2-2020

Lasertechnik
Einweg- Lichtwellenleiter
Ein Schlüsselprodukt für Minimal-invasive Medizinanwendungen
sein. Dabei ist neben der Betriebssicherheit
auch der Kostenfaktor zu
berücksichtigen.
Drei unterschiedliche Anwendungen
unterstreichen die bedeutende
Rolle von fiberoptischen
Systemen in verschiedenen medizinischen
Bereichen.
Autoren:
Amol Raul, Matthias Schulze,
Coherent Inc.
www.coherent.de
Eine wachsende Anzahl von
Laser- und LED-Anwendungen in
der Medizin erfordern eine effiziente
Übertragung von Licht durch
einen Lichtwellenleiter. Dabei entsteht
eine steigende Nachfrage
nach ökonomischen Einweg-Lichtwellenleitern
mit präzise gefertigten
und vormontierten optischen Komponenten.
Faseroptische
Komponenten ermöglichen
neue minimalinvasive
Anwendungen
Hochentwickelte Lichtquellen
wie Laser, LEDs und Superkontinuum-Strahlungsquellen
werden
immer häufiger in medizinischen
therapeutischen Anwendungen
eingesetzt. Das betrifft Vorgänge,
bei denen Licht als Werkzeug für
einen medizinischen Eingriff oder
zur Bildgebung in einer Remote-
Anwendung verwendet wird. Wo
Licht in einen Körper eingebracht
werden muss, sind Lichtleiter zunehmend
das Mittel der Wahl. Sie sind
sehr gut geeignet für minimalinvasive
Anwendungen durch Laparoskop
oder Katheter. Die Vorteile im
Vergleich zur konventionellen Chirurgie
sind gute Verträglichkeit bei
den Patienten, geringeres Risiko
und geringere Kosten.
Die effiziente Einkopplung
von Licht
in einen Lichtwellenleiter ist eine
anspruchsvolle optomechanische
Aufgabe, bei der in der Praxis oft
technische Hürden zu überwinden
sind. Zum Beispiel muss Licht in
eine Glasfaser, deren Durchmesser
oft im µm-Bereich liegt, eingekoppelt
werden und die Kopplung muss
während der Anwendung durch den
Operateur oder den Medizintechniker
perfekt erhalten bleiben. Diese
Arbeiten werden von Medizingeräteherstellern
oftmals durch Outsourcing
an Spezialisten vergeben.
Anstelle der Beschaffung einzelner
Komponenten wie Fokussierungsund
Koppeloptiken, optische Fasern
und Ausgangsoptiken werden die
Anforderungen an das Modul spezifiziert.
Das fertige, getestete und
zertifizierte Modul enthält alle vorgefertigten
und montierten Komponenten.
In der Regel sind die
optischen minimalinvasiven Komponenten
Einwegartikel zur Vermeidung
von Keimübertragungen und
Sterilisationsaufwand. Sie müssen
daher für einen einfachen Anschluss
an das Lasersystem ausgelegt
Laser Lithotripsie
Eine der schon „klassisch“ zu
nennenden faseroptischen Anwendungen
ist die Lithotripsie – das
Zertrümmern von Steinen in Niere,
Blase, im Harntrakt oder der Gallenblase.
Hierbei werden Laserpulse
über einen Lichtwellenleiter in ein
flexibles Anwendungswerkzeug wie
z. B. ein Urethroskop übertragen.
Die kurzen, energiereichen Pulse
im Nanosekundenbereich werden
im zu zerkleinernden Stein absorbiert.
Die entstehende Stoßwelle zerlegt
den Stein in kleine Teilstücke,
die dann problemlos z. B. durch die
Harnröhre abgeführt werden können.
Ursprünglich wurde dazu ein
gepulster Farbstofflaser benutzt,
der jedoch in den letzten 20 Jahren
durch Holmium-YAG-Laser und
neuerdings durch Thulium-Faserlaser
im mittleren IR abgelöst wurde.
Genaue Einkopplung des
Lasers
Diese Anwendungen erfordern
keine extreme Fokussierung,
dadurch genügt die Verwendung
eines Multimode-Lichtwellenleiters.
Da aber hohe Pulsenergien und Spitzenleistungen
weitergeleitet werden
müssen, ist ein verlustarmer Transport
der Strahlung maßgebend. Insbesondere
möchte man einen Leistungsverlust
in den Fasermantel
(cladding) vermeiden. Das erfordert
eine genaue zentrische Einkopplung
des Lasers in die Faser. Coherent
zieht diese Fasern aus einer anwendungsspezifisch
gestalteten Basisform.
Die Lichtwellen leiter sind auf
eine definierte Zerstörschwelle und
einen minimalen Biegeradius getestet
und zertifiziert. Der Leistungsverlust
als Funktion des Biegeradius
wird ebenfalls gemessen. Zwei
unterschiedliche Spitzen am distalen
Ende können zur Optimierung der
34 meditronic-journal 2/2020