Lasern statt bohren


Prototyp lässt auf schmerzarme Kariesbehandlung hoffen


BONN (BIERMANN) – Ein neuartiges Lasertherapiesystem für eine nahezu schmerzfreie und sehr präzise Zahnbehandlung entwickeln Wissenschaftler der Universität Bonn zusammen mit Partnern aus Forschung und Industrie. Für das Projekt MiLaDi (Minimalinvasive Laserablation und Diagnose von oralem Hartgewebe), das bereits seit 2009 läuft, stellt das BMBF 6,8 Millionen Euro zur Verfügung.

Jetzt wurde ein erster Prototyp fertig gestellt, den Ärzte und Physiker in Bonn momentan testen – unter anderem an Stoßzähnen von Mammuts. Der Laserstrahl besteht vor allem aus Dunkelheit. 500.000 Mal pro Sekunde „tropft“ aus dem Laser ein kleines Lichtpaket, ähnlich wie Wasser aus einem Wasserhahn. Zweieinhalb Millimeter ist jeder Lichttropfen lang; zwischen zwei Tropfen liegen 600 Meter Finsternis.

„Unser Laser arbeitet mit ultrakurzen Pulsen“, erklärt Florian Schelle. „Das ist auch der Grund, warum man mit ihm Löcher in Zähne bohren kann.“ Zwar ist die Gesamtenergie des Strahls gar nicht mal besonders hoch. In seinen „lichten Momenten“ bringt er jedoch für extrem kurze Zeit dieselbe Leistung wie ein modernes Windkraftwerk. Wenn so ein Lichttropfen mit geballter Wucht auf den Zahn aufschlägt, zerreißt er die Moleküle. Wärme und Vibrationen werden dabei kaum übertragen. Daher dürfte die Methode für Patienten so gut wie schmerzfrei sein.

„Wir können den Bohrer beispielsweise mit einem Diagnoselaser kombinieren“, erklärt Projektleiter Prof. Matthias Frentzen von der Poliklinik für Parodontologie, Zahnerhaltung und präventive Zahnheilkunde. „So können wir während der Behandlung analysieren, ob wir uns noch in einem Kariesherd befinden oder schon im gesunden Gewebe – und den Bohrer rechtzeitig stoppen.“

Es gibt heute bereits Laser, die das können. Sie haben aber ein begrenztes Einsatzspektrum. Grund: Jedes Gewebe spricht auf eine andere Lichtfarbe an. Ein Laser, der besonders gut Karies entfernt, eignet sich daher nicht, um altes Füllungsmaterial abzutragen oder die Aussparung für ein Inlay in den Zahn zu präparieren. Nicht so ultrakurzgepulste Laser: Sie können aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte beinahe jedes Material bearbeiten. „Wir wollen eine Art all-in-one-System bauen“, betont Frentzen.

Ein weiterer Vorteil ist die hohe Präzision des Laserbohrers: Der Strahl ist nicht einmal halb so dick wie eine Wimper und damit streng genommen sogar zu fein, um damit vernünftig zu arbeiten. Die Forscher verpassen ihrem Bohrer daher einen virtuellen Bohrkopf: Sie lenken den Laser über zwei Spiegel so ab, dass er rasend schnell ein frei programmierbares Muster abfährt. Durch die Variation des Musters könnten die Forscher viereckige, runde oder sogar herzförmige Löcher bohren – und das auf hundertstel Millimeter genau.

Bis 2012 wird die BMBF-Förderung zunächst laufen. Nach der Entwicklung des Prototyps stehen jetzt weitere Forschungsarbeiten auf dem Programm: Welche Pulsparameter eignen sich für verschiedene Materialien am besten? Wirkt der Strahl tatsächlich nur lokal, oder schädigt er auch die Umgebung der behandelten Stelle? Werden beim Bohren gefährliche Substanzen frei?

„Elfenbein eignet sich aufgrund seiner dentinähnlichen Struktur besonders gut für unsere Experimente“, erläutert Frentzen. Stoßzähne von Elefanten sind verständlicherweise aus Artenschutzgründen tabu. Glücklicherweise birgt aber der sibirische Permafrost-Boden Mammut-Stoßzähne zuhauf. In Zukunft wird der Bedarf der Forscher nach den eiszeitlichen Funden aber wohl zurückgehen: Sie führen viele ihrer Tests inzwischen an Schweinekiefern durch. Die sind nicht nur leicht zu bekommen, sondern ihre Zähne ähneln auch frappierend denen des Menschen.

Weitere Informationen

Quelle: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 12.01.2011

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