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2-2020

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Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement

Lasertechnik Einweg-

Lasertechnik Einweg- Lichtwellenleiter Ein Schlüsselprodukt für Minimal-invasive Medizinanwendungen sein. Dabei ist neben der Betriebssicherheit auch der Kostenfaktor zu berücksichtigen. Drei unterschiedliche Anwendungen unterstreichen die bedeutende Rolle von fiberoptischen Systemen in verschiedenen medizinischen Bereichen. Autoren: Amol Raul, Matthias Schulze, Coherent Inc. www.coherent.de Eine wachsende Anzahl von Laser- und LED-Anwendungen in der Medizin erfordern eine effiziente Übertragung von Licht durch einen Lichtwellenleiter. Dabei entsteht eine steigende Nachfrage nach ökonomischen Einweg-Lichtwellenleitern mit präzise gefertigten und vormontierten optischen Komponenten. Faseroptische Komponenten ermöglichen neue minimalinvasive Anwendungen Hochentwickelte Lichtquellen wie Laser, LEDs und Superkontinuum-Strahlungsquellen werden immer häufiger in medizinischen therapeutischen Anwendungen eingesetzt. Das betrifft Vorgänge, bei denen Licht als Werkzeug für einen medizinischen Eingriff oder zur Bildgebung in einer Remote- Anwendung verwendet wird. Wo Licht in einen Körper eingebracht werden muss, sind Lichtleiter zunehmend das Mittel der Wahl. Sie sind sehr gut geeignet für minimalinvasive Anwendungen durch Laparoskop oder Katheter. Die Vorteile im Vergleich zur konventionellen Chirurgie sind gute Verträglichkeit bei den Patienten, geringeres Risiko und geringere Kosten. Die effiziente Einkopplung von Licht in einen Lichtwellenleiter ist eine anspruchsvolle optomechanische Aufgabe, bei der in der Praxis oft technische Hürden zu überwinden sind. Zum Beispiel muss Licht in eine Glasfaser, deren Durchmesser oft im µm-Bereich liegt, eingekoppelt werden und die Kopplung muss während der Anwendung durch den Operateur oder den Medizintechniker perfekt erhalten bleiben. Diese Arbeiten werden von Medizingeräteherstellern oftmals durch Outsourcing an Spezialisten vergeben. Anstelle der Beschaffung einzelner Komponenten wie Fokussierungsund Koppeloptiken, optische Fasern und Ausgangsoptiken werden die Anforderungen an das Modul spezifiziert. Das fertige, getestete und zertifizierte Modul enthält alle vorgefertigten und montierten Komponenten. In der Regel sind die optischen minimalinvasiven Komponenten Einwegartikel zur Vermeidung von Keimübertragungen und Sterilisationsaufwand. Sie müssen daher für einen einfachen Anschluss an das Lasersystem ausgelegt Laser Lithotripsie Eine der schon „klassisch“ zu nennenden faseroptischen Anwendungen ist die Lithotripsie – das Zertrümmern von Steinen in Niere, Blase, im Harntrakt oder der Gallenblase. Hierbei werden Laserpulse über einen Lichtwellenleiter in ein flexibles Anwendungswerkzeug wie z. B. ein Urethroskop übertragen. Die kurzen, energiereichen Pulse im Nanosekundenbereich werden im zu zerkleinernden Stein absorbiert. Die entstehende Stoßwelle zerlegt den Stein in kleine Teilstücke, die dann problemlos z. B. durch die Harnröhre abgeführt werden können. Ursprünglich wurde dazu ein gepulster Farbstofflaser benutzt, der jedoch in den letzten 20 Jahren durch Holmium-YAG-Laser und neuerdings durch Thulium-Faserlaser im mittleren IR abgelöst wurde. Genaue Einkopplung des Lasers Diese Anwendungen erfordern keine extreme Fokussierung, dadurch genügt die Verwendung eines Multimode-Lichtwellenleiters. Da aber hohe Pulsenergien und Spitzenleistungen weitergeleitet werden müssen, ist ein verlustarmer Transport der Strahlung maßgebend. Insbesondere möchte man einen Leistungsverlust in den Fasermantel (cladding) vermeiden. Das erfordert eine genaue zentrische Einkopplung des Lasers in die Faser. Coherent zieht diese Fasern aus einer anwendungsspezifisch gestalteten Basisform. Die Lichtwellen leiter sind auf eine definierte Zerstörschwelle und einen minimalen Biegeradius getestet und zertifiziert. Der Leistungsverlust als Funktion des Biegeradius wird ebenfalls gemessen. Zwei unterschiedliche Spitzen am distalen Ende können zur Optimierung der 34 meditronic-journal 2/2020

Lasertechnik OEM-Lichtwellenleiter können mit unterschiedlichen Endstücken und Formen hergestellt werden Behandlung eingesetzt werden. Dies sind eine kugelförmige und eine gerade Spitze, wie in den Bildern dargestellt. Nach dem Zusammenbau wird das System nochmals auf Funktion und Umweltverträglichkeit getestet, bevor es an den Systemlieferanten versendet wird. Ablation von Hirngewebe Die Nutzung des Lasers zur selektiven Abtragung von Hirngewebe in kleinen Mengen – Laser Neuroablation - ermöglicht die Behandlung von Krebs (z. B. Glioblastom) und Epilepsie. Neuroablation ist eine Alternative zu Operation am offen Gehirn (Craniotomie) und kryotechnischen Methoden. Die Durchführung geschieht oft bei Bewusstsein unter hochauflösender Magnetresonanztomographie mit Robotertechnik zur punktgenauen Abtragung. Der große Vorteil liegt hierbei in dem kleinen Operationswerkzeug, welches das Trauma der Öffnung der Schädeldecke minimiert und - weit wichtiger - in der minimalen Zerstörung des zu durchdringenden Hirngewebes, welches über der zu behandelnden Stelle liegt. Das Ziel ist üblicherweise, das zu entfernende Hirngewebe thermisch zu denaturieren oder zu koagulieren. Dafür wird typischerweise eine CW-Leistung von

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