Lasermedizin

Die Lasermedizin ist unter den medizinisch, photonischen Anwendungen die vielleicht bekannteste Anwendung, da sie direkt mit dem individuellen Patienten in Berührung kommt. Themen wie LASIK, Netzhautkoagulation, photodynamische Therapie sowie Falten- und Tattoo-Entfernung sind in der breiten Öffentlichkeit durchaus bekannt und gehören weithin zum therapeutischen Ansatz.

Laserstrahlverfahren sind geeignet beliebige Werkstoffe zu trennen und zu ablatieren. Dies gilt auch für biologische „Werkstoffe“ wie Weich- und Hartgewebe. Insbesondere Ultrakurzpulslaser sind ideale Werkzeuge, um mit minimaler thermischer Schädigung Gewebe zu schneiden, um damit Knochenresektionen vorzunehmen oder Tumore zu entfernen. Das Fraunhofer ILT entwickelt hierfür verschiedene technologische Ansätze und Systeme für die Chirurgie und die minimal-invasive Therapie.

Für die thermische Lasertherapie werden beispielsweise Lösungen zur ortsselektiven Koagulation durch Laserbestrahlung untersucht. Für die Zerstörung von Krebsgewebe wird dabei ein minimal-invasiver Ansatz mittels Diodenlasern und Festkörperlasern verwendet. Zur Vermeidung unerwünschter Gewebedegeneration werden dabei Methoden zur berührungslosen Temperaturerfassung mit einer Zeitauflösung < 10 ms erforscht. Die Überwachung der Behandlung kann dabei zusätzlich mit optisch-spektroskopischen Messungen ergänzt werden, um den Koagulationszustand des Gewebes zu analysieren. Wenn die Laserstrahlquelle so konfiguriert ist, dass Laserstrahlung mit zwei unterschiedlich stark absorbierten Wellenlängen emittiert wird und die Strahlung in eine Behandlungsfaser eingekoppelt wird, kann so die optische Eindringtiefe während einer Behandlung dynamisch angepasst werden kann.

Für neue Therapieansätze wird die Herstellung seitlich abstrahlender Laserfasern untersucht, mit den in Hohlorganen die Laserleistung über eine Strecke von einigen Zentimetern gleichmäßig abgegeben werden kann. Mikroperforationen in Ballonkathetern ermöglichen dabei eine fein dosierte Medikamentengabe. 

Laser und plasmatechnische Verfahren werden darüber hinaus in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, um medizintechnische Produkte herzustellen. Das Spektrum reicht hier von generativen Verfahren, mit denen patientenspezifisch Implantate generiert werden können bis hin zu Schneid- und Schweißverfahren, mit denen Stents erzeugt und beispielsweise Herzschrittmacher gefügt werden.

Mittels plasma- und lasertechnischer Verfahren werden biofunktionale Beschichtungen auf Oberflächen aufgebracht oder gezielt Veränderungen der Oberflächeneigenschaften, beispielsweise zur Erhöhung der Verträglichkeit für das biologische Umfeld von Implantaten (Biokompatibilität) erzeugt. Die Behandlung medizintechnischer Produkte mit niederenergetischen Elektronen hat sich zudem als ein effektives Werkzeug zur Keimminderung und Sterilisation von Verpackungen, Implantaten und medizinischen Geräten sowie zur Inaktivierung von flüssigen Erreger-Suspensionen erwiesen. In der biomedizinischen Laboreinheit können behandelte Oberflächen direkt auf ihre Biokompatibilität, antibakteriellen Eigenschaften und ihren Sterilisationsgrad geprüft werden.