Färbung optischer Linsen und wellenlängenspezifische Filter

Auf einen Blick: Die wichtigsten Punkte

Wichtige Punkte dieser Erkrankung

• Die Färbung optischer Linsen und wellenlängenspezifische Filter sind optische Technologien zur Reduzierung von Photophobie (Lichtempfindlichkeit).
• FL-41-Linsen wurden in den späten 1980er Jahren entwickelt und blockieren selektiv blaugrünes Licht um 480 nm.
• Das Melanopsin (λmax≈482 nm) intrinsisch photosensitiver retinaler Ganglienzellen (ipRGC) ist an der Entstehung von Photophobie beteiligt.
• Die Hauptindikationen sind Migräne, benigner essenzieller Blepharospasmus (BEB), Postkommotionssyndrom (PCS), Zapfenerkrankungen und Augenschmerzen.
• In Japan werden lichtblockierende Brillen klinisch bei Blepharospasmus und Zapfendystrophie eingesetzt.
• Die meisten Studien berichten über eine subjektive Besserung der Symptome, jedoch sind die Stichprobengrößen klein und die Evidenzstufe begrenzt.
• Kommerziell erhältliche FL-41-Gläser weisen Qualitätsschwankungen auf, daher ist die Überprüfung der Bezugsquelle wichtig.

1. Färbung optischer Linsen und wellenlängenspezifische Filter

Die Färbung optischer Linsen und wellenlängenspezifische Filter sind optische Technologien, die darauf abzielen, die durch Photophobie (Lichtempfindlichkeit) verursachten starken Beschwerden zu reduzieren.

FL-41-Gläser gelten als erster Erfolg in diesem Bereich. Sie wurden Ende der 1980er Jahre entwickelt, um Beschwerden durch Leuchtstofflampen zu reduzieren und die Produktivität am Arbeitsplatz zu steigern¹⁾. Der Name leitet sich von ihrer Entwicklung ab: Es handelt sich um eine Linsenfärbungstechnik, die blaugrünes Licht um 480 nm selektiv blockiert²⁾.

Im Gegensatz zu einfachen getönten Gläsern (Sonnenbrillen), die die Lichtmenge über alle Wellenlängen reduzieren, blockieren FL-41-Gläser und optische Notchfilter selektiv bestimmte Wellenlängen.

In jüngerer Zeit wurden optische Notchfilter entwickelt. Durch das Aufbringen einer dünnen Schicht auf die Linsenoberfläche ist es möglich, bestimmte Wellenlängen noch präziser zu blockieren als bei FL-41-Gläsern³⁾.

Klinische Anwendung in Japan : Bei der Behandlung von Blepharospasmus wird das Tragen von Lichtschutzbrillen bei Patienten versucht, die über lichtinduzierte Krämpfe oder Photophobie klagen. Auch bei Patienten mit Zapfendystrophie und starker Photophobie gilt das Tragen von Lichtschutzbrillen als wirksam zur Linderung der Symptome.

Q Was ist das FL-41-Glas? Wie unterscheidet es sich von einer normalen Sonnenbrille?

A

FL-41-Gläser sind getönte Gläser, die blaugrünes Licht um 480 nm selektiv blockieren und sich grundlegend von einfachen dunklen Gläsern unterscheiden. Während normale Sonnenbrillen die Lichtmenge über alle Wellenlängen gleichmäßig reduzieren, blockieren FL-41-Gläser gezielt die Wellenlängen, die Photophobie verursachen. Für den detaillierten Mechanismus siehe den Abschnitt „Pathophysiologie und detaillierte Pathogenese“.

2. Hauptsymptome und klinische Befunde

Subjektive Symptome (Symptome, die mit getönten Gläsern behandelt werden)

• Photophobie (Lichtempfindlichkeit) : starkes Unbehagen durch Licht. Dies ist das Hauptsymptom, das für diese Technologie indiziert ist.
• Lichtempfindlichkeit und Trockenheitsgefühl der Augen : Patienten mit Blepharospasmus leiden häufig unter Lichtempfindlichkeit und Trockenheitsgefühl der Augen.
• Verschlimmerung der Krämpfe : Die Krämpfe des Blepharospasmus verschlimmern sich bei Helligkeit, Müdigkeit und Lesen und bessern sich im Dunkeln.

Klinische Befunde (betroffene Erkrankungen)

Die wichtigsten Erkrankungen, bei denen ein wellenlängenspezifischer Filter indiziert ist, sind die folgenden.

Migräne

Hauptbeschwerde : Lichtscheu als Hauptbegleitsymptom

Empfohlener Filter : FL-41-Linse (Blockade um 480 nm)

Evidenz : Wirksamkeit nachgewiesen

Gutartiger essenzieller Blepharospasmus

Hauptbeschwerde : lichtinduzierter unwillkürlicher Lidschluss

Empfohlener Filter : blaugrünlichtblockierende Linse, Lichtschutzbrille

Evidenz : Wirksamkeit nachgewiesen

Postkommotionelles Syndrom

Hauptbeschwerde : Vielfältige visuelle Symptome einschließlich Lichtempfindlichkeit

Empfohlener Filter : FL-41-Gläser

Evidenz : Verbesserung des subjektiven Komforts berichtet (kleine Studie)

Zapfenstörungen und andere

Zapfenphotorezeptorstörung: Ausgeprägte Lichtscheu. Rote Kontaktlinsen zeigen die überzeugendste Besserung.

Augenschmerzen: Entsprechend der Schmerzverstärkung durch Lichtreiz.

Visuelles Flimmersyndrom (VSS): FL-41-Gläser gelten als wirksam bei Lichtempfindlichkeit.

Auch bei Achromatopsie ist Lichtscheu eines der charakteristischen Symptome, und Lichtschutzmaßnahmen sind wichtig.

3. Ursachen und Risikofaktoren

Mechanismen, die Photophobie verursachen

Intrinsisch photosensitive retinale Ganglienzellen (ipRGC) spielen eine zentrale Rolle bei der Entstehung von Photophobie.

• Lichtempfindlichkeit von Melanopsin: Das in ipRGC enthaltene Photopigment Melanopsin hat seine maximale Empfindlichkeit bei Wellenlängen um 481 nm (blaugrünes Licht)²⁾. Diese Wellenlänge führt zur Isomerisierung von Melanopsin.
• Bistabilität: Melanopsin ist bistabil und isomerisiert bei zwei Wellenlängen: 481 nm und 587 nm.
• Eingang in nozizeptive Zentren: Die Stimulation von ipRGC steht im Zusammenhang mit nozizeptiven Zentren im Thalamus, und die 481-nm-Komponente des Umgebungslichts kann die Schmerzzentren im Thalamus aktivieren.
• Unabhängige Lichtinformationsübertragung: ipRGC können Lichtsignale auch ohne Stäbchen und Zapfen übertragen und sind an zirkadianem Rhythmus, Pupillenreflex und thalamischer Nozizeption beteiligt.

Basierend auf diesen Mechanismen ist die Blockierung von Wellenlängen um 481 nm die theoretische Grundlage für wellenlängenspezifische Filter, da sie die Lichtinformationsübertragung durch ipRGC reduziert und den Eingang in die nozizeptiven Thalamuszentren unterdrückt.

Prävention und tägliche Pflege

Bei Photophobie ist es wichtig, einen Augenarzt aufzusuchen und die zugrunde liegende Ursache abklären zu lassen. FL-41-Gläser und Lichtschutzbrillen sind im Handel erhältlich, es wird jedoch empfohlen, vor dem Kauf einen Fachmann zu konsultieren. Die Verwendung geeigneter Filtergläser drinnen und draußen kann zur Linderung der Symptome beitragen.

Q Warum verursachen nur bestimmte Lichtwellenlängen Unbehagen?

A

Das in ipRGCs enthaltene Melanopsin hat seine maximale Empfindlichkeit für blaugrünes Licht bei etwa 481 nm. Es wird angenommen, dass dieses Wellenlängenband selektiv die nozizeptiven Zentren im Thalamus aktiviert. Daher wird angenommen, dass die selektive Blockierung von Licht um 480 nm wirksamer zur Reduzierung der Photophobie ist als eine gleichmäßige Reduzierung der Gesamtlichtmenge.

4. Diagnose und Untersuchungsmethoden

Um die Indikation für wellenlängenspezifische Filter zu stellen, ist es wichtig, zunächst die zugrunde liegende Ursache der Photophobie zu diagnostizieren.

• Differenzialdiagnose der Ursachen : Photophobie ist ein Symptom vieler Erkrankungen wie Migräne, Blepharospasmus, Zapfenstörungen und posttraumatischem Syndrom. Die Identifizierung der Ursache führt zur Auswahl des geeigneten Filters.
• Lidschlagtest : Bei Blepharospasmus wird versucht, den Krampf durch den Lidschlagtest auszulösen. Es gibt drei Arten: schneller Lidschlag, leichter Lidschlag (leichtes Schließen) und starker Lidschlag (festes Schließen), und das Auslösemuster des Krampfes wird bewertet.
• Pupillometrie : eine Untersuchungsmethode zur quantitativen Bewertung der ipRGC-Funktion.
• Chromatische Pupillenlichtreflexuntersuchung (chromatische Pupillometrie) : Misst die Pupillenreaktion auf Lichtreize unterschiedlicher Wellenlängen und ermöglicht so die selektive Beurteilung der Melanopsinantwort.

Grenzen der Behandlungsindikation

Wellenlängenspezifische Filter können bei Photophobie (afferentem Problem) wirksam sein. Für efferente Probleme wie Konvergenzinsuffizienz oder verminderte Lesegeschwindigkeit wurde hingegen keine Wirksamkeit nachgewiesen. Wenn diese Symptome im Vordergrund stehen, ist ein anderer Ansatz wie Sehtraining anstelle von Linsen erforderlich.

5. Standardbehandlung

Anwendung in Japan (höchste Priorität)

Für die folgenden Erkrankungen werden Lichtschutzbrillen als Behandlungsoption genannt.

• Blepharospasmus (benigner essentieller Blepharospasmus) : Lichtschutzbrillen oder Klemmenbrillen werden als eine der Behandlungsoptionen aufgeführt. Bei Patienten mit lichtinduzierten Krämpfen oder Photophobie kann ein Versuch mit Lichtschutzbrillen unternommen werden.
• Zapfendystrophie : Bei Patienten mit starker Photophobie wird das Tragen einer Lichtschutzbrille als wirksam zur Linderung der Symptome angesehen.

Filtertypen und krankheitsspezifische Empfehlungen

Die nach Erkrankung oder Symptom empfohlenen Filter sind unten aufgeführt.

Erkrankung/Symptom	Empfohlener Filter	Evidenztrend
Migräne	FL-41-Gläser	Wirksamkeit nachgewiesen
Gutartiger essenzieller Blepharospasmus	Lichtschutzbrille FL-41	Wirksamkeit nachgewiesen
Postkommotionelles Syndrom	FL-41-Gläser	Subjektive Besserung (kleine Studie)
Zapfenstörung	Rote Kontaktlinsen	Überzeugendste Verbesserung berichtet
Visuelles Flimmern	FL-41-Brille	Wirksamkeit bei Lichtempfindlichkeit berichtet

FL-41-Gläser

• Getönte Gläser, die Wellenlängen um 480 nm selektiv blockieren²⁾.
• Wirksamkeit wurde bei Migräne und BEB nachgewiesen.
• Die Gläser sind typischerweise rosa bis bernsteinfarben und unterscheiden sich im Wirkmechanismus von Sonnenbrillen, die die Gesamthelligkeit reduzieren.

Optische Notchfilter

• Eine Dünnschichtbeschichtung auf der Glasoberfläche ermöglicht eine präzisere Wellenlängenblockierung als FL-41³⁾.
• Da es gezieltere Wellenlängenbereiche ansprechen kann, wird eine zukünftige klinische Anwendung erwartet.

Hinweis: Qualitätsschwankungen bei FL-41-Produkten

Es wurde berichtet, dass handelsübliche Produkte mit der Kennzeichnung „FL-41“ tatsächlich nicht die Sperreigenschaften von FL-41 aufweisen. Die Sperrwellenlängeneigenschaften können je nach Produkt variieren, und beim Kauf ist eine sorgfältige Überprüfung der Legitimität des Lieferanten erforderlich. Zudem ist zu beachten, dass viele Studien kleine Stichprobengrößen haben und die Evidenzlage begrenzt ist.

Q Welche Linsenfarbe ist bei welcher Erkrankung wirksam?

A

FL-41-Linsen (Blockierung von blau-grünem Licht um 480 nm) haben bei Migräne und benignem essenziellem Blepharospasmus Wirksamkeit gezeigt. Bei Zapfenerkrankungen (Funktionsstörung der Zapfenphotorezeptoren) zeigen rote Kontaktlinsen die überzeugendste Verbesserung. Beim Postkommotionssyndrom wurde in kleinen Studien eine subjektive Verbesserung des Komforts durch FL-41 berichtet.

Q Sind handelsübliche FL-41-Linsen zuverlässig?

A

Auch wenn ein Produkt mit FL-41 gekennzeichnet ist, haben einige nicht die vorgeschriebenen Sperreigenschaften. Vor dem Kauf ist es wichtig zu überprüfen, ob der Lieferant die offiziellen Spezifikationen erfüllt. Es wird empfohlen, einen Facharzt zu konsultieren und ein geeignetes Produkt auszuwählen.

6. Pathophysiologie und detaillierter Pathomechanismus

ipRGC und Grundlagen des Melanopsins

ipRGCs sind ein dritter Typ von Photorezeptorzellen, die unabhängig von Stäbchen und Zapfen Licht wahrnehmen können. Sie enthalten das Photopigment Melanopsin mit einer maximalen Absorptionswellenlänge (λmax) von 482 nm.

• Giant ipRGC: etwa 3.000 Zellen, die Dendriten über einen großen Netzhautbereich ausbreiten und Melanopsin exprimieren.
• Vielfältige Funktionen der ipRGCs: Sie bilden den Hauptafferenzweg des Pupillenlichtreflexes und sind auch an der zirkadianen Rhythmik, der Stimmungsregulation und der visuellen Bildentstehung beteiligt. Es wurde gezeigt, dass Licht über Melanopsin-exprimierende Neuronen direkt Stimmung und Lernen beeinflusst.

Integration der Pupillenreaktion

Der Pupillendurchmesser wird durch die additive Integration von Signalen aus der inneren Netzhaut (ipRGC/Melanopsin-System) und der äußeren Netzhaut (Stäbchen/Zapfen-System) bestimmt.

• Zapfenvermittelte Pupillenreaktion: kurze Latenz, schnelle Kontraktionsgeschwindigkeit, schnelle Rückkehr zur Baseline nach Lichtreiz. Steuert die tonische Kontraktion auf Kontraständerungen.
• Melanopsinvermittelte Pupillenreaktion: lange Latenz, langsame Kontraktionsgeschwindigkeit, gekennzeichnet durch Persistenz. Legt den helladaptierten Pupillendurchmesser bei längerer Lichteinwirkung fest.
• Beleuchtungsabhängige Integration: Bei Dunkeladaptation dominiert die Stäbchenantwort, bei Helladaptation tritt die Melanopsinantwort auf und die Stäbchen fallen aus, bei höherer Beleuchtung wird die Zapfenantwort addiert.
• Verstärkungskontrolle: Die Verstärkungskontrolle der Pupillensteuerung wird vermutlich im Edinger-Westphal-Kern lokalisiert.

Alterung und Melanopsin-Funktion

Es wurde gezeigt, dass die Melanopsin-Funktion zwischen dem ersten und achten Lebensjahrzehnt relativ stabil bleibt, danach tritt eine deutliche Abnahme ein. Da die melanopsinvermittelte Pupillenreaktion unabhängig vom Alter relativ stabil ist, kann der Effekt wellenlängenspezifischer Filter auch bei älteren Menschen erwartet werden.

Theoretische Grundlage der Wellenlängenblockade

Das Wirkprinzip von FL-41-Linsen und Notch-Filtern besteht darin, den Input zu ipRGCs durch Blockieren von Wellenlängen um 481 nm zu reduzieren und so die Signalübertragung zu den nozizeptiven Zentren des Thalamus zu unterdrücken ^{2, 3)}. Selbst in Fällen, in denen Zapfen und Stäbchen nicht funktionieren (z. B. bei Netzhautdegenerationen), können ipRGCs Lichtsignale übertragen, sodass Wellenlängenfilter bei diesen Erkrankungen zur Linderung von Photophobie beitragen können.

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7. Aktuelle Forschung und Zukunftsperspektiven (Berichte aus der Forschungsphase)

Für Patienten: Bitte unbedingt lesen

Die folgenden Inhalte befinden sich derzeit in der Forschungs- oder klinischen Prüfphase und sind keine Standardbehandlung, die in allgemeinen Krankenhäusern angeboten wird. Es handelt sich um Referenzinformationen für Fachleute zur zukünftigen medizinischen Entwicklung.

Optogenetik

Die optogenetische Forschung schreitet voran, um die verlorene Lichtrezeptorfunktion durch Gentechnik wiederherzustellen.

• Ektopische Expression von Melanopsin : Durch ektopische Expression von Melanopsin in retinalen Ganglienzellen (RGC) wurde bei blinden Mäusen eine Verbesserung des Pupillenreflexes und die Wiederherstellung der Hell-Dunkel-Unterscheidungsfähigkeit erreicht.
• Anwendung von Chimärenproteinen : Es wird daran geforscht, die Opto-mGluR6-Chimäre in ON-Bipolarzellen zu exprimieren und die Lichtantwort in Netzhautdegenerationsmodellen wiederherzustellen.
• Channelrhodopsin-Gentherapie: Klinische Studien zur Gentherapie mit Channelrhodopsin sind im Gange (NCT02556736 etc.).

Fortschritte in der ipRGC-Forschung

In einer Studie, bei der Rhesusaffen ein Melanopsin-gerichtetes Immunotoxin verabreicht wurde, um ipRGCs selektiv zu entfernen, wurde eine signifikante Abschwächung des Pupillenreflexes nach ipRGC-Entfernung bestätigt, was die Aufklärung der Rolle der ipRGCs beim Pupillenlichtreflex vorantreibt.

Untersuchung nichtmedikamentöser Therapien

Die repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) wird als nichtmedikamentöse Therapie für Lichtempfindlichkeit beim visuellen Schneesyndrom (VSS) untersucht. Die kombinierte Anwendung von rTMS und wellenlängenspezifischen Filtern bedarf weiterer Forschung.

Herausforderungen bei der Verbreitung

Derzeit sind die geringe Verfügbarkeit in Optikergeschäften, das mangelnde Bewusstsein der Ärzte und die hohen Kosten beim Online-Kauf Hindernisse für die Verbreitung von wellenlängenspezifischen Filtern.

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8. Literaturverzeichnis

1. Wilkins AJ, Wilkinson P. A tint to reduce eye-strain from fluorescent lighting? Preliminary observations. Ophthalmic & physiological optics : the journal of the British College of Ophthalmic Opticians (Optometrists). 1991;11(2):172-5. doi:10.1111/j.1475-1313.1991.tb00217.x. PMID:2062542.

2. Katz BJ, Digre KB. Diagnosis, pathophysiology, and treatment of photophobia. Surv Ophthalmol. 2016.

3. Hoggan RN, Subhash A, Blair S, Digre KB, Baggaley SK, Gordon J, et al. Thin-film optical notch filter spectacle coatings for the treatment of migraine and photophobia. Journal of clinical neuroscience : official journal of the Neurosurgical Society of Australasia. 2016;28:71-6. doi:10.1016/j.jocn.2015.09.024. PMID:26935748; PMCID:PMC5510464.