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Femtosecond Laser Induced Refractive Index Change in Acrylic Polymers used to Create a Modification of the Optical Performance of an Existing Intraocular Lens

Sahler, Ruth

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Abstract

A femtosecond laser-based hydrophilicity change was developed to alter the refractive index of acrylic polymeric materials. The combination of the precise modulation of the refractive index change in magnitude and position allows the creation of a phase-wrapped, gradient lens inside an implanted intraocular lens (IOL). Preoperative, intraoperative and postoperative factors can impact the visual outcome of a patient after cataract surgery. About 25.7% of cataract patients have postoperative spherical error of more than 0.5D [1]. Additionally, 37.8% of cataract patients have a residual astigmatism of at least 1 D [2]. These considerations indicate that a large number of patients would benefit from a post cataract surgery adjustment method. The refractive index shaping (RIS) process is designed to turn standard monofocal and multifocal IOLs into adjustable lenses which in theory could be modified multiple times to adjust the post-cataract patient’s vision without requiring invasive surgeries. After a lengthy optimization phase this procedure was successfully used to alter existing IOLs in-vitro and in-vivo in a rabbit model. Additional studies were performed to investigate and validate the effect of the process on IOL quality, light transmission and biocompatibility.

Translation of abstract (German)

Eine Femtosekundenlaser-basierte Hydrophilizitätsänderung wurde entwickelt, welche den Brechungsindex der Acryl-Polymermaterialien verändert. Die Kombination der präzisen Modulation der Brechungsindexänderung in Stärke und Position ermöglicht die Erstellung einer modulo-2π Gradientenlinse innerhalb einer implantierten Intaokularlinse (IOL). Multifaktorielle prä-, intra- und postoperative Prozesse können die Zielrefraktion für Patienten mit einem Grauen Star beeinflussen. In etwa 25,7% der Kataraktoperationen wird eine Zielrefraktionsabweichung von mehr als 0,5D gemessen [1]. Zusätzlich haben 37.8% der Patienten einen Astigmatismus von mindestens 1,0 D [2]. Diese Daten deuten darauf hin, dass eine große Anzahl von Patienten von einem postoperativen Anpassungsverfahren profitieren würden. Die Brechungsindex Veränderung würde in diesen Situationen eine Möglichkeit bieten die bereits implantierte monofokale oder multifokale Linse anzupassen, um damit eine invasive Operation zu vermeiden. Dieser Vorgang kann theoretisch mehrfach durchgeführt werden. Nach einer langen Optimierungsphase wurde dieses Verfahren erfolgreich im Labor und auch im Kaninchenmodell getestet. Weitere Studien wurden durchgeführt, welche die Qualität der Linsen, Lichtdurchlässigkeit und die Biokompatibilität dieses Prozesses getestet haben.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Bille, Prof. Dr. Josef
Place of Publication: Heidelberg
Date of thesis defense: 13 September 2019
Date Deposited: 30 Sep 2019 12:43
Date: 2019
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Femtosekundenlaser, Brechungsindexänderung, Refraktionsfehler
Uncontrolled Keywords: Refractive Index Shaping
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