Neuer Laser schneidet Knochen deutlich tiefer als bisher

Laser könnten in der Knochenchirurgie künftig herkömmliche Werkzeuge wie Säge oder Meissel ergänzen, wie die Universität Basel in einer Mitteilung vom Donnerstag schreibt. Sie ermöglichen sehr präzise, kontaktlose Schnitte und können das Risiko für Mikrorisse im Knochen reduzieren. Bisher war ihr Einsatz bei hartem Gewebe jedoch limitiert, da die erreichbare Schnitttiefe von zwei bis drei Zentimetern für viele Anwendungen, etwa bei Gelenkimplantaten, nicht ausreichte.

Einem Forschungsteam um Ferda Canbaz von der Universität Basel ist es nun gelungen, die Schnitttiefe deutlich zu erhöhen, wie es im Fachjournal "Scientific Reports" berichtet. Statt die Energie des Lasers zu erhöhen, was den Knochen verkohlen und die Heilung beeinträchtigen könnte, veränderten die Forschenden die Form des Laserstrahls.

Noch nicht reif für die Praxis

Das übliche sogenannte Gauss-Profil bündelt die Energie in der Mitte des Strahls. Das neue Profil, "Top-Hat" genannt, verteilt die Energie gleichmässiger über die gesamte Fläche des Strahls. "Weil die Energie dabei gleichmässiger übertragen wird, schneidet der Laser effizienter und schneller", wird der Erstautor Mingyi Liu in der Mitteilung zitiert. Getestet haben die Forschenden den neuen Knochen-Schnitt-Laser an Rinderknochen.

Trotz des Fortschritts bei der Schnitttiefe ist die neue Lasermethode noch nicht praxisreif. Ein wesentlicher Nachteil ist laut der Universität Basel die Geschwindigkeit. Der Laser kann pro Sekunde rund 0,4 Kubikmillimeter Knochen abtragen. Eine mechanische Säge schafft im gleichen Zeitraum mit 11 Kubikmillimetern mehr als das Zwanzigfache. Der Laser nähert sich damit zwar erstmals der für Operationen nötigen Tiefe, ist aber noch zu langsam.

Die Forschenden arbeiten nun daran, die Schnitttiefe und die Geschwindigkeit weiter zu optimieren.