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Diodenlaser grün

Laser: Eigenschaften von Laserlicht und medizinische Anwendungsgebiete

Diodenlaser grün

Faszination Laser – und ein verleugneter Erfinder

Die Geburtsstunde des Lasers fiel auf den 16. Mai 1960. Theodore Maiman und sein Assistent Charles Asaw waren die Forscher, die nach vielen Versuchen beim Bestrahlen eines verspiegelten Rubins den Durchbruch erzielten: Der Stab aus Rubin emittierte Lichtblitze, die Technik des Lasers war verwirklicht.

Laser von Theodore Maiman

Im Vordergrund sieht man den ersten Rubinlaser, im Hintergrund ein Foto von Theodore Maiman (Quelle: Wikipedia).

Den Grundstein für diese bahnbrechende Erfindung, die in vielen Bereichen des heutigen Lebens eine Rolle spielt, legte jedoch schon 1917 Albert Einstein. Er entdeckte, dass Atome, die durch die Absorption eines Photons der entsprechenden Wellenlänge stimuliert werden, Lichtquanten emittieren können. Er prophezeite eine einfarbige, gebündelte und gerichtete Strahlung, die jedoch zu seinen Lebzeiten blanke Theorie blieb.

Jahrzehntelang versuchten Wissenschaftler, die Voraussage des genialen Physikers wahr zu machen – jedoch ohne Erfolg. In den 50er Jahren des letzten Jahrhundert gelangen erste Durchbrüche mit Mikrowellen-Strahlungen: Der „Maser“ war geboren. Doch erst der Wettlauf mit russischen Forschern brachte dann die gewünschten Ergebnisse auch im Bereich des infraroten und sichtbaren Lichts. Viele Unternehmen und Institute beteiligten sich an diesem Projekt, einen Laser herzustellen. Maiman bekam jedoch nur einen bescheidenen Etat von 50 000 Dollar, den er sich mit einer angedrohten Kündigung von seinem Institut erstreiten musste. Schlussendlich behielt er mit seinen Vermutungen zur praktischen Umsetzung Recht, auch wenn seine Forschungsergebnisse beim renommierten „Physical Review Letters“ erst einmal abgelehnt wurden. Auch bei der Verleihung des Nobelpreises für die Erfindungen des Masers und Lasers ging Maiman leer aus.

Erst Jahre später wurden seine Verdienste um die Entwicklung des Lasers anerkannt und vielfach geehrt. Die vorausgehende Enttäuschung ist nur schwer vorstellbar.

Der Laser – eine Technik, unzählige Anwendungen

Warnzeichen vor Laserstrahl

Warnzeichen vor Laserstrahlen nach DIN EN ISO 7010

Der Siegeszug des Lasers begann rasant, auch wenn man zu diesem Zeitpunkt nicht ansatzweise ahnen konnte, welche vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten diese Technik mit sich bringen würde. In der Unterhaltungsindustrie, der industriellen Produktion, der Telekommunikation, der Messtechnik und, nicht zuletzt, in der Medizin ist der Laser nicht mehr wegzudenken.

Die kleinsten Laserstrahlen sind dabei dünner als ein Haar, die größten Laseranlagen füllen ganze Hallen aus. Und der Laser sprengt alle Grenzen: So sind die sogenannten Attosekundenlaser in der Lage, Lichtimpulse zu erzeugen, die weniger als eine Billionstel Sekunde andauern. Dauerstrichlaser hingegen vermessen die Vorgänge in der Atmosphäre. Es gibt beinahe keinen Bereich, in dem der Laser nicht zur Anwendung kommt. In der Medizin wurde er von Anfang an erfolgreich eingesetzt.

Von Beginn an hilfreich: Der Laser in der Medizin

Bereits 1960, also kurz nach der Erfindung des Lasers, begann man diese Technik für medizinische Anwendungen nutzbar zu machen. Die ersten Behandlungserfolge erzielte man bei Feuermalen und drohenden Ablösungen der Netzhaut. In vielen Bereichen hat der Laser also das Skalpell abgelöst, oder steht ihm ergänzend zur Seite. Mit einem Laser lassen sich auch Diagnosen schonender vornehmen, indem weniger Röntgenaufnahmen nötig sind.

Wer medizinisch mit einem Laser arbeitet, muss die betroffenen Stellen nicht berühren. Das verhindert Infektionen, die im medizinischen Alltag noch viel zu häufig ein Problem darstellen. Zudem entstehen keine Blutungen (nur in den seltensten Fällen), so dass der Arzt nicht nur einen optimalen Blick auf die zu behandelnden Stellen hat, sondern auch der Organismus geschont wird. Laser können über flexible Lichtleiter mit sehr geringem Durchmesser auch „um die Ecke“ in beinahe alle Bereiche des Körpers geleitet werden. Minimal invasive, schonende Eingriffe werden also durch den Einsatz von Lasern erst ermöglicht. Die einzige Einschränkung sind momentan noch die einzusetzenden Wellenlängen im Körperinneren: CO2-Laser können nur von außen angewandt werden.

Man unterscheidet beim Laser vier Klassen mit Untergruppen:

Übersicht der Laserklassen:

Laserklassen Übersicht

Übersicht der Laserklassen mit Einstufung der Gefährlichkeit und der nötigen Schutzausrüstung. Bei unserer Nagelpilz-Behandlung kommt ein Laser der Klasse 4 zur Anwendung.

Der entscheidende Vorteil: Die Schonung des Gewebes

Mit einem Laser lässt sich das betroffene, zu behandelnde Gewebe schonend und präzise erreichen, während das umliegende Gewebe kaum beeinflusst wird. Dadurch können Patienten deutlich schneller das Krankenhaus verlassen, viele Behandlungen können ambulant durchgeführt werden. Wichtige Voraussetzung ist natürlich, dass eine Behandlung mit dem Laser nur von qualifiziertem Fachpersonal durchgeführt wird. Entsprechende Schulungen und Prüfungen sorgen dafür, dem Patienten die größtmögliche Sicherheit angedeihen lassen zu können.

Wie wirkt die Strahlung eines Lasers im Gewebe?

Wie Licht genau auf das Gewebe wirkt, auf das es trifft, hängt ganz wesentlich von seiner Wellenlänge und Intensität ab. Natürlich interagiert jedes Gewebe verschieden mit den eintreffenden Lichtstrahlen: Blut, Gewebe oder Pigmente absorbieren Licht auf ganz verschiedene Weise. Dadurch ist es möglich, jedes Gewebe mit dem richtigen Lasertypen zu behandeln.

Zudem können ganz unterschiedliche Effekte erzielt werden. Licht mit niedriger Intensität bewirkt photochemische Reaktionen, die jedoch nicht zu einer Erwärmung des Gewebes führen. Es kann über einen längeren Zeitraum eingestrahlt werden. Photothermische Reaktionen werden durch eine intensivere, dafür jedoch kürzere Einstrahl-Dauer erzielt. Generell lässt sich sagen, dass die Strahlungsdauer umso geringer gewählt wird, je intensiver der Laserstrahl ist. So lässt sich Gewebe schneiden, verdampfen oder es lässt sich ein sogenannter „optischer Durchbruch“ erzielen. Dabei wird eine wirklich winzig kleine Fläche so stark bestrahlt und erhitzt, dass die Atome und Moleküle einen großen Teil ihrer Elektronen verlieren. Das dauert jedoch nur Milliardstel bis Billionstel Sekunden, so dass das umliegende Gewebe nicht geschädigt wird. Diese Technik wird zum Beispiel angewandt, wenn Augen mit Laser behandelt werden.

Laser können so fein und klein sein, dass sie auch direkt in Blutgefäße eingebracht werden können. So können Ablagerungen schonend entfernt werden.

Der Laser hilft auch gegen Nagelpilz

Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des Lasers machen ihn auch im Kampf gegen Nagelpilz, der sich oftmals als hartnäckig und schwer behandelbar zeigt, zu einer geeigneten Waffe. Das Licht des Lasers durchdringt die Nagelplatte und erhitzt das Gewebe, in dem der Pilz nistet. Zusätzlich werden freie Radikale erzeugt, welche die Erreger zerstören. Die Hitzewirkung ist so fein abgestimmt, dass weder Nagelbett, Nagelmatrix, Nagelwall noch das umliegende Gewebe geschädigt werden.

Ist der Nagel schon durch den Pilz verdickt, wird er vor der Laserbehandlung podologisch abgetragen. Die Erfolge zeigen sich meist schon nach einigen Wochen und wenigen Behandlungen.

Die Behandlung von Nagelpilz mit dem Laser wirkt sich nicht unmittelbar auf die Optik des betroffenen Nagels aus: Auch wenn die Pilze und ihre Sporen unter dem Nagel abgetötet sind, muss der ursprünglich befallene Nagel erst einmal komplett herauswachsen, um wieder schön und gesund auszusehen. Das kann im Fall von Zehennägeln, die nur etwa einen Millimeter pro Monat wachsen, einige Monate in Anspruch nehmen.

Die Lasertherapie von Nagelpilz hat keine Nebenwirkungen. Es kann während der Behandlung zu einem leichten Kribbeln oder Stechen kommen, dass jedoch unmittelbar wieder verschwindet. Der Laser ist eine große Hoffnung und erstklassige Methode für alle vom Nagelpilz Geplagten.

 

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