Medizinische Laser
Gary Hayes, Laser Components USA, Inc.
Die heilende Kraft von Licht ist seit langer Zeit bekannt. So wird behauptet, dass bereits die Griechen und alten Ägypter Solarien gebaut hätten: Räume, ausgestattet mit farbigen Glas heilten Beschwerden.
Einsteins Ergebnisse zur stimulierten Emission beeindruckten die Mediziner schon 1917 – auch wenn sie nur annähernd ahnten, wie dieses Licht später zur Heilung genutzt werden würde.
Theodore H. Maiman stellte 1960 den ersten funktionierenden Laser am Hughes Research Lab’s vor, einen Rubinlaser mit der Wellenlänge 694 nm. [1]
Geschichte
Beyond Borders
Der erste Laser in der Medizin
1961 wurde erstmals ein Laser in der Medizin eingesetzt: Am Columbia-Presbyterian Medical Center in Manhattan nutzte Dr. Charles J. Campbell et al. einen Rubinlaser, um einen Tumor auf der Netzhaut eines Patienten zu zerstören [2]. Der Rubinlaser wurde auch von Dr. Leon Goldman verwendet, der 1963 erstmals Untersuchungen zur Wirkung von Laserstrahlen auf die Haut veröffentlichte [3] und die Strahlung zur Entfernung von Tätowierungen nutzte. Goldman gilt als Pionier, begann seine Forschungen bereits 1960 und gründete früh die American Society of Laser Medicine. Bei der Opto-electronic conference in München wurde er 1979 offiziell als „Father of Laser Medicine“ ausgezeichnet [4].
Die 80er Jahre
Als LASER COMPONENTS 1986 die Produktion von High-Power Laseroptiken mit hohen Zerstörschwellen startete, wurden Lasertechnologien in der Medizin bereits für ganz unterschiedliche chirurgische Disziplinen eingesetzt. Die fortschreitenden Anforderungen auf diesem Markt erhöhte die Nachfrage hochwertiger Laser aller Typen.
Die im Laser eingesetzten optischen Komponenten sind kritische Elemente – sie beeinflussen nicht nur das Design des Geräts, sondern vielmehr die Qualität des Laserstrahls. LASER COMPONENTS erkannte den neuen Markt und ergriff die Gelegenheit, Laseroptiken höchster Qualität nach den Wünschen der Kunden zu fertigen. So entstand das OEM-Geschäft.
Die minimal-invasive Chirurgie
Heute werden Laser häufig bei der minimal-invasiven Chirurgie, MIC, eingesetzt: Als Initiator der modernen endoskopischen Chirurgie gilt der deutsche Kurt Semm, der an der Universitätsklinik Kiel 1980 erstmals eine laproskopische Blinddarmoperation durchführte [5]. Den Durchbruch endoskopischer Verfahren brachte die Optoelektronik: Mit CCD - Kameras wurde es möglich, Aufnahmen aus dem Körperinneren als Livebild auf einen Monitor zu spielen.
Lasertechnologien in der Endoskopie
Schnell wurden bei endoskopischen Anwendungen auch Lasertechnologien eingesetzt. In den frühen 90er Jahren erfuhren sie einen Boom und wurden als chirurgisches Werkzeug bei der Ausstattung hochmoderner Operationsbereiche in Krankenhäusern angeschafft. Das auch als Schlüssellochtechnologie bekannte Verfahren bringt immense Vorteile: Das Gewebe wird schonend und präzise behandelt, umliegende Regionen kaum geschädigt. Patienten erfreuen sich einer rascheren Genesung, die Liegezeiten in Krankenhäusern verringern sich.
Medizinische Laseranwendungen
Doch nicht nur bei der MIC vollbringt der Laser außergewöhnliches. Er wird in vielen Bereichen der Medizin eingesetzt.
Diagnose & Verwendung
Beyond Borders
Fluoreszenz
Mit Lasern können fluoreszierende Markersubstanzen angeregt werden, die bei Gewebeuntersuchungen (Zellen) und physiologischen Untersuchungen (bspw. Untersuchung von Gehirnaktivitäten) benötigt werden [6]. Die Anregung erfolgt durch UV Diodenlaser.
Optische Pinzette
Mit optischen Pinzetten werden beispielsweise Bewegungen einzelner Muskelfasern untersucht. Es werden Laserquellen im nahen Infrarotbereich genutzt, die ein TEM00 Strahlprofil besitzen [6], [7]
AUGENHEILKUNDE
Mit dem Laser werden Fehlsichtigkeiten korrigiert. Wir stellen Ihnen das Femto-Lasik-Verfahren vor, bei dem Excimerlaser und Femtosekundenlaser eingesetzt werden.
KARDIOLOGIE
Stents werden aus Metallen geschnitten. Die Lasermaterialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern ermöglicht feinste Strukturen.
DERMATOLOGIE
Pigmentveränderungen, Hautveränderungen oder Tattoo-Entfernung: Häufig sind es Rubin- oder gepulste Farbstofflaser, die in der Dermatologie und ästhetischen Medizin eingesetzt werden, so zur Behandlung von Feuermalen oder flächenhaften Rötungen. Besenreiser werden mit langgepulsten Nd:YAG Lasern behandelt, die Ablation von Altersflecken oder Aknenarben erfolgt mit CO2 Lasern.
NIERENSTEINE
War eine Stoßwellentherapie nicht wirksam oder müssen große Nierensteine entfernt werden, werden sie minimal-invasiv mit einem Hol:YAG Laser zertrümmert.
TUMOR-EXZISION
Laser werden erfolgreich in der chirurgischen Onkologie eingesetzt: Ho:YAG oder Tm:YAG Laser schneiden bspw. Harnröhren-, Blasen-, Harnleiter- oder Nierentumore aus dem Gewebe. [8]
Quellen
Beyond Borders
[1] F. K. Kneubühl, M. W. Sigrist: Laser. Teubner, 1991 3. Aufl. S. 4
[2] Lasers in Ophtalmology: Basic, Diagnostic, and Surgical Aspects; 2003, Kugler Publications, S. 115
[3] Goldman L, Blaney DJ, Kindel DJ, et al (1963) Effect of the laser beam on the skin: Preliminary rport. J Invest Dermatol 40:121-122
[4] idnps.com/basics/history-of-aesthetic-laser/1-2-birth-of-medical-laser-in-the-1960s-background/
[5] www.ag-endoskopie.de/geschichte-der-endoskopie-ii
[6] Prof. Dr. Dieter Suter; Experimentelle Physik III, Einführung in die Medizintechnik, S. 242 ff., 2015
[7] lpmt.biomed.uni-erlangen.de/mediafiles/Teaching/ILS_Bachelor/BiophysModul/Praktikum%20optische%20Pinzette.pdf (Zugriff: 20.10.2016)
[8] www.jenasurgical.com/de/urologie/ (Zugriff: 20.10.2016)
Produktübersicht
Komponenten für medizinische Laser
Asphärische Linsen korrigieren Abbildungsfehler – Bei monochromatischem Licht sind dies Bildschärfefehler und Verzeichnung.
Auskoppelspiegel mit High-Power Coatings und cw-/fs-Beschichtung. Beliebige Einfallswinkel realisierbar.
Die faserbasierten Zing-Polarisatoren von Fibercore lassen nur einen Polarisationszustand passieren. Dafür sorgt die durch die Bow-Tie-Geometrie hervorgerufene extreme Doppelbrechung.
Breitbandfasern unterstützen Wellenlängen vom UV- bis ins nahe Infrarot.
Dichroitische Spiegel zur Kombination oder Separation von zwei oder mehr Strahlen unterschiedlicher Wellenlänge.
Dotierungen mit laseraktiven Materialien (Germanium, Erbium, Ytterbium, Neodym etc.) verleihen den LWL besondere Eigenschaften.
ZUR OPTIMALEN EINKOPPLUNG DER PUMPLEISTUNG IN DEN RESONATOR.
Gradientenindex Multimode-LWL mit germaniumfreiem Pure-Silica-Kern.
Der Reflexionsgrad von Gaussspiegeln (VRM) fällt vom Zentrum der Optik gaußförmig ab. Einsatz in instabilen Resonatoren.
Optimiert für Hochleistungslaser mit intensiven Pulsenergien oder hohen Durchschnittsleistungen
Singlemodefasern mit Carbon-, Acrylat- oder Polyimide-Beschichtung, die höchsten Beanspruchungen und Temperaturen bis zu 300°C standhalten.
Hohlkernfasern für die CO2-Wellenlängen zwischen 9 μm und 11 μm. Bei 10,6 µm liegt die typische Dämpfung unter 0,5 dB/m.
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zur Medizintechnik.
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