Update on Biometry and Lens Calculation - A Review of the Basic Principles and New Developments

Klin Monbl Augenheilkd. 2022 Aug;239(8):960-970. doi: 10.1055/a-1896-0738. Epub 2022 Aug 16.
[Article in English, German]

Abstract

These days, accurate calculation of artificial lenses is an important aspect of patient management. In addition to the classic theoretical optical formulae there are a number of new approaches, most of which are available as online calculators. This review aims to explain the background of artificial lens calculation and provide an update on study results based on the latest calculation approaches. Today, optical biometry provides the computational basis for theoretical optical formulae, ray tracing, and also empirical approaches using artificial intelligence. Manufacturer information on IOL design and IOL power recorded as part of quality control could improve calculations, especially for higher IOL powers. With modern measurement data, there is further potential for improvement in the determination of the axial length to the retinal pigment epithelium and by adopting a sum-of-segment approach. With the available data, the cornea can be assumed to be a thick lens. The Kane formula, the EVO 2.0 formula, the Castrop formula, the PEARL-DGS, formula and the OKULIX calculation software provide consistently good results for artificial lens calculations. Excellent refractive results can be achieved using these tools, with approximately 80% having an absolute prediction error within 0.50 dpt, at least in highly selected study populations. The Barrett Universal II formula also produces excellent results in the normal and long axial length range. For eyes with short axial lengths, the use of Barrett Universal II should be reconsidered; in this case, one of the methods mentioned above is preferable. Second Eye Refinement can also be considered in this patient population, in conjunction with established classic third generation formulae.

Die gewissenhafte Kunstlinsenberechnung stellt heutzutage einen wichtigen Schritt im Patientenmanagement dar. Neben den klassischen theoretisch-optischen Formeln gibt es eine Vielzahl neuer Ansätze, die zumeist als Internetberechnungsmodul zur Verfügung stehen. Dieses Review hat zum Ziel, die Hintergründe der Kunstlinsenberechnung zu erklären und ein Update über Studienergebnisse mit den neuesten Berechnungsansätzen zu geben. Die optische Biometrie liefert heutzutage die Berechnungsgrundlage für den Einsatz von theoretisch-optischen Formeln, Raytracing aber auch empirischen Ansätzen mit künstlicher Intelligenz. Herstellerangaben zum IOL-Design und der im Rahmen der Qualitätskontrolle erfassten IOL-Stärke könnten speziell bei hohen IOL-Stärken die Berechnung verbessern. Weiteres Verbesserungspotenzial ist bei der Angabe der Achslänge bis zum retinalen Pigmentepithel und Sum-of-Segments-Ansatz mit den heutigen Messdaten möglich. Die Hornhaut kann mit den zur Verfügung stehenden Daten als dicke Linse gerechnet werden. Die Kane-Formel, EVO-2.0-Formel, Castrop-Formel, PEARL-DGS-Formel und die Berechnung mittels OKULIX-Software liefern reproduzierbar gute Ergebnisse bei der Kunstlinsenberechnung. Hiermit können zumindest bei hochselektierten Studienkollektiven exzellente Refraktionsergebnisse mit etwa 80% innerhalb eines absoluten Vorhersagefehlers von 0,50 dpt erzielt werden. Auch die Barrett-Universal-II-Formel erzielt formidable Ergebnisse im normalen und langen Achslängenbereich. Bei Augen mit kurzen Achslängen sollte der Einsatz der Barrett Universal II überdacht werden und eine der zuvor genannten Methoden präferiert werden. Ein Second Eye Refinement kann in diesem Patientengut auch in Verbindung mit den etablierten klassischen Formeln der 3. Generation erwogen werden.

Publication types

  • Review

MeSH terms

  • Artificial Intelligence
  • Axial Length, Eye / diagnostic imaging
  • Biometry
  • Cornea
  • Humans
  • Lenses, Intraocular*
  • Optics and Photonics
  • Phacoemulsification*
  • Refraction, Ocular
  • Retrospective Studies