gleich den Ursprüngen. – Pulley-Daten: Dieses Szenario enthält die selben Daten wie das „Pathologische Modell“. Es ist standardmäßig das aktive Szenario und dient meistens als Ausgangspunkt für neue Szenarien. Szenarien stehen in einer hierarchischen Beziehung zueinander. Das heißt, dass ein Un-

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ter-Szenario immer auf den Daten des Szenarios beruht, von dem aus es erstellt wurde. Alle Szenarien basieren auf den Daten des „Pathologischen Modells“. Die Szenarien, die sich auf der selben Ebene im Baum befinden wie das „Pathologische Modell“, stellen so genannte präoperative Daten dar, also Daten, von denen ausgehend eine Operation simuliert werden kann. Es liegt in der Verantwortung des Benutzers zu definieren, welche Szenarien präoperative Daten darstellen. Eine mögliche Vorgehensweise ist es, von den Pulley-Daten ausgehend eine Pathologie zu simulieren, das Endergebnis der Simulation dann in präoperative Daten zu überführen und anschließend die Operation zu simulieren. Natürlich kann dann am Ende der Simulation das Ergebnis der Operation wieder in präoperative Daten überführt werden, um z.B. eine weitere Operation durchzuführen. Im Programm kann immer nur ein Szenario zur selben Zeit aktiv sein. Zu erkennen ist das aktive Szenario an dem kleinen, grauen, quadratischen Rahmen der um das Symbol neben dem Namen des Szenarios liegt. Der Benutzer kann das aktive Szenario wechseln, in dem er mit der linken oder der rechten Maustaste auf ein Szenario (Namenstext oder Symbol) klickt. Dabei wird dann das angeklickte Szenario als aktives Szenario gewählt und gleichzeitig geladen. Wenn der Benutzer auf das aktive Szenario mit der linken Maustaste klickt, so wird die-

SEE++ Referenz

ses ebenfalls neu geladen. Beim Laden eines Szenarios werden die im Szenario gespeicherten medizinischen Stammdaten mit den aktuellen Stammdaten (das sind jene, die über die „Treeview“ bzw. über das Menü angesehen werden können) verglichen. Gibt es Unterschiede, dann wird folgende Warnung ausgegeben: siehe unten. Wenn der Benutzer nun auf „Yes“ bzw. „Ja“ klickt, so werden alle aktuellen Änderungen an den medizinischen Stammdaten verworfen und mit den Daten aus dem gewählten Szenario überschrieben, bei einem Klick auf „No“ bzw. „Nein“ wir der Vorgang abgebrochen und das Szenario wird nicht geladen und auch nicht aktiv gesetzt, wenn es nicht schon aktiv ist.

쏹 ! Verwerfen sie die gemachten Änderungen nur, wenn sie wirklich sicher sind, dass sie diese nicht mehr benötigen, da dieser Vorgang nicht rückgängig gemacht werden kann!

Szenarien

Für das Bearbeiten von Szenarien gibt es ein eigenes Menü, welches angezeigt wird, wenn der Benutzer mit der rechten Maustaste auf ein Szenario klickt. Dieses Menü bezieht sich immer auf das Szenario, auf das mit der rechten Maustaste geklickt wurde. Das ist auch der Grund, warum ein Szenario auch beim Klicken mit der rechten Maustaste geladen wird. Neues Unter-Szenario anlegen Dieser Menüpunkt legt ein neues Szenario eine Ebene unter dem gewählten Szenario an. Die Daten für das neue Szenario werden von dem gewählten Szenario übernommen. Bevor das neue Szenario angelegt wird, wird folgender Dialog angezeigt:

In diesem Dialog muss nun der Name des Szenarios eingegeben werden (mindestens fünf Zeichen lang). Nach dem Klicken auf „OK“ wird das neue Szenario angelegt und im Baum angezeigt, bei einem Klick auf „Abbrechen“ wird der Vorgang abgebrochen und es wird kein neues Szenario angelegt. Beim Anlegen eines neuen Unter-Szenarios wird automatisch das Szenario, unter dem das neue Szenario angelegt wird, gesperrt und das neue Szenario als aktives gesetzt, damit die Rückverfolgbarkeit der Änderungen in den Szenarien gesichert ist. Ein Unter-Szenario kann

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auch für gesperrte Szenarien angelegt werden. ¡ Wenn sie vergessen haben, vor dem 쏹 Verändern der medizinischen Stammdaten ein neues Szenario anzulegen und sie ihre Änderungen nicht verlieren und auch das aktive Szenario nicht überschreiben wollen, gehen sie wie folgt vor: Legen sie vom aktiven Szenario ausgehend ein neues Unter-Szenario an oder duplizieren sie es. Die Warnung von nicht gespeicherten Änderungen ignorieren sie einfach mit einem Klick auf „Nein“ bzw. „No“. Nach der Eingabe eines Namens für das neue Szenario klicken sie mit der rechten Maustaste auf das neue Szenario und anschließend mit der linken Maustaste auf den Punkt „Szenario speichern“. Somit sind ihre Änderungen im neu angelegten Szenario gespeichert und das Ausgangsszenario wurde nicht überschrieben.

Szenario duplizieren Dieser Menüpunkt dupliziert das gewählte Szenario auf der selben Ebene wie das gewählte Szenario. Bevor das neue Szenario angelegt wird, hat der Benutzer, genauso wie beim Anlegen eines neuen Unter-Szenarios, wieder die Möglichkeit, einen Namen für das neue Szenario anzugeben. Der Name des gewählten Szenarios wird automatisch als Name für das neue Szenario vorgeschlagen. Szenarien die auf der gleichen Ebene wie das „Pathologische Modell“ sind (also Szenarien, die präoperative Daten enthalten),

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können nicht dupliziert werden, aber gesperrte Szenarien können sehr wohl dupliziert werden, wobei das neue Szenario nicht automatisch gesperrt ist. Das neu angelegte Szenario wird automatisch als aktives Szenario gesetzt. Szenario speichern Ein Klick auf den Menüpunkt „Szenario speichern“ speichert die medizinischen Stammdaten aller drei Augen in dem gewählten Szenario und überschreibt alle bisher in dem Szenario gespeicherten Daten. Wenn ein Szenario gesperrt ist, so kann es nicht gespeichert werden. Szenario in präoperative Daten überführen Wenn die Simulation einer Pathologie erfolgreich abgeschlossen wurde, dann kann mit Hilfe dieses Menüpunktes ein neues Szenario angelegt werden, welches einige spezielle Eigenschaften aufweist. Der Grund für diesen speziellen Szenariotyp ist die bessere Gliederung zwischen der Simulation der Pathologie und der Simulation der Operation. Die speziellen Eigenschaften von Szenarien, die in präoperative Daten überführt wurden, sind:

– Das neue Szenario befindet sich immer auf der selben Ebene wie das „Pathologische Modell“. Genauer gesagt stellen alle Szenarien auf der Ebene des „Pathologi-

SEE++ Referenz

schen Modells“ präoperative Daten dar, wobei das „Pathologische Modell“ selbst auch präoperative Daten enthält, aber es kein Szenario gibt, aus dem es erstellt wurde, da es ja selbst das globale Ausgangsszenario ist. – Beim Anlegen des neuen Szenarios wird automatisch das Ausgangsszenario gesperrt, damit die Rückverfolgbarkeit der Änderungen in den Szenarien gesichert ist. – Zwischen dem neuen Szenario und dem Ausgangsszenario wird eine Verbindung hergestellt (ein Link), die an einem kleinen Pfeil in der rechten oberen Ecke des Symbols neben den Namen der beiden Szenarien sichtbar ist (siehe auch „Selektiere und lade Ausgangsszenario“). Für das neue Szenario muss natürlich genauso wie beim Anlegen eines Unter-Szenarios ein Name vergeben werden. Szenario umbenennen Der Name eines Szenarios kann nach dem Anlegen mit Hilfe dieses Menüpunktes auch nachträglich noch geändert werden. Szenario löschen Dieser Menüpunkt löscht das gewählte Szenario mit allen Unter-Szenarien. Wenn das gewählte Szenario oder eines der zugehörigen Unter-Szenarien einen Verweis auf präoperative Daten enthält, so wird eine Warnung ausgegeben, da nach dem Löschen die Verweise von den referenzierten präoperativen Szenarien auf die entsprechenden Ausgangsszenarien ungültig werden. Wird

Szenarien

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ein Szenario mit präoperativen Daten gelöscht, so wird der Verweis bei dem zugehörigen Ausgangsszenario ebenfalls entfernt.

gangsszenario als aktives Szenario ausgewählt und geladen.

Szenario sperren/Szenario entsperren Beim Anlegen eines Unter-Szenarios und beim Überführen eines Szenarios in präoperative Daten wird das Ausgangsszenario automatisch gesperrt und kann auch nicht mehr entsperrt werden, so lange das angelegte Unter-Szenario bzw. das Szenario mit den präoperativen Daten existiert. Der Grund für diese automatische Sperre ist, dass die Rückverfolgbarkeit der Änderungen in den Szenarien gesichert ist. Ein gesperrtes Szenario ist an dem kleinen gelben Schloss im rechten unteren Teil des Symbols neben dem Namen des Szenarios erkennbar. Szenarien, die nicht automatisch gesperrt wurden, können auch manuell über den Menüpunkt „Szenario sperren“ gesperrt werden, damit sie nicht versehentlich geändert also durch Speicherung oder durch das Importieren von Orbit-Daten überschrieben werden. Das Sperren eines Szenarios verhindert allerdings nicht, dass es gelöscht werden kann. Mit dem Menüpunkt „Szenario entsperren“ kann ein Szenario wieder entsperrt werden, wenn es die Szenarienhierarchie zulässt.

Mit dieser Funktion kann eine komplette Patientendatei des Programms Orbit in ein Szenario von SEE++ importiert werden. Nach einem Klick auf den Menüpunkt „Orbit-Daten in Szenario importieren“ wird als erstes eine Warnung ausgegeben, dass das Importieren alle Daten des gewählten Szenarios überschreibt. Wenn die Warnung mit einem Klick auf „Yes“ bzw. „Ja“ akzeptiert wird, erscheint folgender Dialog:

Selektiere und lade Ausgangsszenario Dieser Menüpunkt kann nur ausgewählt werden, wenn das gewählte Szenario durch den Menüpunkt „Szenario in präoperative Daten überführen“ erstellt wurde und das Ausgangsszenario noch nicht gelöscht wurde. In diesem Fall wird dann das Aus-

5.1 Orbit-Daten importieren

In diesem Dialog navigieren sie in das Verzeichnis, in dem die zu importierenden Dateien liegen, wählen die entsprechende Datei aus und klicken auf „Open“ bzw. „Öffnen“. Wenn sie eine gültige Datei ausgewählt haben, werden sie gefragt ob auch die Patientendaten importiert werden sollen. Wenn sie „Yes“ bzw. „Ja“ wählen, werden die bestehenden Patientendaten in SEE++ überschrieben. Anschließend versucht das Programm möglichst für alle drei Augen (linkes Auge,

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rechtes Auge, Referenzauge) die entsprechenden Daten zu importieren und gibt anschließend aus, für welche Augen Daten importiert werden konnten. Damit ist der Import-Vorgang abgeschlossen.

SEE++ Referenz

„Pulley-Daten“ sieht der Änderungsbericht wie folgt aus:

5.2 Änderungsbericht

Der Änderungsbericht bietet die Möglichkeit, eine textuelle Aufstellung aller Änderungen zwischen jeweils zwei Szenarien vom gewählten Szenario bis zum „Pathologischen Modell“ hinunter auszugeben. Beim Durchlaufen der Szenarien bis zum „Pathologischen Modell“ werden auch die Verweise der präoperativen Daten auf ihre jeweiligen Ausgangsszenarien berücksichtigt. Nach der Versetzung der Insertion des m. rectus medialis des linken Auges und der anschließenden Speicherung im Szenario

Das Bericht-Fenster ist ein vollwertiger Texteditor ähnlich dem bei Microsoft Windows® beiliegenden Editor.

6 Ansichten Wie bereits in der Einleitung erklärt, bietet SEE++ mehrere Ansichten um verschiedene Diagramme darzustellen. Dabei existieren

Ansichten

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zwei vertikale Ansichtsfenster und ein horizontales, die sich einzeln ein- und ausschalten lassen. In jede dieser Ansichten lässt sich, mit Ausnahme der 3D-Ansicht, ein beliebiges Diagramm einblenden. SEE++ bietet folgende Ansichten/Diagramme an: – 3D-Ansicht – Muskelwirkungsverteilungsdiagramm – Muskelwirkungsrichtungsdiagramm – Hess-Diagramm – Schielwinkeldiagramm.

aktive Auge an der blauen Pupillenmarkierung, sofern diese eingeschaltet ist. Um das aktive Auge zu wechseln kann entweder die Symbolleiste für die 3D-Ansichtsoptionen oder die Taste verwendet werden. Beim Ändern der Blickposition und beim Versetzen einer Insertion wird das aktive Auge automatisch gleich dem gewählten gesetzt (in folgendem Bild ist das linke Auge als aktiv gesetzt). Navigation in der 3D-Ansicht mit der Maus

6.1 3D-Ansicht

Die 3D-Ansicht zeigt standardmäßig das linke und das rechte Auge sowie eine 3DDarstellung des Kopfes an. Alle Elemente, die in der 3D-Ansicht angezeigt werden, wie der Kopf, die Muskeln jedes Auges usw. können über die Symbolleiste für Allgemeine Funktionen und über die Symbolleiste für die 3DAnsichtsoptionen geändert werden. In der 3D-Ansicht kann immer nur ein Auge als aktives Auge gesetzt sein. Zu erkennen ist das

Beim Navigieren mit der Maus wird immer zuerst mit einer Maustaste in die 3D-Ansicht geklickt, die Taste wird gedrückt gehalten und dann wird bei gedrückter Taste die Maus bewegt. Zum Beenden wird die Maustaste einfach wieder losgelassen.

Maustaste

Aktion

linke Maustaste nicht auf Insertion eines Muskels

Rotation der gesamten 3D-Ansicht (Kamerarotation) mit Hilfe einer „virtuellen Halbkugel“, wobei während der Rotation der Rand der Halbkugel in Form eines schwarzen Kreises angezeigt wird. Innerhalb des Kreises wird um die x- und z-Achse rotiert und außerhalb um die y-Achse.

linke Maustaste auf Insertion eines Muskels

Versetzen der Insertion eines Muskels entsprechend der gewählten Operation.

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SEE++ Referenz

Doppelklick mit linker Maustaste auf Insertion eines Muskels

Öffnet den Muskeldatendialog und zeigt die Karteikarte des gewählten Muskels an.

Drehen des MausWheels (Maus-Rad) oder

Vergrößern bzw. Verkleinern der gesamten 3D-Ansicht (Zoomfunktion).

+ linke Maustaste Klicken mit dem Maus-Wheel (Maus-Rad) oder mittlere Maustaste

Zurücksetzen der 3D-Ansicht in die Ausgangsstellung (Reset).

rechte Maustaste auf einem Bulbus

Änderung der Blickposition des gewählten Auges.

rechte Maustaste nicht auf einem Bulbus

Verschiebung der gesamten 3D-Ansicht (Beim Beginn des Verschiebens wird die 3D-Ansicht automatisch zurückgesetzt).

Navigation in der 3D-Ansicht mit der Tastatur Taste

Aktion Umschalten des aktiven Auges.

Änderung der Blickposition des aktiven Auges um 5° nach oben.

Änderung der Blickposition des aktiven Auges um 5° nach unten.

Ansichten

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Änderung der Blickposition des aktiven Auges um 5° nach rechts.

Änderung der Blickposition des aktiven Auges um 5° nach links.

Änderung der Blickposition des aktiven Auges um 0.5° in die entsprechende Richtung. + eine der oberen 4 Tasten oder

Rotation der gesamten 3D-Ansicht um die x-Achse der „virtuellen Halbkugel“ nach oben.

oder

Rotation der gesamten 3D-Ansicht um die x-Achse der „virtuellen Halbkugel“ nach unten.

oder

Rotation der gesamten 3D-Ansicht um die z-Achse der „virtuellen Halbkugel“ nach links.

oder

Rotation der gesamten 3D-Ansicht um die z-Achse der „virtuellen Halbkugel“ nach rechts. Zurücksetzen der 3D-Ansicht in die Ausgangsstellung (Reset).

oder Vergrößern der gesamten 3D-Ansicht (Zoomfunktion).

Verkleinern der gesamten 3D-Ansicht (Zoomfunktion).

Während ein Insertionspunkt mit der Maus versetzt wird, kann das Versetzen mit dem Drücken dieser Taste abgebrochen werden, und der Insertionspunkt wird wieder an die Ausgangsposition zurückgesetzt.

100

SEE++ Referenz

¡ Sie können die Bulbustranslation in der 쏹 3D-Ansicht visualisieren. Wählen sie dazu im Hauptmenü „Optionen->Bulbus Translation“.

6.2 Diagramme

Um Diagramme gezielt in einem bestimmten Diagrammfenster anzuzeigen, kann das Menü „Ansicht“ verwendet werden. In diesem Menü werden die drei verfügbaren Diagrammfenster, nämlich das horizontale Diagramm, das vertikale Diagramm (links) und das vertikale Diagramm (rechts), aufgelistet und über das jeweilige Untermenü kann dann ein beliebiges Diagramm in dem gewählten Diagrammfenster angezeigt werden. Außerdem kann über das Menü noch der Bericht angezeigt werden und die Symbolleisten können ein- und ausgeblendet werden. Die fünf Diagramme in SEE++ haben gewisse Gemeinsamkeiten. Eine Gemeinsamkeit ist, dass pro Diagrammfenster immer nur ein Diagramm angezeigt werden kann. Außerdem kann man in jedem Diagrammfenster mit einem Klick auf die rechte Maustaste folgendes Menü anzeigen:

Die ersten fünf Menüpunkte dienen dazu, in dem gewählten Diagrammfenster das entsprechende Diagramm anzuzeigen. Wenn das Diagramm bereits in dem gewählten Diagrammfenster angezeigt wird, so kann es nicht ausgewählt werden. Wird das gewählte Diagramm bereits in einem anderen Diagrammfenster angezeigt, so wird es beim Auswählen in dem bisher angezeigten Diagrammfenster ausgeblendet und in dem neuen Fenster angezeigt. Diagramme können auch als Bilder (Bitmaps und JPEGs) gespeichert werden. Lesen sie dazu die Informationen zum Speichern als Bild. Außerdem können Diagramme noch in der Seitenansicht angezeigt und gedruckt werden. Weitere Informationen finden sie unter Seitenansicht und unter Drucken. Mit dem Menüpunkt „Optionen“ können Einstellungen für die Diagramme vorgenommen werden. Der Menüpunkt „Ausblenden“ dient schließlich dazu, das gesamte Diagrammfenster mit dem angezeigten Diagramm auszublenden. Muskelwirkungsverteilung Das Muskelwirkungsverteilungsdiagramm ist ein geometrisches Diagramm. Genauere

Ansichten

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Informationen über die mathematischen Hintergründe finden sie bei den geometrischen Modellen. Einen kurzen Überblick über die einzelnen Teile des Diagramms zeigt folgendes Bild:

Die Zusatzinformationen geben das aktive Modell an, sowie die dargestellte Elevationsebene und das entsprechende Auge mit den Muskeln, für die das Diagramm angezeigt wird. Im Diagramm wird die Adduktion/Abduktion der aktuellen Blickposition für das im Diagramm gewählte Auge in Form eines Strichs dargestellt. Durch einen Klick mit der linken Maustaste auf den Strich und dem anschließenden Bewegen der Maus über das Diagramm bei gedrückter linker Maustaste kann die Blickposition in Adduktion/Abduktion geändert werden. Muskelwirkungsrichtung Ähnlich wie beim Muskelwirkungsverteilungsdiagramm werden im Muskelwirkungsrichtungsdiagramm die einzelnen Rotationskomponenten der Drehachse des Bulbus abhängig von den angezeigten Muskeln als Richtungsvektoren dargestellt. Einen kurzen Überblick über die einzelnen Teile des Diagramms zeigt folgendes Bild:

Die Zusatzinformationen geben wie beim Muskelwirkungsverteilungsdiagramm das aktive Modell an, sowie das entsprechende Auge mit den Muskeln, für die das Diagramm angezeigt wird. Im Diagramm wird die aktuelle Blickposition (Adduktion/Abduktion und Elevation/Depression) für das im Diagramm gewählte Auge in Form eines Kreuzes dargestellt. Durch einen Klick mit der linken Maustaste auf das Kreuz und dem anschließenden Bewegen der Maus über das Diagramm bei gedrückter linker Maustaste kann die Blickposition geändert werden. Hess-Diagramm Im Programm SEE++ gibt es zwei Hess-Diagramme: eines für das linke Auge bei Rechts-Fixation und eines für das rechte Auge bei Links-Fixation. Details über die Funktionsweise des Hess-Tests können unter dem Kapitel Hess-Lancaster Test nachgelesen werden. Einen kurzen Überblick über

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die einzelnen Teile eines Hess-Diagramms zeigt folgendes Bild:

Im Diagramm wird die aktuelle Blickposition (Adduktion/Abduktion und Elevation/Depression) für das fixierende Auge (also bei Rechts-Fixation das rechte und bei Links-Fixation das linke Auge) in Form eines Kreuzes dargestellt. Durch einen Klick mit der linken Maustaste auf das Kreuz und dem anschließenden Bewegen der Maus über das Diagramm bei gedrückter linker Maustaste kann die Blickposition geändert werden.

SEE++ Referenz

Schielwinkeldiagramm Das Schielwinkeldiagramm ist im Prinzip nur eine andere Darstellungsform für das Hess-Diagramm. Allerdings werden im Schielwinkeldiagramm das linke Auge bei Rechts-Fixation und das rechte Auge bei Links-Fixation gleichzeitig angezeigt. Je nachdem wie groß das Diagrammfenster ist, werden die beiden Fixationen nebeneinander oder untereinander positioniert. Genauere Informationen über das Schielwinkeldiagramm finden sie unter dem Kapitel Simulation. Folgendes Bild zeigt ein Schielwinkeldiagramm, bei dem die beiden Fixationen nebeneinander positioniert sind: siehe Abbildung unten.

7 Symbolleisten Das SEE++ System stellt Symbolleisten zur Verfügung, um die wichtigsten Funktionen im Programm schnell und einfach bedienen zu können. Prinzipiell wird im Programm zwischen drei verschiedenen Symbolleisten unterschieden: – Modelle – wird zum Umschalten zwischen einzelnen Modellen verwendet

Symbolleisten

– Allgemeine Funktionen – wird für Rotation, Skalierung und Einstellungen der 3D-Ansicht verwendet – 3D-Ansichtsoptionen – wird für die visuelle Konfiguration der 3D-Ansicht verwendet.

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Klicken sie mit der linken Maustaste auf diese Schaltfläche, um das Menü mit der Auswahl der verschiedenen verfügbaren Modelle aufzuklappen. Sie können diese Funktion auch über das Hauptmenü unter „Optionen
Geometrische Modelle“ verwenden.

Standardmäßig sind alle Symbolleisten fix mit dem Hauptfenster von SEE++ verbunden (gedockt).

Wenn sie mit der linken Maustaste auf die Symbolleiste zwischen zwei Symbole klicken, ohne eine Funktion auszulösen, die Maustaste gedrückt halten und gleichzeitig wegziehen, können sie die Symbolleiste aus dem Hauptfensterrahmen herausziehen und beliebig als eigenes Fenster positionieren, wie im Bild darunter zu sehen ist.

Die Standardeinstellung ist die Verwendung des Pulley Modells, weiters gibt es die Möglichkeit, das Orbit(tm) Model zu verwenden, oder eines der beiden rein geometrischen Modelle (siehe auch Mathematische Modelle). ¡ Wird in ein anderes Modell umge쏹 schaltet, so verändern sich keine Parameter des aktuellen Patienten. Nur das Simulationsergebnis wird neu berechnet und zeigt möglicherweise aufgrund der Modellverschiedenheit eine andere Prognose. Bitte beachten sie, dass die rein geometrischen Modelle grundsätzlich keine Hess-Lancaster Simulation erlauben, da sie kein Kräftemodell besitzen.

7.1 Modelle 7.2 Allgemeine Funktionen

Die Symbolleiste für Modelle besteht ausschließlich aus einem Element zum Umschalten der verschiedenen Simulationsmodelle.

Die Symbolleiste für „Allgemeine Funktionen“ stellt die wichtigsten Navigations- und Darstellungsfunktionen zur Verfügung.

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SEE++ Referenz

Verwenden sie die Rotationssymbole um die Darstellung der 3D-Ansicht manuell um die jeweilige Achse zu rotieren: Verwenden sie diese beiden Buttons, um die Darstellung der 3DAnsicht um die horizontale X-Achse zu rotieren (oben bzw. unten). Verwenden sie diese beiden Buttons, um die Darstellung der 3DAnsicht um die nach vorne zeigende Y-Achse zu rotieren (verdrehen nach rechts bzw. links). Verwenden sie diese beiden Buttons, um die Darstellung der 3DAnsicht um die vertikale Z-Achse zu rotieren (links bzw. rechts). Verwenden sie die Zoom-Symbole, um die Darstellung der 3DAnsicht zu verkleinern bzw. zu vergrößern. Sie können für diese Funktionen auch die Taste „+“ und „-“ drücken.

Dieser Button setzt die Darstellung der 3D-Ansicht auf Ausgangsposition zurück. Dies betrifft einerseits das Rücksetzen der Augenposition beider Augen auf Primärposition und das Rücksetzen der aktuellen Rotation der Darstellung (Kameraposition) in die Ausgangslage. Dies kann auch durch Drücken der Taste F5 oder 5 erreicht werden. Das Rücksetzen der Darstellung bewirkt keine Änderung in den Simulationsparametern. Auch über das Hauptmenü unter „Optionen->Aktuelle Ansicht zurücksetzen“ können sie diese Funktion ausführen.

7.3 Innervationsdialog

Der Innervationsdialog bietet die Möglichkeit, die einzelnen Aktivierungspotentiale der Muskeln in Prozenten manuell zu regeln. Sie erreichen diesen Dialog über das

Hauptmenü unter „Optionen
Innervationen“ oder über die Symbolleiste „Allgemeine Funktionen“ mit einem Klick auf das Innervationssymbol. Der Innervationsdialog ordnet jedem Muskel einen Regelbalken im Bereich von

Symbolleisten

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ring’sche und Sherrington’sche Gesetz nachvollzogen wird. Das Innervationsmuster für die Augenmuskeln und eine bestimmte Augenposition sind modellspezifisch verschieden definiert. Weiters zeigt dieser Dialog in der oberen Spalte die durch die aktuelle Innervationen definierte Augenposition an. Hier steht „D“ für Duktion, „E“ für Elevation, „T“ für Torsion und „P“ für Protrusion, wobei „D“,“E“ und „T“ in Grad, und „P“ in mm angegeben wird. Die Vorzeichen einer Augenposition sind folgendermaßen definiert: 0% bis 100% zu. Eine Maximalauslenkung eines Reglers bedeutet, dass der Muskel maximale Innervation empfängt. Je nach simulierter Situation wird in der 3D-Ansicht die Augenposition des fixierenden Auges bestimmt und, falls das folgende Auge aktiviert ist, dessen Position auch bestimmt. ¡ Dieser Innervationsdialog bietet die 쏹 Möglichkeit, ohne Beachtung des Gesetzes der paarweisen Innervation (Hering, Sherrington), die Augenposition manuell zu bestimmen. Möchte man wissen, wie die Innervationsverteilung in dieser Darstellung für eine in der 3DAnsicht mit dem fixierenden Auge eingenommene Position aussieht, muss man den Button „Aktualisieren“ betätigen. Es werden dann, unter Berücksichtigung der Innervationen von agonistischen und antagonistischen Muskeln, die Schieberegler entsprechend angepasst. Dies ergibt natürlich eine andere Stellung der Schieberegler, da nur durch „Aktualisieren“ das He-

– Duktion „D“ (Einheit Grad) Positives Vorzeichen = Abduktion Negatives Vorzeichen = Adduktion – Elevation „E“ (Einheit Grad) Positives Vorzeichen = Depression Negatives Vorzeichen = Elevation – Torsion „T“ (Einheit Grad) Positives Vorzeichen = Intorsion Negatives Vorzeichen = Extorsion – Protrusion „P“ (Einheit mm) Positives Vorzeichen = Protrusion Negatives Vorzeichen = Retraktion.

7.4 Folgendes Auge

Das Symbol „Folgendes Auge“ schaltet für die 3D-Ansicht die Berechnung der Augenposition für das folgende Auge ein oder aus. Dies bedeutet, dass beim Fixieren einer Augenposition mit dem aktuell fixierenden Auge (blaues Kreuz) die Position des aktuell folgenden Auges (rotes Kreuz) mit Hilfe der aktuellen Simulationsparameter berechnet wird. Sie können das folgende Auge ein-

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bzw. ausschalten indem sie auf das Symbol in der Symbolleiste „Allgemeine Funktionen“ klicken, oder im Hauptmenü unter „Optionen
Folgendes Auge“ klicken.

SEE++ Referenz

sicht dargestellten Kopfes. Eine Einstellung von 100% Transparenz entspricht dem Ausschalten der Kopfdarstellung. 7.7 3D-Ansichtsoptionen

7.5 3D-Kopf

Das Symbol „3D-Kopf“ ermöglicht das Ein/Ausblenden des in der 3D-Darstellung angezeigten Kopfes. Sie können diese Funktion auch über das Hauptmenü unter „Optionen
Kopf“ verwenden.

Die Symbolleiste für die 3D-Ansichtsoptionen bietet vielfältige Möglichkeiten, die Darstellung in der 3D-Ansicht zu konfigurieren. Die Leiste unterteilt sich in Funktionen für das fixierende/folgende Auge, Bulbus und Muskeloptionen. Die jeweiligen Pfeile neben den Symbolen öffnen das zugehörige Menü, um weitere Einstellungen vornehmen zu können.

7.8 Fixierendes Auge

Dieses Symbol ermöglicht das Öffnen des Dialogs zum Einstellen der Kopftransparenz in der Darstellung der 3D-Ansicht.

Dieses Symbol schaltet das aktuell fixierende Auge um. Das aktuell fixierende Auge ist in der 3D-Darstellung durch ein blaues Kreuz in der Pupille gekennzeichnet. Diese Funktion lässt sich auch über das Hauptmenü unter „Optionen
Aktuelles Auge (3DModell)“ auswählen. Klicken sie mit der linken Maustaste einmal auf das Symbol, um das fixierende Auge zu wechseln.

Dieser Dialog ermöglicht das interaktive Ändern der Transparenz des in der 3D-An-

Auch über das Menü, welches mit einem Klick auf den Pfeil neben dem Symbol dargestellt wird, kann umgeschaltet werden.

7.6 Kopftransparenz

Symbolleisten

Diese Funktion kann auch noch über die Tabulatortaste abgerufen werden.

7.9 Bulbusoptionen

Mit einem Klick auf dieses Symbol lässt sich der Bulbus des aktuell fixierenden Auges (blaues Kreuz) ein- bzw. ausschalten. Sie können diese Funktion auch über das Hauptmenü unter „Optionen
Bulbi“ anwählen. Mit einem Klick auf den Pfeil neben dem Symbol öffnet sich das Bulbusmenü. Alle Optionen des Bulbusmenüs beziehen sich immer auf das aktuell fixierende Auge (blaues Kreuz).

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– Polstellen – blendet die Polpunkte auf Basis des Koordinatensystems ein. Dies sind jene Punkte, an denen die Koordinatenachsen den Bulbus durchstoßen. – Pupillenmarkierung – blendet das Pupillenkreuz (blau bzw. rot) ein, welches Aufschluss über das aktuell fixierende bzw. folgende Auge gibt. – Sichtvektor – zeigt den Sichtvektor des aktuellen Auges an. Dies ist der Vektor vom Bulbusmittelpunkt durch die Mitte der Pupille. – Zentrieren – verschiebt die Darstellung der 3D-Ansicht so, dass der Rotationsmittelpunkt gleich dem Bulbusmittelpunkt des aktuell fixierenden Auges ist. – Transparenz – öffnet den Dialog für das Einstellen der Bulbustransparenz.

7.10 Muskeloptionen

In diesem Menü finden sie alle bulbusbezogenen Einstellungen für die Visualisierung im 3D-Modell. – Koordinatenachsen – zeichnet in der Darstellung des 3D-Modells die Achsen des bulbusfixen Koordinatensystems ein. – Drahtgittermodell – stellt den Bulbus als Drahtgitter dar. – Bezugspunkte – blendet die Bezugs- bzw. Orientierungspunkte auf dem Bulbus ein, um sich bei einer Operation besser orientieren zu können.

Die Darstellungsoptionen für die Augenmuskeln sind sehr vielfältig. Für jeden Muskel existiert ein eigenes Symbol gekennzeichnet mit einem Buchstabenkürzel (rM = rectus medialis, rL = rectus lateralis, usw.). Durch einen Klick mit der linken Maustaste auf ein Muskelsymbol wird der entsprechende Muskel in der 3D-Ansicht ein- bzw. ausgeschaltet. Zusätzlich gibt es mit den Symbolen „Alle Ein“ bzw. „Alle aus“ die Möglichkeit, sämtliche Muskeln

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durch einen Klick ein- bzw. auszuschalten. Im Hauptmenü unter „Optionen
Muskeln“ können diese Funktionen auch aufgerufen werden. Dies hat auch gleichzeitig einen Einfluss auf die Darstellung des Muskelwirkungsrichtungs- und Muskelwirkungsverteilungsdiagrammes. In diesen Diagrammen werden die kumulierten Werte aller aktuell in der 3D-Ansicht dargestellten Muskeln eingezeichnet. Möchte man demnach beispielsweise die Muskelwirkungsverteilung des m. rectus medialis darstellen, so muss man alle anderen Muskeln ausschalten.

Für jedes Muskelsymbol gibt es ein zusätzliches Menü an Optionen, das durch einen Klick mit der linken Maustaste auf den neben dem Symbol gezeigten Pfeil geöffnet wird. Die im Menü gezeigten Optionen haben folgende Auswirkungen: – Rotationsachse – zeichnet in der jeweiligen Farbe des Muskels seine Rotationsachse ein, um die er den Bulbus in der aktuellen Augenposition rotieren würde. Die Rotationsachse ändert sich demnach, wenn mit dem Bulbus eine andere Augenposition eingenommen wird. Basis dieser Berechnung ist das aktuell verwendete Modell.

SEE++ Referenz

– Tangentialkreis – zeichnet in der jeweiligen Farbe des Muskels den Tangentialkreis (Schattenkreis des Tangentialpunktes) strichliert ein. – Muskelwirkungskreis – zeichnet den Wirkungskreis des Muskels in der aktuellen Blickposition ein (siehe auch Vor/Rücklagern). Standardmäßig werden alle Muskeln in ihrer 3D-Darstellung als 3D-Hülle gezeichnet. Diese 3D-Hülle wird zusätzlich von einer Textur (aufgeklebtes Bild) überzogen, um eine realistischere Darstellung zu erreichen. Die folgenden Optionen des Muskelmenüs beziehen sich auf die Einstellung der 3DHülle eines Muskels. – 3D-Hülle – aktiviert bzw. deaktiviert die Darstellung der 3D-Hülle. Wird die 3DHülle ausgeschaltet, so wird ein Muskel durch eine Linie in der jeweiligen Muskelfarbe eingezeichnet. Die Dicke der Linien lässt sich im Optionsmenü „Allgemeines“ einstellen. – Texture – schaltet die Überzeichnung der 3D-Hülle eines Muskels mit einem Muskelbild ein oder aus. Wenn die Darstellung der 3D-Hülle eines Muskels aktiviert ist, kann zusätzlich zwischen 3 verschiedenen Optionen gewählt werden: – Punkte – zeichnet den Muskel nur in Punktdarstellung – Drahtgitter – zeichnet den Muskel als Drahtgittermodell – Schattiert – zeichnet den Muskel in Volldarstellung (dies ist auch die Standardeinstellung)

Operationen

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Die Menüoption „Zentrieren“ rotiert die gesamte Darstellung der 3D-Ansicht (Kamera), sodass der gewählte Muskel am besten sichtbar wird.

zunächst die Resektion in Form einer Veränderung des Parameters „Sehnenlänge“ bzw. „Muskellänge (L0)“ im Kräftemodell nachbilden, und anschließend die Operation „Versetzen“ interaktiv in der 3D-Ansicht ausführen. Durch einen Klick auf den Pfeil neben dem Symbol „Alle Ein“ öffnet sich das entsprechende Kontextmenü. Hier stehen, bis auf die Option „Zentrieren“ alle Funktionen zur Verfügung, die auch in jedem Muskel angegeben sind (siehe oben). Verwendet man dieses Menü, so beziehen sich alle Funktionen auf alle Muskeln und aktivieren die gewählte Darstellungsart entsprechend. Gleiches gilt für das Menü neben dem Symbol „Alle Aus“, mit dem Unterschied, dass dort die gewählte Darstellungsoption deaktiviert wird.

8 Operationen SEE++ bildet die gängisten Operationstechniken interaktiv nach. Will man mit dem System eine Operation nachbilden, so besteht ein Operationsschritt immer aus einer Kombination verschiedener Standardelemente. Wenn man beispielsweise eine Resektion und anschließend eine Versetzung eines Muskels durchführen will, so wird man

Wenn es notwendig sein sollte, die Position des neuen Insertionspunktes durch Abschlagen von Orientierungspunkten zu definieren, so kann man sich der Methoden „Messen“ und „Triangulation“ bedienen. Natürlich ist eine Versetzung der Muskelinsertion auch rein textuell möglich. Um eine virtuelle Operation auszuführen, navigieren sie in der Treeview auf „Operationen“ und wählen sie die gewünschte Vorgehensweise mit einem Klick mit der linken Maustaste aus. Sie finden auch dieselben Funktionen im Hauptmenü unter „Operationen“.

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8.1 Versetzen

Das Versetzen einer Insertion kann interaktiv oder textuell durchgeführt werden. Wenn sie mit der Maus eine Insertion versetzen möchten, wählen sie die Operationstechnik „Versetzen“ und bewegen sie den Mauszeiger in der 3D-Ansicht direkt auf den Insertionspunkt. Sobald sich der Mauszeiger über dem Insertionspunkt befindet, wechselt der Zeiger auf ein Skalpell.

SEE++ Referenz

der „ESC“-Taste kann die Versetzung abgebrochen werden. Sie können auch während sie die linke Maustaste halten und ziehen, die „STRG“-Taste drücken bzw. das MausRad bewegen, um die Darstellung der 3DAnsicht zu zoomen. Während der Versetzung wird in der Statuszeile von SEE++ die neue Abrollstrecke sowie die Versetzungsdistanzen vor-/rückwärts und tangential in sphärischen und kartesischen Abständen angezeigt. Textuell Die Versetzung eines Insertionspunktes kann auch textuell durchgeführt werden. Öffnen sie hierzu den Dialog zum textuellen Versetzen im Hauptmenü unter „Operationen
Textuell Versetzen…“ bzw. klicken sie einfach mit der rechten Maustaste auf eine Operationstechnik in der Treeview.

Drücken sie nun die linke Maustaste und ziehen sie, bei gedrückter Maustaste, den Insertionspunkt an die gewünschte Position auf dem Bulbus. Der graue Punkt zeigt den ursprünglichen Punkt, an dem die Insertion vor der Verschiebung war. Durch Loslassen der linken Maustaste wird die Versetzung schließlich durchgeführt. Durch Drücken

Wählen sie aus der Auswahlliste zunächst das jeweilige Auge, an dem sie einen Muskel versetzen möchten (beim Öffnen des Dialogs wird automatisch das aktuell fixierende Auge ausgewählt). Danach wählen sie einen Muskel aus der zweiten Auswahlliste. Dann

Operationen

wird die Versetzung des Insertionspunktes in zwei Richtungen aufgeteilt. (1) Versetzung vorwärts bzw. rückwärts Geben sie hier den Abstand in mm an, um den sie den Insertionspunkt entlang seiner Wirkungsrichtung (auf dem Muskelwirkungskreis) versetzen möchten. Ein positiver Abstand ist entsprechend der Skizze in diesem Dialog eine Versetzung nach anterior (in Richtung der Pupille), ein negativer Abstand entspricht einer Versetzung nach posterior (in Richtung des Muskelursprungs). (2) Tangentiale Versetzung Im zweiten Schritt wird die Versetzung entlang des Tangentialkreises in mm eingegeben. Hier steht ein positiver Abstand für eine Verschiebung in Richtung einer Intorsion, ein negativer Abstand versetzt die Insertion in Richtung Extorsion. Die Versetzungsabstände werden bei erneutem Aufruf des Dialogs wieder angezeigt und beziehen sich immer auf die Position des aktuellen Insertionspunktes (welcher in den medizinischen Stammdaten gespeichert ist) im Vergleich zur Position des im aktiven Szenarios gespeicherten Insertionspunktes. Sie können daher den Dialog mehrmals aufrufen und die Werte bis zum Abspeichern in ein Szenario noch ändern. Wählen sie dann aus, wie die Berechnung des Abstandes erfolgen soll. Es gibt die Möglichkeit, sphärisch oder kartesisch zu rechnen. Betätigen sie den Button „Aktualisieren“, um die aktuellen Werte in das Simulations-

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modell zu übernehmen. Auf diese Weise bleibt das aktive Fenster offen. Sie können nun einen anderen Muskel wählen, eine Versetzung durchführen, wieder aktualisieren und nach Beendigung z.B einer kombinierten Operation mit „OK“ das Fenster schließen. Es wird dann von SEE++ sofort die 3D-Ansicht mit den neuen Werten aktualisiert und im Hintergrund das Simulationsergebnis neu errechnet. Wenn sie auf „Aktualisieren“ geklickt haben werden die Änderungen auch übernommen, wenn sie den Dialog mit einem Klick auf „Abbrechen“ beenden. Bestätigen sie den Dialog mit dem Button „OK“ wenn sie die Eingaben abgeschlossen haben oder drücken sie auf „Abbrechen“ wenn sie keine Änderung durchführen möchten. ¡ Sollten sie nach der Eingabe von Wer쏹 ten für die Vor/Rücklagerung und tangentiale Verlagerung das gewählte Auge oder den gewählten Muskel ändern, so gehen die eingegebenen Werte verloren wenn sie nicht vorher auf „Aktualisieren“ klicken.

8.2 Vor/Rücklagern

Die Operationstechnik des Vor/Rücklagerns versetzt einen Insertionspunkt entlang seines Muskelwirkungskreises. Wählen sie dazu in der „Treeview“ unter „Operationen“ den Eintrag „Vor/Rücklagern“ bzw. im Hauptmenü den Eintrag „Operationen
Vor/Rücklagern“ aus. Bewegen sie danach den Mauszeiger direkt auf den zu verlagern-

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SEE++ Referenz

den Insertionspunkt. Der Mauszeiger verändert seine Form in ein Skalpell. Drücken sie nun die linke Maustaste und ziehen sie, mit gedrückter linker Maustaste, den Insertionspunkt an die gewünschte Position. Die Versetzung wird dabei auf den Muskelwirkungskreis eingeschränkt. Sie können den Insertionspunkt in dieser Operationsmethode also nicht nach oben oder unten verschieben. lagerung. Wählen sie dazu in der „Treeview“ unter „Operationen“ den Eintrag „Tangentiale Verlagerung“ oder im Hauptmenü unter „Operationen“ den Eintrag „Tangentiale Verlagerung“. In diesem Beispiel wird der m. rectus medialis des rechten Auges tangential verlagert. Dabei wird die Verlagerung auf den, zum eingezeichneten Tangentialkreis parallelen Kreis reduziert. Der graue Punkt zeigt den ursprünglichen Punkt, an dem die Insertion vor der Verschiebung war. Die Bedienung bleibt hier gleich wie bei der „normalen“ Operationstechnik des Versetzens. In diesem Beispiel wird der m. rectus lateralis des rechten Auges auf seinem eingezeichneten Muskelwirkungskreis versetzt. Der graue Punkt zeigt den ursprünglichen Punkt, an dem die Insertion vor der Verschiebung war. Die Bedienung bleibt hier gleich wie bei der „normalen“ Operationstechnik des Versetzens. 8.3 Tangentiale Verlagerung

Die tangentiale Verlagerung funktioniert ähnlich wie die Versetzung bzw. Vor/Rück-

8.4 Messen

Für die Orientierung am Bulbus werden bei Operationen von sog. Orientierungs- oder Messpunkten aus mit einem Zirkel neue Punkte abgeschlagen. Die Orientierungspunkte befinden sich üblicherweise rund um die Pupille. Weitere Punkte werden durch das Abschlagen von sphärischen Abständen erzeugt und bieten so eine Möglichkeit eine reale Operation besser durchführen zu können. Das SEE++ System bietet diese Möglichkeit, indem zwei Messverfahren un-

Operationen

terstützt werden. Einerseits ist es möglich mit einem virtuellen Zirkel eine beliebige sphärische Distanz auf dem Bulbus abzumessen. Andererseits kann man mit der Funktion „Triangulation“ das Abschlagen von zwei Abständen, und somit das Einzeichnen eines neuen Orientierungspunktes nachbilden. Für die Funktion des Messens wählen sie in der „Treeview“ oder im Hauptmenü den Eintrag „Operationen
Messen“ aus. Danach bewegen sie den Mauszeiger auf einen Bulbus. Wenn sie nun auf die linke Maustaste drücken, ändert sich der Mauszeiger und zeigt das Symbol eines Zirkels an.

Wenn sie mit gedrückter linker Maustaste nun über den Bulbus ziehen, dann wird vom vorher angeklickten Punkt, zur aktuellen Position eine sphärische Linie gezeichnet, und gleichzeitig in der Statuszeile die entsprechenden Abstände (sphärisch und kartesisch) angegeben. Die Messlinie lässt sich solange verändern, bis sie die linke Maustaste wieder loslassen. Danach wird die Messlinie fixiert und bleibt eingezeichnet,

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bis sie wieder eine neue Messung durchführen. Die Abstände in der Statuszeile werden ebenfalls weiterhin angezeigt, solange sich der Mauszeiger innerhalb der 3D-Ansicht, über dem eben vermessenen Bulbus, befindet. Durch Drücken der „ESC“-Taste während der Messung kann abgebrochen werden. 8.5 Triangulation

Die Triangulation basiert auf der Funktion des Messens, wobei hier das Abschlagen mit einem Zirkel unterstützt wird. Um diese Funktion aufzurufen, wählen sie aus der Treeview bzw. aus dem Hauptmenü den Eintrag „Operationen
Triangulation“ aus. Nun öffnet sich der Dialog, der sie bei der Triangulation unterstützt.

Dieser Dialog bietet die Möglichkeit, neue, mit Hilfe der Triangulation abgeschlagene Punkte in einer Punktliste für jedes Auge abzuspeichern. Diese Punkte werden mit dem Patienten mitgespeichert und mit der Funktion „Bezugspunkte“ immer angezeigt. Möchten sie also die abgeschlagenen

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Punkte wieder einblenden, müssen sie die Bezugspunkte für ein Auge einschalten. Ein Punkt kann auf zwei verschiedene Arten abgeschlagen werden: (1) Textuelle Eingabe der Abstände (2) Interaktives Abschlagen mit der Maus. Beiden Varianten geht die Definition der Messstrecke bzw. der beiden Punkte voraus, von denen aus abgeschlagen werden soll. Diese Strecke wird gleich definiert wie in der Funktion „Messen“. Sie können auch, wenn sie zuvor mit „Messen“ eine Strecke abgemessen haben und die Messtrecke noch eingeblendet ist, mit der Triangulation durch die Bestimmung der beiden Abstände zum Abschlagen fortsetzten.

SEE++ Referenz

Ansonsten müssen sie den Mauszeiger auf einen Bulbus bewegen, dort mit der linken Maustaste klicken und bei gedrückter linker Maustaste eine Strecke einzeichnen. Wenn die Maustaste losgelassen wurde, werden an den Enden der Messstrecke zwei Punkte eingezeichnet, die die Ausgangspunkte für die Triangulation darstellen. Ist nun die Strecke einmal eingezeichnet, so kann mit der Triangulation fortgesetzt werden. 8.6 Textuelle Eingabe der Abstände

Möchten sie die Abstände textuell eingeben, so müssen sie im Triangulationsdialog die Felder „1. Abstand“ und „2. Abstand“ ausfüllen und danach auf „Anzeigen…“ klicken. Es werden nun die Abstände abgeschlagen und der neue Punkt mit strichlierten Linien verbunden eingezeichnet. Dieser Vorgang lässt sich beliebig oft wiederholen. Sie können mit „Sphärisch“ bzw. „Kartesisch“ die Art der Abstandsberechnung ihrer eingegebenen Werte bestimmen. Da mit dem Zirkel jeweils zwei mögliche Punkte ab-

Operationen

geschlagen werden können, wird durch die Option „Spiegeln“ der jeweils gegenüberliegende Punkt eingezeichnet. Sie können auch nur einen Abstand eingeben und den zweiten Abstand interaktiv mit der Maus bestimmen. Dazu geben sie entweder den Abstand zum ersten oder zum zweiten Punkt ein, setzen den jeweils anderen Abstand auf 0 und klicken anschließend auf „Anzeigen…“. Den resultierenden Punkt können sie dann entlang des Kreises verschieben, auf dem der eingegebene Abstand immer erfüllt ist, und so interaktiv den zweiten Abstand bestimmen. Um den eingezeichneten Punkt zu verschieben, klicken sie ihn einfach mit der linken Maustaste an und verändern sie mit gedrückter linker Maustaste seine Position. 8.7 Interaktives Abschlagen mit der Maus

Das interaktive Abschlagen mit der Maus funktioniert, indem sie nach der Definition einer Strecke mit der Maus auf den Zielpunkt, der abgeschlagen werden soll, mit der

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linken Maustaste klicken. Sie können die linke Maustaste gedrückt halten und den Punkt beliebig ziehen. Sie können auch nachträglich den abgeschlagenen Punkt mit der linken Maustaste anklicken und bei gedrückter linker Maustaste die Position des Punktes noch verändern. 8.8 Statuszeile

In beiden Varianten (textuell und interaktiv) werden die beiden abgeschlagenen Abstände in der Statusleiste angezeigt, sobald sich der Mauszeiger über dem Bulbus befindet, indem abgeschlagen wurde. 8.9 Speichern von Punkten

Nach dem Abschlagen können sie den abgeschlagenen Punkt sowie die eingezeichneten Strecken mit den Patientendaten speichern. Klicken sie dazu einfach auf „Punkt speichern…“, dann wird in die Liste des jeweiligen Auges der Punkt sequentiell eingefügt.

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SEE++ Referenz

Durch Anklicken eines gespeicherten Punktes in einer der Listen wird die Darstellung wieder auf dem Bulbus eingezeichnet. Ist einmal ein abgeschlagener Punkt gespeichert worden, so wird er mit der Option „Bezugspunkte“ als zusätzlicher schwarzer Punkt mitberücksichtigt. Wenn sie einen gespeicherten Punkt wieder löschen möchten, klicken sie den Punkt in der Liste an und anschließend auf „Selektierten Punkt löschen…“. ¡ Wenn sie während der Triangulation 쏹 die linke Maustaste gedrückt halten und eine Strecke einzeichnen oder einen abzuschlagenden Punkt ziehen, können sie mit der „ESC“-Taste den Vorgang jederzeit abbrechen.

9 Optionen SEE++ stellt allgemeine Optionen zur Verfügung, die es ermöglichen bestimmte Standardeinstellungen vorzunehmen, um das Arbeiten mit dem System zu erleichtern. Alle im Folgenden beschriebenen Einstellungen werden vom Programm in einer Konfigurationsdatei gespeichert, jedes Mal wenn SEE++ beendet wird. Die Einstellungen aller Optionen bleiben also, unabhängig von den Patientendaten, erhalten. Sollte das Programm einmal nicht mehr so reagieren wie gewünscht, können sie den Ausgangszustand aller Optionen durch Löschen der Konfigurationsdatei wiederherstellen. Benutzen sie dafür den Windows® Dateiexplorer, um in das Installationsverzeich-

nis von SEE++ zu navigieren. Standardmäßig werden alle Dateien im Verzeichnis „C:\Programme\SEE++“ bzw. „C:\Program Files\SEE++“ installiert. Markieren sie die Datei „SEEPP.INI“ und drücken sie diese Taste. Danach bestätigen sie den Dialog mit „Ja“ bzw. „Yes“. Nach Löschen dieser Datei können sie SEE++ wieder starten, und es werden alle Optionen wieder mit den Standardeinstellungen belegt sein. 9.1 Allgemeines

Die Allgemeinen Optionen von SEE++ sind in einem Dialog einstellbar den sie in der „Treeview“ unter „Optionen
Allgemein“ oder im Hauptmenü unter „Optionen
Allgemeines…“ abrufen können. Sprache: In der Auswahlliste „Sprache“

kann die aktuelle Sprache des Programms eingestellt werden. Derzeit werden Deutsch

Optionen

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tionskreuz. Wählen sie einen Wert im Bereich „Niedrig“, um eine große Toleranz bei der Positionierung des Mauszeigers über anklickbaren Punkten zu erreichen (Mauszeiger ändert z.B. schon in größerer Entfernung eines Insertionspunktes seine Form). Bestätigen sie den Dialog mit „OK“, wird die Änderung umgehend wirksam.

und Englisch unterstützt. Wählen sie die entsprechende Sprache aus und bestätigen sie den Dialog durch Klicken auf „OK“. Sie müssen dann SEE++ beenden und wieder neu starten, damit diese Änderung gültig wird. OpenGL Beschleunigung: Gibt es Pro-

bleme mit der 3D-Ansicht oder ist die Darstellung zu langsam, so können sie unter „OpenGL Beschleunigung“ eine Verbesserung der Darstellung erreichen. Auch hier muss SEE++ wieder neu gestartet werden, damit diese Änderung wirksam wird. Liniendicke (3D-Modell): Diese Option gibt

die Dicke aller Linien an, die in der 3D-Ansicht eingezeichnet werden. Die Klickgenauigkeit wirkt sich überall dort aus, wo sie in SEE++ auf Punkte klicken. In der 3D-Ansicht betrifft dies beispielsweise die Insertionspunkte, in den Diagrammen das Posi-

Klickgenauigkeit:

Iterationsmaximum: Das Iterationsmaximum ist eine Einstellung, die für das Verfahren zur nicht-linearen Optimierung verwendet wird. Erhöhen sie diesen Wert, wenn SEE++ Simulationsergebnisse liefert, die offensichtlich einem zu frühen Abbrechen bei der Suche nach einer Augenposition entsprechen. Verringern sie diesen Wert, wenn SEE++ sehr lange an dem Simulationsergebnis rechnen muss. Die Werte sollten in einem Intervall von 10000 bis 40000 liegen!

쏹 ! Ändern sie diesen Wert nur, wenn sie absolut sicher sind. Ein Änderung dieses Wertes kann sämtliche Simulationsergebnisse ungültig machen.

Terminierungskriterium: Diese Option lässt die Genauigkeit einstellen, mit der SEE++ Simulationsergebnisse errechnet. Die Standardeinstellung bedeutet, dass SEE++ mit acht Nachkommastellen rechnet. Wertänderungen sollten in einem Intervall von 1e03 bis 1e-15 liegen.

쏹 ! Ändern sie diesen Wert nur, wenn sie absolut sicher sind. Ein Änderung die-

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SEE++ Referenz

ses Wertes kann sämtliche Simulationsergebnisse ungültig machen. Hintergrund (3D-Modell): Hier können sie die Hintergrundfarbe der 3D-Ansicht ändern. Standardmäßig ist hier die Farbe mit den Werten „Rot: 114 Grün: 179 Blau: 255“ eingestellt. Klicken sie auf „Ändern…“ um eine neue Hintergrundfarbe zu wählen.

9.2 Diagramme

Die Optionen für Diagramme beziehen sich auf die Darstellung der einzelnen verfügbaren Ansichten in SEE++. In diesem Dialog gibt es für jede Diagrammart eine eigene Karteikarte, um die Optionen festzulegen. Um den Dialog aufzurufen, wählen sie in der Treeview oder im Hauptmenü den Eintrag „Optionen
Diagramme“.

Die Karteikarte MWV-Diagramm (Muskelwirkungsverteilungs-Diagramm) unterscheidet zwischen linkem und rechtem Auge (Kasten „Auge“). Für das gewählte Auge können sie dann Diagramm-Titel, Legende und Zusatzinformationen ein- bzw. ausschalten. Die Zusatzinformationen beziehen sich auf die Angabe des verwendeten Modells, der aktuellen Blickposition und der im Diagramm kumuliert dargestellten Muskeln. Optionen für Muskelwirkungsrichtung

¡ Für alle Diagramme können sie mit 쏹 der Option „X-Achse spiegeln“ die horizontale Achse umgekehrt darstellen.

Optionen für Muskelwirkungsverteilung

Die Karteikarte MWR-Diagramm (Muskelwirkungsrichtungs-Diagramm) unterscheidet bei linkem und rechtem Auge die gleichen Optionen wie das Muskelwirkungsverteilungs-Diagramm. Zusätzlich bietet die Einstellung „Vektor-Multiplikator“ die Möglichkeit, die im Diagramm eingezeichneten Vektoren nach Belieben zu verlängern, um eine bessere Darstellung zu erreichen. Optionen für Hess-Diagramm Im Hess-Diagramm können Diagramm-Titel, Legende und Torsion ein- bzw. ausge-

Datenexport

119

9.3 Drucker

Mit dem Optionsdialog „Drucker“ können sie die Einstellungen des von SEE++ standardmäßig verwendeten Druckers festlegen. Öffnen sie diesen Dialog in der Treeview unter „Optionen
Drucker“ oder im Hauptmenü unter „Patient
Druckereinstellungen“.

schaltet werden. Zusätzlich kann für Rechtsund Links-Fixation getrennt die X-Achse gespiegelt werden (Diagramm wird horizontal umgedreht). Optionen für Schielwinkeldiagramm

Hier können sie den zu verwendenden Drucker unter „Name“, sowie die Papiergröße und Ausrichtung einstellen. Dieser Dialog ist ein Standard Windows® Dialog und die angezeigten Eigenschaften sind abhängig von dem Drucker, den sie mit ihrem Computer verwenden. Im Schielwinkeldiagramm lässt sich die horizontale Differenz (HD), vertikale Differenz (VD) und die Torsion ein- bzw. ausschalten. Außerdem kann der Winkel für die Blickpositionen verändert werden, und die beiden Diagramme für Rechtsund Links-Fixation können vertauscht werden.

10 Datenexport Unter Funktionen für Datenexport wird in SEE++ das Speichern von Bilder, Videos bzw. das Ausdrucken von Diagrammen und Ansichten verstanden. Diese Optionen sind in allen Diagrammen über das jeweilige Kontextmenü erreichbar, indem sie in ei-

120

nem Diagramm mit der rechten Maustaste klicken. Eine Ausnahme bildet die 3D-Ansicht, in der kein Kontextmenü vorhanden ist und die Optionen für den Datenexport über das Hauptmenü unter „Patient“ erreichbar sind. 10.1 Bilder speichern

Wählen sie „Bild speichern“ aus dem Kontextmenü eines Diagramms bzw. für die 3DAnsicht aus dem Hauptmenü „Patient
3D-Modell als Bild speichern“, um die aktuelle Ansicht als Bild zu exportieren

Navigieren sie in diesem Dialog in das Verzeichnis, in das die Bilddatei gespeichert werden soll. Wählen sie anschließend das Bildformat in der Auswahlliste aus. SEE++ kann Bilder im Windows®-BMP (Bitmap) Format oder im JPG (JPEG) Format speichern. Wenn das Zielformat JPG eingestellt wird, kann zusätzlich ausgewählt werden, in welcher Qualität das Bild abgespeichert werden soll (Schieberegler) und ob das Bild in

SEE++ Referenz

Graustufen (ohne Farbe) umgewandelt werden soll. Graustufen zu verwenden liefert oft bessere Qualität, wenn man die gespeicherten Bilder auf einem Schwarz-WeißDrucker ausdrucken möchte. Für beide Bildformate gibt es die Möglichkeit, den „Bildskalierungsfaktor“ zu wählen. Dies entspricht einer Vergrößerung (Wert > 1) oder Verkleinerung (Wert < 1) des gespeicherten Bildes, basierend auf der im Programm aktuell angezeigten Größe. 10.2 AVI-Film erstellen

Eine weitere Option, um Daten aus SEE++ zu exportieren, ist die Funktion, aktuelle Simulationsergebnisse zur besseren Darstellung als AVI-Video zu speichern. Diese Filme können dann in diversen Abspielprogrammen (Windows® Mediaplayer, etc.) und in Präsentationen (z.B. PowerPoint®) abgespielt werden. Zum Erstellen eines Filmes ist es notwendig, dass mind. ein Simulationsergebnis (Recht- und/oder Links-Fixation) in den Ansichtsfenstern von SEE++ angezeigt wird. Sonst ist die Funktion im Hauptmenü „Patient
AVI Film erstellen“ deaktiviert. Dies kommt daher, dass für das Erstellen eines Videos, die Fixationspunkte des Blickschemas für Rechts- oder Links-Fixation als Vorlage dienen. Wenn beide Fixationen vor Öffnen des Dialogs in den Ansichtsfenstern von SEE++ angezeigt werden, kann man zwischen Rechts- und Links-Fixation im Kasten „Verwendetes Hess-Schema“ wählen. Mit dem Button „Durchsuchen…“ öffnet sich der

Datenexport

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komprimiert wird. Dieser Codec muss dann auf dem Rechner, auf dem der Film wieder abgespielt werden soll, auch installiert sein. Standardmäßig sind in Windows® einige Codecs für Filmerstellung vorhanden, liefern aber nur eingeschränkte Qualität. ¡ Wir empfehlen die Verwendung des 쏹

Standard Dialog zum Öffnen einer AVI-Datei. Navigieren sie in diesem Dialog in das Verzeichnis, wo die Filmdatei gespeichert werden soll und geben sie der Filmdatei einen entsprechenden Namen. Die Dateiendung eines Films ist mit „.AVI“ fixiert. Wählen sie zusätzlich eine Filmgeschwindigkeit (Langsam, Mittel, Schnell), die angibt, wie schnell die Augenbewegungen im Film durchgeführt werden. Die Auflösung bestimmt die Größe des Filmausschnitts (800 x 600, 1024 x 768 oder 1280 x 1024) und somit die Qualität der Einzelbilder des Films (höhere Auflösung = bessere Qualität, aber auch größere Datei). Sind alle Optionen gewählt, bestätigen sie diesen Dialog mit „OK“, und es wird der Dialog zur Auswahl des Speicher-Codecs angezeigt. Die Auswahl eines Codecs bestimmt das Verfahren, in dem der Film kodiert bzw.

DivX – Codecs, der unter der Internetadresse „www.divx.com“ heruntergeladen werden kann. Beim Erstellen eines Films wird vom gewählten Blickschema, ausgehend von der Primärposition, jeder Fixationspunkt angefahren. Nachdem ein Fixationspunkt erreicht wurde, wird das fixierende Auge immer wieder in Primärposition zurückbewegt. Dies setzt sich solange fort, bis das gesamte Blickschema abgefahren wurde. Dabei wird für jede Blickposition die Position des folgenden Auges bestimmt. Eine evtl. pathologische Situation kann so dynamisch in ihrer Ausprägung sehr anschaulich dargestellt werden. ¡ Wenn sie die Erstellung des Films, hin쏹 sichtlich der abgefahrenen Punkte beeinflussen wollen, müssen sie jenes Blickschema ändern, für das sie den Film erstellen. Wenn sie die Erstellung des Filmes abbrechen möchten, drücken sie während des Ablaufs die „ESC“-Taste. Der Vorgang des Abbrechens kann einige Sekunden dauern!

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10.3 Drucken

Das Drucken eines Diagramms oder der 3DAnsicht kann über das Kontextmenü eines Diagramms bzw. für die 3D-Ansicht, im Hauptmenü unter „Patient
3D-Modell drucken“ ausgeführt werden. Nach Anwahl dieser Funktion öffnet sich der Standarddialog zum Drucken in Windows®.

SEE++ Referenz

Die einzelnen Diagramme werden automatisch auf das gewählte Papierformat eingepasst. ¡ Wenn sie einen kleineren Ausdruck 쏹 oder ein anderes Layout beim Druck definieren möchten, ändern sie das Papierformat des Druckers oder speichern sie die Bilder als Dateien und verwenden sie Microsoft-Word® o.ä., um ihren eigenen Ausdruck zu gestalten.

10.4 Bericht

Wählen sie in diesem Dialog den zu verwendenden Drucker und ggf. die Anzahl der Kopien und bestätigen sie mit „OK“, um den Druck durchzuführen. Sollten sie einen anderen Standarddrucker auswählen wollen, müssen sie den Optionsdialog des Druckers aufrufen. Seitenansicht Die Seitenansicht für das Drucken eines Diagramms oder der 3D-Ansicht wird im Kontextmenü der Diagramme bzw. für die 3D-Ansicht im Hauptmenü unter „Patient
Seitenansicht 3D-Modell“ aufgerufen. Die Seitenansicht ist ein Standarddialog von Windows® und ermöglicht eine Vorschau des auszuführenden Druckes.

Der Bericht liefert eine komplette Auflistung aller Parameter des aktuell aktiven Simulationsmodells und den entsprechenden Werten. Wählen sie diese Funktion über die Treeview unter „Optionen
Bericht“ oder im Hauptmenü unter „Ansicht
Bericht“. Es öffnet sich ein Fenster mit dem Bericht als Textinhalt, ähnlich wie beim Änderungsbericht.

Datenexport

Sie können diesen textuellen Bericht über das gesamte Simulationsmodell mit Hilfe des angezeigten Editors abspeichern oder

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drucken. Das Bericht-Fenster ist ein vollwertiger Texteditor ähnlich dem bei Microsoft Windows® beiliegenden Editor.

Nachwort und Ausblick Die Bereiche der Orthoptik und Pleoptik, sowie der Neuroopthalmologie sind wesentliche Bestandteile der Ausbildung zum Augenfacharzt. OrthoptistInnen werden schwerpunktmäßig in diesen Fächern ausgebildet. Neurologen benötigen für eine exakte Diagnose und für gezielte Therapiemaßnahmen z.B. bei Doppelbildern genaue Untersuchungsergebnisse der Augenmotorik. Auch Optiker und Physiotherapeuten beschäftigen sich mit verschiedenen Aspekten der Augenmotilitässtörungen. Der rasche technische Fortschritt hat zu einer Zunahme computergestützter Untersuchungsmethoden geführt. Sie erleichtern das Speichern von Daten, die Datenauswertung und unterstützen die Wissensvermittlung. Auch in die Ausbildung haben moderne Computertechniken schon längst Eingang gefunden, was Spezialisierungen fördert. Die Computertechnik hat einen Paradigmawechsel bewirkt weg von der ganzheitlichempirischen Medizin hin zur spezialisierten technischen Medizin. Die Aneignung von Kenntnissen im Bereiche der Strabologie ist an den Augenabteilungen zunehmend schwieriger geworden. Nicht jede Augenabteilung besitzt eine Sehschule. Besonders die Notwendigkeit

sich mit speziellen Untersuchungstechniken zu beschäftigen nimmt viel Zeit in Anspruch. Aus Zeitgründen ist daher die Orthoptikausbildung mitunter mangelhaft. Das Augenmodell SEE-KID könnte hier ein hilfreicher Weg sein. Die hohe Qualität des Modells macht es aufgrund der grafischen Darstellung und der Möglichkeit des interaktiven Lernens hervorragend für Lehr- und Lernzwecke geeignet. Weitere Entwicklungen sind geplant: – Integration einer eigenen Datenbank, die es ermöglicht, nach bestimmten Auswahlkriterien eine Differentialdiagnose von Augenmotilitätsstörungen bzw. Operationsvorschläge zu erstellen. – Prüfung binokularer Funktionen: Nach Vorgabe der gemessen Fusionsbreite soll für eine gegebene Entfernung die fusionelle Belastbarkeit ermittelt werden und jene optische Korrektur (Brillenzentrierung-, stärke, bzw. Kontaktlinse), die komfortables Arbeiten erlaubt. – Erstellung eines mathematischen und visuell repräsentierbaren Modells für die drehmomentmindernde Teilungsoperation. – Implementierung des Pulley-Systems und deren Dynamik auch für die schrägen Muskeln.

Literatur

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SpringerOphthalmologie Susanne Binder (ed.) The Macula Diagnosis, Treatment and Future Trends

2004. XI, 309 Seiten. 128 zum Teil farbige Abbildungen. Text: englisch Gebunden EUR 160,50, sFr 254,– (Unverbindliche Preisempfehlung) Dieser Euro-Preis ist empfohlen für Deutschland und enthält 7 % Mwst. ISBN 3-211-40691-3

Die aktuelle Diagnostik und das Management der makularen Erkrankungen sind Gegenstand dieses Fachbuches mit dem Schwerpunkt neueste medizinische und chirurgische Behandlungsoptionen der altersbedingten Makuladegeneration. Die Themen sind aus dem Bereich der Netzhaut-Transplantation und Rotation, Anti-Angiogenese Therapie, Photodynamischen Therapie, transpupillaren Thermotherapie und Rheophorese angesiedelt. In den ersten Kapiteln werden die neuesten Erkenntnisse zur Biologie der Makula, ihrer funktionellen Anatomie sowie Veränderungen im vitreoretinalen Zwischenraum und im Glaskörper beschrieben. Zudem werden aktuelle Entwicklungen zur Diagnostik der Makula, insbesondere die der optischen Kohärenztomographie, sowie neue Mikrogeräte für die Glaskörperchirurgie behandelt. Ausführlich diskutiert wird auch die chirurgische Behandlung des chronischen Makulaödems und des Venenverschlusses der Netzhaut. Im gesamten Werk sind die einzelnen Themen mit meist farbigen Abbildungen eindrucksvoll illustriert.

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SpringerPsychologie Josef Grünberger Pupillometrie in der klinisch-psychophysiologischen Diagnostik

2003. XVI, 249 Seiten. 72 Abbildungen. Text: deutsch/englisch Broschiert EUR 44,95, sFr 76,50 ISBN 3-211-83854-6

Die Pupille gilt als das Fenster zur Seele. Starke Gefühle, Erregungen oder Gefühlsregungen führen zu einer Erweiterung der Pupille. Die objektive und ökonomische Messung der Pupillenreaktion als Parameter der vegetativen Erregung hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen, da sowohl die Aufnahme- als auch die Auswertungstechniken wesentlich verbessert werden konnten. Der Autor gibt einen Überblick über die computergesteuerte statische und dynamische Pupillenmessung an Patienten mit verschiedenen psychosomatischen Krankheitsbildern, wie beispielsweise Ulcus, Colitis, Herzneurose, Anorexie und Asthma. Der Einsatz und die Bedeutung der statischen Messung bei gesunden jungen und älteren Menschen in der Psychopharmakologie und bei psychischen Störungen wird erläutert. Weiters werden die dynamischen Pupillenreaktionen auf verschiedene sensorische Stimuli (optische und akustische) verglichen.

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SpringerOphthalmologie Josef Zihl, Siegfried Priglinger Sehstörungen bei Kindern Diagnostik und Frühförderung

2002. XI, 183 Seiten. 21 Abbildungen. Broschiert EUR 29,–, sFr 49,50 ISBN 3-211-83608-X

Dieses Buch beschäftigt sich mit der Entwicklung und den Störungen der visuellen Wahrnehmung bei Kindern. Die einzelnen Kapitel befassen sich mit der Organisation und Funktionsweise des Zentralnervensystems, insbesondere des visuellen Systems und der Okulomotorik, der Entwicklung der verschiedenen Teilleistungen, ihren Störungen, Aspekten der Sehbehinderung sowie der Diagnostik und Dokumentation von Funktionsstörungen. Im lezten Kapitel werden die diagnostischen und therapeutischen Vorgehensweisen beispielhaft an vier Einzelfällen dargestellt. Ein umfangreiches Literaturverzeichnis sowie zahlreiche Abbildungen und Tabellen vervollständigen das Buch. Die Besonderheiten dieses Buches liegen in der empirisch fundierten Darstellung der visuellen Teilleistungen und ihrer Störungen auf dem Hintergrund der zentralnervösen Organisation von Kognition, Erleben und Handeln sowie in der Anwendung neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse in Diagnostik und Behandlung bzw. Frühförderung von Kindern mit Sehstörungen.

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