Neue Verfahren läuten einen personalisierten Ansatz in der Augendiagnostik ein
Fachleute für Augenheilkunde verwenden derzeit Parameter wie die Hornhauttopographie oder die Untersuchung der Hornhautform, um Keratokonus, eine Erkrankung des Auges, zu erkennen. Dadurch wird das Problem jedoch erst erkannt, wenn die Hornhaut bereits geschädigt ist. Neue Ansätze und ein besseres Verständnis der Hornhauteigenschaften sind erforderlich, um diese und andere schwerwiegende Augenkrankheiten zu bekämpfen.
Die Biomechanik der Augen aufdecken
Das EU-finanzierte Projekt IMCUSTOMEYE verfolgte das Ziel, ein nicht-invasives Bildgebungsgerät zu konzipieren, das die Biomechanik der Hornhaut charakterisieren kann, um sowohl die Früherkennung als auch die Behandlung verschiedener Erkrankungen zu verbessern. „Die Messung der Biomechanik der Hornhaut stellt einen ungedeckten Bedarf dar. Bislang gibt es kein kommerzielles Instrument, das eine Karte der mechanischen Eigenschaften der Hornhaut bereitstellt“, sagt Susana Marcos, Projektkoordinatorin und Leiterin des Labors für visuelle Optik und Biophotonik beim Spanischen Nationalen Forschungsrat. Das Team verwendete nanosensitive optische Kohärenztomographie, kombiniert mit einem berührungslosen Hornhautstimulus, um neue Bildgebungsverfahren zu entwickeln, die im Labor validiert und in der Klinik demonstriert wurden. Das System bietet einen ungehinderten Blick auf die Verformung der Hornhaut aus mehreren Blickwinkeln. Es kann ebenso dreidimensionale auf optischer Kohärenztomographie basierte Hornhauttopographien erfassen und so tomographische und biomechanische Messungen mit nur einem Hilfsmittel durchführen. Die biomechanischen Eigenschaften ergeben sich aus der Kopplung des bildgebenden Geräts und des Verformungsreizes. Dies führt zu Makroverformungen (Luftstoß), modulierten Mikroverformungen (Schall) oder sich im Nanometerbereich seitlich ausbreitenden Wellen (Ultraschall) in der Hornhaut. Das Team hat einen Weg gefunden, die Amplituden der Verformung, die Resonanzfrequenzen und die Ausbreitungsgeschwindigkeiten der Wellen in Biomarker für die Messung der Hornhautgesundheit umzuwandeln. Dieser Ansatz könnte für die Herstellung von Frühdiagnoseinstrumenten für das Screening nützlich sein.
Ausgangswert für gesunde Hornhäute und Frühdiagnose
Diese neuen Verfahren wurden in kompakte Prototypen eingearbeitet und verwendet, um einen Ausgangswert für die Biomechanik der Hornhaut in einer gesunden Bevölkerung zu erstellen. Das Team führte damit klinische Studien an Patientinnen und Patienten mit Keratokonus durch, an anderen vor und nach einer LASIK-Operation und schließlich an einer dritten Personengruppen, die sich einer intrakornealen Ringsegmentoperation und einem Hornhaut-Crosslinking unterzogen hatten. Die so gewonnenen Daten wurden zur Erstellung biomechanischer Hornhautkarten und zur Ermittlung von Biomarkern für Hornhautanomalien verwendet. „Wir sind in der Lage, Keratokonus durch den Vergleich der Biomarker mit denen einer normalen Population zu erkennen, was die Diagnose erleichtert und Betroffene mit einem potenziellen Ektasierisiko ermittelt“, erklärt Marcos. „Das Gerät ist empfindlich – es kann Keratokonus in einem sehr frühen Stadium erkennen, noch bevor andere Symptome auftreten“, fügt sie hinzu. Aber das ist noch nicht alles. Die Projektdaten wurden ebenfalls verwendet, um die Reaktion der Hornhaut auf unterschiedliche Drücke zu simulieren.
Personalisierte Patientendaten
Auf Augenheilkunde spezialisierte Fachleute verlassen sich auf Standardmessungen, um den Augeninnendruck oder den Flüssigkeitsdruck des Auges zu schätzen. Ein hoher Augendruck ist der größte Risikofaktor für ein Glaukom, wodurch die Möglichkeit, den Augeninnendruck aller Betroffenen genau zu messen, die Ergebnisse erheblich verbessern könnte. „Die mechanischen Eigenschaften der Hornhaut beeinflussen die standardmäßigen Augeninnendruckmessungen“, bemerkt Marcos. Diese bei jeder Personen messen zu können, wird für die Genauigkeit des Augeninnendrucks und damit für die Glaukomdiagnose von Bedeutung sein. Die Marktforschung von IMCUSTOMEYE deutet auf eine potenzielle Nachfrage nach einem anspruchsvolleren Gerät hin, das in der Lage ist, die Biomechanik und Topografie der Hornhaut abzubilden – was bei der Planung von chirurgischen Eingriffen helfen könnte – sowie nach einem zweiten, preiswerteren Gerät, das für das Screening auf Krankheiten und die Messung des Augeninnendrucks eingesetzt werden kann.
Schlüsselbegriffe
IMCUSTOMEYE, Biomechanik der Hornhaut, Auge, Krankheit, Keratokonus, Ektasie, Glaukom, Augeninnendruck, Biomarker, Hornhautanomalie
