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Scleral Shape Study: The Shape of the Anterior Sclera in Normal Eyes and its Role in the Design and Fitting of Scleral Lenses
Submitted by:
Markus Ritzmann
Purpose Interest for Scleral Contact Lenses has vastly increased over the last decade, as they have become more important in the fitting of specialty contact lens eye care. The shape of the sclera has primarily been studied and described in the literature with regard to the nasal and temporal segment. Some recent studies have also investigated the superior and inferior segment. Yet, no study has been performed to also describe the oblique cross sections. The Scleral Shape Study was designed to thoroughly describe the shape of the anterior sclera in each of the eight sections individually, and contribute relevant data to the eye care community, particularly in the field of scleral contact lens fitting.
Materials and Methods In the present study 78 normal eyes, void of any pathological changes, of 39 subjects with an average age of 25.4 ±2.0 years were investigated. The sagittal height, corneoscleral angle and scleral angle were measured in all eight segments of the anterior eye at three chord lengths 10mm, 12.8mm and 15mm by utilizing the Visante OCT. A Medmont E300 topographer was used to describe the corneal power and shape. To measure the horizontal and vertical visible iris diameter digital slit lamp images were evaluated. In addition, an objective refraction was measured with the Grand Seiko WAM-5500 and Ocular fixation dominance was determined.
Results Significant differences between the right and left eye of subjects were shown in sagittal height (p = 0.0004) and scleral angle (p < 0.0001) in the infero-nasal segment at a chord of 15mm, as the average right eye was shown to be smaller (50μm) and flatter (1.09°). Eye dominance showed a weak association in this respect (56% flatter on dominant eye), yet
laterality had more influence (75% flatter on right eye). Highly significant intra-eye differences were found in the horizontal and vertical scleral diameter (anterior and posterior scleral diameter both p < 0.0001), and in all sagittal height and scleral angle measurements at a chord of 15mm in the opposite segments (sagittal height p ≤ 0.0021; scleral angle p ≤ 0.0105). As an unexpected side result, the thickness of the sclera showed a significant variance of the opposite segments (p ≤ 0.0038), as it was found to be the thinnest in the supero-nasal segment and thickest in the inferior segment.
Conclusion The cornea shows a nasally declined shape in respect of the sclera. At a chord of 12.8mm the shape of the anterior eye is highly symmetrical and becomes slightly irregular at a chord of 15mm. Both, corneoscleral and scleral angles follow a similar shape pattern, whereas the nasal hemisphere has a flatter scleral angle and a concave transition. In the temporal hemisphere scleral angles are steeper and a less concave but rather tangential or convex transition occur. These findings are relevant factors to consider in the fitting and designing of Scleral Contact Lenses. Further investigation of factors that influence the shape of the sclera will be required, namely the investigation of the scleral shape beyond 15mm. Instruments for simplified and faster data acquisition are necessary to make them usable in clinical contact lens practice.
Keywords Sclera, scleral lens, scleral contact lens, scleral shape, anterior eye shape, sagittal height, corneoscleral profile, limbal zone, Visante OCT, cornea, corneal shape, eye dominance, fixation dominance, extra ocular muscles
Scleral Shape Study: Die Form der anterioren Sklera bei normalen Augen und ihre Rolle in der Formgestaltung und Anpassung von Sklerallinsen Eingereicht von:
Markus Ritzmann
Kurzfassung Zweck Das Interesse für Sklerallinsen ist in den letzten Jahr markant gestiegen und diese wurden von Bedeutung in der Speziallinsen Anpassung. Die Form der Sklera wurde in Studien und Literatur primär im nasalen und temporalen Segment beschrieben. Kürzliche Studien haben auch den superioren und inferioren Abschnitt untersucht. Niemand aber hat bislang das Profil der beiden schrägen Meridianen untersucht. Die „Scleral Shape“ Studie hatte die Absicht, die Form der vorderen Sklera in jedem der acht Sektoren separat zu beschreiben und damit einen wichtigen Beitrag für die augenverwandten Berufe, speziell im Bereich der Sklerallinsen Anpassung, zu leisten.
Materialien und Methoden In der Studie wurden 78 normale Augen, ohne pathologischen Veränderungen, von 39 Personen mit einem durchschnittlichen Alter von 25.4 ±2.0 untersucht. Die sagittale Höhe, die corneo-skleralen und skleralen Winkel wurden in acht Segmenten in drei verschiedenen Sehnenlängen 10mm, 12.8mm und 15mm mit dem Visante OCT gemessen. Der Medmont E300 Topograph wurde für die Vermessung der Hornhaut verwendet. Um den horizontalen und vertikalen sichtbaren Irisdurchmesser zu ermitteln wurden digitale Spaltlampenbilder ausgewertet. Zusätzlich wurde die objektive Refraktion mit dem Grand Seiko WAM-5500 erfasst und die Augendominanz bestimmt.
Ergebnisse Signifikante Unterschiede wurden im Vergleich rechter und linker Augen in der sagittalen Höhe (p = 0.0004) und dem skleralen Winkel (p < 0.0001) im infero-nasalen Segment in einer Sehnenlänge von 15mm gefunden. Die sagittale Höhe war durchschnittlich bei den rechten Augen um 50μm kleiner und der Winkel um 1.09° flacher. Augendominanz zeigte einen schwachen Zusammenhang (56% der Augen waren auf der dominanten Seite flacher). jedoch die Beziehung zur rechten Körperseite zeigte einen stärkeren Zusammenhang (75% waren am rechten Auge flacher). Eine hohe, signifikante Unterschiedlichkeit am gleichen Auge zeigte der horizontale und vertikale Skleraldurchmesser (anteriorer und posteriorer Durchmesser p < 0.0001). Die Auswertung der gegenüberliegenden sagittalen Höhe und des Winkels der Sklera in einer Sehne von 15mm, zeigte ebenfalls ein hohes Signifikanzniveau (sagittale Höhe p ≤ 0.0021; skleraler Winkel p ≤ 0.0105). Ein unerwartetes Nebenprodukt war die signifikant unterschiedliche Dicke der Sklera der gegenüberliegenden Segmente (p ≤ 0.0038). Dabei war die dünnste Stelle im supero-nasalen und die dickste Stelle im inferioren Segment.
Schlussfolgerung Die Cornea zeigt eine Neigung zum nasalen Segment im Bezug zur Sklera. Bei der Sehnenlänge von 12.8mm ist die Form der Sklera sehr symmetrisch und wird bei 15mm leicht unregelmäßig. Der corneo-skleral und skleral Winkel zeigen ein ähnliches Muster, wobei die nasalen Winkel der Sklera flacher und die corneoskleralen Winkel steiler sind. Das bedeutet einen ausgeprägten, konkaven Übergang von Cornea zu der Sklera. In der temporalem Augenhemisphäre zeigen sich steilere sklerale Winkel und flachere corneosklerale Winkel. Dies wiederum weist auf einen fliessenden bis konvexen Übergang hin. Diese Forschungsresultate haben eine grossen Einfluss bei der Formgestaltung und Anpassung von Sklerallinsen. Weitere Untersuchungen der Faktoren, welche die Form der Sklera beeinflussen und die Form der Sklera ausserhalb der Sehnenlänge von 15mm sind notwendig. Messinstrumente, welche eine schnellere und einfachere Messung gewähren sind erforderlich, um diese in der Kontaktlinsen-Anpasspraxis anwenden zu können.
Schlüsselwörter Sklera, Sklerallinsen, Form der Sklera, Form des vorderen Auges, sagittale Höhe, corneoscleral Profil, Limbalzone, Visante OCT, Cornea, Form der Cornea, Augendominanz, Fixationsdominanz, extra okuläre Muskeln
