Minimalinvasiver Vorstoss

© Gernot Walter

Therapien mit dem Laser im Körperinneren waren lange zu riskant. Versagt die Faser im Körper, führt das zu schweren Verletzungen. Ein kleines Kästchen im Strahlgang macht nun den Weg frei.

Dr. Stefan Hambücker

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Foto: Ingeneric GmbH

Dr. Stefan Hambücker Managing Partner bei Ingeneric, einem führenden Hersteller mikrooptischer Systeme und asphärischer Optiken. Seit 2014 ist TRUMPF Muttergesellschaft von Ingeneric.

In der Medizin leistet der Laser bereits viele nützliche Dienste: Ärzte verwenden ihn als Lichtskalpell bei Operationen, korrigieren mit ihm Sehschwächen und setzten ihn zur Hautbehandlung ein. Beim Zahnarzt entfernt er präzise Karies oder reinigt die Zahntaschen. Bei all diesen Anwendungen wird das Laserlicht außerhalb des Körpers ausgekoppelt. Ein guter Schutz gegen Verbrennungen oder Augenschäden reicht darum als Sicherheitsmaßnahme.

„Doch sobald es unter die Haut geht, war der Lasereinsatz bislang zu riskant“, sagt Stefan Hambücker. Bei einer minimalinvasiven Therapie verläuft ein Teil der lichtwellenleitenden Faser im Körperinneren. Und genau da lauerte bisher die Gefahr: Versagt die Faser durch Bruch oder Überhitzung kann Faserabbrand in der Folge eine Embolie verursachen. Im schlimmsten Fall stirbt der Patient. „Darum waren solche Eingriffe bislang zu heikel. Aber wir haben eine Lösung gefunden!“ so Hambücker.

Präziser Sensor

Hambücker ist Geschäftsführer der Ingeneric GmbH aus Aachen, einem Unternehmen, das ultrapräzise Mikrooptiken herstellt. „Ein Faserabbrand oder Faserbruch lässt sich strukturell nicht ausschließen. Also suchten wir nach einer Art Frühwarnsystem, um den Laser innerhalb von Millisekunden abzuschalten, wenn sich ein solches Ereignis ankündigt.“ Das beste Indiz für einen Faserbrand oder -bruch liefert das Laserlicht selbst.

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Dieses kleine schwarze Kästchen ermöglicht minimalinvasive Lasertherapien. (Foto: Ingeneric GmbH)

Innerhalb der Faser gibt es immer Rückreflexionen. Wenn die Faser beginnt zu versagen, verändert sich das Emissionsspektrum des Lichts minimal aber messbar. Deshalb wurde ein sehr empfindlicher und spektral selektiver Sensor zum Kern der Lösung. Von außen sieht diese recht unspektakulär aus: Es handelt sich um ein kleines schwarzes Kästchen mit zwei Anschlüssen. „Der Sensor wird zwischen der sogenannten proximalen Faser, also der Versorgungsfaser zum Körper, und der distalen Faser, der Verbindung zur Lichtquelle, angeordnet.“

Dort misst er sowohl das eingehende Licht aus der Strahlquelle als auch das ausgehende Licht in der proximalen Faser und meldet die Ergebnisse kontinuierlich an die Steuersoftware. Diese gleicht die Messergebnisse genauso kontinuierlich mit den Rückreflexionen ab. Erkennt sie eine Abweichung, schaltet sie innerhalb von drei Millisekunden den Laser aus.

Verräterische Rückreflexion

 Das Risiko, dass die Fasern versagen, ist beim Einschalten am höchsten. Denn dann nehmen sie die Laserleistung auf und eine bereits vorhandene, winzige Schadstelle könnte nachgeben. Hambücker erklärt: „Deshalb haben wir eine zusätzliche Sicherheitsvorkehrung getroffen: Die Steuerung schickt bei Einschalten zunächst einen grünen Pilotstrahl durch die Faser. Er ist zu schwach, um die Faser versagen zu lassen, erzeugt aber an Schadstellen oder wenn die Faser nicht richtig eingesteckt ist eine verräterische Rückreflektion und der Arbeitslaser bleibt aus.“

„Ein Faserabbrand oder Faserbruch lässt sich strukturell nicht ausschließen. Also suchten wir nach einer Art Frühwarnsystem.

Stefan Hambücker, Geschäftsführer der Ingeneric GmbH aus Aachen

Im Prinzip lässt sich diese „Sicherung“ in jedes medizinische Lasersystem einbauen. Doch um absolut zuverlässige Kontrolle sicherstellen zu können, entwickelte Ingeneric auch das komplette Lasersystem für solche Anwendungen. Denn je genauer die Entwickler Strahlquelle und Lichtweg mit den jeweiligen Parametern kennen und kontrollieren, umso präziser lässt sich die Sicherung justieren. Als Strahlquelle dienen beispielsweise thermoelektrisch gekühlte Hochleistungsdiodenlaser.

Damit der Laserstrahl die Katheterfaser nicht beschädigt, wird die Leistung langsam bis zum Arbeitspunkt gesteigert. Zusammen mit dem Sensor eignet sich das System auch für weitere medizinische Anwendungen. Möglich sind verschiedene Wellenlängenbereiche. So lassen sich auch polymerummantelte Fasern ohne Risiko nutzen. Hambücker fasst zusammen: „Die Tür zur minimalinvasiven Laserteraphie steht endlich offen!

Kontakt
Dr. Stefan Hambücker,
Tel.: +49 (0) 241 963 – 1341
hambuecker@ingeneric.com

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