Innovations-Blitze beleben den Laser-Markt

Quelle: http://meditec.mi-verlag.de/2011/05/19/innovations-blitze-beleben-den-laser-markt/

19.05.2011

Innovations- Blitze beleben den Laser-Markt

Die Lasertechnik macht mit neuen Qualitätsmaßstäben von sich reden. Ob Femtosekunden-Technik oder Nanosekundenpulse – Fortschritte bei den Lichtstrahlwerkzeugen bringen die Medizintechnik weiter voran.

Der Weg vom Blitzlampen gepumpten Rubinlaser bis zum fasergekoppelten Hochintensitätslaser ist lang, das Entwicklungstempo aber enorm. Vor fünfzig Jahren setzten Ärzte den Rubinlaser erstmals zur Netzhautbehandlung bei Tierexperimenten ein. Heute sind Hochleistungslaser tonangebend, wenn es um Behandlungsmethoden in der Augenheilkunde geht. Einen Stammplatz in der Medtech-Welt haben lasergestützte Werkzeuge längst eingenommen. Das gilt auch für die hochpräzise Feinstrukturierung verschiedener Materialien bis zu innovativen Verbindungstechniken.

Auf dem energiereichen und hochgebündelten Lichtstrahl beruhen zahlreiche Behandlungspfade in der minimalinvasiven Kariestherapie ebenso wie in der Herstellung von keramischem Zahnersatz oder in der Hals-Nasen-Ohren-Behandlung. Nanochirurgische Laserskapelle ermöglichen patientenschonende Eingriffe und lassen sich sogar zum ambulanten Operieren einsetzen. Jetzt steht die zweite Generation an Ultrakurzpulsstrahlquellen bereit, die weitere Qualitätssteigerungen verspricht.

Laserhersteller im Medtech-Umfeld sind von der Femtosekunden-Technik begeistert, die für die Materialbearbeitung völlig neue Möglichkeiten eröffnet. Der entscheidende Pluspunkt ist die so genannte kalte Ablation, die keine thermische Schädigung des umliegenden Materials oder Gewebes hervorruft. Insbesondere für hochpräzise Verfahren in mikroskopisch feinen Dimensionen erweist sich der Femtosekundenlaser als Werkzeug der ersten Wahl.

Jenoptik ist mit seinem breiten Produktportfolio an Dioden- und Festkörperlasern seit einiger Zeit im Medtech-Markt unterwegs und hat auch Sonderlösungen in der refraktiven Augenchirurgie realisiert. Augenkliniken nutzen Femtosekundenimpulse, um Fehlsichtigkeiten am Auge operativ zu behandeln. Der so genannte Femto-Lasik-Flap-Schnitt löst eine dünne Lamelle (Flap) an der Hornhaut ab und ersetzt damit den herkömmlichen mechanischen Schnitt mit einem Mikrokeratom (Augenhobel). Der Femtosekunden-Laser "JenLas" von Jenoptik verfügt über die Leistungsparameter für medizinische Applikationen in der Mikrochirurgie, kann aber auch in der industriellen Mikromaterialbearbeitung eingesetzt werden. In Präzision und Qualität ist der Femtosekundenlaser anderen Strahlquellen deutlich überlegen.

Mit einem neuen Konzept strebt der in Kleinostheim ansässige Augenlaserspezialist Schwind eye-tech-solutions einen Technologiewechsel in der Augenkorrektur an. Das Entwicklerteam setzt auf Nanosekundenpulstechnologie und nutzt analog zum Femtosekundenlaser das Prinzip der Plasmabildung zur Trennung des Hornhautgewebes. Anstelle eines hochkomplexen Femtosekundenlasers kommt ein innovativer Mikrochip-Laser zum Einsatz. Mit seiner kurzen Wellenlänge (355 nm) im UV-Bereich und seinem aberrationsfreien Optik-System sorgt er für eine extrem hohe Präzision.

Das hochpräzise optische System und ein perfekt gesteuerter Mikrochip-Laser sind für Projektleiter Stefan Schwed das Highlight des als Prototyp vorliegenden Lasersystems. "Wir haben den Laser so ausgelegt, dass er maximale Sicherheit für den Patienten und größte Zuverlässigkeit für den Chirurgen bietet", betont Schwed. Die fokale Spotgröße des "SmartTech" Lasers beträgt ein Drittel der Spotgröße marktgängiger Femtosekundenlaser. Das Plasma erzeugt in Kombination mit der kurzen Wellenlänge sichtbar feinere Strukturen.

Nach Firmenangaben führt das SmartTech-Konzept beim Lasik-Flap zu noch präziseren Schnitten, glatteren Schnittflächen sowie zu mehr Sicherheit bei der Flappräparation. Der Flap lässt sich ebenso leicht wie mit dem mechanischen Mikrokeratom anheben. Neben dem Einsatz in der refraktiven Chirurgie bietet der Laser künftig auch eine hochentwickelte Plattform für therapeutische Anwendungen rund um die Augenbehandlung.

Vorbehalten von Chirurgen gegenüber den hohen Life Cycle Costs eines Hochleistungslasers im Vergleich zu mechanischen Mikrokeratomen begegnet Schwind mit Hinweisen auf die geringen Wartungskosten und die hohe Betriebssicherheit des neuentwickelten Systems. Das Konzept-Lasersystem zielt darauf, die Kosten während des gesamten Produktlebenszyklus für den Anwender so gering wie möglich zu halten. Dazu kommt ein kompakter Aufbau und geringes Gewicht. Das Lasersystem lässt sich nach Firmenangaben mit allen marktgängigen Excimer Lasern kombinieren.

Ganz auf stark fokussierte und ultrakurze Laserpulssysteme ist Carl Zeiss Medical eingestellt. "Visumax" ist ein Infrarot-Laser, der ultrakurze Lichtpulse aussendet, deren Dauer im Femtosekundenbereich liegt (10^-15 Sekunden). Während dieser Zeit legt das Laserlicht eine Strecke von 0,3 Mikrometer zurück. Das ist hundertmal weniger als der Durchmesser eines menschlichen Haares und ausreichend, um durch feinste Schnitte die Hornhaut des Auges zu modellieren.

Das lasergestüzte Behandlungssystem lässt sich sowohl für die Femto-Lasik (Laser in Situ Keratomileusis) als auch für die Femto-Lentikel-Extraction – kurz FLEX – sowie für Hornhauttransplantationen einsetzen. Um höchste Präzision und Sicherheit für den Patienteneingriff zu erreichen, kombiniert die AugenLasik Düsseldorf den Visumax-Arbeitsplatz mit einem ebenfalls von Zeiss Meditec entwickelten Excimerlaser. Dieser nimmt die eigentliche Hornhautkorrektur nach dem Flap-Schnitt mit dem Femtolaser vor. Dieses kombinierte Vorgehen nutzt zudem ein Eyetracking System mit auf Tempo getrimmter Infrarot-Kamera, die Augenbewegungen während der Behandlung blitzschnell erkennt und den Laserstrahl während des Flap-Schnitts exakt auf Position hält.

Für die Materialbearbeitung – beispielsweise das Laserschneiden von Stents oder anderen Implantaten – hat Rofin Sinar einen kompakten Femtosekundenlaser zur Marktreife gebracht. Das Besondere am "StarCut Tube Femto" ist die Teilung und Komprimierung der Laserenergie in kleinste Zeitsegmente. Die Dauer eines Zeitsegments liegt bei einigen Femtosekunden. Während dieser Zeit legt das Licht eine Wegstrecke von weniger als einem Millimeter zurück. Gleichzeitig setzt der Lichtblitz Spitzenleistungen von mehreren hundert Megawatt frei. Jedes Material, das mit einem derartigen Laserblitz beschossen wird, verdampft ohne vorher heiß zu werden oder gar zu schmelzen. Somit ist eine hochpräzise Bearbeitung ohne unerwünschte Schmelzgrate oder thermische Nebenwirkungen möglich.

Nach Angaben des Laserspezialisten machen Femtosekundenlaser aufwendige Nachbearbeitungsschritte überflüssig und reduzieren bei empfindlichen Materialien, etwa NiTi-Formgedächtnislegierungen, den Produktionsausschuss. Aufgrund der relativen Materialunabhängigkeit eignet sich der Femtosekundenlaser neben Tantal oder Edelmetallen auch für die Bearbeitung von bioresorbierbaren Kunststoffen, wie Polylactide oder Polyglykolide. Diese waren bislang mit klassischen Schneidlasern aufgrund des zu hohen Wärmeeintrags und der niedrigen Schmelzpunkte der Materialen nicht verformungsfrei zu bearbeiten.

Andreas Beuthner

Zur Presseübersicht Katarakt-Operation / MICS / Femtosekundenlaser