Innovative Endoilluminatoren : LEDs für schonendere Augenoperationen

Für ihren neuartigen Ansatz zur Ausleuchtung des Augeninneren mittels Leuchtdioden-Technologie wurde ein Forscherteam der Hochschule Ulm, der Alamedics GmbH aus Dornstadt und des Universitätsklinikums Frankfurt jetzt mit dem Euretina Science & Medicine Innovation Award 2015 ausgezeichnet. Die winzigen LED-Illuminatoren sind effizienter, kostengünstiger und risikoärmer für den Patienten als die derzeit gängigen Beleuchtungssysteme. 

Operation am Auge: Unter einem blauen Tuch liegt ein Patient, eine Öffnung im Tuck lässt lediglich sein Auge frei. Klemmen am Lid halten das Auge offen. Zwei Hände in grünen Gumminhandschuhen nähern sich dem Auge.
Während eines chirurgischen Eingriffs am Auge muss das Augeninnere gut ausgeleuchtet sein. Mit neuartigen Endoilluminatoren ist das jetzt schonender möglich.

Rund 200.000 Operationen an Netzhaut und Glaskörper führen Augenchirurgen allein in Deutschland Jahr für Jahr durch. Damit sie ihr Arbeitsgebiet gut sehen können, muss das Augeninnere während des Eingriffs ausreichend hell beleuchtet sein. Üblicherweise erfolgt das mit einer Xenon- oder Quecksilberdampflampe in Kombination mit sterilen Einweg-Lichtleitern, die der Operateur über kleine Schnitte ins Auge einführt. Dass der Augapfel dabei verletzt wird, ist nicht der einzige Nachteil an diesen sogenannten Endoilluminatoren. Ein weiterer sind die hohen Kosten: Jeder Lichtleiter schlägt mit rund 100 Euro zu Buche und kann nur einmal verwendet werden.

 

Aktuelle Beleuchtungssyteme gefährden die Netzhaut

Oft benutzt der Chirurg zwei Lichtleiter: Einen an der Augenwand fixierten Chandelier-(„Kronleuchter“)-Endoilluminator für die Grundbeleuchtung und einen mit starrem Ende. Dieser ermöglicht es, einen begrenzten Bereich besonders hell auszuleuchten, muss aber mit der Hand geführt werden, so dass nur noch eine Hand zum Operieren frei bleibt. Darüber hinaus könne zu viel Licht die Netzhaut in Mitleidenschaft ziehen, sagt Martin Heßling von der Fakultät für Mechatronik und Medizintechnik der Hochschule Ulm. „Diese Gefahr besteht insbesondere bei den starren Lichtquellen“, so Heßling. „Kommt man damit zu nahe an die Retina, kann schnell ein Schaden entstehen.“

Um diese Minuspunkte auszumerzen, haben Heßling und seine Ulmer Kollegen gemeinsam mit Wissenschaftlern von der Uniklinik Frankfurt und der Alamedics GmbH Endoilluminatoren entwickelt, die mit Leuchtdioden arbeiten. Mit diesem neuartigen Beleuchtungssystem gewann das Team jetzt den Euretina Science & Medicine Innovation Award 2015. Der mit 20.000 Euro dotierte Preis der European Society of Retina Specialists (Euretina) zeichnet Innovationen und herausragende Forschungsleistungen im Bereich der Netzhaut-Medizin aus.

LED-Illuminatoren sorgen für gleichmäßige Ausleuchtung

In dem Forschungsvorhaben, das im Jahr 2013 mit einem Bachelorprojekt für Medizintechnikstudenten seinen Anfang nahm, verfolgen die Wissenschaftler verschiedene Ansätze. Ihr Miniatur-LED-Chandelier-Endoilluminator vereint Lichtquelle und Lichtleiter in einem Gehäuse. Dessen vorderer Teil besteht aus einer weniger als einen Millimeter messenden Lichtsonde, die über einen kleinen Schnitt durch die Augenwand gesteckt wird. Da die Sonde leicht konisch geformt ist, hält die LED dort selbstständig.

Über die Lichtsonde wird das Augeninnere direkt beleuchtet. Hinzu kommt indirekt eingestrahltes Licht aus der Auflagefläche der LED auf der Lederhaut (Sklera). Diese aufgrund ihrer Farbe auch als weiße Augenhaut bezeichnete äußere Umhüllung des Augapfels sieht zwar nicht transparent aus, lässt aber abhängig vom Anpressdruck und der Wellenlänge bis zu 40 Prozent des LED-Lichts durch. „Dadurch erreichen wir eine sehr gleichmäßige Ausleuchtung des Augeninneren“, erläutert Martin Heßling.

Sicherheitsplus für die Patienten

Zur Stromversorgung genügt eine handelsübliche Knopfzellenbatterie, denn Leuchtdioden sind wesentlich effizienter als die herkömmlichen Endoilluminationssysteme. So lässt sich eine 100 Watt Xenonlampe durch eine 0,1-Watt LED ersetzen. Wie Versuche an Schweineaugen zeigten, gibt der innovative Endoilluminator genügend Licht für die Operation. „Eine zusätzliche starre Lichtquelle wird nicht gebraucht“, sagt Heßling. „Der Chirurg hat also beide Hände frei.“ Der vielleicht größte Pluspunkt der von den Forschern verwendeten weißen LEDs ist deren Lichtspektrum. Gerade im besonders netzhautschädigenden Blau-Bereich sind die Emissionen wesentlich geringer als bei den Xenonlampen. „Deshalb sind LED-Illuminatoren sicherer für den Patienten“, betont der Ulmer Physiker.

Von außen ins Innere leuchten

Und günstiger sollen sie auch werden. Heßling geht davon aus, dass ihre ebenfalls als Einweg-Produkt ausgelegte LED-Beleuchtung inklusive Stromquelle nur halb so viel kostet wie ein Xenon-Lichtleiter. Ein Manko bleibt aber bestehen: Zum Einsetzen des Systems muss die Augenwand verletzt werden. Deshalb verfolgt das Forscherteam noch einen weiteren Ansatz, den transskleralen LED-Endoilluminator. Er besteht aus einer abgeflachten Leuchtdiode, die am Lidsperrer, der die Augenlider des Patienten während der OP offen hält, fixiert ist. Der Lidsperrer drückt die LED an der sogenannten Pars plana gegen das Auge. „So kann man das Augeninnere durch die Augenwand beleuchten – ohne den Augapfel zu verletzen“, erläutert Martin Heßling.

Auch dieses nicht-invasive Beleuchtungssystem wurde schon erfolgreich erprobt, allerdings bislang nur an Schweineaugen. Doch das soll sich bald ändern. Der Antrag für ein Forschungsprojekt, in dem die LED-Illuminatoren an Menschen getestet werden sollen, haben Heßling und seine Kollegen gerade gestellt. Zu den drei bereits bewährten Partnern ist mit der EPIGAP Optronic GmbH ein vierter hinzugekommen. Das Berliner Unternehmen ist auf die Entwicklung und Produktion von LEDs spezialisiert. Statt der für die Prototypen verwendeten handelsüblichen Ware kann das Forscherteam dort künftig LEDs nach ihren speziellen Anforderungen herstellen lassen. „Das hilft uns, die LED-Illuminatoren zu optimieren“, sagt Martin Heßling. „In drei bis fünf Jahren möchten wir ein marktreifes System haben.“

© Medizintechnologie.de/uk

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