Ein Forschungsteam der Universität Basel entwickelte einen Laser, der Knochen deutlich tiefer schneiden kann als bisherige Geräte. Möglich wurde das durch eine Veränderung des Laserstrahls. Die neue Methode könnte die Knochenchirurgie in Zukunft ergänzen – auch wenn sie derzeit noch nicht schnell genug für den Einsatz im Operationssaal ist.
Schnitttiefe erhöht
Laser werden in der Medizin schon länger eingesetzt, weil sie sehr präzise und ohne direkten Kontakt schneiden können. Dadurch können besonders saubere Schnitte entstehen, und das Risiko für kleine Risse im Knochen wird reduziert. In der Knochenchirurgie waren Laser bisher jedoch nur eingeschränkt nutzbar. Der Grund: Sie konnten nur zwei bis drei Zentimeter tief schneiden – für viele Eingriffe, etwa beim Einsetzen von Gelenkimplantaten, ist das zu wenig. Ein Forschungsteam um Ferda Canbaz von der Universität Basel entwickelte nun eine Methode, mit der sich die Schnitttiefe deutlich erhöhen lässt. In ihren Versuchen erreichten die Forschenden eine Tiefe von bis zu 4,5 Zentimetern. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Scientific Reports veröffentlicht.
Veränderter Laserstrahl
Um diese größere Tiefe zu erreichen, erhöhten die Wissenschaftler nicht einfach die Energie des Lasers. Das hätte den Knochen beschädigen können, etwa durch Verkohlung des Gewebes, was die Heilung erschweren würde. Stattdessen veränderten sie die Form des Laserstrahls. Üblicherweise hat ein Laserstrahl ein sogenanntes Gauss-Profil. Dabei ist die Energie vor allem in der Mitte des Strahls konzentriert. Das Basler Team nutzte stattdessen ein anderes Strahlprofil, das als „Top-Hat“ bezeichnet wird. Dabei verteilt sich die Energie gleichmäßiger über die gesamte Fläche. Dadurch kann der Laser effizienter arbeiten und tiefer schneiden. Getestet wurde das neue Verfahren zunächst an Rinderknochen.
Geschwindigkeit wird noch erhöht
Trotz der größeren Schnitttiefe ist der Laser derzeit noch nicht für den Einsatz im Operationssaal geeignet. Ein wichtiger Grund ist die Geschwindigkeit. Der Laser kann pro Sekunde etwa 0,4 Kubikmillimeter Knochen abtragen. Eine mechanische Säge schafft im selben Zeitraum rund elf Kubikmillimeter – also mehr als das Zwanzigfache. Der neue Laser erreicht damit zwar erstmals eine Schnitttiefe, die für Operationen grundsätzlich interessant wäre. Allerdings muss die Technik noch deutlich schneller werden. Die Forschenden arbeiten deshalb daran, sowohl die Schnitttiefe als auch die Geschwindigkeit weiter zu verbessern.
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