Die Behandlung von Harnsteinen hat sich gewandelt: Statt offener Steinoperationen werden heute oft minimal-invasive Verfahren auf Endoskopie-Basis genutzt. Ist der Stein lokalisiert, wird er meist mit einem Steinfangkörbchen aus Nitinol entfernt. Ist der Stein für eine direkte Entfernung zu groß, wird er mit Laserlichtimpulsen fragmentiert, was als intrakorporale Lithotripsie bezeichnet wird.
Der Laserstrahl kann den Stein auf unterschiedliche Weise zertrümmern. Durch eine lange Pulsdauer, geringe Pulsenergie und hohe Pulsfrequenz erfolgt beim so genannten Dusting eine Pulverisierung des Steins. Die kleinen Partikel werden auf natürlichem Wege ausgeschieden. Bedingt durch die in Summe hohe Laserenergie und steigende Umgebungstemperatur kann Dusting Gewebe schädigen.
Die Alternative zum Dusting ist die Fragmentierung. Eine kurze Pulsdauer, hohe Pulsenergie und geringe Pulsfrequenz lassen den Stein in mehrere Teile zerbrechen, die mit einem Steinfangkörbchen entfernt werden können. Im Normalfall wird der Stein zunächst fragmentiert und dann eingefangen. Beim Zertrümmern kann der Stein aber in einen anderen Bereich des Harnapparats gelangen und muss dann erneut lokalisiert werden. Die umgekehrte Reihenfolge – erst einfangen, dann fragmentieren – könnte wiederum dazu führen, dass der Laserstrahl das Steinfangkörbchen oder umliegendes Gewebe beschädigt.
Den Ablauf der intrakorporalen Lithotripsie soll ein neuartiges Steinfangkörbchen mit koaxial integrierter Laserfaser verbessern. Mit diesem Instrument lassen sich Steinfangkörbchen und Laserfaser gleichzeitig exakt positionieren. Der Stein kann dann im gefangenen Zustand sicher zentral fragmentiert werden, ohne dass Schäden an Gewebe oder Körbchen drohen. Die Operationsdauer verkürzt sich, da nur ein Instrument benötigt wird.
Entwickelt wird das Instrument bei der Endosmart GmbH in Stutensee, zusammen mit OFS, einem US-amerikanischen Hersteller von Spezialglasfasern für diagnostische und therapeutische Anwendungen. Ein typisches Lasersystem für die Lithotripsie auf der Basis von Holmium-YAG (Yttrium-Aluminium-Granat) arbeitet bei einer Wellenlänge von 2123 Nanometer mit einer Durchschnittsleistung von 30 Watt. Pulsdauer, -leistung und -frequenz werden der Behandlung angepasst. So kann die Pulsleistung 18 Kilowatt oder die Pulsenergie 3,5 Joule betragen. Zur Orientierung liefert das System sichtbares rotes oder grünes Pilotlicht.
Licht lässt sich trotz extremer Biegung sicher führen
Die Stufenindex-Laserfaser hat einen Kern aus Silizium mit einem Fluor-dotierten Mantel (Cladding) oder einen Germanium-dotierten Kern mit einem Cladding aus Silizium. Wegen des Brechzahlunterschieds zwischen Kern und Cladding breitet sich das Laserlicht longitudinal im Faserkern aus.
Um das Licht auch unter extremen Biegungen sicher zu führen, ist ein Coating aus Fluoracrylat auf das Cladding aufgebracht. Fluoracrylat hat eine geringere optische Brechzahl als Silizium und wirkt als zweites Cladding zur Lichtführung. Die bei den Nitinol-Körbchen eingesetzte Faser hat einen Kerndurchmesser von 272 Mikrometer mit einem Claddingdurchmesser von 299 Mikrometer. Darüber sind das optisch als weiteres Cladding wirkende Fluoracrylat-Coating mit 330 Mikrometer und ein ETFE-Außenmantel mit 400 Mikrometer Durchmesser aufgebracht.
Glasfasern werden in der Medizintechnik auch zur Diagnose eingesetzt. Gegenwärtige Entwicklungen sollen die Behandlung direkt im Anschluss an die Diagnose ermöglichen.
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