Dokument: Ablationsmechanismen von biologischem Hartgewebe bei Bestrahlung mit kurzgepulsten CO2-Lasern

Titel:	Ablationsmechanismen von biologischem Hartgewebe bei Bestrahlung mit kurzgepulsten CO2-Lasern
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2905
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20040726-000905-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Afilal, Said [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,14 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Hering, Peter [Gutachter] Prof. Dr. Schierbaum, Klaus [Gutachter]
Stichwörter:	Knochenschneiden, CO2 Laser, Hartgewebe, Laserosteotomie, Osteotomie, kurzgepulste, AblationAblation, Osteotomie, Laserosteotomie
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Beschreibung:	In dieser Arbeit wurde der thermomechanische Ablationsprozess von Knochen mit CO2 Lasern erforscht und daraufhin die unterschiedlichen Laserparameter so optimiert, dass ein Schneiden von Hartgewebe mit CO2 Lasern effektiv und ohne thermische Schädigung möglich wird. Auf der Basis dieser Optimierung wurde ein CO2 Lasersystem entwickelt, das als Prototyp im Operationssaal einsetzbar ist und bereits in Tierversuchen erfolgreich verwendet wurde. Bei den Experimenten der wellenlängeabhängigen Ablation von Hartgewebe wurde festegestellt, dass für kurze Pulse (40 ns FWHM) die Ablation deutlich effektiver bei der 9,6 µm Linie als bei der 10,6 µm Linie erfolgt. Bei längeren Pulsen (215 µs FWHM) verschwindet aber der Vorteil der Linie 9,6 µm gegenüber der Linie 10,6 µm bei der Ablation von Knochen. Dies liegt daran, dass die Wellenlängeabhängigkeit der Ablation verschwindet, wenn die thermische Relaxationszeit kürzer als die Pulsdauer ist. Diese Feststellung ermöglichte uns eine breitere Auswahl der einsetzbaren Lasern. Experimente zur Abhängigkeit des Ablationsprozesses von der Laserpulsdauer zeigten, dass sich die Effektivität der Ablation und des Materialabtrages sehr unterschiedlich mit steigenden Laserschnitttiefen für kurze (ca. 1 µs) und für lange Pulsen mit 80-200 µs Dauer ändern. Die kurzen Pulsen waren effektiver bei großer Schnitttiefe im Vergleich zu längeren Pulsen. An der Oberfläche der Schnitte sind die längeren Pulse effektiver als die kurzen Pulse. Die Ursache dieses Ergebnisses liegt an den Mengen und der Verteilung der Ablationsprodukte (Debris). Diese ist an der Oberfläche bei kurzen Pulsen dicht, während sie bei langen Pulsen nicht so dicht ist und so den Rest des Pulses durchlässt. In der Tiefe bleibt die Debris bei kurzen Pulsen gleichmäßig dicht, während bei langen Pulsen sich die Debris im Schnittspalt sammelt und das Ankommen des gesamten Laserpulses verhindert. In weiteren Experimenten wurde die Wirkung des knocheneigenen Wassers und des vom außen zugeführten Wassers auf den thermomechanischen Ablationsprozess untersucht. Durch Vergleich der Ablation vom getrockneten und frischen Knochen wurde die Beteiligung des knocheneigenen Wassers im Ablationsprozess nachgewiesen. Durch Kombination des Lasers mit einem 3D-Scanner und einem Spiegelgelenkarm konnte man ein relativ kompaktes geschlossenes Lasersystem entwickeln, das vom Computer aus gesteuert wird. Der computergesteuerte Strahlscanner ermöglicht das exakte Ausführen beliebig komplizierter Schnittgeometrien, die mit einer Säge nicht durchführbar sind. Der aus diesem Lasersystem entwickelte Prototyp ermöglichte uns bereits den Transport und den flexiblen Einsatz des Systems im Operationssaal für erste Tierversuche. Während der in dieser Arbeit vorgestellten Tierexperimente wurden Laserschnitte an Hundeunterkiefer (mit dem Menschen ähnlicher Knochenkonstitution) durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten erstmalig bei Tierversuchen eine besseren Heilungsprozess innerhalb von 3 Wochen nach einer Laserosteotomie der Knochen im Vergleich zu konventionellen Sägeschnitten.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik
Dokument erstellt am:	26.07.2004
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	22.06.2004
Datum der Promotion:	22.06.2004