Tierexperimentelle Untersuchungen zur CO₂-Laser-Stapedotomie*, **

Zusammenfassung

Versuche an Meerschweinchen sollten klären, ob und welche der eingesetzten CO₂-Laser bei Verwendung der für die Stapedotomie erforderlichen Laser-Parameter das Innenohr schädigen können. Ferner sollte ihre Anwendungssicherheit bestimmt werden. Als Applikationsort wurde die Basalwindung der Meerschweinchen-Cochlea gewählt, da diese eine ähnliche Dicke wie die menschliche Steigbügelfußplatte aufweist. Wir untersuchten die Wirkung der Laserstrahlung bei der Perforation der Basalwindung und anschließender Applikation in die offene Cochlea. Akustisch evozierte Potentiale (Summenaktionspotential [SAP]) gaben Auskunft über die Innenohrfunktion. Kontrolltiere ohne Laserbehandlung sicherten die Ergebnisse ab. Die Perforation der Basalwindung und Applikationen der Laserstrahlung in die offene Cochlea mit gleichen Parametern führten beim CO₂-cw-Laser (Leistung: 8 W, Pulsdauer: 50 ms, Leistungsdichte: 3200 W/cm²) zu keiner meßbaren Änderung der SAP. Erst eine Erhöhung der Laserleistung auf 15 W (Leistungsdichte: 6000 W/cm²) und eine Verlängerung der Pulsdauer auf 200 ms und 500 ms (Gesamtenergie: 3 J und 7,5 J) bewirkten beim CO₂-cw-Laser z.T. irreversible Veränderungen der SAP; bei maximaler Laserleistung und Pulsdauer (15 W und 500 ms) war schließlich kein Potential mehr abzuleiten. Die Untersuchung hoher Leistungsdichten (40000 und 60000 W/cm²) durch Verringerung des Laserstrahldurchmessers auf 180 µm ergab vergleichbare Ergebnisse. Selbst Applikationen ca. 10fach bzw. 20fach höherer Leistungsdichten als für die Stapedotomie erforderlich führten zu keinen Veränderungen der SAP. Da erst bei viel höheren Leistungen und Energien, als den in der Klinik eingesetzten, Schädigungen zu erwarten sind, verfügt der CO₂-cw-Laser über eine große Anwendungssicherheit bei der Laser-Stapedotomie. Der CO₂-Superpuls-Laser zeigte dagegen im Tierexperiment bereits im effektiven Laserbereich bei ca. 40 % der Tiere z.T. irreversible Alterationen der Summenaktionspotentiale. Damit erscheint der Einsatz des CO₂-Lasers im Superpuls-Mode mit Pulsspitzenleistungen von ca. 300 W in der Stapedotomie für das Innenohr unberechenbarer und gefährlicher.

Summary

Experiments were performed in guinea pigs to clarify which, if any, of the CO₂ lasers used can damage the inner ear on application of the laser parameters required for stapedotomy. A further aim was to determine their application safety. The basal convolution of the guinea-pig cochlea was chosen as the application site, since its thickness is similar to that of the human stapes base. We examined the laser effect in connection with perforation of the basal convolution and subsequent application in the open cochlea. Acoustic evoked potentials (compound action potentials [CAP]) yielded information on inner-ear function. Animals without laser treatment were used as controls. Perforation of the basal convolution and laser applications in the open cochlea with the same parameters did not lead to a measurable CAP alteration with the CO₂ cw laser (power: 8 W, pulse duration: 50 ms, power density: 3200 W/cm²). An increase of the laser power to 15 W (power density: 6000 W/cm²) and of the pulse duration to 200 and 500 ms (energy: 3 J and 7.5 J) caused partly irreversible CAP alterations; finally, no potential could be recorded any more at a maximal laser power and pulse duration (15 W and 500 ms). Examination of high power densities (40,000 and 60,000 W/cm²) through reduction of the laser beam diameter to 180 µm yielded comparable results. Even applications of an approximately ten or twenty times higher power density than necessary for stapedotomy did not cause CAP changes. Since damage may be expected only at much higher power and energies than those used in clinical routine, the CO₂ cw laser has a high application safety in laser stapedotomy. Animal experiments with the CO₂ superpulse laser, on the other hand, have demonstrated that partly irreversible CAP alterations occur already in the effective laser range in over 40 % of the animals. Thus the application of the CO₂ laser in superpulse mode with a peak pulse power of approximately 300 W in stapedotomy appears to be more unreliable and dangerous for the inner ear.

Schlüsselwörter

Laser-Stapedotomie - CO₂-Laser - Tierexperiment - Summenaktionspotential

Key words

Laser stapedotomy - CO₂ laser - Animal experiment - Compound action potential