Medizintechnik 06.10.2000, 17:26 Uhr

Gregor der Wachsame warnt vor Erblindung

Ein Hauch von Star Trek weht durch das Kongresszentrum. Mikrochipgesteuerte Hörgeräte, künstliche Nerven und Sehhilfen für Blinde sind längst keine Science Fiction mehr, sondern Elektrotechnikeralltag. Passive Ersatzteile sind out, denkende Implantate in.

Die Grenzen zwischen Technik und Leben verschwimmen mit der zunehmenden Miniaturisierung elektronischer Bauteile. Hier liegt die Kunst der Wissenschaftler verborgen. Einige Ideen befinden sich noch im Forschungsstadium, so etwa Sehhilfen für Blinde wie die „Intraocular Vision Aid“ und das Retina-Implantat. Anderes aber, wie zum Beispiel das erste Linsen-Implantat, steht bereits kurz vor der Markteinführung.
„Die Idee dazu hatten wir bei einer Zugreise von München nach Köln. Uns schwebte vor, einen in der Automobilindustrie zum Messen des Reifendrucks eingesetzten drahtlosen Drucksensor so zu miniaturisieren, dass er ins Auge eingesetzt werden kann, ohne die Sicht zu behindern“, berichtet Dr. Volker Bödecker, Geschäftsführer der Firma Mesotec, die die Elektronischen Bauteile des Sensors herstellt. Der medizinische Hintergrund für den Einsatz einer solchen aktiven Linse ist der Grüne Star, auch Glaukom genannt. Etwa 2 % der über 40-Jährigen leiden unter der Augenkrankeit, bei der sich – aus verschiedenen Gründen – zu viel Kammerwasser im Auge ansammelt. Allein 600 000 Deutsche und etwa 7 Mio. Menschen weltweit erblinden langsam – häufig ohne es rechtzeitig zu bemerken, denn im frühen Stadium ist die Krankheit schmerzfrei. Regelmäßig überwacht, lässt sich das Glaukom mit Medikamenten eindämmen.
Aus der Vision der Forscher wurde derweil eine greifbare Linse. Sie besteht aus dem gleichen Material wie die inzwischen bei Linsentrübung routinemäßig eingesetzten Implantate. Der Clou steckt im Rand des Implantats: Eine ringförmige Spule mit 16 Windungen schmiegt sich an seine äußere Kante, in die ein Mikrochip integriert ist. Sie ist winzig: Ihr äußerer Durchmesser beträgt weniger als 10 mm, die Höhe gerade einmal 20 mm. Für den Einsatz im menschlichen Auge aber darf sie am Ende nur einen Durchmesser von 6 mm haben.
Die feinen Drähte bestehen aus purem Gold – die Garantie für absolute Biokompatibilität. Und nur aus Gold ist die Spule flexibel genug, um sich falten zu lassen – eine Grundvoraussetzung, um sie überhaupt ins Auge einsetzen zu können. „Das System heißt Gregor und ist eine echte Ein-Chip-Lösung“, erklärt Bödecker stolz. Der eigentliche Drucksensor liegt auf dem in den Ring eingebetteten Chip ebenso wie ein Thermometer und der Transponder, über den die Messdaten aus dem Auge transportiert werden.
Aktiviert wird die Linse über eine Brille oder Schlafmaske. Darin befinden sich weitere Spulen, die ein 13-MHtz-Feld erzeugen. Setzt der Patient die Brille auf und bringt so die Induktoren dicht genug an seine Linse, versorgt er den Sensor mit Energie – die Datenaufnahme kann beginnen. Nach etwa 15 min ist ein Tagessatz an Messwerten abgeschlossen. Etwa einmal im Monat liest dann ein Arzt diese Daten ab und passt die Therapie entsprechend an.
„Der Drucksensor funktioniert auch nach der vollständigen Einkapselung in Polydimethylsiloxyan, dem üblichen Linsenersatzmaterial. Wir haben den Sensor in Kaninchenaugen implantiert, um die Biokompatibilität zu prüfen. Obwohl die Tests noch nicht abgeschlossen sind, deuten erste Ergebnisse darauf hin, dass er sich nicht anders verhält als andere implantierte Linsen“, so der medizinische Partner des Projektes, Dr. Peter Walter von der Universitätsaugenklinik Köln.
Versagt das Organ Auge seinen Dienst, hilft allerdings auch kein Drucksensor mehr. Trübe Linsen lassen sich zwar inzwischen in Routineoperationen durch künstliche ersetzen, doch wenn die Netzhaut gestört ist oder die Hornhaut wolkig wird, haben die Mediziner dem Erblinden nicht viel entgegenzusetzen. Für diesen Fall entwickeln die Mikroelektroniker nun aber fast unglaubliche Konzepte.
Solange die Retina arbeitet, etwa wenn die Hornhaut durch Explosionen, Verbrennungen oder Chemikalien getrübt ist, kann der lichtundurchlässige Teil mit der so genannten „Intraocular Vision Aid“ überlistet werden. „Sie besteht aus einem flexiblen Minibildschirm, der in eine biokompatible Linse integriert ist, die dann ins Auge implantiert wird“, erläutert Walter. Eine Kamera fängt die Bilder vor dem Auge ein und überträgt sie über eine Infrarotschnittstelle in das Innere. Über spezielle Mikrooptiken und Linsen projiziert die elektronische Sehhilfe das Bild, das auf dem Monitor erscheint, dann direkt auf die Retina. Die Kamera soll einfach in eine Brille integriert werden, die gleichzeitig über Induktion den LED-Flachmonitor mit Energie versorgt. Der Bildschirm, die Projektionsoptik, die Energieversorgung und der Videoempfänger liegen dann alle in einer gewöhnlichen Silikon-Linse von wenigen Millimetern Durchmesser.
Elektrotechniker arbeiten von vielen Seiten an der spektakulären Sehhilfe. So entwickeln Optoelektroniker der Universität Duisburg den Monitor aus Licht emittierenden Halbleitern. Die einzelnen LEDs ätzen sie als Profil aus einer Platte. Sie sind nur 8 mm hoch und haben einen Abstand von 200 mm zueinander. Regt ein digitaler Impuls sie an, strahlen sie Licht mit einer Wellenlänge zwischen 500 nm und 600 nm ab und erzeugen so auf der Retina ein Schwarz-weiß-Bild. Der Bau eines Prototyps ist schon gelungen und, „das 5 x 5-LED-Display ist ein erster Schritt auf dem Weg zu einem LED-Feld mit viel höherer Auflösung“, zeigt sich der Duisburger Optoelektroniker Rüdiger Buß zuversichtlich.
Allerdings bleiben solche aufwendigen Implantate im Auge nicht ohne die unvermeidlichen Nebenwirkungen: Induzierte Ströme erzeugen immer Wärme, und die ist für das hauptsächlich aus Wasser bestehende Organ ein natürlicher Feind. „Deswegen haben wir in Kaninchenaugen Widerstände implantiert, die in intraokularen Linsen verkapselt waren, und geheizt. Sogar nach einer Verschiebung um 3 °C konnten wir keine Reaktion auf dem Elektroretinogramm beobachten“, erklärt der Mediziner Walter. Nimmt die Retina aber dennoch Schaden, sind die Kollegen, die an Retina-Implantaten arbeiten, gefragt. Die künstliche Netzhaut soll selbst bei der absoluten Katastrophe im Auge helfen: beim Verlust des Simultanübersetzers, der das Licht in die Sprache des Gehirns überführt. JO SCHILLING

Ein Beitrag von:

  • Jo Schilling

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