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03.12.17

Forscherteam der Augenklinik Sulzbach entwickelt kontextsensitive Shutterbrille zur Verbesserung der Amblyopie-Therapie bei Kindern

Bundesministerium fördert innovativen Behandlungsansatz zur Verbesserung der Therapieadhärenz

Schwachsichtigkeit bei Kindern (Amblyopie) behandeln Ophthalmologen durch Abkleben des gesunden Auges – das ist der Goldstandard in der Behandlung seit rund 50 Jahren. Dadurch wird das schwachsichtige Auge „trainiert“, genauer: Das Gehirn lernt die Signale des schwachsichtigen Auges anzunehmen und in die Gesamtwahrnehmung zu integrieren. Entscheidender Erfolgsfaktor in der Therapie ist die Tragezeit. Durch die schlechte Akzeptanz verfehlen bisher viele Therapien ihr Ziel. Die Therapieadhärenz soll durch die neue, kontextsensitive Technologie einer interaktiven Shutterbrille mit sensorischem Feedback maßgeblich verbessert und objektiv überprüft werden. Die schwierigere Behandlung kleiner Kinder erfährt damit hoffentlich einen entscheidenden Durchbruch. Weil das lästige Abkleben des gesunden Auges entfällt und sich die interaktive Brille individuell an das Aktivitätsniveau des Kindes anpasst, soll die neue Shutterbrille das permanente Tragen erleichtern. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das innovative Forschungsprojekt an der Augenklinik Sulzbach. Die Entwicklung der neuen Shutterbrille zur individualisierten Therapie von Schwachsichtigkeit ist Gesamtziel eines einmaligen Verbundprojekts unter der medizinischen Leitung von Prof. Dr. med Kai Januschowski und Dr. med Annekatrin Rickmann.

Mit einer Prävalenz von 3 - 5% bildet Amblyopie eine der häufigsten Ursachen für Sehbehinderungen während der ersten Lebensjahre. Es handelt sich dabei um eine Unterentwicklung desjenigen Teils des Nervensystems, das für die Verarbeitung visueller Information erforderlich ist. Ursächlich finden sich häufig organisch bedingte Sehbehinderungen im frühen Kindesalter, wie ein- oder beidseitiger Refraktionsfehler, Schielen oder eine frühkindliche Katarakt. Bisher wird die Amblyopie standardmäßig durch Okklusion des besseren Auges mit einem verdunkelnden Pflaster therapiert. Der Begriff Okklusion bezeichnet das gezielt eingesetzte Abdecken eines Auges (z. B. durch Augenpflaster) zur Eliminierung von Doppelbildern und zu diagnostischen Zwecken. Bei der Amblyopiebehandlung hängt der Therapieerfolg von der Okklusions-tragezeit ab. Im Einsatz sind aktuell auch „einfache“ Shutterbrillen ohne intelligente Sensorunterstützung, die lediglich rhythmisch einen Hell-Dunkel-Wechsel erzeugen durch Verdecken des Sichtfeldes.

Vorteile der interaktiven Shutterbrille
Durch ihre kontextsensitiven Sensoren passt sich die interaktive Shutterbrille an das Bewegungsniveau des Nutzers an und kann sogar beim Sport getragen werden. Die Technik ist erstmals kindgerecht und bietet eine schlüssige Lösung für das Problem der oft schlechten Akzeptanz der heutigen Therapien. Prof. Dr. med Kai Januschowski berichtet: „Die Entwicklung einer sensorgestützten Shutterbrille ist weltweit ein einzigartiges Projekt. Die moderne Technologie für die Zielgruppe Kinder und Jugendliche könnte sogar potentiell eine Option für Erwachsene darstellen“. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Shutterbrille dem Arzt fortlaufend Daten für das Monitoring liefern kann und damit den Therapieplan sinnvoll unterstützt. Nach Auswerten aller Sensordaten gibt die Brille dem Träger pro Tag ein kindgerechtes Feedback. Zudem können Eltern mittels einer App Okklusionszeiten und Trageverhalten beobachten.

Herausforderung: Therapieadhärenz signifikant erhöhen
Die Robustheit und Zuverlässigkeit des Feedbackmechanismus und die kontextsensitive Interaktion sind ein wesentlicher Aspekt im Hinblick auf die Therapieadhärenz. Dr. med. Annekatrin Rickmann erklärt: „Die eigentliche Herausforderung in der Therapie besteht darin, dass die Therapieadhärenz mit den gängigen Verfahren nicht objektiv überprüfbar ist und die Behandlung dadurch versagen kann“. Insbesondere beim Verdecken des gut sehenden Auges mit einem unbequemen, entstellenden und daher vom Kind schlecht akzeptierten Klebepflaster ist dies der Fall. Selbst mit den aktuell gängigen „einfachen“ Shutterbrillen ist die Therapieadhärenz häufig unzureichend, weshalb unnötig viele Therapien ihr Ziel verfehlen. Prof. Januschowski erklärt: „Mit unseren interdisziplinären Aktivitäten wollen wir hier in Sulzbach bessere Voraussetzungen bei der Therapie der Amblyopie schaffen. Wir haben hier sehr gute Strukturen und ein Expertenteam aufgebaut, um die schnelle und effiziente Umsetzung der präklinischen Forschung in die klinische Behandlung der Schwachsichtigkeit umsetzen zu können“. Dazu zählt auch die enge Anbindung an die Sehschule der Augenklinik. Hier bieten speziell geschulte Orthoptistinnen und erfahrene Operateure die komplette Bandbreite für die Behandlung von Augenfehlstellungen oder anderen Augenbewegungsstörungen an. Am Standort Sulzbach greift damit alles Wichtige stimmig ineinander: Der translationale, bereichsübergreifende Ansatz in enger Zusammenarbeit mit den Experten der Sehschule sowie den Operateuren.

Vernetzung gewährleistet reife Technologie
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Kooperationsprojekt zwischen der Augenklinik Sulzbach, dem Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT) und dem Medizintechnologieunternehmen Novidion. René Jaquett, Betriebsleiter der Novidion, erläutert: „Mit Hinblick auf den tradierten und nur unzureichend abgedeckten therapeutischen Markt, den zu erwartenden medizinischen Nutzen und das erhebliche Einsparpotential für die Krankenkassen betrachtet die Novidion GmbH das InsisT-Projekt als zukunftsweisend für die Behandlung von Amblyopie.“ Das Projekt beinhaltet die Entwicklung eines interaktiven Medizingeräts mit direkt am Körper getragenen Sensoren und Aktoren. Seit April 2017 läuft die technische Entwicklung der Brille und ist auf drei Jahre ausgelegt. Dann steht ein erster Demonstrator bereit, der in einer Studie getestet werden soll. Dr. Thomas Velten vom Fraunhofer IBMT sagt: „Wir erwarten, dass die Tür aufgestoßen wird für eine viel praxistauglichere Therapieoption zur Behandlung der Amblyopie. Damit erreichen wir auch Patienten, die sich heute der Therapie verweigern“.

Die Experten in Forschung und Entwicklung
Prof Dr. med. Kai Januschowski gilt als ausgewiesener Experte für die Netzhautchirurgie sowie die Therapie des Grauen Stars und entzündlichen Augenerkrankungen. Er ist als Oberarzt an der Augenklinik Sulzbach tätig und leitet neben der Sektion für entzündliche Augenerkrankungen auch das klinische Studienzentrum der Augenklinik. Januschowski bringt seine Expertise für die Therapie der Amblyopie seit 2012 ein und entwickelt im Verbund mit anderen Opthalmologen die Shutterbrille seit April 2017.
Dr. Thomas Velten arbeitet seit 1995 auf dem Gebiet der Mikrosensorik. Seit 2001 ist er am Fraunhofer IBMT tätig und leitet die Abteilung Biomedizinische Mikrosysteme. Er koordiniert die Entwicklung einer miniaturisierten Multi-Sensorik für die Shutterbrille mit der Möglichkeit einer drahtlosen Datenabfrage durch ein Smartphone.
 
Augenklinik Sulzbach in Zahlen
Die Augenklinik Sulzbach hat sich mit jährlich 22.000 Operationen in sieben neuen, hochmodernen Operationssälen zu einer der größten Augenkliniken in Deutschland entwickelt und ist weit über die Landesgrenzen hinaus anerkannt. Jedes Jahr behandeln 34 spezialisierte Ärzte und ein engagiertes Pflegeteam über 40.000 ambulante und fast 6.000 stationäre Patienten. Unter den ärztlichen Mitarbeitern finden sich zahlreiche renommierte Experten, die in 16 Ambulanzen und Spezialsprechstunden tätig sind.
In den vergangenen Jahren hat sich die Klinik auf innovative und minimal-invasive Behandlungsmethoden spezialisiert, die deutlich schonender sind als die alten, großen Augen-Operationen: Dazu zählen die Operation des Grauen Stars mit Laser, die Behandlung des Grünen Stars mit Mikrokatheter und Stents, endoskopische Verfahren in der Netzhautchirurgie, die schonende Teiltransplantation der Hornhaut, neue Therapien von Makulaerkrankungen und die Behandlung in der modernen Augenlaserklinik.
Seit 2015 gilt die Klinik als größtes Zentrum für Netzhaut-/Glaskörperoperationen (> 1.700 Vitrektomien) in Deutschland. Das Makulazentrum Saar gehört mit derzeit 10.000 Behandlungen im Jahr zu den größten nationalen Behandlungszentren für AMD. Die Augenklinik unterhält mehrere Forschergruppen im eigenen Reinraum-Labor, Entwicklungspartnerschaften mit renommierten Medizintechnik-Firmen, eine Forschungskooperation mit dem Fraunhofer Institut-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT), Sulzbach, eine spezialisierte Gewebebank für Hornhaut-Transplantate und ein klinisches Studienzentrum.

Fraunhofer IBMT in Zahlen
Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten 69 Institute und Forschungseinrichtungen an Standorten in ganz Deutschland. 24 500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erzielen das jährliche Forschungsvolumen von 2,1 Milliarden Euro. Davon fallen 1,9 Milliarden Euro auf den Leistungsbereich Vertragsforschung. Über 70 Prozent dieses Leistungsbereichs erwirtschaftet die Fraunhofer-Gesellschaft mit Aufträgen aus der Industrie und mit öffentlich finanzierten Forschungsprojekten. Internationale Kooperationen mit exzellenten Forschungspartnern und innovativen Unternehmen weltweit sorgen für einen direkten Zugang zu den wichtigsten gegenwärtigen und zukünftigen Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen.
Das Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT ist ein Geräte- und Technologieentwickler, wenn es um die Lösung von individuellen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten und Aufgaben aus den Gebieten Biomedizin-/Medizintechnik, medizinische (molekulare und zelluläre) Biotechnologie, Biohybrid-Technologie, Bioprozesse & Bioanalytik, Kryo(bio)technologie und Nano(bio)technologie, Ultraschall-Technik, Biomedizinische Mikrosysteme, Neuroprothetik und Implantate, Gesundheits-informationssysteme, Theranostik, (mobile) Labortechnologie sowie Laborautomatisierung inklusive in-line/on-line-Prozess-überwachung geht. Das Fraunhofer IBMT arbeitet seit über 10 Jahren auf dem Gebiet der Stammzell-forschung und verfügt über umfangreiche Zelllinienbestände in industriell und klinisch strukturierten Biobanken zur Tieftemperaturablage wertvoller Proben (Flüssigkeiten, Zellen, Gewebefragmente).

Novidion in Zahlen
Die Novidion GmbH ist ein innovatives und technologieorientiertes Unternehmen mit Sitz in Köln. Als medizintechnischer Produzent und Fachhändler entwickelt und vermarktet die Novidion GmbH eigene Medizin- und Lifestyleprodukte wie z.B. Pulsoximeter, Notfalltaschen, Beatmungsbeutel und auch Shutterbrillen für den Einsatz beim 3D-Fernsehen. Neben der Entwicklung, Herstellung und dem Vertrieb von Medizinprodukten komplettiert das technologische Know-How in der Produktion von Shutterbrillen die projektspezifischen Kompetenzen der Novidion GmbH. Dazu zählen die 3D-Konstruktion der Shutterbrillen, die Herstellung mechanischer Brillen-Komponenten sowie die drahtlose Kommunikation zwischen Shutterbrille und einem Smartphone/Pad.
Neben der Ausstattung von Kliniken und Pflegeheimen, sichert die Novidion GmbH die Versorgung beim Patienten zu Hause, im Notfalldienst oder in der Arztpraxis. Durch die Zusammenarbeit mit zahlreichen namhaften Instituten, Kliniken, Universitäten und Ärzten in aller Welt engagiert die Novidion GmbH sich sowohl im Bereich der Praxis- und Klinikmedizin als auch im Privat- und Pflegebereich für Fortschritt und Entwicklung.