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Immer an den Laser denken

Lasertechnik: Branche im Aufbruch
Immer an den Laser denken

Vom Wachstum der Gesundheitsbranche wird insbesondere die Lasertechnologie profitieren. Das gebündelte Licht zeichnet sich durch bemerkenswerte Eigenschaften aus, die nahezu revolutionäre Anwendungen möglich machen.

Täglich verliert der Mensch Sinnesleistungen und einige seiner Fähigkeiten. Die Medizintechnik gibt mit ihren Innovationen Impulse, diese verlorenen Fähigkeiten zu reaktivieren. Unfälle und Krankheiten werden nie aussterben – und die Lebenserwartung erhöht sich auch: Vom Wachstumsmarkt Gesundheitsbranche wird insbesondere die Lasertechnologie profitieren. Einblick in eine Branche im Aufbruch.

Zu den mittlerweile gut funktionierenden Entwicklungen gehören sogenannte Femtonik-Laser. Die Femtosekunden-Lasertechnologie zählt zu den Schlüsseltechnologien des neuen Jahrtausends. Die ultrakurzen Lichtblitze dieser Technologie dauern nur einige milliardstel einer millionstel Sekunde. In dieser Zeit legt das Licht lediglich einige Mikrometer zurück, während es in einer Sekunde etwa sieben Mal die Erde umrundet. Somit ist es möglich, die gesamte Laserleistung, die bei normalen Lasern kontinuierlich abgestrahlt wird, in einem extrem kurzen Lichtpaket zu bündeln und die abgestrahlte Energiedichte um mehrere Zehnerpotenzen zu erhöhen.
Das vollständige Potenzial dieser neuen Technologie ist derzeit nur ansatzweise erforscht. Ein Einsatzgebiet des Lasers sind Geräte zur Behandlung von Karies. Da der Laser extrem genau arbeitet, bleiben dem Patienten Schmerzen größtenteils erspart. Zudem berühren die ultrakurzen Lichtstrahlen die gesunde Zahnabschnitte nicht und beugen der Sekundärkaries nachhaltig vor. Von dieser Neuerung profitieren aber nicht nur Hersteller von Medizintechnik. Die möglichen Einsparungen für das Gesundheitssystem schätzt das Bundesministerium für Bildung und Forschung auf über eine Milliarde Euro pro Jahr.
Auch Hersteller von Geräten zur Krebsdiagnostik und -therapie arbeiten zunehmend mit Laserfunktionen: Im Rahmen der photo-dynamischen Diagnose und Therapie beispielsweise wird dem Patienten ein Kontrastmittel gespritzt, das sich im Tumor anlagert. Dieses Mittel wird dann mit dem Laser angeregt und emittiert daraufhin Licht eines anderen Spektrums. Auf diese Weise wissen die Ärzte, wo Krebszellen liegen, und können diese gezielt mit dem Laser zerstören.
Schließlich kann man heute auch am Gehirn mit Hilfe der Femtonik operieren, ohne das umliegende Gewebe zu schädigen. Zuvor war dies eine ständige Gefahr bei allen Eingriffen am Gehirn. Damit wächst die Hoffnung für Patienten mit Hirntumoren und Parkinson, schneller und mit weniger Schmerzen zu regenerieren.
Dr. Michael Schottner, Berater bei der Innovations- und Technologieberatung Altran, schließt gerade ein Projekt zur optischen Vermessung ab: „Zunächst projizieren wir beispielsweise mit dem Laser Muster auf lebendes Gewebe und vermessen dieses dreidimensional mit CCD-Kameras.“ Hier machte die Forschung erst kürzlich einen Sprung: Dieses Verfahren wurde in der Automobilbranche weiterentwickelt, um Defekte auf Oberflächen zu erkennen oder die Umgebung zu scannen. Michael Schottner und sein Team wandelten die Algorithmen leicht ab und übertrugen sie in die Medizintechnik. Der Vorteil: Die optische Vermessung des Gewebes funktioniert innerhalb weniger Millisekunden. Damit lässt sich in vielen Fällen die schädigende Röntgenstrahlung vermeiden.
Auch Augenchirurgen nutzen die Lasertechnik bereits heute. Hier dient der Laser zum Abtragen von Hornhaut am Auge. Gepulste Laser haben gegenüber kontinuierlicher Strahlung den Vorteil, dass die thermische Belastung des benachbarten Gewebes gering gehalten wird. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung schätzt das Marktpotenzial für diesen Einsatz der Femtonik auf über 300 Mio. Euro pro Jahr.
Dr. Saso Jezernik, Innovationsberater bei Altran und Forscher an der ETH in Zürich und der Universität Maribor, arbeitet derzeit an einem Implantat für die Netzhaut im Auge. Mit dem Implantat werden Bilder der Umgebung in elektrische Impulse umgewandelt und an die Nerven weitergegeben. Damit bietet sich Blinden die Möglichkeit, differenzierter wahrzunehmen. Optische Technologien befinden sich hier auf der Empfängerseite: Photodioden wandeln das auf die Netzhaut treffende Bild in elektrische Impulse um. Dabei liefert jedes Diodenelement einen Impuls, der der Intensität des einstrahlenden Lichts entspricht. Dieser Impuls wird dann im Sehzentrum des Menschen weiterverarbeitet zu einer Information.
Selbst die computergestützte Navigation bei Operationen wird seit einiger Zeit durch optische Technologien verbessert, etwa um Hüftprothesen zu platzieren. Der Chirurg muss bei der Integration der Prothese Teile vom Knochen zersägen, so dass die Prothese so montiert werden kann, dass dem Patienten im Nachhinein keine Schmerzen entstehen. Entwicklungen mit optischen Technologien ermöglichen es dem Chirurgen, über klare 3D-Führung an Referenzpunkten anzusetzen, um die Prothese auf den Mikrometer genau in den Körper zu integrieren.
Und welche Möglichkeiten ergeben sich für den mittelständischen Medizintechniksektor im Hinblick auf die nächsten Jahre? Altran-Manager Dr. Jezernik: „Laser werden dazu beitragen, die Behandlung mit Arzneimitteln über die Haut durch Absorption zu beschleunigen. Aktuell versuchen wir etwa, die dichten Poren der Haut zu weiten, so dass Nanopartikel und größere Moleküle in den Körper gelangen können, um dort im gewünschten Maße zu wirken.”
Auch wenn die Gesetzgebung durch eine neue Verordnung für klinische Prüfungen bei Medizinprodukten die Hürden für die Hersteller erhöht hat, ändert dies nichts an der generellen Bedeutung für Innovationen in dieser Branche. Laser gehören definitiv dazu. Auf dem internationalen Laser-Kongress in Aachen im Mai wurden Weltneuheiten in der Lasertechnik diskutiert. Einige der Innovationen werden demnächst in der Medizintechnik für Furore sorgen.
Ingmar Remus Fachjournalist in Düsseldorf

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