Borkenstein & Borkenstein
Research & Laboratory
Wissenschaft & Innovation
Neben unserer täglichen klinischen Arbeit am Patienten bildet die Forschung einen zweiten zentralen Schwerpunkt. Im Rahmen der Borkenstein & Borkenstein Research & Laboratory GmbH widmen wir uns der Grundlagenforschung, der Durchführung spezialisierter Analysen und Evaluierungen sowie der Mitwirkung an multizentrischen Studien im In- und Ausland. Ein besonderer Teil unserer Tätigkeit umfasst die Untersuchung von Intraokularlinsen an der optischen Bank, wo optische Eigenschaften und Materialverhalten unter standardisierten Bedingungen getestet werden. Diese Arbeiten erfolgen häufig in enger Kooperation mit Universitäten, Forschungseinrichtungen und spezialisierten Laboren.
Darüber hinaus entwickeln wir gemeinsam mit der Industrie neue ophthalmologische Geräte und Devices, darunter Injektorsysteme, chirurgische Instrumente und Viskoelastika. Die Verbindung aus klinischer Erfahrung, wissenschaftlicher Methodik und technischem Know-how ermöglicht es uns, Innovation aktiv mitzugestalten. Ein aktuelles Forschungsfeld beispielsweise ist die „individualisierte Medizin“ in der Ophthalmologie. So wurden etwa von uns neue Kalkulationsmodelle zur präziseren Bestimmung des Glaskörpervolumens entwickelt – ein Ansatz, der künftig helfen kann, Risiko-Nutzen-Abwägungen bei verschiedenen Behandlungsstrategien weiter zu optimieren.
Innovative Ideen aus unseren Projekten mündeten bereits in Patententwicklungen, welche die Weiterentwicklung moderner ophthalmologischer Technologien und Therapien unterstützte. Zusätzlich pflegen wir einen intensiven wissenschaftlichen Austausch mit ExpertInnen weltweit, um aktuelle Erkenntnisse rasch in die Praxis einzubinden und bestmögliche Behandlungsstandards sicherzustellen. All diese Aktivitäten werden durch die Borkenstein & Borkenstein Research & Laboratory GmbH strukturiert gebündelt – als Kompetenzzentrum für angewandte Forschung, Innovation und internationale Zusammenarbeit. So wurde das Unternehmen bereits mit dem begehrten ACR – Innovationspreis des Bundesministeriums (Austrian Cooperative Research) ausgezeichnet.
Weiters konnten Borkenstein & Borkenstein mit Hilfe der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) im Rahmen eines „Bridge Projektes“ in Kooperation mit der Technischen Universität Graz erstmals weltweit mögliche Zusammenhänge von Mikroplastik und Nanoplastikpartikeln von Intraokularlinsenmaterialien und deren Verpackungen untersuchen.
Überblick über kürzlich abgeschlossene Projekte
Messung von Partikelfreisetzungen aus Intraokularlinsen
Eine spannende Untersuchung wurde weltweit erstmals in dieser Form durchgeführt – im Rahmen einer Forschungskooperation zwischen unserer Arbeitsgruppe und der Technischen Universität Graz.
Intraokularlinsen (IOLs) gehören zu den am häufigsten eingesetzten Implantaten und verbleiben meist jahrzehntelang im Auge. Gleichzeitig wächst das allgemeine Bewusstsein für Mikroplastik und die Frage, ob auch medizinische Implantate im Körper Partikel freisetzen könnten. In dieser Studie wurden sieben unterschiedliche IOL-Typen über einen Zeitraum von 30 Tagen untersucht, um mögliche Partikelabgabe unter Laborbedingungen zu erfassen. Hierfür kamen drei Methoden zum Einsatz: OptoFluidic Force Induction (OF2i) als neue Technologie zur kontinuierlichen Partikelzählung sowie μ-FTIR-ATR und μ-Raman-Mikroskopie zur chemischen Identifikation der Partikel. Das Ergebnis ist für uns und PatientInnen sehr erfreulich: Über den gesamten Untersuchungszeitraum konnte keine relevante Partikelabgabe durch die IOLs selbst festgestellt werden. Weder zeigte OF2i eine Zunahme der Partikelanzahl, noch konnte unter über 500 analysierten Partikeln ein einziges dem IOL-Material zugeordnet werden. Interessant war jedoch, dass Mikroplastikpartikel von Verpackungsmaterialien (PE, PP) nachgewiesen werden konnte .Die Ergebnisse sprechen damit für eine hohe Materialstabilität moderner IOLs. Künftige Untersuchungen sollten längere Zeiträume oder beschleunigte Alterungsmodelle (Hitze, UV, Oxidation) auch einbeziehen, um noch reale Langzeitbedingungen noch besser zu simulieren. Außerdem werden diese Daten an große Herstellerfirmen weitergegeben und so können auch Verpackungen evtl. in Zukunft mit noch höherer Qualität hergestellt werden.
Geometrie moderner, presbyopie-korrigierender Premium-Intraokularlinsen
Ein Projekt untersuchte im Detail die Geometrie moderner, presbyopie-korrigierender Premium-Intraokularlinsen und deren Verhalten im Kapselsack unter unterschiedlichen anatomischen Bedingungen. Die Form der Haptiken (Bügel zur Fixation im Auge) und die Struktur der Optik-Haptik-Verbindung können entscheidend beeinflussen, wie stabil eine Linse im Auge liegt – unmittelbar nach der Operation ebenso wie langfristig. Um diese Mechanismen besser zu verstehen, wurden diverse Intraokularlinsen mithilfe hochauflösender Computertomografie analysiert. Zunächst wurden alle Linsen im trockenen, unkomprimierten Zustand gescannt, um Geometrie, Materialstärken und OHJ-Dimensionen exakt zu vermessen. Anschließend wurden die IOLs unterschiedlich komprimiert, um das Kontaktverhalten zwischen Haptik und simuliertem Kapselsack zu erfassen. Dabei zeigten sich deutliche Unterschiede: Optikdicken, OHJ-Volumen, Oberflächenareale und Länge der Kontaktzonen variierten teils erheblich zwischen den Modellen. Diese Ergebnisse zeigen, dass bestimmte IOL-Geometrien je nach anatomischer Situation Vorteile oder Nachteile in unterschiedlichen Augen haben können. Eine Bewertung im Sinne von „besser“ oder „schlechter“ ist jedoch nicht möglich, da im klinischen Alltag viele weitere Faktoren eine Rolle spielen. Die Studie unterstreicht jedoch, wie wichtig detaillierte Kenntnisse der IOL-Geometrie sind, um für jeden individuellen Patienten die bestmögliche Linsenwahl zu treffen.
Optische Eigenschaften neuer refraktiver Enhanced-Depth-of-Focus (EDoF) Intraokularlinsen
Ein anderes Projekt untersuchte die optischen Eigenschaften neuer refraktiver Enhanced-Depth-of-Focus (EDoF) Intraokularlinsen auf der optischen Bank. Ziel war es, objektive Messdaten darüber zu gewinnen, wie groß der Sehbereich (Schärfentiefe) dieser Linse ist, wie stabil die Sehschärfe über verschiedene Defokusbereiche bleibt und welche Wellenfrontmuster die Optik erzeugt. Hierfür wurden Modulation Transfer Function (MTF) Messungen sowohl „through frequency“ als auch „through focus“ durchgeführt – also die Abbildungsschärfe bei unterschiedlichen räumlichen Frequenzen und bei unterschiedlicher Fokuseinstellung. Zudem wurden Simulationen der erwarteten Sehschärfe berechnet. Die Messungen erfolgten unter unterschiedlichen Pupillengrößen (3.0 mm und 4.5 mm), um möglichst reale Bedingungen gut abzubilden. Zusätzlich wurden höhere optische Aberrationen analysiert, um das Funktionsprinzip der Optik zu verstehen. Die Ergebnisse sind wichtig, damit Ärzte reale Daten aus dem Labor haben und nicht auf Werbeartikel der Firmen angewiesen sind. Diverse ähnliche Optical Bench Analysen von neuen IOLs wurden durchgeführt.
Nd:YAG-Laser-Kapsulotomien
Diverse weitere Laborstudien untersuchten, wie stark Nd:YAG-Laser-Kapsulotomien – der Goldstandard zur Behandlung des Nachstars – die Bildqualität moderner presbyopie-korrigierender Intraokularlinsen beeinflussen können – wenn inakkurat angewendet. Da Premium-IOLs mit diffraktiven Zonen oder komplexen Optiken besonders sensibel auf Oberflächendefekte reagieren, wurden verschiedene Linsentypen untersucht: Die Untersuchung umfasste Oberflächenanalysen, USAF-Auflösungs- und Kontrasttests, Spektraltransmissionsmessungen und durch-Fokus-Kontrastmessungen. Nach der Basismessung wurden gezielt sieben YAG-Pits in der zentralen 3,5-mm-Zone erzeugt und alle Messungen wiederholt. Die Ergebnisse zeigen, dass YAG-Pits bei allen getesteten Linsen die Bildleistung deutlich verschlechtern. Das Bildkontrastniveau sank auf 66 %, 64 %, 60 %, 52 % und 59 %. Die Lichttransmission nahm ebenfalls ab – je nach Linse auf 88 %, 87 %, 92 %, 79 % und 91 %. Besonders betroffen war der Bereich zwischen 450 und 800 nm, der für das alltägliche Sehen relevant ist. USAF-Charts bestätigten eine deutliche Reduktion der optischen Abbildungsqualität. Die Studie zeigte also, dass Nd:YAG-Laserbehandlungen an Premium-IOLs immer mit größter Vorsicht durchgeführt werden müssen, um mikroskopische Schäden und damit eine Verschlechterung der Sehqualität zu vermeiden. Richtig durchgeführt kommt es zu keinem Schaden und einer Verbesserung der Sehleistung.
Wirkstoffmenge bei intravitrealen Injektionen
Eine weitere Idee von uns und Innovation beschäftigte sich mit einer bisher kaum beachteten Tatsache: Obwohl die individualisierte Medizin in vielen Bereichen bereits Gold-Standard ist, wird die Wirkstoffmenge bei intravitrealen Injektionen in der Augenheilkunde bisher nicht exakt an das individuelle Volumen des Glaskörpers angepasst. In Lehrbüchern und Zulassungsstudien wird dieses Volumen meist pauschal mit „ca. 4-5 ml“ angenommen, obwohl die tatsächliche Größe des Glaskörpers je nach Augenlänge/Größe des Bulbus stark variieren kann. Ziel des >5 Jahre dauernden Projektes und der Studie war es daher, erstmals ein zuverlässiges Modell zur Berechnung des individuellen Glaskörpervolumens zu entwickeln. In dieser retrospektiven Analyse wurden Augen evaluiert, die sowohl eine MRT-Untersuchung der Orbita als auch biometrische Messungen (Achslänge und Vorderkammertiefe) aufwiesen. Durch Segmentierung der MRT-Daten wurde das tatsächliche Glaskörpervolumen mittels Voxelintegration ermittelt. Aus diesen Messwerten wurde eine praxistaugliche Formel abgeleitet, mit der sich das Volumen aus der Achslänge exakter berechnen lässt – inklusive eines Korrekturfaktors, der der Anatomie verschiedener Augenlängen gerecht wird. Die Ergebnisse zeigten deutliche Unterschiede: Normalsichtige Augen besitzen tatsächlich meist ein Volumen von 4,5–5,5 ml. Kurzsichtige Augen erreichen jedoch oft 9–10 ml, während deutlich hyperope Augen nur 3–4 ml aufweisen. Mit der neuen Formel – VIVEX – können Chirurgen weltweit nun das individuelle Glaskörpervolumen schnell und einfach bestimmen. Dieses Wissen könnte künftig nach erfolgten Studien die Dosierung intravitrealer Medikamente verbessern, Nebenwirkungen reduzieren und/oder die Wirksamkeit erhöhen. Multizentrische Studien sind bereits geplant, um den Einfluss personalisierter Dosierungen weiter zu untersuchen. Diverse Studien haben diese von uns patentierte Kalkulationsformel – VIVEX – für individualisiertes Glaskörpervolumen bereits zitiert. Ein spannendes Thema, um die Qualität in der Augenheilkunde weiter zu erhöhen.
Entwicklung und Evaluierung neuer OP Techniken
Peer-reviewed Publikationen und Fachliteratur
Borkenstein & Borkenstein publizieren regelmäßig Ergebnisse von Studien, Evaluierungen und wissenschaftlichen Analysen in internationalen, peer-reviewten Fachjournalen. Die Arbeiten decken ein breites Spektrum der modernen Augenheilkunde ab, von materialwissenschaftlichen Laborstudien, über optical-bench Studien und klinische Forschung bis zu innovativen Operationstechniken oder Ansätzen zur Erhöhung der Patientensicherheit. Damit soll ein kontinuierlicher Beitrag zur Weiterentwicklung des ophthalmologischen Wissens und zur Verbesserung der Patientenversorgung erreicht werden.
