Bone drilling with fiber guided excimer laser beam

Zur Ermittlung einer optimalen Parametereinstellung des Excimerlasers für die Bearbeitung von Knochengewebe, testeten wir bei drei unterschiedlichen Impulslängen den Einfluß von Austrittsenergie und Repetitionsrate auf die Ablationstiefe.An experiment is presented which shows the relationship between energy, repetition rate and pulse width to the bone ablation rate using a fiber guided excimer laser beam

Knochenablation mit fasergeführtem XeCl-Excimerlaserstrahl

Eine neue Lasertechnik erweckt durch ihr "athermisches" Abtragungsprinzip nun auch das Interesse der Unfallchirurgen. Mit hoher Schnittqualität und präzisem Bohren bei industriellen Fertigungsverfahren zeigte der Excimerlaser andere Wege in der Oberflächenbearbeitung von Hartmaterialien (Glas, Keramik, Diamant) auf.Die Materialabtragung erfolgt nicht mehr durch ausschließlich photothermische Wirkung, sondern indem auch molekulare Bindungen aufgrund der hohen Photonenenergie des Lasers aufgebrochen werden. Die entstehenden Materialtrümmer werden explosionsartig aus dem Bestrahlungsvolumen herausgeschleudert. Bei diesem Abtragungsmechanismus treten nur sehr geringe thermische Nebenwirkungen auf

Schneiden und Bohren von Knochen- und Knorpelgewebe mit Excimerlasern

Es stellte sich die experimentelle Aufgabe, zu prüfen, inwieweit Excimerlaser zum Schneiden und Bohren an Hartgewebe verwendbar sind. Der entscheidende Vorteil liegt in der im wesenlichen athermischen Gewebsabtragung. Immer im Hinblick auf eine spätere klinische Anwendung, vor allem in tiefgelegenen und komplikationsträchtigen Operationsgebieten, werden während der Experimente generell Quarzfasern zur Transmission der Laserpulse und XeCI-Excimerlaser der Wellenlänge 308 nm benutzt. Durch Spezialfasern mit trichterförmig ausgebildeter Einkoppelseite konnte eine erhebliche Steigerung der ausgekoppelten Laserenergie erzielt werden

Laser als Ersatz für Säge und Schere in der Unfallchirurgie? : eine vergleichende experimentelle Studie

Die Entwickung des Excimerlasers und dessen athermischer Abtragungsvorgang (Photoablation) eröffnen viele Möglichkeiten des Einsatzes in dem Gebiet der Unfallchirurgie, seitdem es mit Hilfe eines speziellen Einkoppelverfahrens gelungen ist, sehr hohe Strahlintensitäten durch Glasfasern zu transportieren. Die Charakteristika von Schnitten und Bohrungen an avitalem Meniscusknorpel und Knochen, die wir zum Studium der Gewebetrennung mit Hilfe von fasergeführten Excimerlasern durchführten, sind vergleichbar zu konventionellen chirurgischen Methoden

Temperatur-Zeit-Verläufe beim Bohren und Schneiden mit dem fasergeführten Excimerlaser (308 nm) im umgebenden Gewebe

Neu ist die sog. "Kaltschnitt- Technik" mit Hilfe des Excimerlasers. Mit diesem hochenergetischen, kurzgepulsten Laser wird der Energiebereich der Gewebsverbrennung (Karbonisierung) und auch der der Verdampfung (Vaporisation) überschritten. Es treten nichtlineare Effekte auf, bei denen es zum Aufbrechen von Molekülbindungen kommt. Die Abtragung des Materials erfolgt explosionsartig, so daß aufgrund der Schnelligkeit des Vorganges kaum eine Wärmeausbreitung in das umgebende Gewebe erfolgt. Der Prozeß (Photoablation) verläuft relativ athermisch und wurde erstmalig von Srinivasan (1982) unter Anwendung des Excimerlasers auf harten Kunststoffen beschrieben. Der Laserstrahl kann durch Glasfasern geleitet werden. Da diese Gerätekombination möglicherweise in der Hartgewebschirurgie, damit auch in der Unfallchirurgie neue Anwendungsmöglichkeiten erschließt, wurden die photothermischen Effekte des Excimerlasers an Meniskus- und Knochengewebe überprüft

Athermische Laser und ihre Bedeutung für die Unfallchirurgie

Bei der Anwendung gepulster Laser hoher Leistungsdichte und geeigneter WelIenlänge ist es möglich, eine präzise Abtragung von Gewebe auch in schwer zugänglichen Operationsgebieten zu erreichen, die nicht über eine thermische Umsetzung der absorbierten Laserenergie erfolgt. Dieser athermische Prozeß wird als Ablation bezeichnet

Fluoreszenzspektroskopische Gewebeidentifikation zur gezielten Gewebeabtragung mit dem Excimerlaser (308 nm)

Während des Ablationsvorganges entsteht bei jedem Laserschuß eine Fluoreszenzstrahlung, deren Spektrum von der chemischen Zusammensetzung des bestrahlten Gewebes bestimmt wird. Die Fluoreszenzstrahlung wird durch die gleiche Faser in umgekehrter Richtung geleitet, durch die orthograd der Laserstrahl geführt wird. Ein optischer Vielkanalanalysator speichert die gewebetypischen Kurven und stellt die Spektren gleichzeitig auf einem Monitor dar. Damit wird es möglich, über die charakteristische Fluoreszenzstrahlung eine gezielte Laserablation durchzuführen, wobei ein Computer die Arbeit des Lasers überwacht und steuert, um so eine ungewollte Bestrahlung (z.B. von Nerven, Gefäßen oder Spinalmark) zu verhindern. Wir spektoskopierten simultan zur Ablation mit dem Excimerlaser (308 nm) Knochen, hyalinen Gelenkknorpel, Meniskus, Sehnen, Muskulatur und Spinalmark. Es stellten sich für jedes Gewebe spezifische Kurven dar, die nicht nur vom Kalkgehalt. sondern auch von den jeweiligen Proteinanteilen bestimmt waren. Der Einfluß des umgebenden Mediums wurde an Luft, in Kochsalzlösung und in Blut getestet. An der Weiterentwicklung dieser Methode mit Hilfe eines durchstimmbaren Farbstofflasers zur Resonanzfluoreszenzspektroskopie im "Ablationsplasma" arbeiten wir zur Zeit

Excimer laser and tapered fiber : a break-through in fiber assisted cartilage and bone ablation

In order to optimize bone and cartilage ablation various excimer-lasersystem at 308 nm wavelength and tapered fibers were combined. In comparison with conventional optical fiber the achieved drilling speed showed obvious superiority of this specially shaped light guide