Laser ersetzt zukünftig die Knochensäge im OP

Das Forschungszentrum caesar (center of advanced european studies and research) mit Sitz in Bonn hat vom 18.-22.06. auf der Laser 2001 in München erstmals neue medizinische Laserverfahren vorgestellt (Halle B2, Stand B2.637). caesar hat ein kurz gepulstes CO₂-Lasersystem entwickelt, mit dem bis zu 200 µm feine Schnitte durch Knochengewebe möglich sind. Eine zweite Entwicklung des Forschungszentrums ist ein holografisches System zur dreidimensionalen Vermessung von Gesichtsprofilen.

caesar wurde im Rahmen des Bonn-Berlin-Ausgleichs gegründet und arbeitet seit 1999 in den Forschungsbereichen Materialwissenschaften, Biotechnologie und Computerunterstützte Chirurgie. Die Arbeitsgruppe „Holografie und Lasertechnologie“ wird von Prof. Dr. Peter Hering geleitet, der am Institut für Lasermedizin der Universität Düsseldorf lehrt. Ziel der Forschung sind leicht handhabbare computerunterstützte Verfahren für Chirurgen, die zukünftig die Qualität von Operationen verbessern helfen. Dabei kooperiert Hering eng mit den caesar-Arbeitsgruppen „Surgical Simulation and Navigation“ und „Rapid Prototyping“.

Der Laserstrahl ist ein ideales Werkzeug für die computerunterstützte Chirurgie und bietet wichtige Vorteile im Vergleich zur traditionellen Säge. So ist die Schnittführung frei wählbar, die Schnittbreite kleiner als bei einer Säge und es gibt keinen Metallabrieb, der z.B. Kernspinaufnahmen verfälscht. Bisher scheiterte sein Einsatz an Knochengewebe an zu großen thermischen Nebenwirkungen oder zu langsamen Gewebeabtrag. Das von caesar optimierte CO₂-Lasersystem arbeitet in Kombination mit einem Strahlscanner und feinem Luft-Wasserspray. Bei niedriger Temperatur wird die Knochenflüssigkeit explosionsartig verdampft, ohne dass Knochensubstanz schmilzt oder karbonisiert. Aufgrund der kurzen Laserpulsdauer von ca. 0,1 µs und sehr starker Lichtabsorption bei der Wellenlänge 9,6 µm läuft der Prozess viel schneller als die unerwünschte Wärmediffusion im Gewebe ab. Mit einer mittleren Laserleistung von 66 W und einer Bestrahlungsdauer von 12 s/mm Schnittlänge werden 10 mm tiefe Schnitte in die Kortikalis erreicht. Laserschnitte von beliebiger Konfiguration und Tiefe sind mit Hilfe eines speziell entwickelten Scanverfahrens möglich.

Eine zweite Entwicklung der Arbeitsgruppe ist ein System zur hochauflösenden dreidimensionalen Gesichtsprofilvermessung. Es soll dazu dienen, z.B. in der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie exakte 3D-Computermodelle der Patienten zu erstellen, mit deren Hilfe eine bessere Operationsplanung und -prognose möglich ist. Das gewählte holografische Aufnahmeprinzip und der Einsatz eines gepulsten Lasersystems ermöglichen die extrem kurze Belichtungszeit von 25 ns. Damit ist garantiert, dass die Bilder nicht verwackeln, wie es bei den konventionellen Aufnahmemethoden vorkommt. Es muss nur eine einzige holografische Portraitaufnahme des Patienten erstellt werden. Die darin gespeicherte dreidimensionale Oberflächeninformation wird nach der Aufnahme mit einem Laser optisch ausgelesen und mit einer Digitalkamera schichtweise aufgezeichnet. Aus den so gewonnenen Daten kann ein 3D-Computermodell des Gesichtsprofils rekonstruiert werden.

Beide Verfahren werden auf der Medica 2001 am caesar-Stand in Halle 14, Stand E18 vorgestellt. Wir freuen uns auf Ihren Besuch!