Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

18 Stereotaktische Laserneurochirurgie
K. Greger, J. Bille, W. Schlegel, V. Sturm
Behandlungsverfahren für Hirntumoren sind heute üblicherweise die neurochirurgische
Resektion oder die Strahlenbehandlung [11]. Obwohl durch die
Entwicklung mikroneurochirurgischer Methoden wesentliche Verbesserungen
in der operativen Tumorbehandlung erzielt wurden, sind viele Operationen
noch immer mit einer erheblichen Traumatisierung gesunden Hirngewebes
belastet. Dies führt oft zu schweren, zum Teil irreversiblen Nebenwirkungen
wie Lähmungen, Seh- oder Hörstörungen, Sprachstörungen oder physischen
und mentalen Beeinträchtigungen. Tiefliegende Hirntumoren lassen sich meist
nur teilweise oder gar nicht entfernen. Bei der Strahlenbehandlung werden bei
zu hoher Belastung strahlensensible Hirnareale geschädigt. Darüber hinaus
führen die toxischen Wirkungen des im Gehirn verbleibenden, abgetöteten
Tumormaterials zu starken Nebenwirkungen.
Als Alternative zur herkömmlichen Chirurgie oder Strahlentherapie können
Hirntumoren auch mit Laserstrahlung behandelt werden. Dabei kommen
zur Zeit lediglich thermisch wirkende Laser (Nd:YAG [12], CO2 [7]) zum
Einsatz. Deren Energie führt zur Erwärmung und bei Temperaturen von über
60 ◦ C zur Denaturierung (Nd:YAG-Laser) oder zur Verdampfung (CO2-Laser)
des bestrahlten Gewebes. Da das Tumorgewebe nicht abgetragen, sondern nur
koaguliert wird, bleibt eine Traumatisierung unvermeidbar, da der abgetötete
Tumor ein großes Volumen einnimmt.
Eine zusätzliche Schwierigkeit bereitet die exakte Dosierung der deponierten
Energie, da durch thermische Diffusion auch benachbartes gesundes Gewebe
geschädigt werden kann. Entscheidend für die thermische Diffusionslänge
ist zum einen die Bestrahlungszeit, also Pulsdauer und Repetitionsrate
des Lasers, sowie die Diffusivität, die wiederum von der thermischen
Leitfähigkeit, der spezifischen Wärme und der Dichte des Gewebes abhängt.
Da die Wärmediffusion in alle Raumrichtungen gleichermaßen erfolgt, erscheint
eine präzise Koagulation ausschließlich des Tumorgewebes selbst bei
genauer Kenntnis der optischen und thermischen Gewebeeigenschaften unmöglich.
Es wurde daher versucht, diesen Problemen mit einem neuen Ansatz der
Laserablation zu begegnen. Laserpulse mit einer Dauer von einigen Pikosekunden
(ca. 30 ps) haben einen photodisruptiven Ablationsprozess zur Folge.
Somit wird bestrahltes Gewebe ” kalt“ abgetragen, sodass es zu einer viel
geringeren thermischen Belastung von benachbarten Arealen kommt [4, 9].
Dabei lässt sich das Tumorgewebe in Schritten von einigen µm sehr schonend
und präzise abtragen. Während in den vergangenen 30 Jahren nur thermisch