OP-Gerät

Ein Laserskalpell für weniger Narben

Hamburger Physiker testen das neuartige OP-Gerät, das Gewebe durch einen Trick verdampft, ohne es hierbei zum Kochen zu bringen.

Von Marc Hasse

Foto: Roland Magunia

Der Physiker Prof- Dwayne Miller von der Universität Hamburg mit seiner Erfindung, einem speziell eingestellten Pikosekunden-Infrarotlaser

Hamburg. Der Laserstrahl ist unsichtbar, doch man sieht, wie er sein Werk vollbringt: Mikrometer für Mikrometer durchtrennt er das Gewebe, auf einer Linie, so schmal wie ein Haar. Nichts verschmort, kein Qualm steigt auf. Schließlich fällt ein kirschkerngroßes Stück aus dem Hautlappen, der in einer Apparatur aufgespannt ist. Dwayne Miller drückt auf den Stopp-Knopf, das Video ist zu Ende. "Es hat Jahre gedauert, so weit zu kommen", sagt der Physiker von der Universität Hamburg. "Aber letztendlich haben wir das Problem gelöst."

Millers Erfindung, ein speziell eingestellter Pikosekunden-Infrarotlaser (PIRL), ist zwar noch ein Prototyp, erprobt bisher nur an Tierhaut aus Fleischresten. Doch die Technik des Geräts ist so vielversprechend, dass sie jetzt mit enormer finanzieller Unterstützung zur Marktreife gebracht werden soll: 2,5 Millionen Euro Fördergeld erhält Miller in den nächsten fünf Jahren vom Europäischen Forschungsrat für Studien mit dem Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf. Dort werden zehn Kliniken und drei Institute an den Tests mit dem PIRL beteiligt sein. "Unsere Ärzte bekommen leuchtende Augen, wenn sie daran denken, was dieses Gerät möglich machen könnte", sagt Dr. Wolfgang Wöllmer. Der Physiker aus der HNO-Klinik leitet das Projekt seitens des UKE.

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Dass die Ärzte so aufgeregt sind, hat mit den einzigartigen Eigenschaften des Lasers zu tun. Dieser geht nämlich beim Schneiden durch einen Trick so schonend vor, dass er nur bis zu 0,1 Millimeter des Gewebes auf beiden Seiten des Schnitts beschädigt. Künftig soll er sogar nur noch maximal 0,01 Millimeter des angrenzenden Gewebes beeinträchtigen - und somit bis auf eine Zelle genau schneiden. Davon konnten Chirurgen bisher nur träumen.

Wenn ein herkömmliches Skalpell durch Gewebe schneidet, wirkt die mechanische Belastung so auf benachbartes Gewebe, dass es um bis zu 0,4 Millimeter Schaden nimmt. Das ist schon ein sehr guter Wert, allerdings kann das Skalpell immer nur so genau schneiden, wie es der Chirurg führt. Teilweise präziser, weil von Computern gesteuert, arbeiten Operationslaser, die seit mehr als zehn Jahren in der Chirurgie eingesetzt werden. Zudem haben sie den Vorteil, dass ihre Strahlen auch an schwer zugängliche Stellen im Körper gelangen, an denen der Einsatz eines Skalpells nur bedingt möglich ist.

Gewöhnliche Operationslaser haben allerdings auch einen großen Nachteil. Ihre Blitze dauern zwar nur millionstel Sekunden, aber das genügt, um bis zu 0,8 Millimeter des angrenzenden Gewebes zu beeinträchtigen. Prinzipiell funktionieren diese Geräte so: Die Energie des Laserlichts überführt die anvisierten Zellen (die zu 70 Prozent aus Wasser bestehen können) von einem festen beziehungsweise flüssigen in einen gasförmigen Zustand. Dabei bringt die Hitze das Wasser in den Zellen allerdings kurz zum Kochen. Die Druckwellen, die dadurch entstehen, können benachbartes Gewebe schädigen. Durch die Hitze kann benachbartes Gewebe verbrennen. Die kaputten Zellen bilden Narben, die nicht nur hässlich aussehen, sondern auch die Funktion von angrenzenden Zellen, etwa von Nervenzellen, beeinträchtigen können.

Dwayne Miller forscht nicht nur in Hamburg, sondern auch an der Universität von Toronto. Mit seinem dortigen Team machte der Kanadier eine verblüffende Entdeckung: Wenn Laserlicht noch kürzer gepulst wird als üblich, kann es Wasser direkt von einem festen in einen gasförmigen Zustand versetzen, ohne dass dieses kocht. Der blitzartig entstehende Wasserdampf reißt Gewebemoleküle innerhalb von millionstel Sekunden mit sich, ohne dass dabei Wärme oder Druckwellen auf benachbarte Zellen wirken. Wie sich nach etlichen Tests zeigte, funktioniert dies optimal, wenn die Laserblitze nur 100 Pikosekunden dauern - 100 billionstel Sekunden, also deutlich kürzer als die Lichtblitze herkömmlicher Operationslaser. Als ideal für diesen Prozess erwies sich infrarotes Licht, das mit einer Wellenlänge von 3000 Nanometern außerhalb des sichtbaren Spektrums (400 bis 700 Nanometer) liegt.

Wolfgang Wöllmer vom UKE sagt, der Einsatz des neuartigen Laserskalpells sei prinzipiell an fast allen Stellen des Körpers möglich, insbesondere aber dort sinnvoll, wo es auf extreme Präzision und zugleich auf eine besonders schonende Vorgehensweise ankomme. Etwa an den Stimmbändern, an der Schilddrüse, in den Ohren, aber auch bei Brustoperationen. "Wenn etwa ein Knoten in der Brustdrüse entfernt werden soll, müssen wir dafür einen Schnitt machen. Die Narbe, die dadurch entsteht, kann Spannungsschmerzen hervorrufen. Solche OP-Folgen werden wir mit dem neuen Laser wahrscheinlich auf ein Minimum reduzieren können", sagt Wöllmer.

Zunächst werden die Ärzte am Universitätsklinikum den Laser an Tieren testen. In zwei Jahren, so schätzen Dwayne Miller und Wolfgang Wöllmer, könnte das Gerät erstmals bei Patienten eingesetzt werden.