Augenanpassung und Müdigkeit: Optimale Beleuchtung im zahnärztlichen Behandlungsraum

Wie Sie der Tabelle entnehmen können, liegt eine normal beleuchtete Innenumgebung wie ein Büro bei etwa 300-500 Lux, und selbst eine hell beleuchtete Zahnklinik kann 1.000-2.000 Lux erreichen. Diese Werte sind trivial im Vergleich zu natürlichem Außenlicht – ein völlig bedeckter Himmel kann immer noch etwa 1.000 Lux liefern, und direktes Sonnenlicht zur Mittagszeit kann 100.000 Lux überschreiten (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Im Grunde genommen ist ein „heller“ Innenraum im Vergleich zum Außenbereich immer noch schwach. Wir Menschen haben uns unter Tageslichtbedingungen entwickelt und unser visuelles System ist an sehr hohe Leuchtdichten angepasst, aber wir verbringen die meiste Zeit bei viel schwächerer Innenraumbeleuchtung. Dieser Kontrast ist der Grund dafür, warum bestimmte Intensitäten in einem Kontext als grell empfunden werden, in einem anderen jedoch nicht, wie im Folgenden erläutert wird.

Warum 2.000 Lux in Innenräumen hell wirken, aber nicht im Freien

Eine Beleuchtungsstärke von 2.000 Lux – das entspricht in etwa der Helligkeit eines gut beleuchteten zahnärztlichen Operationssaals – kann in Innenräumen als unangenehm intensiv empfunden werden, während dieselben 2.000 Lux unter natürlichen Außenbedingungen unbemerkt bleiben können. Diese Diskrepanz ist auf die relative Wahrnehmung von Helligkeit und den Anpassungszustand unserer Augen zurückzuführen. Das visuelle System reagiert weitgehend auf Kontraste und Verhältnisse und nicht auf absolute Lichtstärken (mdpi.com). Wenn die allgemeine Umgebungshelligkeit in Innenräumen bei einigen hundert Lux liegt, stellt eine lokale Lichtquelle mit 2.000 Lux einen großen Sprung in der Leuchtdichte dar, der möglicherweise Blendung und Unbehagen verursacht. Die Pupille ist möglicherweise noch relativ geweitet (aufgrund der dunkleren Umgebung), so dass der helle Bereich eine blendende Lichtmenge auf die Netzhaut bringt. Der plötzliche hohe Kontrast löst Reaktionen wie Blinzeln oder „Photophobie“ (Lichtscheu) aus, eine normale Reaktion, wenn die Augen an schwächeres Licht gewöhnt sind.

Im Freien hingegen liegt die allgemeine Umgebungsbeleuchtung in der Regel im Bereich von Tausenden von Lux. Unter einem hellen Himmel sind die Augen und das Gehirn auf eine hohe Leuchtdichte eingestellt – die Pupillen sind verengt und die Empfindlichkeit der Netzhaut ist gedämpft. In diesem Zustand ist ein Reiz von 2.000 Lux vergleichsweise klein vor einem Hintergrund, der 10.000-20.000 Lux oder mehr betragen kann. Das gleiche absolute Lichtniveau, das in Innenräumen als blendend empfunden wurde, ist bei Tageslicht nur ein kleiner Bestandteil der Szene und verursacht nur einen geringen subjektiven Helligkeitsunterschied. Mit anderen Worten: Unser Helligkeitsempfinden ist relativ zur Grundbeleuchtung. Ein bestimmtes Lux-Niveau löst unterschiedliche Empfindungen aus, je nach dem aktuellen Anpassungszustand des Menschen und dem umgebenden Kontext.

Wissenschaftliche Studien zur visuellen Ergonomie bekräftigen dieses Prinzip. Unangenehme Blendung tritt auf, wenn im Blickfeld große Leuchtdichteverhältnisse herrschen – zum Beispiel, wenn man von einem dunklen Bereich auf einen hellen Bereich blickt. Tatsächlich führt der Wechsel von einem dunkleren in einen helleren Raum zu vorübergehendem visuellem Unbehagen (Lichtempfindlichkeit), bis die Adaptation nachlässt (mdpi.com). Eine Studie stellt fest, dass Umgebungen mit geringer Beleuchtung die Augen auf hohe Empfindlichkeit „vorbereiten“, so dass das Betreten einer helleren Zone Blendungsempfindungen oder photophobes Unbehagen hervorruft, bis sich das visuelle System wieder angepasst hat (mdpi.com). So werden 2.000 Lux in Innenräumen als blendend empfunden, eben weil die Augen in Innenräumen an die Dunkelheit angepasst sind. Im Freien sind die Augen an das Licht angepasst, so dass 2.000 Lux durchaus in die Komfortzone fallen.

In Zahnkliniken bedeutet dies, dass der visuelle Kontrast extrem ist, wenn die Raumbeleuchtung relativ niedrig ist und dann eine Behandlungsleuchte mit 20.000 Lux eingeschaltet wird. Die Augen des Arztes, die an die niedrigere Umgebungsbeleuchtung gewöhnt sind, haben mit der Lichtflut kurzzeitig zu kämpfen. Wenn stattdessen die gesamte OP-Beleuchtung höher gehalten wird (wenn auch immer noch weniger als das Arbeitslicht), ist der relative Sprung zum Scheinwerferlicht weniger stark, so dass die Blendung geringer wahrgenommen wird. In der Tat, hängt der visuelle Komfort stark davon ab, dass ein angemessenes Leuchtdichteverhältnis zwischen der Arbeitsbeleuchtung und den umgebenden Bereichen beibehalten wird(mdpi.com). Ein helles Licht ist erträglicher, wenn die Umgebung und das Anpassungsniveau ebenfalls heller sind.

Forschungen zur Beleuchtung am Arbeitsplatz und zur Ergonomie bestätigen, dass schlecht gesteuerte Beleuchtungsübergänge die Sehleistung und den Sehkomfort beeinträchtigen können. Eine Studie über den visuellen Komfort des Menschen ergab, dass „schnelle Änderungen der Beleuchtungsstärke zu visueller Ermüdung führen“ und dass die Beleuchtungsstärke benachbarter Bereiche näher beieinander liegt (d.h. große Sprünge minimiert werden), um den visuellen Komfort zu erhalten (mdpi.com). In dem Experiment wurden die visuellen Reaktionszeiten der Versuchspersonen verwendet, um die Anpassung zu messen. Große, plötzliche Erhöhungen der Beleuchtungsstärke führten zu langsameren Reaktionen und mehr Unbehagen im Vergleich zu allmählichen oder moderaten Veränderungen (mdpi.com). Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass die Sehschärfe umso besser erhalten bleibt, je geringer der Unterschied in der Beleuchtungsstärke zwischen den einzelnen Zonen ist, und dass „auch eine visuelle Ermüdung vermieden werden kann“(mdpi.com). In der Praxis war die Ermüdung der Augen am geringsten, wenn der Beleuchtungskontrast kontrolliert und nicht extrem war.

In der medizinischen Fachliteratur wird auch darauf hingewiesen, dass der Wechsel von einem dunklen zu einem hellen Raum zu einer vorübergehenden Sehstörung führt. In einem Bericht heißt es, dass der Wechsel von einem dunkleren in einen helleren Raum zu Unbehagen (wie Lichtempfindlichkeit) bei den Augen führt, bis sie sich angepasst haben (mdpi.com). Wenn solche Übergänge wiederholt stattfinden (wie bei den häufigen Blicken eines Zahnarztes zwischen einem schattigen Bereich und einem beleuchteten Ziel), kann die kumulative Belastung der Anpassungsmechanismen zu einer anhaltenden Ermüdung führen. Die Pupillenmuskeln, die sich ständig zusammenziehen und entspannen, und die Photorezeptoren, die ständig bleichen und sich regenerieren, stellen eine metabolische und neuronale Belastung für das visuelle System dar. Über einen längeren Zeitraum hinweg kann dies die Sehschärfe des Arztes verringern und zu einer allgemeinen Ermüdung beitragen.

Andere Faktoren können die Belastung verschlimmern: Wenn das helle Arbeitslicht auch Blendung erzeugt (z. B. durch Reflexionen von Instrumenten oder Zahnoberflächen), wird das Auge zusätzlich belastet, indem die Leuchtdichte verschleiert und der Kontrast verringert wird. Blendung und ein hohes Leuchtdichteverhältnis wurden mit Symptomen von Sehstörungen und sogar Nacken-/Schulterverspannungen in Verbindung gebracht (da die Person möglicherweise eine ungünstige Körperhaltung einnimmt, um Blendung zu vermeiden) in Studien am Arbeitsplatz (mdpi.com). Daher ist die Steuerung der Übergänge und Kontraste in der Beleuchtung ein wichtiger Bestandteil der Ergonomie in der Zahnmedizin. Ansätze wie die Verwendung einer einstellbaren Intensität für das Untersuchungslicht, die Verbesserung der Umgebungsbeleuchtung oder die Möglichkeit, den Augen einen Moment Zeit zu geben, sich anzupassen, wenn sie von der Aufgabe aufschauen, können alle dazu beitragen, die Ermüdung zu verringern.

Vorteile der Vollspektrum-Tageslichtbeleuchtung

Eine Strategie zur Verbesserung des Sehkomforts in der Klinik ist die Verwendung von Vollspektrumbeleuchtung (Tageslicht simulierende Beleuchtung) in der Umgebung. Der Begriff „Vollspektrum“ bezieht sich im Allgemeinen auf Lichtquellen, die ein Gleichgewicht der Wellenlängen im sichtbaren Bereich ausstrahlen, das dem natürlichen Tageslicht sehr ähnlich ist (einschließlich einer Komponente von kurzwelligem blauem Licht). Diese Lichtquellen haben in der Regel einen hohen Farbwiedergabeindex (Color Rendering Index, CRI), der die Farben naturgetreuer erscheinen lässt – ein klarer Vorteil für zahnärztliche Arbeiten, die eine Farbanpassung der Zähne und eine Beurteilung des Gewebes erfordern. Aber über die Farbgenauigkeit hinaus kann sich die Vollspektrumbeleuchtung auch positiv auf die visuelle Ermüdung und das allgemeine Wohlbefinden auswirken.