Fortschritt in der Chirurgie
Laser ersetzt die Knochensäge

Wenn während einer Operation Knochen getrennt oder bearbeitet werden müssen, dann geht es in der Chirurgie noch immer wie im Mittelalter zu. Mit Säge, Hobel und Metallfeile bearbeitet der Mediziner das empfindliche Material. Das könnte sich jedoch bald ändern. Peter Hering, Forscher am Center of Advanced European Studies and Research (Caesar) in Bonn, hat mit seinem Team ein Laserverfahren entwickelt, mit dem künftig auch Knochen getrennt werden können

BONN. Bei der Bearbeitung von Metallen hat sich der Laser längst bewährt, beim Trennen wärmeempfindlicher Materialien ist die Technik bislang gescheitert. "Knochen bestehen aus einem sehr komplizierten Material. Es lässt sich nicht wie beim Schneiden von Blechen mit einem Dauerstrahl durchtrennen, ohne es zu verletzen", erläutert Hering, der neben seiner Forschung in Bonn einen Lehrstuhl für Lasermedizin an der Düsseldorfer Uni hat.

Die Bonner Forschungsgruppe Caesar, die sich den "Brückenschlag zwischen Grundlagenforschung, experimenteller Erprobung und industrieller Anwendung" auf die Fahne geschrieben hat, hat das Laserverfahren daher so modifiziert, dass das Knochenmaterial mit ultrakurzen Pulsen Schicht für Schicht und mit hoher Geschwindigkeit abgetragen wird. "Auf diese Weise entsteht keine Wärme, und die Knochenzellen bleiben unverletzt", erklärt Hering. Möglich wird dies durch ein speziell entwickeltes Scanverfahren, mit dem die Entwickler haardünne Laserschnitte von beliebiger Form und Tiefe herstellen können.

Laser schneiden haardünne Schnittmuster

"Das Verfahren wird die Chirurgie grundlegend verändern", sagt Hans-Florian Zeilhofer, Professor für Kiefer- und Gesichtschirurgie an der Universität Basel. Der Mediziner ist von der Technik so begeistert, dass er bereits seit Jahren mit den Caesar-Physikern kooperiert und den Laser im Tierversuch getestet hat. "Kann man heute beim Trennen von Knochen nur von Punkt zu Punkt arbeiten, so wird man mit dem Laser komplizierte Schnittmuster herstellen können, über die der Knochen später gut fixiert werden kann", erläutert Zeilhofer den Vorteil des optischen Verfahrens. Beispiel Bypass-Operation: Hilfreich wäre dabei ein so genannter Schwalbenschwanz-Schnitt, eine Fügetechnik aus der Holzbearbeitung. Damit könnten die Brustbeinknochen so fixiert werden, dass sie trotz der Atembewegung des Brustkorbs schnell zusammenwachsen. Die Erfahrung zeigt, dass diese Knochen bei bis zu 35 % der Bypass-Patienten nur schwer heilen.

Doch der Lichtstrahl kann nicht nur trennen, es können auch Oberflächen abgetragen werden. Die Physiker können den Strahl sogar so einstellen, dass das Knochenwachstum dadurch gestoppt wird. Erste klinische Tests sind für Anfang nächsten Jahres geplant.

Schneiden von wärmeempfindlichem Material

Die Caesar-Forscher setzen bei ihrem Verfahren auf kurzgepulste CO2-Laser. Um die sehr dünnen Schnitte zu machen, kann der Laser allerdings nicht von Hand geführt werden. Nur Ablenkspiegeln oder Roboter garantieren die nötige Präzision. Trotz des hohen Aufwandes werde ein Laserbearbeitungssystem für die Chirurgie maximal 60 000 Euro kosten, schätzt Hering.

Da wärmeempfindliche Materialien auch in der Industrie bearbeitet werden müssen, ergibt sich für die Bonner Entwickler ein weiteres Anwendungsfeld. Erste Kontakt sind bereits geknüpft, so zum Triebwerksbauer MTU Aero Engines. Die Münchener planen bereits ab 2004 Produkte mit dem Verfahren fertigen zu lassen. Bedingung: Das Laserverfahren muss sich in weiteren Tests bewähren.

Serviceangebote
Zur Startseite
-0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%