A comparison of small aperture implants providing increased depth of focus in pseudophakic eyes

Background and purposePresbyopia is characterized by a decreasing ability of accommodation – the eye's ability to alter the focus between far and near distance objects. After cataract surgery, accommodation is completely lost. Several years ago, small aperture (pinhole) implants have been presented in order to increase the depth of focus providing functional vision at far and near distance without the need for spectacles. We simulated the theoretical depth of focus with three different pseudophakic eye models in order to investigate the potential benefit arising from the implantation of small aperture optical (SAO) implants. The purpose was to compare the achievable defocus range of a SAO intraocular lens with a SAO corneal inlay.Material and methodsWe created three pseudophakic eye models with an aberration correcting intraocular lens (IOL): one with a corneal SAO implant (M1), a second one with a SAO intraocular lens (M2) and a third one with a conventional intraocular lens of the same optical design but without SAO (M0). Defocus curves were created by varying the focal length of a thin lens in front of the eye – which mimics the clinical assessment of defocus curves.ResultsWith a Strehl ratio threshold of 0.05, the reference design M0 provided a maximum defocus range of approximately 1.7 D (with a 2.0 mm pupil) whereas both pinhole implants (M1 and M2) showed a defocus range up to 3.0 and 3.3 D, respectively. With large natural pupil diameter, where light passes outside the SAO aperture, the defocus range drops to 0.8 D/0.7 D for M1 and M2 compared to 0.7 D with M0.ConclusionsThe SAO intraocular lens showed a similar defocus range as the SAO corneal inlay. Both concepts have the potential of increasing depth of focus compared to a conventional intraocular lens. In case of large physiological pupil diameters these advantages of SAO implants may be lost.

ZusammenfassungHintergrund und ZieleDie Presbyopie ist durch einen zunehmenden Verlust der Akkommodation, die Einstellungsfähigkeit des Auges auf nahe oder ferne Objekte, gekennzeichnet. Nach einer Kataraktoperation geht die Akkommodation vollständig verloren. Vor einigen Jahren wurden Lochblendenimplantate („small aperture optics”, SAO) vorgestellt, die eine Verbreiterung der Schärfentiefe bewirken sollen, um so in Nähe und Ferne eine ausreichende Gebrauchssehschärfe zu erreichen, ohne auf eine weitere Sehhilfe angewiesen zu sein. Wir untersuchten die theoretische Schärfentiefe derartiger Implantate mit Hilfe einer optischen Simulation, um das mögliche Potential derartiger Lösungen zu untersuchen. Ziel war der Vergleich der Schärfentiefe eines Lochblendenimplantats in der Hornhaut mit einer Lochblende in der Intraokularlinse.Material und MethodenEs wurden drei pseudophake Augenmodelle mit einer aberrationskorrigierenden Intraokularlinse (IOL) definiert: eines mit einer kornealen Lochblende (M1), eines mit einer Lochblende in der IOL (M2) sowie ein Referenzmodell mit identischem Optikdesign ohne SAO (M0). Durch Voranstellen einer dünnen Linse mit variabler Brennweite wurden Defokuskurven für jedes Modell bestimmt, analog zum klinischen Vorgehen bei der Bestimmung von Defokuskurven.ErgebnisseMit einem Strehl-Grenzwert von 0,05 zeigte sich mit dem Referenzdesign M0 eine Defokusbreite von maximal 1,7 dpt (mit einer 2,0 mm Pupille), wohingegen mit den Lochblendenimplantaten (M1 und M2) bei kleinen Pupillendurchmessern eine Defokusbreite bis zu 3,0 dpt bzw. 3,3 dpt erreicht wurde. Mit großen Pupillendurchmessern, bei denen Licht außerhalb der Lochblende zur Abbildung beiträgt, fällt die Defokusbreite auf 0,8 und 0,7 dpt mit M1 und M2 sowie 0,7 dpt mit M0.SchlussfolgerungDas korneale Lochblenden-Konzept sowie die Intraokularlinse mit Lochblende zeigten vergleichbare Schärfentiefebereiche. Beide Konzepte bieten eine größere Schärfentiefe im Vergleich zu einer konventionellen Intraokularlinse. Bei größerer natürlicher Pupille kann der Gewinn an Schärfentiefe unter Umständen verloren gehen.