Präzise minimalinvasive Gehirn-Operationen

An der Entwicklung waren auch Forscher vom Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) in Berlin beteiligt, wie das Institut jetzt berichtete. Die Idee zu dem Laser geht auf ein Experiment aus dem Jahr 1999 zurück: An der Vanderbilt University in Nashville (TN), USA, entfernten Wissenschaftler einer Patientin einen Gehirntumor mit einem Freie-Elektronen-Laser bei einer Wellenlänge von 6,45 Mikrometern.

Derartige Laser sind enorm groß und teuer. Nur mit ihnen ließ sich aber bislang diese Wellenlänge erzeugen, weil sich mit ihnen fast jede beliebige Wellenlänge einstellen lässt. Festkörper- oder Gaslaser hingegen haben eine genau definierte Wellenlänge, welche vom optischen Verstärkermedium des Lasers abhängt. In der Laserchirurgie kommen derzeit Wellenlängen von etwa 2, 2,8 oder 10,6 Mikrometern zum Einsatz.

Kompakte und zuverlässige Festkörperlaser für eine Wellenlänge im mittleren infraroten Bereich gab es bislang nicht. Der neue Laser generiert nun kurze Lichtimpulse bei genau 6,45 Mikrometern, und das bei einer Wiederholrate von 100 bis 200 Hz, was die geplante mittlere Leistung von mehr als einem Watt gewährleistet.

Der Laser verursacht im Gewebe weniger Schaden als herkömmliche Laser, weil die Energie des Laserlichts sowohl durch Wasser als auch von nichtwässrigen Komponenten, den Proteinen, absorbiert wird. Die Eindringtiefe beträgt bei dieser Wellenlänge wenige Mikrometer, was etwa der Größe von Zellen entspricht - mit den bislang in der Chirurgie verwendeten Lasern waren solch präzise Schnitte nicht möglich.

2008 war das von der EU geförderte Projekt MIRSURG (Mid-Infrared Solid-State Laser Systems for Minimally Invasive Surgery) mit dem Ziel gestartet, die Lücke bei dioden-gepumpten Festkörperlasern im mittleren infraroten Spektralbereich um 6,45 Mikrometer zu schließen.