Lasersicherheit in der Augenheilkunde

Wichtige Punkte auf einen Blick

Laserlicht ist monochromatisch, gebündelt und kohärent und besonders gefährlich, weil es auf das Auge fokussiert werden kann.
Die FDA-Klassifikation (I bis IV) legt die Gefahrenstufen fest, und medizinische Laser entsprechen der Klasse IV.
Die wichtigsten Beschwerden bei Laserschäden sind Lichtblitze, Sehverschlechterung, dunkle Flecken, verzerrtes Sehen und Farbsehstörungen.
Für laserbedingte Netzhautschäden gibt es kein standardisiertes Behandlungsprotokoll.
Reflektiertes Licht ist die häufigste Ursache für unbeabsichtigte Exposition, und der Lidschlussreflex ist unter Narkose deutlich abgeschwächt.
Um Komplikationen medizinischer Laser zu verhindern, sind die richtige Einstellung von Wellenlänge, Spotgröße, Expositionszeit und Leistung unerlässlich.
Sicherere neue Technologien wie Pattern-Scan-Laser und Mikropuls-Verfahren sind bereits in der Praxis im Einsatz.

1. Was ist Lasersicherheit in der Augenheilkunde

LASER ist die Abkürzung für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung). Er begann mit der medizinischen Nutzung von Sonnenlicht in antiken Zivilisationen und entwickelte sich zur modernen, präzisen Lasertherapie.

Laserlicht hat die folgenden drei Eigenschaften.

Monochromatisch (monochromatic): besteht nur aus Licht einer einzigen Wellenlänge.
Kollimiert (collimated): der Strahl divergiert nicht und verläuft parallel.
Kohärent (coherent): die Lichtphasen sind aufeinander abgestimmt und verstärken sich gegenseitig.

Aufgrund dieser Eigenschaften hat Laser eine Strahldichte, die Millionen Mal höher ist als die der Sonne. Da das Auge den Laser auf einen kleinen Bereich der Netzhaut mehr als 100-fach bündelt, ist das Sicherheitsmanagement in der Augenheilkunde besonders wichtig¹.

Die biologischen Wirkungen von Laser werden grob in fünf Typen unterteilt: Zerstörung, Photoablation, Koagulation, Hyperthermie und photochemische Reaktion.

Zu den Pigmenten (Chromophoren) im Auge, die Laserlicht absorbieren, gehören die folgenden.

Melanin im retinalen Pigmentepithel (RPE)
Oxyhämoglobin und Desoxyhämoglobin in den Blutgefäßen
Melanin in der Uvea
Xanthophyll im Makulapigment
Wasser

Laser werden in fast allen Bereichen der Medizin eingesetzt. Mit ihrer weiten Verbreitung kann leicht eine gewisse Sorglosigkeit entstehen, und es ist immer wichtig, sich vor Augen zu halten, dass auch Laseroperationen medizinische Eingriffe mit Risiken sind.

Die in der Augenheilkunde hauptsächlich verwendeten Laser werden nach Wellenlängenbereich dargestellt.

Wellenlängenbereich	Typischer Laser	Hauptanwendungen
Ultraviolettbereich (193 nm)	Excimer (ArF)	Refraktionskorrektur (LASIK), Behandlung von Hornhauttrübungen
Nahes Ultraviolett bis nahes Infrarot	Femtosekunde	LASIK-Lappen, Unterstützung bei der Kataraktoperation
Sichtbares Licht (Grün bis Rot)	Argon, Krypton, Diode	Retinale Photokoagulation, Iridotomie, Trabekuloplastik
Nahinfrarot (810 nm)	Halbleiter (Diode)	Transsklerale Ziliarkörper-Photokoagulation, transsklerale retinale Photokoagulation
Infrarot (1.064 nm)	Nd:YAG	Hintere Kapsulotomie, transsklerale Ziliarkörper-Photokoagulation
Ferninfrarot (10,3 μm)	Kohlendioxid (CO₂)	Hautschnitt am Augenlid

Q Wie unterscheidet sich Laserlicht von normalem Licht?

Normales Licht enthält viele Wellenlängen und breitet sich in alle Richtungen aus, Laserlicht hat jedoch drei Eigenschaften: eine einzige Wellenlänge, Parallelität und Kohärenz. Deshalb streut es nicht und erreicht mit hoher Helligkeit auch große Entfernungen; wird es ins Auge fokussiert, gibt es konzentrierte Energie an die Netzhaut ab.

2. Hauptsymptome und klinische Befunde

Subjektive Symptome

Bei akuter Exposition gegenüber einem Laser hoher Dichte sieht man zunächst einen hellen Blitz, danach kommt es durch Phototoxizität zu einer Sehverschlechterung. Die wichtigsten subjektiven Symptome sind:

Blitz: direkt nach der Exposition wird ein helles Licht wahrgenommen.
Sehverschlechterung: durch Phototoxizität oder Netzhautschädigung.
Skotom: Gesichtsfeldausfall entsprechend der verletzten Stelle.
Photophobie: Lichtempfindlichkeit.
Metamorphopsie: Gegenstände erscheinen verzerrt.
Dyschromatopsie: Farbsehstörung.
Vorübergehende Augenschmerzen und Kopfschmerzen: in der akuten Phase beobachtet.

Die Symptome betreffen oft nur ein Auge oder beide Augen in unterschiedlichem Ausmaß. Chronische Schmerzen, Rötung und Reizgefühl werden nicht durch eine Laserverletzung verursacht und sprechen für eine andere Ursache.

Klinische Befunde (Befunde, die der Arzt bei der Untersuchung bestätigt)

Bei der Fundusuntersuchung nach Pupillenerweiterung werden Gewebsblutung, Perforation und Narbenbildung bestätigt. Zu den bildgebenden Verfahren gehören AOSLO, FA, Fundusautofluoreszenz und OCT. Ort der Schädigung und Befunde unterscheiden sich je nach Wellenlängenbereich.

Wellenlängenbereich	Typischer Laser	Wichtigste Augenbefunde
450–480 nm (blau)	Blauer Laser	Defekt der äußeren Netzhaut, full-thickness Makulaloch, Makulaödem
520–536 nm (grün)	Argon grün	Defekte der äußeren Netzhaut, Zerstörung und Narbenbildung des RPE
630–670 nm (rot)	He-Ne, rote Diode	RPE-Läsionen, Zerstörung und Atrophie
1.064 nm (nahes Infrarot)	Nd:YAG	Verletzung des Hornhautepithels, Makulablutung, vollschichtiges Makulaloch

Netzhautverletzungen durch Nd:YAG-Laser erfordern besondere Vorsicht. Da die Wellenlänge von 1.064 nm unsichtbar ist, können Unfälle leicht passieren, und versehentliche Auslösungen im Labor ohne Schutzbrille kommen häufig vor. Es kann zu einer Schädigung der Fovea des dominanten Auges mit Bildung von retinalen Trübungsherden, subretinalen Blutungen und Makulalöchern kommen. In berichteten Fällen verbesserte auch eine Steroidbehandlung in der akuten Phase die Sehprognose nicht, und bei der Langzeitnachbeobachtung wurden eine epiretinale Membranbildung sowie ein Restsehvermögen von 20/100 berichtet².

Die Merkmale verschiedener bildgebender Verfahren sind unten aufgeführt.

OCT: Erkennt Anomalien auf Ebene der inneren und äußeren Netzhaut, des RPE und der Aderhaut im Mikrometerbereich. Bestätigt Makulalöcher und eine erhöhte Reflexion an der Basis.
FA: Lineare, streifenförmige Befunde und die zeitliche Entwicklung von Hypofluoreszenz zu einem hyperfluoreszenten RPE-Fensterdefekt beobachten.
Amsler-Tafel: hilfreich zum Erkennen von Metamorphopsien sowie zentralen und parazentralen Skotomen.
Humphrey-Gesichtsfeld 10-2: sehr empfindlich zum Erkennen fokaler zentraler Skotome.

Q Welche Sehstörungen treten bei einer Laserverletzung auf?

Bei akuter Exposition gegenüber einem Hochleistungslaser folgt auf den Lichtblitz eine Sehverschlechterung. Danach können ein Skotom, Metamorphopsien und Farbsehstörungen entsprechend der verletzten Stelle bestehen bleiben. Chronische Schmerzen oder Rötung sprechen für eine andere Ursache als eine Laserverletzung, daher ist eine Differentialdiagnose nötig.

3. Ursachen und Risikofaktoren

Exposition durch medizinische Laser

Medizinische Laser werden vom Anwender per Fußpedal gesteuert und über Glasfasern abgegeben. Sie können mit einem Zielstrahl (Aiming Beam) ausgestattet sein. Zu den Abgabegeräten gehören Spaltlampe, Operationsmikroskop, intraokulare Sonde und indirektes Ophthalmoskop. Die Abgabesysteme werden in vier Typen eingeteilt: transpupillär, transskleral, intraokular und Oberflächenbestrahlung.

Exposition durch nichtmedizinische Laser

Alltag/öffentlicher Bereich (Laserpointer, Scanner, Projektoren): Die Leistung ist meist gering und vorübergehend, aber es wurde berichtet, dass im Internet erhältliche Hochleistungshandlaser Photorezeptorschäden, Makulalöcher und Netzhautblutungen verursachen können³⁴.
Labor und Industrie (Schneiden, Schweißen): Hohe Intensität. Tritt auf, wenn die Bedienungsanweisungen des Geräts nicht befolgt werden.
Militärlaser: Werden für Sicherheits-, Taktik- und Kommunikationszwecke eingesetzt. Laserwaffen, die Blindheit verursachen, sind durch die Genfer Konventionen und das UN-Protokoll von 1995 verboten.
Laserbestrahlung von Flugzeugen: in den USA illegal. Die Hauptprobleme sind Ablenkung und vorübergehende Sehbeeinträchtigung; direkte Augenschäden sind selten.

Laserverletzungen können in allen Umgebungen unterberichtet sein.

Gefährdungsrisiko und FDA-Klassifizierung

Reflektiertes Licht ist die häufigste Ursache für unbeabsichtigte Exposition. Reflexionen von chirurgischen Instrumenten, Kontaktlinsen und der Hornhaut sind problematisch. Zu beachten ist, dass reflektiertes Licht bei ultravioletten und infraroten Wellenlängen unsichtbar ist. Außerdem ist unter Narkose der Lidschlussreflex stark vermindert oder aufgehoben.

Klasse I

Ungefährlich: Bei normalem Gebrauch keine Gefahr für die Augen.

Laserdrucker, CD/DVD-Player usw.

Klasse II

Geringe Gefahr: nur sichtbares Licht. Durch den Lidschlussreflex geschützt.

Barcode-Scanner usw.

Klasse III

Achtung: Direktes Hineinsehen ist mit einer schweren Gefahr verbunden.

Laserpointer usw.

Klasse IV

Hohes Risiko: schwere Gefahr für Augen und Haut. Auch reflektiertes Licht ist gefährlich.

Laser für Forschung und Medizin. Es besteht auch Brandgefahr.

Die NHZ (Nominelle Gefahrenzone) ist der Bereich, in dem sich der Laser nur begrenzt ausbreitet, sodass der Laser auch in größerer Entfernung gebündelt und gefährlich bleibt. Laser der Klasse IV und ihr reflektiertes Licht bergen zudem die Gefahr, OP-Abdeckungen zu entzünden.

Je kleiner der Spot und je kürzer die Bestrahlungszeit, desto eher kommt es zu Komplikationen.

Q Können auch handelsübliche Laserpointer die Augen schädigen?

Laserpointer entsprechen der FDA-Klasse III, und das direkte Hineinschauen ist sehr gefährlich. Bei normaler Nutzung und kurzer Exposition ist die Schwere gering, aber bei online erhältlichen Hochleistungsgeräten mit mehr als 5 mW wurden dauerhafte Netzhautschäden berichtet. Besonders Kinder mit Verhaltens-, Lern- oder psychischen Problemen haben ein höheres Risiko für Selbstverletzungen, und eine britische Untersuchung berichtete, dass 85 % der Patienten männlich und 80 % unter 20 Jahre alt waren⁴⁵.

4. Diagnose und Untersuchungen

Bei Verdacht auf eine Laserverletzung sollten Wellenlänge, Leistung und Emissionsmodus des verwendeten Lasers genau erfragt werden. Die Fundusuntersuchung mit erweiterter Pupille ist die Basisuntersuchung.

Die wichtigsten Untersuchungen sind im Folgenden aufgeführt.

OCT: erkennt Veränderungen der inneren und äußeren Netzhaut, des RPE und der Aderhaut auf Mikrometer-Ebene. Beurteilt Makulalöcher, Erhebungen und eine verstärkte Reflexion am Grund.
FA (Fluoreszein-Fundusangiografie): lineare oder streifenförmige Befunde und den zeitlichen Verlauf von einer Hypofluoreszenz zu einem hyperfluoreszenten RPE-Fensterdefekt beobachten.
Fundusautofluoreszenz (FAF): bewertet die RPE-Dysfunktion.
AOSLO (adaptive Optik, Scanning-Laser-Ophthalmoskopie): wird zur hochauflösenden Darstellung und Dokumentation von Gewebeschäden verwendet.
OCT-Angiografie: beurteilt die retinochoroidale Zirkulation nichtinvasiv. Sie kann auch bei Patienten mit Kontrastmittelallergie durchgeführt werden.
Amsler-Tafel: wird zum Erkennen von Metamorphopsien und parazentralen Skotomen verwendet.
Humphrey-Gesichtsfeld 10-2: sehr empfindlich für den Nachweis lokalisierter zentraler Skotome.

5. Standardbehandlungsmethoden

Für laserinduzierte Netzhautschäden gibt es kein standardisiertes Behandlungsprotokoll.

Steroide (intravenös oder oral): wurden vorgeschlagen, um schädliche zelluläre Entzündungsreaktionen (z. B. Makulaödem) zu verringern. Es gibt Berichte über eine Visusverbesserung mit oralem Prednisolon 0.5 mg/kg/Tag in Kombination mit Lutein⁶, jedoch haben sie Nebenwirkungen, und ihre Wirksamkeit bei Nd:YAG-Laserschäden ist unklar².
VEGF-Hemmer: werden zur Behandlung einer durch Laserschäden bedingten choroidalen Neovaskularisation eingesetzt.
Photodynamische Therapie (PDT): kann bei choroidaler Neovaskularisation eingesetzt werden.
Chirurgische Behandlung: ist in der Regel nicht indiziert. Bei nicht behobenen Komplikationen (Makulaforamen, epiretinale Membran) kann eine chirurgische Entfernung von Narbengewebe oder Blutung erfolgen.

Da keine wirksame Behandlung etabliert ist, ist die Vorbeugung am wichtigsten, zum Beispiel die konsequente Verwendung von Schutzbrillen.

Vorbeugung von Komplikationen bei der Verwendung medizinischer Laser

Überkoagulation ist die Hauptursache für Komplikationen. Bei der Photokoagulation werden die Koagulationsparameter in dieser Reihenfolge eingestellt: Wellenlänge → Spotdurchmesser → Belichtungszeit → Leistung.

Einstellung des Spotdurchmessers: Als Richtwert gelten 50–200 μm nahe der Fovea und innerhalb der Gefäßarkade sowie 200–500 μm in der Peripherie.
Einstellung der Belichtungszeit: nahe der Fovea 0,02–0,1 Sekunden, in der Peripherie grundsätzlich 0,2 Sekunden, bei abnormalen Gefäßen bis 0,5 Sekunden.
Einstellung der Leistung: Wenn kein geeigneter Koagulationsfleck erzielt wird, die Leistung nicht einfach erhöhen; eine operative Behandlung erwägen.

Die wichtigsten Komplikationen der Photokoagulation sind:

Schädigung der Nervenfaserschicht → Gesichtsfeldausfälle
Netzhaut-, subretinale und sub-RPE-Blutungen; Aderhautblutung
Bildung einer epiretinalen Membran → traktive Netzhautablösung
Schrumpfung des Glaskörpers → Glaskörperblutung und Verschlechterung der traktiven Netzhautablösung
Störung der Aderhautdurchblutung → Makulaödem, ziliokorioidale Ablösung und exsudative Netzhautablösung
Choroidale Neovaskularisation, Katarakt
Fehlbestrahlung der Fovea und der Iris → Irisatrophie
Akkommodationsstörung mit Mydriasis

Bei der Photokoagulation wurden auch Hornhauttrübung, Blutung in der Vorderkammer, Irisatrophie, hintere Synechien der Iris und Katarakt als Komplikationen berichtet.

Q Gibt es eine Behandlung, wenn das Auge durch einen Laser verletzt wurde?

Es gibt kein standardisiertes Behandlungsprotokoll. Steroide, VEGF-Inhibitoren, PDT und Operation können je nach Situation erwogen werden, aber eine wirksame Behandlung ist nicht immer etabliert. Insbesondere ist die Wirkung einer Steroidtherapie bei Nd:YAG-Laserverletzungen unklar. Vorbeugung ist am wichtigsten, und das Tragen einer Schutzbrille ist grundlegend.

6. Pathophysiologie und genauer Entstehungsmechanismus

Laserlicht ist hochgerichtetes, monochromatisches, kohärentes Licht mit hoher Leistung, und es wirkt im lebenden Gewebe über wellenlängenspezifische Mechanismen.

Zerstörung (Disruption)

Nd:YAG-Laser (gepulste Welle) ist ein typisches Beispiel. Er schneidet Gewebe mechanisch durch Plasmabildung. Wird für die hintere Kapsulotomie und Hautinzision verwendet.

Photoablation

Der Excimerlaser (ArF 193 nm) ist das typische Beispiel. Er sendet Impulse aus, die die Bindungen zwischen den Molekülen aufbrechen und Gewebe ohne Narbenbildung zerstören. Er wird für die LASIK-Hornhautablation verwendet.

Koagulation

Laser im sichtbaren Bereich (grün, gelb, rot) sind typische Beispiele. Sie werden von Melanin und Hämoglobin absorbiert und verursachen eine thermische Koagulation. Sie werden für die Netzhaut-Photokoagulation und die Iridotomie verwendet.

Photochemische Reaktion

Die PDT (photodynamische Therapie) ist ein typisches Beispiel. Ein photosensibilisierender Stoff absorbiert Licht und erzeugt reaktive Sauerstoffspezies, die das Gewebe schädigen. Sie wird zur Behandlung der choroidalen Neovaskularisation eingesetzt.

Die Absorptionseigenschaften nach Wellenlänge im sichtbaren Bereich sind wie folgt.

Melaninabsorption: Je länger die Wellenlänge, desto niedriger der Absorptionskoeffizient.
Hämoglobinabsorption: Bei gelben Wellenlängen am höchsten, bei roten Wellenlängen geringer.
Gewebedurchdringung: Je länger die Wellenlänge, desto höher. Gelb wird häufig verwendet, weil es eine hohe thermische Umwandlungseffizienz hat.
Rote Wellenlängen: geringe Hämoglobinabsorption und sehr gute Durchdringung. Geeignet für Läsionen unter Blutungen und Fälle mit Trübung der transparenten Medien des Auges.
Blaue Wellenlängen (450–480 nm): werden vom Makulapigment Xanthophyll stark absorbiert. Für die Behandlung der Makula sind sie ungeeignet.
Diodenlaser (810 nm): Er hat eine hohe Gewebepenetration und wird für die transsklerale Ziliarkörper-Photokoagulation und die transsklerale Netzhaut-Photokoagulation verwendet. Er entspricht auch der maximalen Absorptionswellenlänge von ICG.
Kohlendioxidlaser (10.3 μm): Er wird von Wasser absorbiert und führt zur Verdampfung. Er wird im gepulsten Modus für Hautinzisionen am Augenlid verwendet.

Der Femtosekundenlaser (Impulse im Bereich von 10^-15 Sekunden) nutzt die Gewebedestruktion durch Plasmaerzeugung. Er wird in der refraktiven Chirurgie (LASIK-Lappenbildung) und in der Kataraktchirurgie (Hornhautschnitte, vordere Kapsulotomie, Kernfragmentierung) eingesetzt.

7. Neueste Forschung und zukünftige Perspektiven (Berichte im Forschungsstadium)

Muster-Scan-Laser

Dies ist eine Technik, bei der mehrere Koagulationspunkte mit einer einzigen Bestrahlung automatisch im Muster abgegeben werden. Die Bestrahlungszeit pro Punkt ist sehr kurz, etwa 0.02 Sekunden, sodass Schäden an den inneren Schichten der Netzhaut und an der Aderhaut begrenzt werden und Koagulationspunkte entstehen, die auf die äußere Schicht beschränkt sind. Die Behandlungszeit kann dadurch erheblich verkürzt werden.

Kurzpuls-Photokoagulation

Dabei wird die Bestrahlungszeit auf etwa ein Zehntel der herkömmlichen Zeit (0.01 bis 0.02 Sekunden) und die Leistung auf etwa das Dreifache eingestellt. Die Schädigung der inneren Netzhautschichten ist geringer, und die Schmerzen während der Behandlung werden reduziert. Auch die langfristige Ausdehnung der Koagulationsherde soll geringer sein.

Mikropuls-Photokoagulation

Dies ist eine subthreshold-Behandlung, bei der nur das retinale Pigmentepithel selektiv koaguliert wird. Es wird erwartet, dass ein therapeutischer Effekt erzielt wird, während die Schädigung der Nervenfaserschicht der Netzhaut minimiert wird.

Navigationslaser

Es handelt sich um ein Funduskamera-basiertes Abgabesystem mit automatischer Bestrahlung und Tracking-Funktion. Es kann mit Angiografie-Aufnahmen überlagert werden und ermöglicht so eine sehr präzise Bestrahlung.

Einsatz der OCT-Angiografie

Dies ist ein nichtinvasives Verfahren, mit dem die retinochoroidale Zirkulation beurteilt werden kann und das auch bei Patienten mit Kontrastmittelallergie durchgeführt werden kann. Es setzt sich zunehmend als neue Option für die Voruntersuchung vor der Laserphotokoagulation durch.

8. Referenzen

Bhavsar KV, Michel Z, Greenwald M, Cunningham ET Jr, Freund KB. Retinal injury from handheld lasers: a review. Surv Ophthalmol. 2021;66(2):231-260. PMID: 32628946. ↩
Park DH, Kim IT. A case of accidental macular injury by Nd:YAG laser and subsequent 6 year follow-up. Korean J Ophthalmol. 2009;23(3):207-209. PMID: 19794950. ↩ ↩²
Birtel J, Harmening WM, Krohne TU, Holz FG, Charbel Issa P, Herrmann P. Retinal Injury Following Laser Pointer Exposure. Dtsch Arztebl Int. 2017;114(49):831-837. PMID: 29271340. ↩
Linton E, Walkden A, Steeples LR, Bhargava A, Williams C, Bailey C, Quhill FM, Kelly SP. Retinal burns from laser pointers: a risk in children with behavioural problems. Eye (Lond). 2019;33(3):492-504. PMID: 30546136. ↩ ↩²
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Marinescu AI, Hall CM. Laser-Induced Maculopathy and Outcomes After Treatment With Corticosteroids and Lutein. Cureus. 2021;13(9):e18268. PMID: 34692258. ↩