Wiener Forscher entwickeln Netzhautdiagnose per Smartphone
Menschen leben immer länger. Das bedeutet aber nicht, dass sie auch körperlich und geistig gesund bleiben. Für ein langes und gleichzeitig gesundes Leben ist ein uneingeschränkter Zugang zu medizinischer Versorgung sowie eine regelmäßige Gesundheitsüberwachung entscheidend.
Dabei kann ein Blick ins Auge oft wichtige Informationen liefern. Denn die menschliche Netzhaut (Retina) spiegelt nicht nur Augenerkrankungen wider, sondern gilt als wertvolles Fenster in den allgemeinen Gesundheitszustand eines Menschen. Sie deutet auf Alterungsprozesse, neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer oder Herz-Kreislauf-Probleme, hin.
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Optischer Aufsatz
Für klare Bilder der Netzhaut verwenden Mediziner hochpräzise optische Bildgebungsgeräte wie die optische Kohärenztomografie (OCT). Diese Geräte sind aber groß, teuer und nicht überall verfügbar. Im Rahmen des Projekts „HealthAEye“ der Medizinischen Universität Wien will ein Forschungsteam rund um Hrvoje Bogunović diese Art der Gesundheitsüberwachung zugänglicher machen. Als Diagnosewerkzeug soll dabei das Handy dienen.
„Die Sensoren liefern heute eine deutlich höhere Auflösung und bessere Bildqualität als noch vor einigen Jahren. Das ist eine wichtige Voraussetzung dafür, dass man überhaupt Bilder erzeugen kann, die für medizinische Anwendungen interessant sind“, sagt Bogunović der futurezone. Das Smartphone allein reiche aber nicht aus. Für Netzhautaufnahmen brauche es zusätzlich ein Ophthalmoskop, das zur Untersuchung der Retina zum Einsatz kommt, beziehungsweise einen entsprechenden optischen Aufsatz, damit die Netzhaut richtig dargestellt werden kann.
© Kurier/Gilbert Novy
Individuelle Therapie
Mit HealthAEye wollen Bogunović und sein Team das laufende Monitoring von Patienten vereinfachen, die bereits diagnostiziert sind und regelmäßig behandelt werden. „Bei Erkrankungen wie der feuchten altersbedingten Makuladegeneration oder dem diabetischen Makulaödem sind die verfügbaren Therapien zwar wirksam, aber oft nicht besonders lang anhaltend. Das heißt, viele Betroffene brauchen alle paar Monate wieder Injektionen“, so der Forscher. Wann genau die nächste Behandlung notwendig ist, sei von Patient zu Patient unterschiedlich.
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HealthAEye soll diese Überwachung erleichtern. „Dadurch könnte man Veränderungen früher erkennen und die Behandlung möglichst zum richtigen Zeitpunkt durchführen – also weder zu früh noch zu spät. Das könnte Ergebnisse verbessern und unnötige Klinikbesuche reduzieren“, erklärt er.
Fakten
Die Netzhaut ist eines der am stärksten durchbluteten und stoffwechselaktivsten Gewebe im menschlichen Körper. Laut Bogunović steht sie in engem Zusammenhang mit dem zentralen Nervensystem, weil sie entwicklungsgeschichtlich eng mit dem Gehirn und über die feinen Blutgefäße gleichzeitig mit dem Herz-Kreislauf-System verbunden ist.
Dadurch können sich Veränderungen, die den gesamten Körper betreffen, oft auch in der Netzhaut zeigen.
Oculomics
Im Forschungsfeld „Oculomics“ werden aus Augenbildern mithilfe von großen Datensätzen und KI Rückschlüsse auf den allgemeinen Gesundheitszustand gezogen.
Paradigmenwechsel
Gekoppelt wird die Technologie mit einer Künstlichen Intelligenz (KI), die an der Medizinischen Universität Wien entwickelt wird. Sie wird anhand von Smartphone-basierten Bildern vom Augenhintergrund (Fundusbilder) trainiert. „Als Referenz verlassen wir uns aber auf die optische Kohärenztomografie, die derzeit der Goldstandard ist, wenn es darum geht, krankhafte Veränderungen in der Netzhaut sicher zu erkennen. Das heißt: Die KI lernt anhand von Fundusbildern, aber die OCT liefert uns die verlässliche medizinische Grundlage dafür, ob eine Läsion oder Krankheitsaktivität tatsächlich vorhanden ist.“
Zusätzlich orientiere sich das Team an internationalen Leitlinien für vertrauenswürdige medizinische KI, zum Beispiel an den kürzlich veröffentlichten „FUTURE AI“-Empfehlungen. „Damit stellen wir sicher, dass die Entwicklung nicht nur technisch, sondern auch medizinisch und ethisch sauber erfolgt.“ Mit dem Projekt soll die Gesundheitsüberwachung künftig nicht nur zugänglicher, sondern auch kostengünstiger werden. „Statt immer komplexere und teurere Hardware zu bauen, wollen wir intelligente Software entwickeln – also KI-Modelle, die auch in einfacheren Fotos vom Augenhintergrund sehr feine Krankheitszeichen erkennen können“, so Bogunović. Das würde ihm zufolge einen echten Paradigmenwechsel bedeuten: Weg davon, dass Patienten zum Gerät kommen müssen, hin zu dem, dass das Gerät zum Patienten kommt.
Monitoring für Zuhause
Auf Dauer sei diese Netzhautbildgebung als Teil der häuslichen Gesundheitsvorsorge denkbar – „ähnlich wie heute Menschen ein Blutdruckmessgerät zu Hause haben“, so der Projektleiter. HealthAEye sei dabei als ergänzende Untersuchung gedacht, um relevante Veränderungen früher zu erkennen oder Hinweise darauf zu bekommen, dass die nächste Behandlung früher notwendig wird. „Es geht ausdrücklich nicht darum, die reguläre klinische Betreuung zu ersetzen“, betont er.
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Untersucht werden soll auch, welche Rolle HealthAEye bei anderen Erkrankungen spielen kann. „Damit könnte die Netzhaut langfristig zu einer wichtigen Quelle für nicht-invasive Biomarker werden und so eine stärker proaktive und personalisierte Medizin unterstützen.“
Linse misst Augeninnendruck im Schlaf
Menschen mit grünem Star (Glaukom), einer häufigen Ursache für Blindheit, weisen einen erhöhten Augeninnendruck auf. Dieser muss von Ärzten überprüft werden. Die Tests werden in der Regel in einer Arztpraxis durchgeführt und funktionieren aktuell nur mit offenen Augen.
Wichtige Daten während der Schlafenszeit werden dabei außer Acht gelassen. Laut einer Studie steigt der Augeninnendruck aber vor allem in der Nacht deutlich an. Typischerweise erreicht er in den frühen Morgenstunden vor dem Aufstehen seinen Höhepunkt. Für Betroffene kann dieser nächtliche Druckanstieg irreversible Schäden verursachen.
Druck im Schlaf
Eine neue smarte Linse, die an der University of Electronic Science and Technology in China entwickelt wurde, kann Druck und Augenbewegungen auch bei geschlossenen Augen messen. Die Linse überträgt die gesammelten Daten drahtlos an Sensoren, die in eine dazugehörige Brillenfassung integriert sind.
Die smarte Linse basiert auf elektromagnetischen Sensoren aus spiralförmigen Kupferspulen zur Druckmessung und aus magnetischen Partikeln, welche die Augenbewegungen überwachen.
Linse verformt sich
Ändert sich der Augeninnendruck, verformt sich die Kontaktlinse leicht. Diese Verformung verändert die elektromagnetischen Eigenschaften der Kupferspulen, was von Sensoren in der Brillenfassung erkannt wird. Die magnetischen Partikel verfolgen die Augenbewegungen, indem sie Veränderungen in Magnetfeldern erfassen, während sich das Auge in verschiedene Richtungen bewegt.
Die Linse ist etwa 195 Mikrometer dick – ähnlich wie herkömmliche Kontaktlinsen. Sie hält bis zu 20 Prozent Dehnung ohne strukturelle Schäden stand.