Kürzeste Impulse im Bereich einer Billiardstel Sekunde, feinste Schnitte im Tausendstel Millimeterbereich, eine Energie von Millionstel Joule - in derart unvorstellbaren Dimensionen bewegt sich die Leistungsfähigkeit eines Femtosekunden-Lasers. Die Anwendung dieser Kurzzeitlaser sowie der Einsatz von modernen kontinuierlich emittierenden Faserlasern setzen ganz neue Maßstäbe auch in der Medizin. Wie man mit Laserlicht schonend und präzise operieren kann, daran arbeiten Forscher, Entwickler und Anwender unter der Leitvision „Schonendes Operieren mit innovativer Technik" (SOMIT). Bei der SOMIT handelt es sich um eine gemeinsame Aktion der vier BMBF-Programme Gesundheitsforschung, Optische Technologien, Mikrosysteme und Softwaresysteme.

Eine Vision wird Realität: Der Chirurg der Zukunft operiert mit Licht statt mit scharfer Klinge. Die neue Technik ist sanft, aber effizient. Absaugen im OP, Komplikationen durch falsche Schnitte oder zu starke Nachblutungen könnten in vielen Anwendungsfeldern der Chirurgie schon bald der Vergangenheit angehören. Vor allem in der Augenchirurgie sind moderne Laserverfahren auf dem Vormarsch. Hier wird Fehlsichtigkeit bereits mit Lasertechnik behandelt.

Alterungsprozess der Augenlinse überlistet
Während bei einem neu entwickelten Laserverfahren zur Behandlung der Presbyopie, der sog. Altersichtigkeit, die Hornhaut gelasert wird, arbeiten Forscher und Entwickler in der SOMIT-Initiative CoHS an einem neuen Verfahren zur Behebung der Presbyopie, das direkt an der Ursache ansetzt. Grund für die Presbyopie ist, dass die Elastizität der Augenlinse mit zunehmendem Alter abnimmt. Schon in naher Zukunft soll mittels Femtosekunden-Laserimpulsen die Elastizität der Augenlinse wieder hergestellt werden - völlig schmerzfrei und in einem Behandlungszeitraum zwischen 30 Sek. und 1,5 Min. Dabei werden ganz bestimmte Mikromillimeter kleine Schnittmuster im Linsengewebe gesetzt. „Neben der Entwicklung dieses hochtechnologischen Verfahrens selbst besteht eine besondere Herausforderung darin, die einzelnen und komplexen Komponenten des Laserverfahrens in ein anwendungsorientiertes Gesamtkonzept zu integrieren, das den therapeutischen Nutzen bei höchster Patientensicherheit gewährleistet", sagt Volker Wiechmann, der für die Koordination des Verbunds CoHS verantwortlich ist. So wurde im Rahmen des CoHS-Projektes unter anderem eine hochpräzise Femtosekunden-Operationsliege entwickelt: „Die Sicherheitsanforderungen, wie z. B. die punktgenaue Positionierung des Laserstrahls, eine schnelle und zuverlässige Datenübertragung, die einfache und fehlerfreie Bedienung und die ergonomische Lagerung des Patienten genügen den höchsten Anforderungen und gewährleisten die Präzision und Zuverlässigkeit des Verfahrens", führt Volker Wiechmann weiter aus. Entwickelt wurde die Liege in Zusammenarbeit mit Carl Zeiss Meditec, dem Helios Klinikum in Erfurt und Trumpf Medizin Systeme. Nach erfolgreichen Ergebnissen bei Tierversuchen rechnen die Wissenschaftler auch mit positiven Ergebnissen im Rahmen klinischer Studien am Menschen innerhalb der nächsten zwei Jahre.

Smartes Infrarot Laser-Skalpell zum schonenden und präzisen Operieren
Besonders intelligent müssen Lasersysteme sein, um auch Operationen durchzuführen, die im Bereich der inneren Organe stattfinden. Organe befinden sich in ständiger Bewegung. Das stellt die Entwickler und Anwender laparoskopischer Chirurgieverfahren vor ganz besondere Herausforderungen. Bei Operationen an lebenswichtigen Organen - wie etwa der Leber - kommt es vor allem auf eine hohe Präzision an. „Die Eingriffe müssen innerhalb kurzer Zeit sicher, hoch präzise und effizient durchgeführt werden. Laserverfahren, die das präzise und schnelle Durchtrennen von Gewebe möglichst blutungsfrei erlauben, würden die Risiken, die mit operativen Eingriffen an der Leber bisher verbunden sind, erheblich reduzieren", erklärt Prof. Dr. H.-P. Bruch, Ärztlicher Direktor der Klinik für Chirurgie am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Lübeck.

Im Rahmen der SOMIT-Initiative FUSION arbeiten Wissenschaftler, Entwickler und klinische Anwender an einem laserbasierten Dissektionsin¬strument zum minimal-invasiven Einsatz in der laparoskopischen Chirurgie. SILAS - Smartes In¬frarot Laser-Skalpell heißt das Instrument, das in Kooperation mit der Firma StarMedTec und dem Medizinischen Laserzentrum Lübeck am Institut für Biomedizinische Optik der Universität zu Lübeck entwickelt wird. Die Technik beruht auf dem Einsatz von modernen kontinuierlich emittierenden Faserlasern, bei der das Laserlicht innerhalb einer aufgewickelten Glasfaser erzeugt wird. Die präzise Schnittführung wird nach genauen Navigationsvorgaben gesteuert. Mittels mordernster Faserlasertechnologie wird die Wellenlänge der emittierten Laserstrahlung auf die optimale Wirkung zur Gewebedissektion sowie zur zeitgleichen Koagulation der durchtrennten Blutgefäße eingestellt.

Die an den Bedarfsfeldern der Ärzte ausgerichteten hochtechnologischen laserbasierten Operationsverfahren entstehen in einem eng verzahnten, interdisziplinären Netzwerk aus Forschern, Medizinern und Entwicklern. „Hier sind frühzeitige Analysen über die Bedürfnisse der Ärzte und der Kliniken ebenso notwendig wie die ständige Einbeziehung aktueller Forschungsergebnisse in den Entwicklungsprozess", so Dr. Raimund Mildner, Verbundsprojektkoordinator von FUSION. Im Bereich der modernen Leberchir¬urgie genießt der Wissenschafts- und Forschungsstandort Lübeck einen erstklassigen internationalen Ruf. Mit Lübeck als Zentrum bildet FUSION eine innovative Plattform für die Entwicklung und Umsetzung prozessoptimierter Verfahren zum schonenden und präzisen Operieren in der inneren Chirurgie. Die optischen Technologien spielen hierbei eine zentrale Rolle.