Filigranes Acryl

Bei der 15–30 minütigen, oft ambulanten Operation wird die getrübte Linse per Ultraschall zertrümmert und anschließend abgesaugt. In den noch intakten Kapselsack wird eine Kunstlinse, die Intraokulare Linse (IOL) eingesetzt, die dem Patienten wieder eine klare Sicht ermöglicht. Dank einer großen Auswahl an unterschiedlichen Kunstlinsen können sogar bestehende Fehlsichtigkeiten oder Hornhautverkrümmungen ausgeglichen werden.

Intraokularlinsen werden aus unterschiedlichen Materialien gefertigt: Plexiglas, Silikon oder Acryl. „Wir bevorzugen Materialien, die bereits seit ca. 20 und mehr Jahren als Implantat verwendet werden und zuvor für Jahre hinweg auch als Kontaktlinsenmaterial Verwendung fanden und somit am Auge erprobt und absolut sicher sind“, sagt Christian Fleischmann, Fertigungsleiter bei der HumanOptics AG in Erlangen. „Das ist heute besonders wichtig, weil immer mehr jüngere Menschen am Grauen Star operiert werden und die Kunstlinse noch viele Jahre im Auge bleiben muss.“ Am Standort Erlangen wird ein hydrophiles Acrylat für die IOLs verwendet. Dieser Werkstoff hat im trockenen Zustand ähnliche Eigenschaften wie Plexiglas und lässt sich daher gut zerspanen. Als Endprodukt im feuchten Zustand ist er aber hoch flexibel und lässt sich mehrfach falten. Das hat den Vorteil, dass zum Einsetzen der Linse nur ein minimaler Schnitt nötig ist, der schnell und oft ohne Nahtverschluss heilt.

HumanOptics entwickelt, fertigt und vertreibt an den Standorten Erlangen und St. Augustin Intraokularlinsen für verschiedene Indikationen. Mit ihrem 100-prozentigen Tochterunternehmen Dr. Schmidt verfügt der Konzern über mehr als 30 Jahre Erfahrung im IOL-Bereich. „Wir sind eine der wenigen Firmen der Branche, die die ganze Fertigungstiefe vorweisen können“, sagt Fleischmann. Eine starke Position behauptet das Unternehmen vor allem im Bereich innovativer Sonderlinsen und hochqualitativer Standardlinsen. So verfügt HumanOptics durch die Speziallinse Aspira-aAY über eine technologisch führende Lösung für Graue-Star-Operationen.

Auf Präzisionsdrehmaschinen wird bereits mit Diamantwerkzeugen eine Vorkonturierung vorgenommen. Allein hier wird noch mechanisch in Präzisionsspannfuttern gespannt. Es folgt das Fräsen der IOLs auf Ultrapräzisionsfräsmaschinen. Hier werden die Teile bereits im Vakuum gespannt und mit Diamantfräswerkzeugen wird die Kontur der Linse gefräst. Nächster Schritt ist das Finishdrehen auf Ultrapräzisionsdrehmaschinen mit speziell geschliffenen Diamantwerkzeugen, ebenfalls in Vakuumspanntechnik. So entsteht aus einem 10-Cent-großen Acrylstück allmählich eine Linse mit 5–7 mm Durchmesser in polish free-Qualität. Die Haptiken, also die Miniatur-Bügel, mit denen die Linse im Auge zentriert wird, sind je nach Modell lediglich bis zu 70 µm dick.

Damit die filigranen Linsen den höchsten Qualitätsstandards genügen und größtmögliche Patientensicherheit bieten, werden sie immer wieder mikroskopisch geprüft. Für die präzise Qualitätsprüfung steht ein Stereomikroskop Leica M205 C bereit. „Ausschlaggebend für die Wahl dieses Mikroskops war die hohe Vergrößerung bei optimaler Lichtausbeute“, sagt Fleischmann. Mit 160-facher Vergrößerung prüfen die Mitarbeiter die Linsen auf kleinste Schadstellen: Diese können bei der Bearbeitung entstehen, wenn mykrometerkleine Partikel auf Linse oder Werkzeug haften und Spuren in der Materialoberfläche hinterlassen.

Das Leica Stereomikroskop wird aber auch bei der Qualitätsprüfung von speziellen Werkzeugen genutzt, die am Standort Erlangen für die Fertigung von torischen und diffraktiven Linsen benutzt werden. Torische Linsen haben ein spezielles Flächendesign und werden zur Regulierung einer Hornhautverkrümmung eingesetzt. Diffraktive Linsen ermöglichen den Katarakt-Patienten, mit einer künstlichen Linse nicht nur in der Ferne, sondern auch im Zwischen- und Nah-Bereich scharf zu sehen. „Das erreichen wir mit einem speziellen optischen Design, das auf dem Prinzip der Lichtbeugung basiert“, erklärt Fleischmann. „Unsere Linse hat diffraktive Stufen mit scharfen Optikkanten. Die Fertigungstoleranzen bei den Stufenhöhen liegen hier im Nanometer-Bereich, in der Oberflächengüte sind Rauhigkeiten im Subnanometerbereich möglich.“ Diese Linsentypen werden aus Silikon gefertigt – auch die Gussform muss daher höchste Präzision aufweisen. Aufschluss gibt das Leica Stereomikroskop.

Bevor die Linsen die Fertigung in Erlangen verlassen, werden sie vorgereinigt. Die Mitarbeiterinnen arbeiten in einer Flowbox und damit in staubfreier Umgebung. Unter dem Mikroskop erkennen sie kleinste Staubfussel und andere Partikel und reinigen die Linsen mit Seifenlösung, Alkohol und Reinstwasser. Am HumanOptics Standort in St. Augustin werden die IOLs noch einmal unter Reinraumbedingungen gereinigt und vermessen. Pro Monat produziert das Unternehmen bis zu 15.000 Linsen. Zentaleuropa und besonders der deutschsprachige Raum werden direkt mit der Handelsmarke Dr. Schmidt betreut. Die meisten Linsen unter der Handelsmarke HumanOptics sind für den Export bestimmt und zwar weltweit. Nord-, Mittel- und Osteuropa, Asien, Australien und Mittlerer Osten sind Absatzmärkte für die IOLs. „Dort ist die Qualität wichtigstes Kriterium bei Sonderlinsen, für die auch höhere Kosten akzeptiert werden“, so Fleischmann. „Und Qualität hat für uns die oberste Priorität: Schließlich sollen unsere Implantate über Jahrzehnte halten.“

Leica Microsystems, Wetzlar www.leica-microsystems.com

Die optische Leistungsfähigkeit von Stereomikroskopen wird bestimmt durch die Wechselbeziehung zwischen Auflösung, Konvergenzwinkel und Arbeitsabstand. Je höher die Auflösung, umso größer der Konvergenzwinkel zwischen dem linken und rechten Strahlengang und umso geringer der frei verfügbare Arbeitsabstand. Ein vergrößerter Abstand zwischen den optischen Achsen verzerrt allerdings das dreidimensionale Abbild. Auch ein gesteigerter Zoombereich allein ist wenig zielführend, da bei zunehmender Vergrößerung die optische Auflösung nicht angemessen gesteigert werden kann. Es entsteht nur eine so genannte leere Vergrößerung.

Aus wissenschaftlichen Studien ist bekannt, dass das Gehirn Informationen einzelner Augen selektiv verarbeiten kann und durchaus in der Lage ist, einseitige Sehschwächen zu kompensieren. Dies brachte die Entwicklungsingenieure bei Leica Microsystems auf eine einfache wie geniale Idee: Man könnte sich doch diese Fähigkeit des Gehirns zunutze machen und jeden Strahlengang des Mikroskops für unterschiedliche Informationen einsetzen. Ein Bildkanal liefert hohe Auflösung, der andere Schärfentiefe. Diese zwei erheblich unterschiedlichen Bilder fusioniert das Gehirn zu einem optimalen räumlichen Bild.

Dieser völlig neue optische Ansatz der FusionOptics, der auch durch eine wissenschaftliche Studie an der ETH Zürich bestätigt wurde, bringt zwei wesentliche Vorteile mit sich: Im Vergleich zu bestehenden Stereomikroskopen kann sowohl die Auflösung massiv gesteigert, als auch die Schärfentiefe erheblich verbessert werden. Zudem lässt sich die Auflösung steigern, ohne den Konvergenzwinkel zwischen den beiden Strahlengängen zu erhöhen. Leica Microsystems setzte das Konzept der FusionOptics in ein völlig neues Stereomikroskop um: Die apochromatisch korrigierten Stereomikroskope Leica M205 C und Leica M205 A sind die ersten Geräte der Welt, die mit einem Zoombereich von 20,5:1 und einer Auflösung bis 525 Lp/mm aufwarten. Das entspricht einer aufgelösten Strukturgröße von 952 nm. Dies kann bei entsprechender Konfiguration auf bis zu 1050 Lp/mm (Strukturgröße von 476 nm) gesteigert werden. Bisher bekannte Optikansätze erreichen einen Zoombereich von maximal 16:1 oder einen Vergrößerungszuwachs ohne Auflösungssteigerung (leere Vergrößerung).