Mechanismen und On-line Dosimetrie bei selektiver RPE Therapie

Kapitel 3: Laserbestrahlung des Fundus _______________________________________________15
3 Laserbestrahlung des Fundus
3.1 Wechselwirkung okularer Medien mit Laserlicht
Die in den absorbierenden Strukturen des Fundus deponierte Energie wird je nach Leistungsdichte,
Expositionszeit und Absorber in photochemische, mechanische oder thermische
Energie umgewandelt. Zu verschiedenen physikalischen Wirkmechanismen der
primären Schädigungsmechanismen bei minimaler Schädigungsleistungsdichte lassen
sich unterschiedliche Bestrahlungszeiten zuordnen.
Bei extrem langen Bestrahlungszeiten von Stunden bis zu mehreren Minuten, und vor
allem im blauen Spektralbereich lassen sich photochemische Effekte an der Netzhaut
erzeugen. In diesem Zeitbereich wird die im RPE durch Absorption entstandene Wärme
sehr effektiv durch Wärmekonvektion aufgrund der starken retinalen Durchblutung abgebaut
[42]. Es stellt sich ein thermischer Gleichgewichtsprozeß ein. Bei Reduzierung der
Expositionszeit in den Sekundenbereich ist ein Abtransport der Wärme durch Konvektion
nicht mehr gegeben. Die induzierte Wärme wird während der Bestrahlungszeit akkumuliert
und nur durch Wärmediffusion lokal reduziert [42]. In diesem Zeitbereich entsteht
zuerst ein rein thermischer Schaden, die Koagulation, dessen Zeit-Schadensabhängigkeit
sich durch einen Arrheniusprozeß beschreiben läßt [13]. Bei Bestrahlung im Nanosekunden
(ns) Zeitbereich wurde die Bildung von Mikrodampfblasen um die stark
absorbierenden Melanosomen im RPE als primärer Fundusschaden nachgewiesen [8].
Aufgrund der kurzen Bestrahlungszeit kommt es durch einen thermischen Einschluß der
absorbierten Energie innerhalb des Melanosoms zur effektiven Erwärmung und Bildung
von Mikroblasen. Die Mikroblasen haben einen minimalen Durchmesser unterhalb eines
Mikrometers, und sind somit noch klein gegenüber der RPE-Zelle und auch kleiner als
Kavitationsblasen bei denen der akustische Einschluß maßgebend für deren Entstehung
ist. Durch die Mikroblasenbildung kommt es zu einer Volumenvergrößerung innerhalb
der RPE-Zelle, was wahrscheinlich zu einer Überdehnung und Schädigung der Zellmembran,
und somit auch einer RPE-Zellschädigung führt. Der genaue Zellschädigungsmechanismus
bei Mikroblasenbildung ist nicht eindeutig geklärt. Bei Pikosekunden (ps) ist
neben dem thermischen auch ein akustischer Einschluß der absorbierten Energie innerhalb
des Melanosoms gegeben. Hierbei kommt es zur Bildung von druckinduzierten
Kavitationsblasen [8]. Bei kürzeren Bestrahlungszeiten in Femtosekunden (fs) Bereich
kommt es in der Netzhaut zu einem optischen Durchbruch [43, 44, 45]. In diesem Fall
spielt die Absorption des RPE eine untergeordnete Rolle [46]. Für den sichtbaren Spektralbereich
ist in der Norm ANSIZ-136.1 die maximal zulässige corneale Bestrahlung für
alle Bestrahlungszeiten zusammengefaßt dargestellt [16].
Die zu den jeweiligen biophysikalischen Effekten bei Laserbestrahlung entstehenden
histologischen Befunde sind nicht immer genau einem Schadensmechanismus zuzuordnen.
In den ersten Stunden nach Exposition kommt es in Abhängigkeit der retinalen
Gewebezerstörung zu einer “biologischen Verstärkung” des Gewebedefekts durch Bil-