Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

15 Laser-Gewebe-Wechselwirkungen 333
Abb. 15.7. Energieniveauschema der Photoablation. Aus [9]
ger Teil der Strahlung den Zellkern erreicht. Außerdem gibt es Hinweise dafür,
dass die durch 193-nm-Strahlung erzeugten Photoprodukte weniger zytotoxisch
reagieren als die durch UV-Licht bei 254 nm produzierten Dimere.
15.4.2 Modell der photoablativen Wechselwirkung
Für Plexiglas (PMMA) wurde die zeitliche Entwicklung des Prozesses der
Photoablation von Garrison und Srinivasan (1985) modelliert (Abb. 15.8).
Durch Berechnung der dynamischen Ratengleichungen konnte der explosive
Charakter der Photoablation nachgebildet werden. Als Anregungslicht wurde
ein ArF-Laser mit einer Emission bei 193 nm verwendet. Es wurde auch
nachgewiesen, dass die Photoablation ein Schwellwertverhalten aufweist.
In Abb. 15.9 ist die Ablationskurve für Hornhautgewebe des Kaninchens
wiedergegeben. Die modellmäßige Vorstellung assoziiert den Schwellwertbereich
mit der mittleren Größe der ejizierten Molekülfragmente. Sobald ein
entsprechender Anteil dissoziierter Moleküle erreicht ist, werden Molekülfragmente
einer bestimmten Größe resorbiert. Oberhalb eines zweiten Schwellwertes,
dem Schwellwert für Plasmaerzeugung, ergibt sich eine Sättigung
der Ablationstiefe. Dieses Phänomen resultiert aus dem Phänomen der Plasmaabschirmung,
d.h. nachfolgende Photonen des Anregungspulses führen nur
noch zur Aufheizung des Plasmas und damit zu thermischen Nebeneffekten.
Tatsächlich beobachtet man überwiegende Photoablation nur bei der Anregungswellenlänge
von 193 nm. Höhere Wellenlängen sind gewöhnlich mit
einer wachsenden thermischen Komponente verbunden (Abb. 15.10). Bei allen
Wellenlängen ergibt sich ein thermischer Anteil bei kleiner Laserfluenz. Beim
ArF-Laser und beim KrF-Laser erhält man einen starken Abfall in der Steigerung
der Kurven in Abb. 15.10 oberhalb eines Schwellwertes, nämlich der