Künstliches Auge

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Hintergrund

Ein künstliches Auge ist ein Ersatz für ein natürliches Auge, das aufgrund einer Verletzung oder Krankheit verloren gegangen ist. Obwohl der Ersatz keine Sehkraft bieten kann, füllt er die Höhle der Augenhöhle aus und dient als kosmetische Verbesserung. Bevor künstliche Augen zur Verfügung standen, trug eine Person, die ein Auge verloren hatte, normalerweise ein Pflaster. Ein künstliches Auge kann an Muskeln in der Augenhöhle angebracht werden, um die Augenbewegung zu ermöglichen.

Heutzutage bestehen die meisten künstlichen Augen aus Kunststoff mit einer durchschnittlichen Lebensdauer von etwa 10 Jahren. Kinder benötigen aufgrund schneller Wachstumsänderungen einen häufigeren Ersatz der Prothese. Vom Säuglingsalter bis zum Erwachsenenalter können bis zu vier oder fünf Prothesen erforderlich sein.

Nach Angaben der Gesellschaft zur Verhütung von Blindheit verlieren zwischen 10.000 und 12.000 Menschen pro Jahr ein Auge. Obwohl 50% oder mehr dieser Augenverluste durch einen Unfall verursacht werden (in einer Umfrage verloren mehr Männer ihre Augen durch Unfälle als Frauen), gibt es eine Reihe von Erbkrankheiten, die zu Augenverlust führen können oder ein künstliches Auge erfordern. Mikrophthalmie ist ein Geburtsfehler, bei dem sich das Auge aus unbekannten Gründen nicht zu seiner normalen Größe entwickelt. Diese Augen sind völlig blind oder haben bestenfalls eine Lichtwahrnehmung.

Manche Menschen werden auch ohne einen oder beide Augäpfel geboren. Anophthalmie genannt, stellt dies eine der schwierigsten Bedingungen dar, um ein künstliches Auge richtig anzupassen. Manchmal können die Vorbereitungsarbeiten ein Jahr oder länger dauern. In einigen Fällen ist ein chirurgischer Eingriff erforderlich.

Das Retinoblastom ist ein angeborener (bei der Geburt bestehender) Krebs oder Tumor, der normalerweise vererbt wird. Wenn eine Person diese Erkrankung nur an einem Auge hat, beträgt die Wahrscheinlichkeit, sie weiterzugeben, eins zu vier oder 25 %. Wenn die Tumoren in beiden Augen sind, stehen die Chancen bei 50%. Andere angeborene Erkrankungen, die Augenverlust verursachen, sind Katarakte und Glaukom. Eine Umfrage ergab, dass 63 % der krankheitsbedingten Augenverluste vor dem 50. Lebensjahr auftreten.

Es gibt zwei wichtige Schritte, um ein beschädigtes oder erkranktes Auge zu ersetzen. Zunächst muss ein Augenarzt oder Augenchirurg das natürliche Auge entfernen. Es gibt zwei Arten von Operationen. Bei der Enukleation wird der Augapfel entfernt, indem die Muskeln durchtrennt werden, die mit der Sklera (Weiß des Augapfels) verbunden sind. Der Chirurg schneidet dann den Sehnerv und entfernt das Auge aus der Augenhöhle. Anschließend wird ein Implantat in die Augenhöhle eingesetzt, um verlorenes Volumen wiederherzustellen und dem künstlichen Auge etwas Bewegung zu geben, und die Wunde wird dann verschlossen.

Beim Ausweiden wird der Inhalt des Augapfels entfernt. Bei dieser Operation macht der Chirurg einen Einschnitt um die Iris und entfernt dann den Inhalt des Augapfels. Dann wird eine Kugel aus einem inerten Material wie Kunststoff, Glas oder Silikon in den Augapfel gelegt und die Wunde verschlossen.

Am Ende der Operation legt der Chirurg ein Konformer (eine Plastikscheibe) in die Pfanne ein. Der Konformer verhindert ein Schrumpfen des Schaftes und hält ausreichend Taschen für die Prothese bereit. Conformer bestehen aus Silikon oder Hartplastik. Nach der Operation braucht der Patient vier bis sechs Wochen, um zu heilen. Das künstliche Auge wird dann von einem professionellen Okularisten hergestellt und angepasst.

Verlauf

Die frühen Hersteller von künstlichen Augen haben vielleicht überhaupt keine Prothesen hergestellt, sondern eher Dekorationen für religiöse und ästhetische Zwecke. In den Jahrtausenden v. , die Menschen von Babylon, Jericho, Ägypten, China und der Ägäis hatten alle hochentwickelte Künste und einen Glauben an das Leben nach dem Tod. Röntgenaufnahmen von Mumien und Gräbern haben zahlreiche künstliche Augen aus Silber, Gold, Bergkristall, Lapislazuli, Muschel, Marmor, Emaille oder Glas ergeben. Auch die Azteken und Inka verwendeten aus ähnlichen Gründen künstliche Augen. Das Können der ägyptischen Künstler war so groß, dass sie wahrscheinlich gebeten wurden, künstliche Augen für den menschlichen Gebrauch herzustellen, insbesondere wenn es sich bei den Betroffenen um Könige handelte.

1579 erfanden die Venezianer die erste Prothese, die hinter den Augenlidern getragen wurde. Diese künstlichen Augen waren sehr dünne Glasschalen und stellten daher das verlorene Volumen eines atrophierten oder fehlenden Augapfels nicht wieder her. Da die Kanten scharf und unangenehm waren, mussten die Träger nachts die Augen entfernen, um Beschwerden zu lindern und Brüche zu vermeiden.

Nach der Erfindung dieser Glasschalenprothese gab es bis ins 19. Jahrhundert keine nennenswerten Fortschritte bei künstlichen Augen. Anfang des 19. Jahrhunderts entwickelte ein deutscher Glasbläser namens Ludwig Müller-Uri, der lebensechte Augen für Puppen herstellte, ein Glasauge für seinen Sohn. Obwohl es 20 Jahre dauerte, um sein Design zu perfektionieren, zwang ihn sein Erfolg, den Beruf zu wechseln, um hauptberuflich künstliche Augen herzustellen.

1880 entwickelte der niederländische Augenchirurg Hermann Snellen das Reform-Augendesign. Dieses Design war eine dickere Hohlglasprothese mit abgerundeten Kanten. Die Zunahme der Dicke stellte den größten Teil des verlorenen Augenvolumens wieder her und die abgerundeten Kanten gaben dem Patienten viel mehr Komfort. Deutschland wurde zum Zentrum für die Herstellung von künstlichen Glasaugen.

Einige Jahre später, im Jahr 1884, wurde zum ersten Mal eine Glaskugel nach dem Ausweiden in die Sklerahöhle (das ausgehöhlte Innere des Weißen des Augapfels) implantiert. Ein englischer Arzt, Phillip Henry Mules, verwendete das Implantat, um verlorenes Volumen wiederherzustellen und der Prothese etwas Bewegung zu verleihen. Das Kugelimplantat wurde anschließend auch für die entkernte Pfanne adaptiert.

Viele Materialien wie Knochen, Schwämme, Fett und Edelmetalle werden seither für Implantate verwendet, aber 100 Jahre später wird in den meisten Fällen immer noch die Mules-Kugel verwendet. Augenhöhlen mit Kugeln in der Sklerahöhle nach dem Ausweiden führen weiterhin zu hervorragenden kosmetischen Ergebnissen. Für die entkernte Pfanne musste eine andere Lösung gefunden werden.

Während des Zweiten Weltkriegs waren die Glasaugen aus Deutschland nicht verfügbar, und daher mussten die Vereinigten Staaten ein alternatives Material finden. 1943 stellten Zahntechniker der US-Armee das erste künstliche Auge aus Kunststoff her. Dieses Material hatte den Vorteil, dass es sowohl unzerbrechlich als auch formbar war. Obwohl diese Kunststoffprothese abformiert wurde, war die Rückseite nicht vollständig poliert, was aufgrund einer schlechten Passform zu Reizungen der Augenhöhle führte.

Eine Alternative wurde von deutsch-amerikanischen Glasbläsern eingeführt, die lernten, mit dem Reform-Design künstliche Augen aus Kunststoff herzustellen. Obwohl diese Art des künstlichen Auges eine Verbesserung darstellte, gab es immer noch Probleme mit einem anhaltenden Schleimausfluss aus der Augenhöhle. Die Träger konnten mit angelegter Prothese schlafen, mussten sie jedoch jeden Morgen zur Reinigung abnehmen. Trotz dieser Einschränkungen überstieg die Nachfrage das, was die Okularisten bewältigen konnten, und deshalb begannen einige große optische Unternehmen mit der Massenproduktion der 12 am häufigsten verwendeten Glasaugenformen. Sie werden als Stockaugen bezeichnet und haben den Nachteil, dass sie nicht richtig an die Augenhöhle des Individuums angepasst sind.

In den späten 1960er Jahren wurde die modifizierte Abformmethode von dem Amerikaner Lee Allen entwickelt. Diese Methode umfasste das genaue Duplizieren der Form der einzelnen Pfannen sowie die Modifikation der Vorderseite der Prothese, um Augenlidprobleme zu korrigieren. Für eine optimale Passform muss auch die Rückseite der Prothese entsprechend poliert werden. Diese Methode ist heute weit verbreitet.

Rohstoffe

Kunststoff ist das Hauptmaterial, aus dem das künstliche Auge besteht. Zur Herstellung der Formen werden Wachs und Gips verwendet. Beim Formen wird ein weißes Pulver namens Alginat verwendet. Farben und andere Dekorationsmaterialien werden verwendet, um der Prothese lebensechte Merkmale zu verleihen.

Bei einem biookularen Implantat macht der Chirurg einen Einschnitt um die Iris und entfernt dann den Inhalt des Augapfels. Dann wird eine Kugel aus einem inerten Material wie Kunststoff, Glas oder Silikon in den Augapfel gelegt und die Wunde verschlossen.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Die Zeit für die Herstellung einer Augenprothese von Anfang bis Ende variiert mit jedem Okularisten und dem einzelnen Patienten. Eine typische Zeit beträgt etwa 3,5 Stunden. Okularisten suchen weiterhin nach Möglichkeiten, diese Zeit zu verkürzen.

Es gibt zwei Arten von Prothesen. Der sehr dünne Schalentyp wird über ein blindes, entstelltes Auge oder über ein nur teilweise entferntes Auge gestülpt. Der vollständig modifizierte Abdrucktyp ist für diejenigen gedacht, denen die Augäpfel vollständig entfernt wurden. Der hier beschriebene Prozess ist für den letzteren Typ.

1. Der Okularist überprüft den Zustand der Fassung. Die horizontalen und vertikalen Abmessungen sowie der Umfang der Steckdose werden gemessen.
2. Der Okularist malt die Iris. Ein Irisknopf (hergestellt aus einem Kunststoffstab mit einer Drehmaschine) wird ausgewählt, um dem eigenen Irisdurchmesser des Patienten zu entsprechen. Typischerweise liegen die Irisdurchmesser im Bereich von 0,4 bis 0,52 Zoll (10 bis 13 mm). Die Iris wird auf der hinteren, flachen Seite des Knopfes lackiert und durch einfaches Umdrehen der Knöpfe mit der Iris des Patienten verglichen, sodass die Farbe durch die Kunststoffkuppel sichtbar ist. Wenn die Farbe fertig ist, entfernt der Okularist das Konformer, wodurch ein Zusammenziehen der Augenhöhle verhindert wird.
3. Als nächstes schnitzt die Okularistin eine Wachsformschale. In diese Schale ist ein Aluminium-Irisknopf eingebettet, der den lackierten Irisknopf dupliziert. Die Wachsschale wird so in die Pfanne des Patienten eingepasst, dass sie dem unregelmäßigen Umfang der Pfanne entspricht. Eventuell muss die Schale mehrmals neu eingesetzt werden, bis der Aluminium-Irisknopf mit dem restlichen Auge des Patienten ausgerichtet ist. Nach der korrekten Montage werden zwei Entlastungslöcher in die Wachsschale gebohrt.
4. Die Abformung erfolgt mit Alginat, einem weißen Pulver aus Algen, das mit Wasser zu einer Creme vermischt wird, die auch von Zahnärzten zur Abformung von Zahnfleisch verwendet wird. Nach dem Mischen wird die Creme auf die Rückseite der Formschale gelegt und die Schale in die Fassung eingesetzt. Das Alginat geliert in etwa zwei Minuten und dupliziert exakt die individuelle Augenhöhle. Die Wachshülle wird mit dem Alginat entfernt Bei einem herkömmlichen Implantat entfernt der Chirurg den Augapfel durch Durchtrennen der mit der Lederhaut verbundenen Muskeln (weiß des Augapfels). Der Chirurg schneidet dann den Sehnerv und entfernt das Auge aus der Augenhöhle. Anschließend wird ein Implantat in die Augenhöhle eingesetzt, um verlorenes Volumen wiederherzustellen und dem künstlichen Auge etwas Bewegung zu geben, und die Wunde wird verschlossen. Abdruck der an der Rückseite der Wachsschale angebrachten Augenhöhle.
5. Die Irisfarbe wird dann erneut überprüft und alle erforderlichen Änderungen werden vorgenommen. Der Kunststoff-Conformer wird wieder eingesetzt, damit die letzten Schritte abgeschlossen werden können.
6. Ein Gipsabdruck wird aus der Abformung der Augenhöhle des Patienten hergestellt. Nach dem Aushärten des Gipses (ca. sieben Minuten) wird die Wachs- und Alginatform entfernt und entsorgt. Der Aluminium-Irisknopf hat in der Gipsform ein Loch hinterlassen, in das der bemalte Irisknopf eingelegt wird. Anschließend wird weißes Plastik in den Abguss gelegt, die beiden Hälften des Abgusses wieder zusammengefügt und dann unter Druck gesetzt und in kochendes Wasser getaucht. Dadurch wird die Wassertemperatur gesenkt und der Kunststoff somit für ca. 23 Minuten unter Druck ausgehärtet. Der Abguss wird dann aus dem Wasser genommen und abgekühlt.
7. Der Kunststoff ist in Form der Form ausgehärtet, wobei der lackierte Irisknopf an der richtigen Stelle eingebettet ist. Anschließend werden ca. 0,5 mm Kunststoff von der Vorderfläche der Prothese entfernt. Der weiße Kunststoff, der den Irisknopf überlappt, ist am Rand des Knopfes gleichmäßig abgeschliffen. Dies simuliert, wie die Lederhaut des lebenden Auges die Iris leicht überlappt. Die Sklera wird mit Farben, Kreide, Bleistiften, farbigen Fäden und einem flüssigen Plastiksirup eingefärbt, um sie an das verbleibende Auge des Patienten anzupassen. An dieser Stelle können auch eventuell notwendige Änderungen der Irisfarbe vorgenommen werden.
8. Die Prothese wird dann wieder dem Gipsverband zugeführt. In die vordere Hälfte des Abgusses wird durchsichtiger Kunststoff gelegt, und die beiden Hälften werden wieder zusammengefügt, unter Druck gesetzt und in das heiße Wasser zurückgeführt. Die letzte Bearbeitungszeit beträgt ca. 30 Minuten. Anschließend wird der Gips abgenommen, abgekühlt und die fertige Prothese entnommen. Das Schleifen und Polieren der Prothese auf Hochglanz ist der letzte Schritt. Dieses abschließende Polieren ist entscheidend für den ultimativen Komfort des Patienten. Endlich ist die Prothese fertig für die Anpassung.

Qualitätskontrolle

1957 wurde die American Society of Ocularists (ASO) gegründet, um die Standards zu erhöhen und den Okularisten eine Ausbildung zu ermöglichen. 1971 begann die ASO, Okularisten zu zertifizieren. Diejenigen, die bereits gut etablierte Praktiken hatten, wurden automatisch zertifiziert. Andere mussten eine fünfjährige Ausbildung unter der direkten Aufsicht eines zuvor zertifizierten Augenoptikers absolvieren und 750 Kreditstunden an entsprechendem Unterricht absolvieren, der von der ASO genehmigt wurde.

1980 gründete die National Commission of Health Certifying Agencies (NCHCA) eine unabhängige Testorganisation für Okularisten namens National Examining Board for Ocularists (NEBO). Im November 1981 führte NEBO die erste Zertifizierungsprüfung durch die National Boards durch. Vom Board zertifizierte Okularisten müssen alle drei Jahre rezertifiziert werden. Um ein Fellowship in ASO zu erhalten, muss ein vom Board zertifizierter Okularist 375 zusätzliche Kreditstunden an entsprechenden Schulungen sammeln und herausragende Fähigkeiten in seiner Praxis nachgewiesen haben.

Die Zukunft

Die Augenprothese wird weiter verbessert, was sowohl dem Patienten als auch dem Augenarzt zugute kommt. In den letzten Jahren haben sich bereits einige Entwicklungen ergeben. Anfang der 1980er Jahre wurde eine Prothese mit zwei unterschiedlich großen Pupillen erfunden, die vom Träger hin und her gewechselt werden können. Im gleichen Zeitraum wurde eine weiche Kontaktlinse mit großer schwarzer Pupille entwickelt, die einfach auf der Hornhaut des Kunstauges aufliegt.

1989 wurde ein patentiertes Implantat namens Bioeye von der US-amerikanischen Food and Drug Administration veröffentlicht. Heute profitieren weltweit über 25.000 Menschen von dieser Entwicklung, die aus Hydroxyapatit besteht, einem aus Meereskorallen umgewandelten Material, das sowohl die poröse als auch die chemische Struktur von Knochen aufweist. Neben der natürlichen Augenbewegung reduziert diese Art von Implantat die Migration und Extrusion und verhindert das Herabhängen des Unterlids, indem es das künstliche Auge über eine Zapfenverbindung unterstützt.

Mit den Fortschritten in der Computer-, Elektronik- und Biomedizintechnik wird es vielleicht eines Tages möglich sein, ein künstliches Auge zu haben, das auch das Sehen ermöglicht. Auf der Grundlage fortschrittlicher Mikroelektronik und ausgeklügelter Bilderkennungstechniken wird bereits daran gearbeitet, dieses Ziel zu erreichen.

Obwohl es noch einige Jahre dauern kann, bis eine Prothese wie ein natürliches Auge aussieht und sieht, entwickelt ein kanadisches Unternehmen ein künstliches Auge, das entweder mit dem Sehnerv oder direkt mit der Sehrinde verbunden wird. Dieses Auge besteht aus einer gummiartigen Linse, die den Fokus ändern kann, einem hochpräzisen Farbverarbeitungssystem und mikroskopischen Fotorezeptoren, die das Vorhandensein von Objekten erkennen und Bewegungen aufnehmen.

Forscher des MIT und der Harvard University entwickeln außerdem die erste künstliche Netzhaut. Diese basiert auf einem Biochip, der auf die Ganglienzellen geklebt wird, die als Datenkonzentratoren des Auges fungieren. Der Chip besteht aus einem winzigen Array von geätzten Metallelektroden auf der Netzhautseite und einem einzelnen Sensor mit integrierter Logik auf der Pupillenseite. Der Sensor reagiert auf einen kleinen Infrarotlaser, der von einer Brille, die der künstliche Netzhautempfänger tragen würde, auf ihn einstrahlt.