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Entflammungs- und Brandverhalten von biologischem Gewebe bei In-vitro-Bestrahlung mit dem CO2-Laser


Juri, O; Frochaux, D; Rajan, G P; Biro, P (2006). Entflammungs- und Brandverhalten von biologischem Gewebe bei In-vitro-Bestrahlung mit dem CO2-Laser. Der Anästhesist, 55(5):541-546.

Abstract

Fragestellung: Bei mikrolaryngoskopischen Eingriffen an den Atemwegen unter Anwendung von chirurgischen Laserstrahlen besteht eine Gefahr für Entflammungs- und Brandzwischenfälle. Selbst unter Weglassung von brennbaren Materialien liegt ein Restrisiko durch körpereigenes Gewebe vor, das unter der Einwirkung des Laserstrahls als partikelhaltiges Aerosol ("Lasersmog") im Operationsgebiet entsteht. Diese Untersuchung bezweckt die möglichst realitätsnahe Simulation dieses Phänomens und die Feststellung der Rahmenbedingungen, in denen eine Entflammungsgefahr vorliegt. Methodik: Zur Simulation des Operationsgebietes wurde in Anlehnung an die europäische Norm ISO-11990 eine zylinderförmige einseitig verschlossene Stahlkammer konstruiert, in die geeignete Schweinefleischstücke als Zielobjekt für die Laserbestrahlung eingeführt wurden. Mit einem Jetventilator wurde Beatmungsgas mit variabler Sauerstoffkonzentration in die Kammer eingelassen. Das Zielobjekt wurde mit Laserstrahlen unterschiedlicher Intensität und Zeitdauer im "Superpuls-Modus" (Impulsrate 250Hz) und mit einem Auftreffwinkel von 75° bestrahlt. Die Laserleistung wurde von 2-15W variiert, und Art, Dauer, Intensität sowie Häufigkeit von Entflammungs- und Brandphänomenen wurden dokumentiert. Ergebnisse: Es traten Brandphänomene, beginnend mit Funkenbildung bis zu anhaltendem Brand, auf. Die Intensität dieser Brandphänomene war bei fetthaltigem Gewebe höher als bei Muskulatur. Diese nahm auch bei Steigerung der Laserleistung und der Bestrahlungsdauer zu. Als wichtigster Faktor wurde die Sauerstoffkonzentration identifiziert: Der niedrigste Wert, bei dem ein Aufflammen auftrat, war 35% nach 42s bzw. 40% nach 20s. Höhere Konzentrationen als 60% führten fast sofort zu Funkenbildung und Aufflammen. Schlussfolgerungen: Bei der Anwendung von laserchirurgischen Techniken für Atemwegseingriffe unter Jetventilation liegt selbst bei Verwendung laserresistenter Materialien ein Risiko von Brandkomplikationen vor. Der vom Laserstrahl freigesetzte Lasersmog aus dem operierten Gewebe kann in einer sauerstoffreichen Atmosphäre entflammt werden. Um diese Gefahr zu vermindern, sind eine möglichst tiefe Sauerstoffkonzentration im Beatmungsgas (<40%), eine niedrigstmögliche Laserleistung (<6W) und eine Begrenzung der Dauer der einzelnen Laserimpulse (<10s) einzuhalten

Abstract

Fragestellung: Bei mikrolaryngoskopischen Eingriffen an den Atemwegen unter Anwendung von chirurgischen Laserstrahlen besteht eine Gefahr für Entflammungs- und Brandzwischenfälle. Selbst unter Weglassung von brennbaren Materialien liegt ein Restrisiko durch körpereigenes Gewebe vor, das unter der Einwirkung des Laserstrahls als partikelhaltiges Aerosol ("Lasersmog") im Operationsgebiet entsteht. Diese Untersuchung bezweckt die möglichst realitätsnahe Simulation dieses Phänomens und die Feststellung der Rahmenbedingungen, in denen eine Entflammungsgefahr vorliegt. Methodik: Zur Simulation des Operationsgebietes wurde in Anlehnung an die europäische Norm ISO-11990 eine zylinderförmige einseitig verschlossene Stahlkammer konstruiert, in die geeignete Schweinefleischstücke als Zielobjekt für die Laserbestrahlung eingeführt wurden. Mit einem Jetventilator wurde Beatmungsgas mit variabler Sauerstoffkonzentration in die Kammer eingelassen. Das Zielobjekt wurde mit Laserstrahlen unterschiedlicher Intensität und Zeitdauer im "Superpuls-Modus" (Impulsrate 250Hz) und mit einem Auftreffwinkel von 75° bestrahlt. Die Laserleistung wurde von 2-15W variiert, und Art, Dauer, Intensität sowie Häufigkeit von Entflammungs- und Brandphänomenen wurden dokumentiert. Ergebnisse: Es traten Brandphänomene, beginnend mit Funkenbildung bis zu anhaltendem Brand, auf. Die Intensität dieser Brandphänomene war bei fetthaltigem Gewebe höher als bei Muskulatur. Diese nahm auch bei Steigerung der Laserleistung und der Bestrahlungsdauer zu. Als wichtigster Faktor wurde die Sauerstoffkonzentration identifiziert: Der niedrigste Wert, bei dem ein Aufflammen auftrat, war 35% nach 42s bzw. 40% nach 20s. Höhere Konzentrationen als 60% führten fast sofort zu Funkenbildung und Aufflammen. Schlussfolgerungen: Bei der Anwendung von laserchirurgischen Techniken für Atemwegseingriffe unter Jetventilation liegt selbst bei Verwendung laserresistenter Materialien ein Risiko von Brandkomplikationen vor. Der vom Laserstrahl freigesetzte Lasersmog aus dem operierten Gewebe kann in einer sauerstoffreichen Atmosphäre entflammt werden. Um diese Gefahr zu vermindern, sind eine möglichst tiefe Sauerstoffkonzentration im Beatmungsgas (<40%), eine niedrigstmögliche Laserleistung (<6W) und eine Begrenzung der Dauer der einzelnen Laserimpulse (<10s) einzuhalten

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Other titles:Ignition and burning of biological tissue under simulated CO2-laser surgery conditions
Item Type:Journal Article, refereed, original work
Communities & Collections:National licences > 142-005
Dewey Decimal Classification:610 Medicine & health
Scopus Subject Areas:Health Sciences > Anesthesiology and Pain Medicine
Language:German
Date:1 May 2006
Deposited On:10 Dec 2018 16:44
Last Modified:31 Jul 2020 02:40
Publisher:Springer
ISSN:0003-2417
OA Status:Green
Publisher DOI:https://doi.org/10.1007/s00101-006-0974-y
Related URLs:https://www.swissbib.ch/Search/Results?lookfor=nationallicencespringer101007s001010060974y (Library Catalogue)
PubMed ID:16432741

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Language: German
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