Neue laserbasierte Technologien in der Augenheilkunde

Die Nutzung laserbasierter Technologien zur Diagnostik und Therapie in der Augenheilkunde bietet sich aufgrund der Transparenz der brechenden Medien des Auges an. Verschiedenste bildgebende und bearbeitende Verfahren sind seit Jahren Standard. Die dynamischen Entwicklungen der Biophotonik eröffnet jedoch laufend neue interessante Anwendungsfelder. Dieses Themenheft zeigt einige der derzeitigen Entwicklungen und neuen Möglichkeiten auf.

Die Nutzung von Femtosekundenlaserpulsen ist eine Technologie, die bereits im praktischen Einsatz überzeugt. Der Femtosekundenlaser ist ein Ultrakurzpulslaser. Er erzeugt Impulse, die eine sehr hohe Energiedichte in einem sehr kurzen Impuls bündeln. Die Kombination aus maximaler Repetitionsrate, kurzen Pulslängen und hohen Pulsenergien bietet die Möglichkeit, biologisches Gewebe extrem schonend und in hoher Genauigkeit zu bearbeiten. Im refraktiven Bereich ist diese Methode bereits etabliert (fs-LASIK). Neue Wege geht die Gruppe Lubatschowski vom Laserzentrum Hannover bei der fs-Lentotomie. Bei diesem neuartigen Ansatz zur Presbyopiekorrektur werden kleine Schnitte innerhalb der Linse gesetzt, die die presbyopiebedingte Verhärtung des Linsenkerns rückgängig machen sollen.

Die Optische Kohärenztomografie (OCT) als bildgebendes Verfahren zur Darstellung sowohl des Hinterabschnitts als auch des Vorderabschnitts hat sich bereits etabliert. Neue Techniken wie die Optische Kohärenztomografie unter spezieller Ausnutzung der spektralen Eigenschaften des Lasers (SOCT) haben der Technologie einen weiteren wesentlichen Impuls in Hinblick auf Ortsauflösung und Aufnahmegeschwindigkeit gegeben. Der Beitrag der Gruppe Hüttmann vom Institut für Biomedizinische Optik Lübeck zeigt neue OCT-Technologien und deren zukünftige Perspektiven in Diagnostik und Therapiesteuerung auf. Mittels kombinierter Techniken ist es außerdem möglich, quasi eine „Online-Therapiekontrolle” durch paralleles „Sehen und Schneiden” durchzuführen, wie dies im Beitrag von Kermani bei der OCT-kontrollierten Generierung ultradünner Flaps aufgezeigt wird.

Mittels stark fokussierten Laserlichts lassen sich verschiedene Effekte zur Bildgebung nutzen. Einerseits erlaubt die konfokale In-vivo-Laserscanningmikroskopie eine Bildgebung von Gewebe ohne Nutzung von Farbstoffen oder Kontrastmitteln. Allein die im Gewebe stattfindende Streuung des Lichtes gestattet eine nicht invasive Untersuchung von lebendem Gewebe mit Sub-Mikrometer-Auflösungen. Zhivov und Koautoren beschreiben in ihrem Beitrag eine Methode, mittels der durch geeignete Softwareroutinen ein Online-Mapping zur größerreichweitigen Darstellung von Strukturen der Hornhaut durchgeführt werden kann, die die Aussagekraft von konfokalmikroskopischen Aufnahmen erhöht.

Andererseits können durch stark fokussierte gepulste Laser nichtlineare Wechselwirkungsmechanismen wie Multiphotonenabsorption oder Frequenzkonversion erzeugt werden. Bei Verwendung von ultrakurzen Laserpulsen, mit Pulsdauern im Bereich von einigen hundert Femtosekunden, bleiben die applizierten Leistungen im Milliwatt-Bereich. Die so induzierte Autofluoreszenz oder Fluoreszenz von eingebrachten Farbstoffen kann wiederum zur Bildgebung im Sub-Mikrometer-Bereich genutzt werden. Diese völlig neuen Möglichkeiten einer In-vivo-Bildgebung werden im Beitrag von A. Krüger vom Laserzentrum Hannover bezüglich der Nutzung dieser Technologie zur Darstellung der zellulären Struktur der Hornhaut vorgestellt.

Neben dem Beitrag für die Grundlagenforschung beinhalten neue Lasertechnologien insgesamt ein hohes klinisches Potenzial, wobei sich die Relevanz im kontrollierten klinischen Einsatz zeigen muss. Die klinische Verwertbarkeit der einzelnen Innovationen in Relation zu den Kosten wird letztendlich darüber entscheiden, ob sich neue Methoden etablieren können. Die Beiträge dieses Heftes zeigen einige richtungweisende Technologien der Biophotonik auf und lassen auf weitere Innovationen und deren Anwendung in der Augenheilkunde hoffen.