Material und Methoden

3.1  Material

3.1.1  Nd:YAG-Laser

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Bei den Versuchen kam der Medilas Fibertom 5100 der Firma Dornier zum Einsatz. Dieser Nd:YAG-Laser wurde im Dauerstrichbetrieb (continous wave) mit wechselnder Laserleistung eingesetzt.

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Tabelle 5: Technische Daten des Medilas Fibertom 5100

Lasertyp:

Nd:YAG-Laser

Betriebsart:

cw (=kontinuierlich)

Laserwellenlänge:

1064 nm

Maximale Leistung:

100 W

Der Medilas fibertom 5100 verfügt über Lichtleiterschutzsystem (LPS). Der Laser schaltet sich automatisch ab, wenn es im Bereich der Laserspitze zu Karbonisation kommt. Zur Karbonisation kommt es, wenn biologisches Gewebe auf Temperaturen von 150 bis 300 °C erhitzt wird. Mit dieser Sicherheitsvorrichtung wird vor Entflammung und unkontrolliertem Laserlichtaustritt bei Beschädigung des Applikators geschützt.

3.1.2 Diffusor-Tip

Der Dornier Diffusor-Tip Typ H-6111-T3 setzt sich aus Lichtleiterstecker, Lichtleiter und Streukörper zusammen. Der Lichtleiterstecker ist optimiert zum Aufschrauben (Standard-SMA-Stecker) auf den Laser.

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Die Weiterleitung des Laserlichtes mit Hilfe des flexiblen Lichtleiter ist die Voraussetzung für die Einsetzbarkeit zur interstitiellen Thermoablation. Der Lichtleiter besteht aus einem Kern und einem optischen Mantel. Der Kern besteht aus einer Quarzfaser mit einem Durchmesser von 600 Mikrometern. Diese Faser wird von einem Quarzmantel umschlossen. Dieser Mantel reflektiert das ausfallende Licht kontinuierlich, aufgrund seines niedrigeren Brechungsindex, zurück in den Kern. Um im Falle eines Faserbruchs das unkontrollierte Austreten von Licht zu vermeiden, ist die Faser mit einem zusätzlichen Kunststoffmantel umzogen. Der Quarzmantel wird als Cladding bezeichnet und der Kunststoffmantel als Coating. Der Lichtleiter ist bei diesem Applikatortyp 12 Meter lang [1].

Tabelle 6: Technische Daten des Streukörpers

Kappenlänge:

3 cm

Abstrahllänge:

2,5 cm

Faserkerndurchmesser:

600 µm

Kappendurchmesser:

<1,4 mm

3.1.3 Laserleistungsmessgerät

Das Laserleistungsmessgerät My Test 1 der Firma Hüttinger wurde vor jedem Versuch eingesetzt, um die tatsächliche Leistung am Streukörper des Diffusor-Tip zu quantifizieren. Beim Einbringen des Streukörpers und beginn der Leistungsapplikation baut sich durch die Reflektion ein Strahlungsfeld auf. Die Innenwand des Laserleistungsmessgerätes ist mit Bariumsulfat beschichtet und reflektiert so das Laserlicht vielfach. Dieses Strahlungsfeld wird mit einer Photodiode gemessen [8, 41].

3.1.4 Mikrokatheterset

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Der Microcath der Firma Trumpf-Medizinsyteme besteht aus einem Karbontrokar, einem Einstichtiefenbegrenzer und einem dünnwandigen Plastikkatheter mit Zuspritzvorrichtung. Der Trokar ist aus Karbon, um die MRT-Kompatibilität zu gewährleisten. Die außen auf den Katheter geschraubte Schraubklemme dient der Punktionstiefenbegrenzung [23, 44, 53].

Abbildung 2: Die in der Graphik dargestellten Pfeile entsprechen dem Kühlmittelfluss beim gekühlten Mikrokatheter.

Abbildung 3: Das Photo zeigt das Mikrokatheterset mit angeschlossenem Lichtleiter und verbundener Kühlung

3.1.5 Rotierendes Hämostatisches Ventil

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Dieses Ventil dient zur flüssigkeitsdichten Abdichtung des Katheters und zur Fixierung des Applikatorschafts. An der engsten Stelle ist der Durchmesser 2,44 Millimeter. Über eine Zuleitung kann die Kühlflüssigkeit in den Katheter gelangen.

3.1.6 Perfusor

Beim Laserbetrieb wurde der Applikator gekühlt. Für die Kühlung wurde IVAC P-4000 Anästhesie-Spritzenpumpe (IVAC Medizintechnik GmbH, Gießen) benutzt. In die Spritzenpumpe wurde eine 50 Milliliter Perfusorspritze (Braun, Melsungen) eingelegt. Die Spritze wurde über einen Schlauch mit dem Ventil verbunden.

3.1.7 Leber ex-vivo

Die fünfzehn bei den Versuchen verwendeten Rinderlebern wurden an den jeweiligen Versuchstagen frisch vom Fleischer geholt. Sie hatten ein Gewicht zwischen sechs und acht Kilogramm. Vor Versuchsbeginn wurde die Leber 60 Minuten an der Raumluft erwärmt, um eine gleichmäßige Temperatur auf Raumniveau zu erreichen. Es wurden im Durchschnitt zehn Versuche jeweils an einer zusammenhängenden Leber durchgeführt.

3.2 Methoden

3.2.1  Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung

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Die Versuche wurden unter Berücksichtigung der Sicherheitsbestimmungen für Arbeiten im Laserschutzbereich durchgeführt. Die Rinderleber wurde auf einem Tisch ausgebreitet.

Der Lichtleiter wurde an den Laser eingekoppelt. Die gewünschte Leistung wurde am Lasergerät eingestellt. Die tatsächliche Leistung wurde im Laserleistungsmessgerät gemessen.

Vor der Punktion der Leber wurde das hämostatische Ventil am proximalen Ende des Mikrokatheters befestigt. Die Lichtleiterspitze wurde bis fünf Millimeter vor das Ende des Katheters geschoben. Nun wurde der Lichtleiter mit Hilfe des Ventils an dieser Position fixiert. Danach wurde das Ventil wieder von dem Katheter getrennt. Durch diese Vorgehensweise ist gewährleistet, dass der Streukörper beim Vorschieben später in der Katheterspitze zu liegen kommt.

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Die Punktion wird mit dem Mikrokatheter mit Trokar durchgeführt. Die vorher eingestellte Stellklemme begrenzt das Eindringen in die Tiefe des Lebergewebes. Die Leber wurde so punktiert, dass der Applikator hinreichend umgeben von Lebergewebe zu liegen kam. Nach Entfernen des Trokars wurde das hämostatische Ventil wieder an den Mikrokatheter gekoppelt, wobei der Lichtleiter in die Leber vorgeschoben wurde.

Tabelle 7: Die Tabelle zeigt die geplante, zu applizierende Laserleistung, das Kühlmittel und den Kühlmittelfluss der jeweiligen Versuchsgruppen.

Gruppe:

Kühlmittel:

Flussrate:

Laserleistung:

1a

90% Ethanol

45 ml/h

15 W

1b

0,9 % NaCl

45 ml/h

15 W

2a

90% Ethanol

45 ml/h

13 W

2b

0,9 % NaCl

45 ml/h

13 W

3a

90% Ethanol

45 ml/h

11 W

3b

0,9 % NaCl

45 ml/h

11 W

4a

90% Ethanol

90 ml/h

16 W

4b

0,9 % NaCl

90 ml/h

16 W

5a

90% Ethanol

90 ml/h

14 W

5b

0,9 % NaCl

90 ml/h

14 W

6a

90% Ethanol

90 ml/h

12 W

6b

0,9 % NaCl

90 ml/h

12 W

In die Perfusorspritze wurde das jeweils verwendete Kühlmittel eingefüllt. Als Kühlmittel wurde 90 prozentiger Ethanol und in der Vergleichsgruppe physiologische 0,9 prozentige Kochsalzlösung verwendet. Die Perfusorspritze wurde in den Perfusor eingelegt. Die Spritze wurde mit einer Flüssigkeitsleitung mit dem hämostatischen Ventil konnektiert. Die Flussrate für das Kühlmittel wurde auf 45 ml/h beziehungsweise 90 ml/h eingestellt.

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Nach dem Starten des Perfusors, wurde der Laser gestartet. Der Laser wurde bei allen Versuchen 15 Minuten kontinuierlich, bei gleich bleibender Leistung, betrieben. Danach wurde der Perfusor gestoppt und die Vermessung folgte. Durch die gleich bleibende Zeit, sind die Joule Angaben im Ergebnisteil nur auf wechselnde Leistung zurückzuführen.

3.2.2 Vermessung

Nach Beendigung der Laserung wurde mit Hilfe eines Skalpells ein Schnitt durch das Zentrum der Nekrose geführt. Als Führung für den Schnitt diente der in der Nekrose belassene Mikrokatheter.

Abbildung 4: Die Graphik zeigt die Dimensionen Länge und Breite der Nekrose.

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Die Nekrose wurde in axialer und radialer Ausdehnung vermessen. Der Zustand von Katheter und Lichtleiter wurde makroskopisch begutachtet. Auffällige Formververänderungen der Nekrose wurden vermerkt.

3.2.3 Volumenberechnung

Die Volumenbestimmung der durch die Laserung erzeugten Nekrosen erfolgte Näherungsweise unter Verwendung der Formel für Rotationsellipsoide:

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V steht für Volumen, l für axialen Durchmesser und r für den radialen Durchmesser [15].

3.2.4 Statistische Methoden

Bei den aus den Versuchen gewonnenen Daten wurden das arithmetische Mittel, die Standardabweichung und der Standardfehler des Mittelwertes berechnet. Zur Signifikanzprüfung wurde der zweiseitige, unverbundene Students-T-Test verwendet. Als signifikant wurde ein Wert von p<0,05 angesehen. [67,5]


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13.09.2006