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Page 1: Facharbeit Physik

Inhaltsverzeichnis

1. Einführung.......................................................................................................32. Das Auge.........................................................................................................4

2.1. Der normale Zustand................................................................................42.2 Brechungsfehler........................................................................................52.3 Grüner und Grauer Star.............................................................................6

3. Der Laser.........................................................................................................73.1 Geschichte des Lasers...............................................................................73.2 Aufbau und Funktionsweise eines Lasers.................................................83.3 Verschiedene Arten von Lasern................................................................93.4 Der Excimer-Laser..................................................................................10

4. Lasertherapie bei Sehstörungen....................................................................104.1 Die Behandlung der Myopie...................................................................114.2 Die Behandlung der Hyperopie und anderer Brechungsfehler...............12

5 Eigene Abwägung in Bezug auf die Fragestellung........................................13Glossar...............................................................................................................17

Zehnerpotenzen.............................................................................................17Fachbegriffe..................................................................................................17

Bilderverzeichnis...............................................................................................18Eigenständigkeitserklärung...............................................................................19

Page 2: Facharbeit Physik

1. Einführung

Mit dieser Facharbeit möchte ich die medizinische Verwendung von

Lasertechniken im Allgemeinen und die Heilung von Seestörungen mithilfe

von Lasertherapien im Speziellen erläutern. Hierbei soll für mich die

Fragestellung „Wird die Lasertherapie die Brille ersetzen?“ im Vordergrund

stehen.

Das Auge ist ein komplexer Sehapparat, der nicht immer einwandfrei

funktioniert. Leichtere Fehlfunktionen und kleine Sehstörungen kann das

Gehirn meist selbst wieder ausgleichen, indem es auf Erfahrungen und

Erinnerungen zurückgreift. Manche Sehstörungen jedoch beeinflussen das

erfasste Bild zu sehr, sodass man Sehhilfen oder operative Eingriffe

durchführen müsste, um ein relativ normales Bild zu erhalten. Brillen bzw.

Kontaktlinsen sind eine Methode solchen Sehstörungen entgegen zu steuern

oder sie zu beheben. Allerdings ist die Schärfe des Bildes davon abhängig, ob

die Sehhilfe getragen wird oder nicht. Außerdem gibt es keine Garantie dafür,

dass die eigene Sehkraft durch den Einsatz von einer geeigneten Seehilfe

wieder zunimmt, oder sich die Fehlsichtigkeit sogar noch verstärkt. Weiterhin

gibt es auch noch andere Sehstörungen, die außerhalb der Möglichkeiten einer

Brille liegen, wie zum Beispiel das Glaukom1 oder der Katarakt2.

Eine weitere Methode ist die der Laser-Therapie. Hornhautverkrümmung und

geringe bis mittlere Fehlsichtigkeit können damit bereits bei einer bestimmten

Menschengruppe behoben werden. Auch Glaukome und Netzhautablösungen

sind damit zu beheben. Laser finden auch bei der Behandlung vom Grauen Star

und verschiedenen anderen Krankheiten Verwendung. Doch was passiert

eigentlich bei einer solchen Laser-Therapie? Ist es möglich, dass die

Menschheit bald auf Brillen und Kontaktlinsen verzichten kann und trotzdem

scharf sieht? Was sind die Nebenwirkungen, was die möglichen

Weiterentwicklungen dieser Medizin? Dies herauszufinden möchte ich mir nun

als Ziel dieser Facharbeit setzen.

1 Grüner Star, Sehnervschädigung2 Grauer Star, Linsentrübung

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Bild 1 (Augenaufbau)

2. Das Auge

Da das Auge recht kompliziert funktioniert und den meisten Menschen nur

wenig über die Hintergründe der häufig vertretenen Augenkranken bekannt ist,

komme ich nicht umhin, hier einen physikalischen Einblick in die

Funktionsweise des Auges zu erläutern. Hierbei greife ich für diesen

Themenabschnitt vornehmlich auf das Buch „Laser contra Brille“3 Seiten 12 –

25 zurück.

2.1. Der normale Zustand

Normalerweise besteht die Augenhülle aus drei Schichten. Die weiße,

undurchsichtige Lederhaut (Skelera) und die durchsichtige Hornhaut (Kornea)

bilden die äußerste Schicht, eine derbe Schutzhülle. Die mittlere Schicht ist die

so genannte Gefäßschicht (Uvea), die aus der Regenbogenhaut (Iris), dem

Ziliarkörper (Corpus ciliare) und der Aderhaut zusammengesetzt ist.

Regenbogenhaut reguliert die Intensität des Lichteinfalls (Hell-Dunkel-

Kontrast), während der Ziliarkörper, ein ringförmiger Muskel, die verformbare

Linse durch Kontraktion verändern und so die Brechkraft steuern kann (Fern-

Nah-Sehen). Die Aderhaut ernährt wiederum die dritte Schicht, die Netzhaut.

Hier werden die optischen Reize durch Stäbchen- und Zapfenzellen verarbeitet.

Die Zapfenzellen, wovon der Mensch in etwa 3 bis 6 Millionen besitzt, können

Farben erkennen, während die öfter vertretenen Stäbchenzellen (75 bis 125

Millionen) Schwarzweißempfindungen (Graustufen) erkennen.

Im Augeninneren gibt es wieder drei zu

unterscheidende Bereiche. Das durch den

Ziliarkörper gebildete Kammerwasser gelangt

von der Vorderkammer in die Hinterkammer,

wo es absorbiert wird. Der dritte Bereich ist

der Glaskörperraum, welcher fast zwei drittel

des Platzes im Auge einnimmt. Er besteht aus

einer Gel-artigen Flüssigkeit, die eine klare

Sicht und einen relativ stabilen Innenaugendruck garantiert.

3 „Laser contra Brille“ von Prof. Dr. Med. Mathias Sachsenweger (1996)

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Bild 2 (Brechungsfehler)

2.2 Brechungsfehler

Brechungsfehler der Linse können

angeboren sein, oder sich im Laufe des

Lebens durch unterschiedliche

Einwirkungen entwickeln. Dabei ist

hauptsächlich zwischen der Myopie4 und

der Hyperopie5 zu unterscheiden.

Außerdem kann bei beiden jeweils eine

Achsenmyopie, bzw. -Hyperopie oder eine Brechungsmyopie, bzw. -Hyperopie

vorliegen. Bei Ersterem stimmt die Länge des Auges nicht, bei Letzterem ist

die Brechkraft der Linse nicht korrekt.

Bei einer Myopie ist das Auge zu lang oder die Brechkraft der Linse zu hoch.

„Eine Achsenmyopie wird nicht selten vererbt. […] Die wesentlich seltenere

Brechungsmyopie kann durch vermehrte Krümmung der Hornhaut bzw. der Linse

vorgerufen werden. Die Bedeutung exogener Faktoren, beispielsweise intensive

Naharbeit, ist für die Entstehung einer Kurzsichtigkeit höchst umstritten, wird aber

meist abgelehnt“6.

Starke Myopie kann eine Verdünnung und damit oft verbundene Ablösung der

Netzhaut bewirken, da der Glaskörper nicht mit dem Auge wächst. Außerdem

kann es Veränderungen an der Stelle des schärfsten Sehens geben, sodass

anfokussierte Objekte unscharf bleiben. Die Brechkraft der Linse wird mit

Konkav-Gläsern an die Augenlänge angepasst, sodass zwar ein kleineres Bild

besteht, jedoch auch beim Sehen in die Ferne ein relativ scharfes Bild zu

erwarten ist.

Bei der Hyperopie ist das Auge zu kurz oder die Brechkraft der Linse zu

gering. Sie ist in den meisten Fällen angeboren und verschlechtert das Sehen

im Nah-Bereich. Eine Weitsichtigkeit kann zu Einwärtsschielen oder sogar zu

Grünem Star führen, da das Abfließen das Kammerwassers durch die

Augenform behindert wird. Junge Menschen können geringe Weitsichtigkeit

mit dem Ziliarnerv ausgleichen, während bei stärkeren Weitsichtigkeiten und

4 Kurzsichtigkeit5 Weitsichtigkeit6 Zitiert nach „Laser contra Brille“ von Prof. Dr. Med. Mathias Sachsenweger (1996) S.19

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Bild 3 (Grauer Star)

älteren Menschen Konvex-Gläser verwendet werden, die das abgebildete Bild

vergrößern.

Weitere besondere Brechungsfehler sind der Astigmatismus7 und die

Presbyopie8.

Die nicht allzu häufig vertretene Stabsichtigkeit wird durch eine

Hornhautverkrümmung verursacht. Hierbei sind die Linsen ungleichmäßig

verkrümmt und brechen dementsprechend unzureichend, sodass kein

Brennpunkt entsteht und alles verzerrt wahrgenommen wird. Zur Korrektur

werden Zylinder-Gläser benutzt, welche allerdings Kopfschmerzen

verursachen können. Um irreguläre Hornhautverkrümmung beheben zu

können, wird entweder eine harte Kontaktlinse verwendet, oder eine

Leichenhornhaut in die Wirtshornhaut eingenäht.

Der am weitesten verbreitete Brechfehler ist die Presbyopie, die

Alterssichtigkeit. Hierbei verkalkt der Linsenkern allmählich, was seine

Dehnbarkeit und damit seine Brechkraftflexibilität beeinträchtig.

Normalsichtige bekommen im Alter von 45 Schwierigkeiten mit dem Lesen.

Bei Kurzsichtigen tritt der Effekt später, bei Weitsichtigen früher auf.

Korrigiert wird die Alterssichtigkeit mit Konkav-Linsen, deren Stärke vom

Alter und der Stärke der bisherigen Brille abhängt.

2.3 Grüner und Grauer Star

Von einem Katarakt (Grauer Star) ist die Rede, wenn die Augenlinse getrübt

ist. Das hat zur Folge, dass das abgebildete Bild unscharf und

getrübt abgebildet wird. Außerdem herrscht bei dem

betroffenen meist eine erhöhte Blendempfindlichkeit.

Mögliche Ursachen sind diverse unverträgliche

Medikamente, Krankheiten, UV-Strahlung oder Augenverletzungen. Um einen

Grauen Star zu korrigieren, wird die Linse operativ durch eine künstliche Linse

oder ein Leichenimplantat ersetzt.

7 Stabsichtigkeit8 Alterssichtigkeit

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Das Glaukom (Grüner Star) hingegen ist ein Absterben von normalerweise

benötigten Nervenzellen. Dies wird durch einen Überdruck im Augeninneren,

der durch das unzureichende Abfließen des Kammerwassers entsteht,

verursacht. Der Grüne Star ist die häufigste Erblindungsursache, da der

Sehnerv dauerhaft geschädigt wird und es bis jetzt sehr wenige

Therapiemöglichkeiten gibt.

3. Der Laser

Ein Laser9 ist im Grunde ein Instrument zur Umwandlung von Energie. Hierbei

werden Photonen durch eine stimulierte Emission energieangereicherter Atome

produziert und über ein Spiegel-Prisma-System verstärkt und gebündelt.

Mit diesem Verfahren ist es möglich, ein punktgenaues Brennen ohne größere

Wärmeschäden der Umgebung der behandelten Zone zu erreichen, was den

Laser vielseitig einsetzbar macht. In der Medizin kann er so als

Präzisionsskalpell benutzt werden.

3.1 Geschichte des Lasers10

Den Grundstein für die Laser-Technologie legte Albert Einstein mit seiner

Entdeckung der stimulierten Emission 1917.

Allerdings erkannte erst 1950 Charles H. Townes, dass man mithilfe der

stimulierten Emission eine Lichtquelle bauen konnte.

1958 wurde der erste MASER11 von Ch. Townes entwickelt.

1964 hat dann der amerikanische Physiker Theodore H. Maiman den ersten

Laser mit einem Rubinkristall als Medium bauen können.

Schlussendlich haben dann Nikolai Bassow und einige Kollegen 1971 den

ersten Excimer-Laser, der für die Medizin eine besondere Bedeutung hat, in

Moskau entwickelt.

9 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (=Lichtverstärkung durch induzierte Emission)10Angaben aus http://www.holographie-online.de11Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation (=Mikrowellenverstärkung durch stimulierte Emission der Strahlung)

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Bild 4 (Photonenbildung)

3.2 Aufbau und Funktionsweise eines Lasers

Es gibt viele verschiedene Arten von Lasern. Den meisten Gas-Lasern gemein

ist jedoch, dass eine Art von Atomen durch beschleunigte Elektronen auf ein

höheres Energieniveau angeregt wird und durch

Anstoßen mit einer anderen Art von Atomen

dieser die eigene Ladung überträgt. Durch ein

weiteres Photon werden die Atome zu einer

stimulierten Emission12 angeregt, wodurch die Ladung in Form von Photonen

aus der Glasröhre hervortritt. Außerdem kann eine spontane Emission

auftreten, bei der sich die Atome ohne Anregung eines Photons entladen. Bei

dieser Art der Emission sind die Entladungsrichtung und der Zeitpunkt nicht

genau vorher zu sagen. Allerdings kann man den Zeitpunkt ungefähr

eingrenzen. Diese Eingrenzung nennt man dann die Lebensdauer des

angeregten Atoms.

Diese Strahlung wird nun meistens durch zwei Spiegel in einer Röhre

mehrmals durch das Gasgemisch reflektiert. Hierbei hat ein Spiegel ein

Reflexionsvermögen von 99,9% und der andere eines von 99%, woraus folgt,

dass 1% transmittiert, also durchgelassen wird. Diese Strahlung ist durch die

Konkav-Form des zweiten Spiegels parallel, sodass Ziele sicher anvisiert

werden können.

Durch verschiedene Gas-Gemische oder der Verwendung anderer Laser-Arten,

können verschieden-wellige Lichtstrahlen erzeugt werden. Ein Helium-Neon-

Laser erzeugt beispielsweise ein rotes Licht von einer Frequenz von ca. 633

nm. Der industriell wichtige Kohlendioxidlaser erzeugt eine Frequenz 10,6 µm,

also ein Licht im mittleren Infrarot-Bereich.

Im Medizinischen Bereich wird jedoch häufig der so genannte Excimer-Laser

benutzt.

12 Angeregtes Atom wird durch ein Photon zur Abstrahlung der Ladung in Form von Photonen angeregt.

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3.3 Verschiedene Arten von Lasern13

Festkörperlaser

Festkörperlaser haben meist ein stabförmiges Medium aus Neodym

enthaltenden Gläsern, Kristall oder kristallinem Rubin. Die beiden parallelen

Stab-Enden wirken hier mithilfe von Beschichtungen wie der reflektierende

und der teilweise reflektierende Spiegel. Das optische Pumpen14 geschieht hier

durch Xenon-Blitzröhren, Metalldampf- oder Lichtbogenlampen. Diese

Laserart erbringt die größte Leistung und werden meistens genutzt, um bei

Beobachtungen einen kurzen Lichtimpuls zu erzeugen.

Gaslaser

Medium eines Gaslasers ist entweder ein Gasgemisch, ein einzelnes Gas oder

ein Metalldampf. Diese werden meistens in einem Zylinder aufbewahrt. Der

Resonator (die beiden Spiegel) ist dabei außerhalb des Zylinders, aber parallel

zu sich und den Zylinder-Enden. Die Pumpung erfolgt hier mit UV-Licht,

Elektronenstrahlen, elektrischem Strom oder über chemische Reaktionen.

Gaslaser haben eine erhöhte Farbreinheit und sind im Dauerbetrieb

leistungsstärker und frequenzstabiler als andere Laser-Arten.

Halbleiterlaser

Halbleiterlaser bestehen aus einem Verbund von unterschiedlich leitenden

Halbleiterschichten. Der Resonator sind hierbei zwei reflektierende

Bruchflächen. Gepumpt wird dieser Laser durch einfachen elektrischen Strom.

Diese Laser eignen sich besonders für den Betrieb von CD-Spielern und

Laserdruckern.

Flüssigkeitslaser

Bei einem Flüssigkeitslaser werden normalerweise anorganische Farbstoffe als

Medium benutzt. Diese werden dann bei Impulsbetrieb von Blitzlampen und

bei Dauerbetrieb von Gaslasern gepumpt. Da der Laser durchstimmbar ist, ist

die Frequenz eines Flüssigkeitslasers durch ein Glasprisma individuell

einstellbar.

13 Angaben aus http://www.holographie-online.de14 Anregen der Atome

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Elektronenlaser15

Bei diesem Laser werden supra-linear beschleunigte Elektronen durch

Magneten in eine Wellenbewegung versetzt, sodass Lichtblitze erzeugt werden.

Die Wellenlänge kann bis unter 6 nm betragen, während der Laser extrem

kurze und intensive Lichtimpulse von 10 bis 50 Femtosekunden aussenden

kann. Dieser 2006 in Hamburg gebaute 260 Meter lange Laser kann

Energiedichten von Massen direkt bestimmen und chemische Bindungen sowie

magnetische Datenspeicherungen beobachtbar machen.

3.4 Der Excimer-Laser

Ursprünglich wurden bei einem Excimer-Laser Excimer-Gasmoleküle16 als

Medium verwendet, woraus sich der Name entwickelt. Heute wird jedoch

häufiger ein Edelgas-Halogenid17 verwendet. Diese Laser können nur gepulst

benutzt werden. Die Pulsstrahlen erreichen hier eine Dauer von 4 – 10 nm,

wobei die Wellenlänge vom eingesetzten Edelgas-Halogenid ab, liegt jedoch in

jedem Fall im Ultraviolettbereich.

Durch diesen Laser können pro Schuss etwa 1µm Gewebe abgetragen werden,

was ihn bei der Entfernung von einigen Hautkrankheiten ebenso einsetzbar

macht, wie für den Einsatz am Auge.

4. Lasertherapie bei Sehstörungen

Ziel der meisten Laser-Therapien ist die Veränderung des Brechungsgrades der

Hornhaut. Dies wird auf ziemlich unterschiedliche Weise zu erreichen gesucht.

Die folgenden Angaben entsprechen sinngemäß jenen aus „Laser contra Brille“

Seite 43 bis 48.

Eine Behandlungsmöglichkeit ist die LTK18, bei der es durch erzeugte

Wärmeherde ein Schrumpfen und eine umschriebene Vernarbung des

15 Quelle: http://zms.desy.de/presse/hintergrundinformationen/forschung_mit_photonen16 Gasförmiges Molekül aus zwei Atomen derselben Art.17 Verbindung zwischen einem Halogen- und einem Edelgasatom18 Laser-Thermo-Kerotoplastik

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Hornhautgewebes kommt. Dies ist zwar eine Möglichkeit zur Korrektur von

Weitsichtigkeit und Hornhautverkrümmung, jedoch äußerst schlecht steuerbar.

Die Excimer-Laser-Behandlung bietet darüber hinaus weitere

Einsatzmöglichkeiten mit einer besseren Steuerbarkeit und einer größeren

Erfolgschance.

Gewöhnlich werden bei einer Excimer-Behandlung stufenweise

Hornhautgewebe abgetragen. Die daraus resultierenden Stufen beeinflussen

den Patienten optisch zwar nicht, sind aber für überschießende

Wundheilungseffekte verantwortlich, weshalb sie am Ende jeder Operation

„geglättet“ werden.

Eine Gefährdung des Erbgutes besteht bei einer Excimer-Behandlung nicht, da

die Wellenlänge des Lasers mit 193 nm weit unterhalb des gefährlichen

Bereiches zwischen 240 und 280 nm liegt. Somit kann der Zellkern nicht

erreicht werden. Lediglich die Zellverbindungen werden getrennt. Allerdings

ist trotz der desinfizierenden Wirkung der Ultraviolettstrahlung eine

Nachbehandlung mit Antibiotika notwendig, um einer Keimbesiedlung der

entstandenen Wunden vorzubeugen.

4.1 Die Behandlung der Myopie19

Nach einem Aufklärungsgespräch und der Betäubung des Auges durch

anästhetische20 Tropfen werden die Daten der Person (Fehlsichtigkeitsgrad und

Art der Erkrankung) in einen Computer eingegeben, der später hauptsächlich

den Laser steuern wird.

In der nächsten Phase liegt der Patient möglichst entspannt auf einer Liege und

sollte sich darum bemühen, seine Augen nicht unkontrolliert zu bewegen.

Hierbei sollte der Arzt beruhigend auf den Patienten einreden.

Nun soll der Patient ein rotes Laserlicht anschauen (Helium-Neon) wodurch

die Augen des Patienten ruhiger werden. Gekoppelt mit dem

Steuerungscomputer ist ein so genanntes Eye-Tracking-System, welches den

Laser auf geringe Augenbewegungen einstellt.

19 Inhaltlich übereinstimmend mit „Laser contra Brille“ Seiten 53 bis 5820 Betäubend

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Anschließend wird die oberste Hornhautschicht, das Epithel, durch ein

Präzisionsskalpell, Alkohol oder eine rotierende Bürste entfernt und die zu

behandelnden Stellen markiert.

Die anschließende eigentliche Behandlung ist meist in einer Minute vollzogen.

Dabei ist ein „Knattern“ zu hören und es riecht teilweise nach versengtem

Haar, jedoch ist die Behandlung schmerzfrei und kann im Notfall jederzeit von

dem behandelnden Arzt abgebrochen werden.

Der Laser flacht bei dieser Therapie die Hornhaut ab und korrigiert somit den

Brechungsfehler. Notwendige Korrekturlinsen werden hierbei eingeschliffen.

Bei einer starken Myopie verwendet man das so

genannte LASIK21-Verfahren, bei dem die

Hornhaut mit einem speziellen Messer

aufgeschnitten wird und somit die Laser-

Behandlung innerhalb der Hornhaut und nicht wie

oben Beschrieben an der äußersten Schicht

stattfindet. Sollte das LASIK-Verfahren nicht

angewendet werden, wenn eine Kurzsichtigkeit

über 10 Dioptrien vorliegt, ist eine Wiederkehr

der Myopie wahrscheinlich. Nach ausgiebiger

Spülung der aufgeschnittenen Hornhaut, wird diese am Ende der Operation

zurückgeklappt und verheilt in der Regel innerhalb eines Tages.

Nachfolgende Schmerzen sind nicht besonders groß und in der Regel nach ein

bis vier Tagen wieder verschwunden.

4.2 Die Behandlung der Hyperopie und anderer Brechungsfehler

In den anderen Gebieten der Augenfehlsichtigkeit lassen heutige Erkenntnisse

und Methoden noch zu wünschen übrig.

Bei einer Hornhautverkrümmung zum Beispiel stellt sich nur bei drei von vier

Fällen eine dauerhafte Besserung ein, wobei die Hornhaut bei den anderen

Fällen ihre alte Form wieder annimmt.

21 Excimer-Laser-in situ-Keratomileusis

12

Bild 5 (LASIK)

Page 12: Facharbeit Physik

Bild 6 (Kataraktbehandlung)

Bei der Hyperopie stellen sich insbesondere Dioptrien-Werte über 4 nach

einigen Monaten wieder ein, weshalb die Behandlung in diesen Fällen noch

nicht routinemäßig durchgeführt wird. Jedoch werden die Resultate in letzter

Zeit immer vielversprechender.

Die Behandlung ist hierbei fast genauso, wie bei der Myopie. Der Unterschied

besteht in unterschiedlicher Brechkraftveränderung. Dabei wird vollständig auf

den Computer vertraut, der die eingegebenen Daten, die vorher durch einen

Augenarzt gemessen werden mussten, auswertet.

Bei einer so genannten ELT22 werden die Laser-Strahlen direkt auf den

Kammerwinkel gerichtet, was zu einer Verbindung zum Schlemmschen Kanal

führt, wodurch der Augeninnendruck merkbar sinkt und das Fortschreiten des

Glaukoms verhindert werden kann.

Auch bei einem Katarakt wird Lasertechnologie

angewendet! Hierbei schneidet der Laser jedoch nur die

Hornhaut auf, damit die trübe Linse durch eine klare

Spenderlinse ersetzt werden kann.

5 Eigene Abwägung in Bezug auf die Fragestellung

An dieser Stelle der Facharbeit möchte ich noch einmal auf die eigentliche

zentrale Fragestellung hinweisen. Wird die Lasertherapie die Brille langfristig

gesehen ersetzen? Hindern nun nur noch die Gewohnheit und die noch nicht

vollständige gesellschaftliche Akzeptanz an einer vollständigen Umstellung?

Als einen ersten Vergleichspunkt würde ich die Kostenintensität23

heranziehen. Eine Laser-Behandlung kann je nach Klinik und Qualität

zwischen 1.200€ und 2.500€ pro Auge kosten. Die Dioptrien und die

Augenerkrankung stellen dabei auch einen wichtigen Faktor dar. Zum

Vergleich kosten Brillengläser ab 15€ pro Stück aufwärts + Gestell (5€

aufwärts). Jedoch gibt es auch hier die Frage nach Art und Stärke der

Erkrankung! Gleitsichtgläser sind von allen Brillengläsern normalerweise die

22 Excimerlasertrabekuloplastik23 Excimer-Laser-Preise nach http://www.euroeyes.de/

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teuersten (ab 500€). Somit wäre die Brille allerdings immer noch die

kostengünstigere Alternative.

Doch was von beidem hilft dem Auge besser24 und was schadet ihm mehr?

Brillen haben sich in ihrer Anwendung mehr als oft bewehrt und bieten eine

effektive Form der Korrektur eines Sehfehlers, wenn die Brille denn aufgesetzt

ist. Allerdings besteht, wie bei allen optischen Linsen, die Gefahr eines

Brechungs- und damit eines Abbildungsfehlers. Außerdem werden Farben

unterschiedlich stark gebrochen und besonders bei stärkeren Brillen tritt ein

Verzerrungseffekt auf. Dies führt zwangsläufig bei Kurzsichtigkeit zu einer

Verkleinerung und bei Weitsichtigkeit zu einer Vergrößerung des gesehenen

Bildes und für den Betrachter zu einer entsprechenden Veränderung der

Augenpartien. Das ist auch der Grund, warum bei unterschiedlichen Dioptrie-

Werten beider Augen bei einer Differenz von mindestens 2 (bzw. 8 bei

Myopie) Dioptrien Kontaktlinsen aus kosmetischen Gründen verschrieben

werden können. Ein weiterer Nachteil besteht in der Einschränkung des

Gesichtsfeldes, also die Verkleinerung des Bildes, das ohne Bewegen des

Kopfes durch das Auge wahrnehmbar ist. All diese Faktoren können zwar

durch aufwendige Verfahren behoben werden, allerdings würde das den Preis

der Brille schnell von 15€ auf 150€ oder mehr erhöhen. Der Laser hingegen hat

keinen der vorher genannten Nachteile. Allerdings besteht bei einem

Lasereingriff die Möglichkeit einer Regression und nur 60% der Behandelten

sind dauerhaft von einer Brille befreit. Dabei gilt außerdem noch, dass

Altersstabsichtigkeit nicht behandelt werden kann. Hierzu sollte allerdings

gesagt werden, dass laut derselben Statistik 97% der Befragten mit der

Therapie zufrieden waren. Zum Vergleich sind ungefähr nur 76% der

deutschen Brillenträger mit ihrer Brille zufrieden. Außerdem bietet der Laser in

der Medizin ein viel besseres Mittel bei der Behandlung von Katarakten oder

Glaukomen.

Ein weiterer Vergleichspunkt wäre die Verträglichkeit25. Wer ist eigentlich in

der Lage, was zu machen? Durch antiallergische Materialien und

weitentwickelter Technik sind Brillen nun mit annähernd 100% verträglich.

24 Statistik-Werte aus „Laser contra Brille“ Seite 109 und 113; Nachteile inhaltlich aus Seite 28 und 2925 Laser-Behandlungs-Bedingungen inhaltlich aus „Laser contra Brille“ Seite 62 und 63

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Page 14: Facharbeit Physik

Dabei ist jedoch auf die in dem Gestell verwendeten Materialien zu achten und

eine genaue Messung der Fehlsichtigkeitsart und –stärke notwendig. Bei

Missachtung genauerer Untersuchungen kann es zu weiteren Sehstörungen,

Verschlechterungen der schon bestehenden oder anderen gesundheitlichen

Beeinträchtigungen kommen! Bei einer Immunschwäche oder vergleichbaren

Krankheiten ist zudem auf die Sauberkeit der Brille zu achten. Die Liste derer,

die hingegen für eine Laser-Behandlung nicht in Frage kommen, ist hierbei

weitaus länger. Patienten mit instabiler Sehstärke, wie zum Beispiel

Minderjährige, sollten ebenso wenig wie Schwangere und Einäugige behandelt

werden. Außerdem sind Hornhautentzündung, Durchblutungsstörungen,

Rheuma, Wundheilungsstörungen oder Stoffwechselkrankheiten der Netzhaut

und Benetzungsstörungen der Hornhautoberfläche an einer Behandlung

hinderlich. Bei Myopie- und Hyperopie-Behandlungen sollte der Betroffene

darüber hinaus keine Art des Grünen oder Grauen Stars haben. Die Brille ist

also auch hier wieder durch ihre Verträglichkeit die zu bevorzugende.

Aber welche Therapie kann welche Erkrankung beheben? Brillen sind in

Konkav-Form bei Kurzsichtigkeit, in Konvex-Form bei Weitsichtigkeit, in

Zylinder-Form bei Netzhautverkrümmung und Schielen und in Kombinationen

der Linsenarten bei Alterssichtigkeit einsetzbar. Grauer und Grüner Star sind

nicht behandelbar. Laser hingegen können sowohl den Grünen und den Grauen

Star, sowie Myopie und Hyperopie, als auch Netzhautverkrümmung

behandeln, werden aber bei Altersichtigkeit wegen der fortschreitenden

Erkrankung nicht eingesetzt. Dem Schielenden kann ebenso wenig geholfen

werden. Dennoch ein weiterer Punkt, der an den Laser geht.

Zusammengefasst ist die Brille die kostengünstigere und verträglichere

Variante, die zwar nur beim Tragen, dafür aber in 100% der Fälle hilft,

während der Laser die vielseitigere und zufriedenstellendere Variante, die zwar

nur bei 60% der Fälle, jedoch überhaupt auch ohne mehrmalige Anwendung

und einer Behandlungszeit von weniger als 2 Stunden langfristig hilft.

Hinzu muss jedoch gesagt werden, dass der hohe Preis und die relativ geringe

Erfolgschance der Lasertherapie den potentiellen Kunden eher zu einer

medikamentösen Behandlung oder dem Tragen einer Brille tendieren lassen.

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Page 15: Facharbeit Physik

Damit dies anders wird, müsste die Therapie günstiger und erfolgreicher

werden.

Unter Anderem ist auch das ein Grund, warum fieberhaft an einer

kostensenkenden und erfolgssteigernden Methode gearbeitet wird. Dabei wird

vermutlich der Excimer-Laser durch Feststofflaser wie zum Beispiel den Titan-

Saphier-Laser ersetzt werden, da diese wirtschaftlich und technisch gesehen

besser arbeiten. Außerdem kann ein neuer Zweig der Laser-Therapie

eingebracht werden: Der Nano-Laser. Dieser Laser soll Schnitte unter 60 nm

länge erzeugen können und wird somit zwar zu einer längeren

Behandlungszeit, jedoch bei Weiterentwicklung auch zu einer Senkung der

Kosten und einer Steigerung der Erfolgschancen führen.

Somit fasse ich zusammen:

Meiner Ansicht nach ist der Laser derzeit zwar eine Alternative zu Brille,

jedoch noch keine attraktive und sollte hinter der Brille und medikamentöser

Behandlungstechniken die dritte Wahl bleiben. Sollten allerdings die von mir

erhofften Weiterentwicklungen eintreten, so würde der Laser meiner Ansicht

nach irgendwann die Brille ablösen können.

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Page 16: Facharbeit Physik

Glossar

Zehnerpotenzen

Giga (G) = 109

Mega (M) = 106

Kilo (K) = 103

Zenti (c) = 10-2

Mili (m) = 10-3

Mikro (µ) = 10-6

Nano (n) = 10-9

Piko (p) = 10-12

Femto (f) = 10-15

Fachbegriffe

Astigmatismus (Hornhautverkrümmung) = Hornhaut ist unregelmäßig

Dioptrien (Maß für Brechkraft) = Kehrwert der in Meter gemessenen Brennweite einer Linse

ELT (Excimerlasertrabekuloplastik) = Verbindung beim Kammerwinkel mit dem Schlemmschen Kanal zur Senkung des Augeninnendrucks

Emission = Abgabe von Wellen oder Teilchen (hier: Photonen)

Epithel = oberflächliche Hornhautschicht

Glaukom (Grüner Star) = Augenüberdruck mit Absterben des Sehnervs

Hyperopie (Weitsichtigkeit) = Auge ist zu kurz oder Brechungsgrad zu groß

Katarakt (Grauer Star) = Linsentrübung

LASIK (Excimer-Laser-in situ-Keratomileusis) = Laser-Behandlung innerhalb der Hornhaut nach einem Hornhautschnitt

Myopie (Kurzsichtigkeit) = Auge ist zu lang oder Brechungsgrad zu gering

Photonen („Lichtteilchen“) = Elementarteilchen ohne Ruhemasse, die als Licht wahrnehmbar sind

Presbyopie (Altersichtigkeit) = Dehnbarkeitsverlust der Linse durch Kalkablagerungen bei fortschreitendem Alter.

Resonator = Gerät zur Bündelung und Wellenstärkeneinstellung von Laserstrahlen

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Page 17: Facharbeit Physik

LiteraturverzeichnisBücher:

-Laser Contra Brille (Prof. Dr. Med. Matthias Sachsenweger, 1996) (Primär Literatur)-Augenlaser (Dr. Med. Irmgard Huber und Dr. Med. Wolfgang Lackner, 2001)

Internetquellen:

Seriös/Fachautorität: http://www.dglm.org/index.php?id=676 http://www.a-a-m.de http://www.euroeyes.de/

http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z1998/0089/html/1_5.htm http://www.desy.de/html/home/index.html http://www.wias-berlin.de/publications/annual_reports/2000/

node29.html Foren/Privatwebsites:

http://www.wer-weiss-was.de/theme49/article2404844.html

http://www.lasikoperation.info/ http://de.wikipedia.org/wiki/Laser http://de.wikipedia.org/wiki/Photon http://de.wikipedia.org/wiki/Freie-Elektronen-Laser http://zms.desy.de/presse/hintergrundinformationen/

forschung_mit_photonen/flash/index_ger.html http://www.holographie-online.de/wissen/grundlagen/laser/

laser.html

Bilderverzeichnis

Bild 1: Augenaufbau (Seite 4) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fb/Auge.png/

Bild 2: Brechungsfehler (Seite 5)http://www.goethe.lb.bw.schule.de/faecher/biologie/biologie/auge/

Bild 3: Grauer Star (Seite 6)http://www.igaoptic-koester.de/Lexikon/Grauer_Star/STAR-1.jpg

Bild 4: Photonenbildung (Seite 8)http://pl.physik.tu-berlin.de/groups/pg262/Protokolle/superstrahler/Image15.gif

Bild 5: LASIK (Seite 12)http://www.bilicvision.hr/slike/lasik_operacija.jpg

Bild 6: Kataraktbehandlung (Seite 13)

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Page 18: Facharbeit Physik

http://www.clinicaivla.ch/Bilder/Operationen/Katarakt/Katarakt_02.jpg

Eigenständigkeitserklärung

Hiermit erkläre ich, dass ich diese Facharbeit mit Ausnahme der im

Literaturverzeichnis als Informationsquellen aufgeführten Quellen eigenständig

erarbeitet habe. Außerdem versichere ich, dass ich übernommene Textpassagen

als solche gekennzeichnet habe.

Gießen den 29.11.2007

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