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Gegen altersbedingte Sehstörungen

Diagnose per Laserstrahl – Augenkrankheiten früher erkennen

| Redakteur: Christian Lüttmann

Im Alter fällt das Lesen oft schwerer, denn viele Menschen leiden dann an altersbedingten Sehstörungen. Mit einem neuen Tool will ein europäisches Team unterer Beteiligung des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien zur Früherkennung von Augenerkrankungen beitragen. Dazu haben sie einen Scanner entwickelt, der mit Laserlicht in Sekundenschnelle die Netzhaut abrastert und analysiert.

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Ein europäisches Forscherteam baut ein Gerät, an dem Patienten ihr Auge berührungsfrei abrastern lassen können und wenige Minuten später eine Diagnose erhalten.
Ein europäisches Forscherteam baut ein Gerät, an dem Patienten ihr Auge berührungsfrei abrastern lassen können und wenige Minuten später eine Diagnose erhalten.
(Bild: Ewald Unger/ Medizinische Universität Wien)

Jena – Ein Laserstrahl trifft aufs Auge. Was zunächst eher nach Verletzungsgefahr klingt, eröffnet in diesem Fall eine Chance auf Heilung. „Wir nutzen das Laserlicht, um umfassende molekulare Informationen über die Netzhaut und damit frühzeitig Hinweise auf Erkrankungen zu erhalten“, sagt Clara Stiebing vom Leibniz-Institut für Photonische Technologien (IPHT). Eine frühe Diagnose mit anschließender Therapie kann in vielen Fällen eine drohende Augenkrankheit abwenden. In vier von fünf Fällen sei eine altersbedingte Sehstörung so vermeidbar, heißt es von der Weltgesundheitsorganisation (WHO).

Damit der Laser des neu entwickelten Augenscanners auch wirklich keinen Schaden anrichtet, hat Stiebing genau untersucht, wie viel Laserkraft das Auge verträgt und welchen optischen Weg der Laser darin nimmt. Dazu hat sie Netzhautproben in einem eigens konstruierten Aufbau getestet, der die Gegebenheiten im menschlichen Auge nachbildet.

Richtig dosiertes Laserlicht

Wie intensiv der Laser sein darf, haben die Wissenschaftler am IPHT anhand geltender Sicherheitsvorschriften berechnet. Das Ergebnis: Verglichen mit den sonst für Spektroskopie verwendeten Lasern muss der Augenlaser etwa 20 Mal schwächer sein, um eine Verletzungsgefahr sicher auszuschließen.

Mithilfe markierungsfreier, molekular empfindlicher Raman-Spektroskopie gelingt es den Forschern, einen molekularen Fingerabdruck der Netzhaut zu gewinnen. Der verrät, wie hoch der Gehalt an Lipiden, Proteinen, Carotinoiden und Nukleinsäuren ist. So werden Veränderungen der Netzhaut sichtbar, anhand derer Mediziner Erkrankungen bereits in einem frühen Stadium erkennen können.

Auffälligkeiten auf der Netzhaut finden und analysieren

Eine besondere Herausforderung für das Team des IPHT waren die Bedingungen im menschlichen Auge, die für optische Messungen nicht optimal sind. „Dass wir auch mit dem abgeschwächten Laserstrahl dennoch aussagekräftige, belastbare Ergebnisse erzielen, zeigt deutlich, dass wir mit unserer Technologie künftig umfassende molekulare Informationen über die Struktur der Netzhaut erhalten können“, sagt Stiebing.

Die Partner der Medizinischen Universität Wien bauen derzeit ein Gerät, das die Raman-Spektroskopie mit der optischen Kohärenztomografie (OCT) kombiniert. Mithilfe der OCT lässt sich die Morphologie der Netzhaut sehr schnell darstellen und verdächtige Stellen identifizieren. Diese können dann mittels der Raman-Spektroskopie auf molekularer Ebene charakterisiert werden. „So erhalten wir hochaufgelöste Bilder aus allen Schichten der Netzhaut mitsamt den Informationen über ihre molekulare Zusammensetzung“, erläutert Prof. Jürgen Popp, wissenschaftlicher Direktor des Leibniz-IPHT. „Dass wir die bisher in der Augenheilkunde eingesetzte OCT nun mit der Raman-Spektroskopie ergänzen können, kann die Genauigkeit der Diagnosen entscheidend verbessern.“

Patiententests warten noch auf Zulassung

Momentan arbeitet das europäische Forscherteam an der medizinischen Zulassung des Geräts. Sobald diese erfolgt ist, kann es an ersten Patienten getestet werden. Die würden sich dann vor das Gerät setzen, ihr Auge berührungsfrei abrastern lassen und wenige Minuten später eine verlässliche Diagnose erhalten so das Ziel der Wissenschaftler.

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Projektförderung und Ausblick

Die neuen Technologien für die Diagnose altersbedingter Augenerkrankungen und neurodegenerativer Erkrankungen erforschen Wissenschaftler des Jenaer Leibniz-IPHT gemeinsam mit Partnern aus Österreich, Frankreich und den Niederlanden. Die Europäische Union fördert das Projekt „Moon“ (multimodale optische Diagnostik für altersbedingte Erkrankungen des Auges und des Zentralnervensystems) im Rahmen des Horizon2020-Programms mit rund 3,7 Millionen Euro als Initiative der Photonics Public-Private-Partnership (Öffentlich-Private-Partnerschaft) Photonics21.

Das Forscherteam plant, bis Ende der Projektlaufzeit Ende 2020 erste Messungen an Patienten durchführen zu können. Mehr Informationen hierzu finden Sie unter moon2020.meduniwien.ac.at

Originalpublikation: Clara Stiebing et al.: Nonresonant Raman spectroscopy of isolated human retina samples complying with laser safety regulations for in vivo measurements, Neurophoton. 6(4), 041106 (2019); DOI: 10.1117/1.NPh.6.4.041106

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