Bei mehr als 20 % der Menschen über 60 Jahre wird eine Verengung des Wirbelkanals beobachtet. In 1-5 % der Fälle sind starke Schmerzen und erhebliche Mobilitätseinschränkungen bis hin zu Lähmungen die Folge. Bei der operativen Behebung der Verengung wird der Wirbelkanal bisher mithilfe von Diamantfräsen erweitert. Die fehlende Tiefenkontrolle des derzeitigen Verfahrens führt zu Verletzungsrisiken, wenn Knochengewebe in der Nähe empfindlicher Strukturen, wie der Dura mater (harte Rückenmarkshaut), entfernt wird. Verletzungen der Dura mater müssen umgehend behandelt werden und führen zu erhöhtem Zeitaufwand während der Operation, zu einem längeren Krankenhausaufenthalt und einem langwierigeren Heilungsprozess. Die Herausforderung bestand darin, eine laserbasierte Methode zum Knochenabtrag mit Live-Vorausschau mittels optischer Kohärenztomographie (OCT) zu entwickeln. Für diesen Einsatz fehlten bisher belastbare Erkenntnisse zu geeigneten Laser-Parametern für einen konstanten Abtrag ohne thermische Schädigung.
Die Wissenschaftler des Laser Zentrums Hannover haben unter der Leitung von Frau Dr. Johannsmeier gezeigt, dass ein Knochenabtrag mittels Laserstrahlung mit 3 µm Wellenlänge zu deutlich homogeneren Abtragungsflächen und wesentlich geringeren thermischen Schädigungen führt als beispielsweise Laserstrahlung mit 2 µm Wellenlänge. Es ließen sich differenzierte Parametersätze festlegen, die zu vorhersagbaren Abtragstiefen führten.
In Kombination mit dem Laser ermöglichte ein Wasserspray eine konstante, oberflächennahe Bearbeitung bei gleichzeitiger Kühlung und Spülung der Operationsstelle. Durch das ergonomisch geformte, additiv gefertigte Handstück kann die Kombination aus Laser und Wasserspray präzise an die Operationsstelle geführt werden.
In abschließenden Anwendertests bestätigte ein erfahrener Wirbelsäulenchirurg die hohe Präzision, die gute Ergonomie sowie das klinische Potenzial des entwickelten Demonstrators.
Unabhängig vom Abtragsprozess hat sich die OCT als geeignete Methode erwiesen, um die untere Knochenbegrenzung bereits in einem Abstand von 500 µm zur Dura mater festzustellen. Da jedoch bei dem entwickelten Abtragsprozess wesentlich mehr Knochengewebe in einem Prozessschritt abgetragen werden kann, als durch die Vorraussicht der zur Zeit zur Verfügung stehenden OCT-Technologien abgesichert werden kann, bedarf es hier weiterer Forschungsarbeit.
Die F.O.M. hat für die 28-monatige Forschung IGF-Fördermittel in Höhe von 249.832 Euro eingeworben, die zu 100 % an das Laser Zentrum Hannover e. V. weitergeleitet wurden. Das Projekt wurde durch das BMWE aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Die Forschungsarbeiten führten zu ein Master-Arbeit. Ausführliche Informationen zu diesem erfolgreich abgeschlossenen Projekt finden Sie auf der Projektwebseite und in der Erfolgsnote.