Forschung & Entwicklung

Laser für minimalinvasive Operationen

23.07.2012

Für den chirurgischen Einsatz eines Lasers eignen sich besonders Wellenlängen im mittleren Infrarot, die bisher nicht optimal mit Festkörperlasern abgedeckt werden konnten. Ein neues, kompaktes System demonstriert erstmals gepulste Laserstrahlung bei 6,45 µm.

Ablation von Gewebe mit der neuen Laserquelle (links) bei 6,45 µm im Vergleich mit zwei klinischen Lasern: ein 2.79 µm Erbium-Festkörperlaser (Mitte) und ein 10,6 µm CO2-Gaslaser (rechts) (Bild: University Medical Center Utrecht)

Die Wellenlänge 6,45 µm wurde schon 1999 als die geeignetste für Operationen an weichem Gewebe wie z.B. im Gehirn identifiziert. In der Laserchirurgie kommen derzeit Wellenlängen von etwa 2, 2,8 oder 10,6 µm zum Einsatz.
2008 war das von der EU geförderte Projekt MIRSURG (mid-infrared solid-state laser systems for minimally invasive surgery) mit dem Ziel gestartet, die Lücke bei Dioden-gepumpten Festkörperlasern im mittleren infraroten Spektralbereich um 6,45 µm zu schließen. Im Frühjahr 2012 präsentierte das europäische Projektteam unter Koordination des Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI), Berlin, den Prototypen eines Festkörperlasers, der mit einer Wiederholrate von 100 bis 200 Hz bei genau 6,45 nm emittiert und dabei eine mittlere Leistung >1 W erreicht.
Die Ausgangswellenlänge erzeugten die Forscher durch nichtlineare Frequenzkonversion. Dazu wird ein Laserstrahl bei einer Wellenlänge von etwa 2 µm über nichtlineare optische Kristalle in die gewünschte Wellenlänge umgewandelt. Der Laser verursacht im Gewebe weniger Schaden als herkömmliche Modelle, weil die Energie des Laserlichts sowohl durch Wasser als auch von nichtwässrigen Komponenten (Proteinen) absorbiert wird. Hierdurch und mit einer Eindringtiefe von nur wenigen Mikrometern ermöglicht der Laser eine bisher unerreichte Präzision bei chirurgischen Schnitten.
Die MIRSURG-Projektpartner – in Deutschland das MBI und die LISA Laser Products OHG, Katlenburg-Lindau – wollen nun den neuen Laser weiter optimieren und seine Eigenschaften für das Schneiden von weichem Gewebe besser charakterisieren. Eventuell in einem Folgeprojekt sollen echte chirurgische Eingriffe mit einem Festkörperlasersystem demonstriert werden.

BioPhotonik NL15/2012

• http://www.mirsurg.eu
• http://www.mbi-berlin.de
• http://www.lisalaser.de

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