Tumorentfernung mit dem Freie-Elektronen-Laser

Infrarot-Lichtstrahl für schonendere Operationen

Nashville/Tennessee (pte) (pte017/12.01.2000/11:00) Erstmals in der Geschichte verwendeten Mediziner des Vanderbilt University Medical Center http://www.vanderbilt.edu/ einen Freie-Elektronen-Laser (FEL) für eine klinische Operation am Hirn: mit dem Laser, der ursprünglich für das US-Weltraumverteidigungsprogramm "Star Wars" entwickelt worden war, entfernten die Chirurgen einen golfballgroßen Tumor sauber aus dem Hirngewebe einer Patientin. Der infrarote Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von exakt 6,45 Mikron (Tausendstel eines Millimeters) schneidet dabei schärfer und verursacht weniger Gewebeschäden als das schärfste Skalpell. http://www.onr.navy.mil/onr/newsrel/to0001.htm

Herkömmliche Festkörper- oder Gas-Laser werden in der Chirurgie bereits seit beinah drei Jahrzehnten eingesetzt, um Gewebe zu schneiden oder Blutgefäße "zuzuschweißen". Für die Neurochirurgie allerdings arbeiten sie nicht exakt genug, zu groß ist die Gefahr, versehentlich gesundes Hirngewebe zu schädigen. Ein Freie-Elektronen-Laser hingegen generiert seinen Lichtstrahl nicht im Kristall (wie Rubin-Laser) oder im Gas (Kohlendioxid-Laser), sondern aus einem Strahl aus Elektronen, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch wechselnde Magnetfelder fliegen und dort zu Vibrationen bestimmter Frequenz angeregt werden. Durch Änderung der Energie im Elektronenstrahl kann ein FEL auf ein weites Spektrum verschiedener Frequenzen eingestellt werden.

Erste Versuche, den FEL auch als chirurgisches Skalpell einzusetzen, scheiterten an der gewählten Wellenlänge: bei rund 3 Mikron wird die Energie des Strahls zwar von dem umgebenden Gewebswasser absorbiert, allerdings entsteht große Hitze, die das Gewebe am Schnitt schädigt. Bei der eher ungewöhnlichen Wellenlänge von 6,4 Mikronen hingegen wird das Laserlicht vom Wasser und von vielen Proteinmolekülen absorbiert - auf Anhieb gelang bei den ersten Versuchen 1993 ein sauberer Gewebeschnitt, so Vanderbilts Biophysiker Glenn Edwards, der die Idee hatte.

Nach vielen Experimenten mit verschiedenen Materialien stellte sich heraus, dass sich mit Wellenlängen nahe 6,45 Mikron alle weichen Gewebe optimal schneiden lassen. Zwei andere Wellenlängen, 7,5 und 7.7 Mikron, schneiden besonders exakt durch Knochen. Zwar fehlt noch die genaue Erklärung, weshalb dies so ist - doch für die klinische Anwendung hat der FEL seine Generalprobe bestanden.

Die Vanderbilt-Forscher wollen den Laser nun mit einem computerisierten Steuersystem koppeln, um winzige Hirntumore nahe wichtigen Nervensträngen oder Arterien entfernen zu können, die mit Skalpellen oder anderen Lasern nicht zu erreichen sind. Das Vanderbilt-FEL Center ist nach eigenen Angaben die weltweit einzige Einrichtung, die variable Infrarot Laserstrahlen produzieren kann, intensiv genug für medizinische Operationen. (wsa)

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