Gutes Sehen ist nicht jedem gegeben: Ist das Auge etwas zu lang geraten, erscheinen weit entfernte Objekte unscharf, ist es zu kurz, sieht man nur in der Nähe gut. In beiden genannten Fällen fokussieren Hornhaut und Linse die Lichtstrahlen nicht auf die Netzhaut, und zusätzliche Linsen etwa in Form einer Brille müssen die Lage des Brennpunkts korrigieren. Alternativ dazu kann durch einen operativen Eingriff direkt an der Hornhaut die Sehschärfe wieder hergestellt werden.

Das Werkzeug dazu ist ein Operationslaser, die Methode heißt deshalb Lasik (Laser in-situ Keratomileusis, Letzteres ist der medizinische Fachbegriff für eine Behandlung der Augen-Hornhaut). Bei diesem Verfahren schneidet ein automatisch gesteuertes Hobelmesser die Hornhaut dünn ein. Der Arzt klappt sie dann wie einen Deckel auf und kann das nun offen liegende Gewebe mit ultravioletten Lichtpulsen eines ArF-Excimer-Lasers (Wellenlänge 193 Nanometer) schichtweise verdampfen, um so die Brechkraft der Hornhaut zu verändern.

Bei Kurzsichtigkeit flacht er den zentralen Bereich der Hornhaut ab; das vermindert die Brechkraft und der Fokus des Auges bewegt sich in Richtung Netzhaut. Weitsichtigkeit wird durch Abtragen der Ränder der freigelegten Hornhaut behoben – Krümmung und damit Brechkraft wachsen. In der Regel werden, je nach dem Grad der Fehlsichtigkeit, 10 bis 40 Mikrometer Hornhaut verdampft. Der nur 0,95 Millimeter große Brennfleck des Strahls trifft 200-mal in der Sekunde und trägt dabei jeweils von 0,2 bis 0,5 Mikrometer Gewebe ab. Wenige Minuten später ist die Operation beendet und der Arzt klappt den Hornhautlappen wieder zurück und drückt ihn auf das behandelte Gewebe auf.

Der Lappen wächst bereits nach kurzer Zeit wieder fest an, sodass die Wunde sehr schnell heilt und der Patient bald wieder gut sehen kann. Als zusätzlicher Schutz wird oft für einige Tage eine weiche Kontaktlinse eingesetzt. Das Verfahren ist inzwischen erprobt: Im Jahr 2001 wurden in deutschen Kliniken und Praxen etwa 80000 Augen mit Lasik behandelt.

Die Kunst besteht darin, die Operation so zu planen, dass nur die unbedingt erforderliche Menge Hornhaut an der richtigen Stelle entfernt wird. Bei der Standard-Lasik nutzt der Arzt dazu Angaben des Patienten, indem er durch Sehtests das Maß der Fehlsichtigkeit bestimmt und die Geometrie des Auges vermisst.

Wie jedes andere optische System erzeugen die Bestandteile des menschlichen Auges – Hornhaut, Hornhautrückfläche, Linse und Glaskörper – auch Brechungsfehler höherer Ordnung. Sie werden wichtig, wenn die Pupille weit offen ist, zum Beispiel beim Autofahren in der Nacht. Es zeigte sich, dass die Standard-Lasik das Nachtsehen deutlich verschlechterte: Gegenstände erschienen den Patienten auf komplexe, unsymmetrische Weise verzerrt. Diese individuellen Fehler der Augen konnten bislang weder gemessen noch korrigiert werden. Die Firma WaveLight in Erlangen, einer der führenden Hersteller von Operationslasern für das Auge, entwickelte deshalb zusammen mit Universitäten und Ärzten die wellenfrontgeführte Lasik.

Bei diesem neuartigen Verfahren sendet ein Neodym:YAG-Laser (Wellenlänge 532 Nanometer) 168 dünne parallele Strahlen durch eine Lochmaske auf die Netzhaut. Wäre das Auge ein optisch ideales System, müsste dort ein unverzerrtes Punktmuster erscheinen. Doch auf dem Weg durch Hornhaut, Linse und Glaskörper werden die Strahlen entsprechend den lokalen optischen Fehlern von ihrem Weg abgelenkt. Das von der Netzhaut reflektierte Punktmuster wird dann von einer Kamera aufgenommen und mit einem Computer ausgewertet. Der Arzt hat nun eine Möglichkeit zur objektiven Beurteilung der optischen Qualität des Auges und kann die gewonnenen Daten für die Lasik-Operation verwenden.

Das Verfahren setzt allerdings voraus, dass die Diagnose- und Therapiegeräte stets auf die Pupillenmitte zentriert bleiben. Dazu muss der Patient einen bestimmten Punkt fixieren. Abweichungen von 0,1 Millimeter sind schon zu viel. Das Problem ist nur: Das Auge führt unwillkürlich unablässig sehr feine Bewegungen aus (diese verbessern den Kontrast und verhindern zudem, dass die Rezeptoren ein fixiertes Objekt aufgrund von Gewöhnung nicht mehr wahrnehmen können). Lasergeräte von WaveLight bestimmen deshalb 200-mal in der Sekunde die aktuelle Position des Auges mit infrarotem Licht, der Diagnose- oder Therapiestrahl wird durch einen beweglichen Spiegel entsprechend nachgeführt.

Die Entwickler planen bereits den nächsten Schritt: Um das Auge noch besser vermessen zu können, sollen adaptiv-optische Systeme eingesetzt werden. Diese Technik wurde für die Astronomie entwickelt, um die durch die unruhige Erdatmosphäre verursachten Abbildungsfehler zu kompensieren. Das geschieht mit einem Spiegel, dessen Form über eine Vielzahl von Verstellelementen ständig so verändert wird, dass er eine Wellenfront optimal reflektiert. Das soll einen hochaufgelösten Blick von außen auf die Netzhaut ermöglichen, mithin die Vermessung der optischen Fehler noch genauer machen, als es die mit dem Punktemuster schon ist. Mithilfe eines solchen Systems ist es kürzlich Forschern von der ETH Zürich erstmals gelungen, die einzelnen Sehzäpfchen auf der Netzhaut zu fotografieren und die drei verschiedenen Typen dieser Rezeptoren zu unterscheiden.

Aus: Spektrum der Wissenschaft 7 / 2003, Seite 84
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH