Onderzoekers van de University of Basel hebben een belangrijke stap gezet in de ontwikkeling van lasers voor botchirurgie. Door het aanpassen van het energieprofiel van een chirurgische laser slaagden zij erin om bot aanzienlijk dieper en efficiënter te snijden dan met bestaande lasersystemen
In botchirurgie wordt traditioneel gewerkt met mechanische instrumenten zoals zagen, beitels en boren. Lasers zouden hier een waardevolle aanvulling kunnen vormen, vooral bij zeer precieze ingrepen. Omdat lasers zonder mechanische druk werken, kan het risico op microscheurtjes in het bot afnemen. Dat is bijvoorbeeld relevant bij het plaatsen van gewrichtsimplantaten of patiëntspecifieke, 3D-geprinte implantaten.
Tot nu toe was de toepassing van lasers bij bot echter beperkt. Waar lasers in zacht weefsel al veel worden gebruikt, konden ze in bot meestal slechts tot twee à drie centimeter diep snijden. Dat is te ondiep voor veel orthopedische toepassingen.
Aangepast laserprofiel
Het onderzoeksteam onder leiding van dr. Ferda Canbaz ontwikkelde een aangepaste energiedistributie in de laserstraal. In plaats van het gebruikelijke zogeheten Gaussian-profiel, waarbij de energie in het midden van de straal het hoogst is, kozen de onderzoekers voor een zogenoemd “top-hat”-profiel. Daarbij wordt de energie gelijkmatiger verdeeld over het oppervlak van de laserstraal.
Deze aanpassing bleek cruciaal. In experimenten met runderbotten bereikte de traditionele laser een snijdiepte van circa 2,6 centimeter. Met het nieuwe profiel liep dit op tot ongeveer 4,4 centimeter, bijna een verdubbeling. Volgens promovendus Mingyi Liu voorkomt de gelijkmatigere energieverdeling dat de zijkanten van de snede te veel energie absorberen, waardoor de laser ook op grotere diepte effectief blijft. . De resultaten zijn gepubliceerd in Scientific Reports.
Nog niet sneller dan een zaag
Ondanks de vooruitgang blijft de lasersnijtechniek voorlopig trager dan mechanische instrumenten. De laser verwijdert ongeveer 0,4 kubieke millimeter bot per seconde, terwijl een traditionele chirurgische zaag circa 11 kubieke millimeter kan verwijderen.
Toch zien de onderzoekers dit als een belangrijke stap richting klinische toepassing. Verdere optimalisatie moet leiden tot hogere snijsnelheden en betere integratie in de complexe omgeving van het menselijk lichaam, waar ook bescherming van omliggend weefsel cruciaal is.
Het onderzoek maakt deel uit van het Miracle Project en vormt een eerste stap binnen het Laser-Blade Project, een samenwerking met medtechbedrijf Smith & Nephew. Als de technologie verder wordt doorontwikkeld, zou een laser in de toekomst een nieuw precisie-instrument kunnen worden in het arsenaal van orthopedisch chirurgen.
