Rayo láser reemplaza taladro mecánico craneal

Un láser de femtosegundo de alta energía puede disminuir el riesgo de daño cerebral resultante de una craneotomía de liberación.

Desarrollado por investigadores en el Instituto de Microsistemas Fotónicos Fraunhofer (IPMS; Dresden, Alemania), el Instituto de Tecnología Fraunhofer (ILT; Aquisgrán, Alemania), y el Instituto de Circuitos Integrados Fraunhofer (IIS; Erlangen, Alemania), el sistema de rayo láser se basa en un brazo espejo articulado que consta de dos tipos nuevos de microespejos que dirigen el rayo a través de una pieza de mano.

El primero hace la incisión de la bóveda craneal; dirige el rayo láser dinámicamente a través de los huesos craneales, mientras que el segundo ajusta cualquier mal posicionamiento. Los componentes son miniaturizados, pero pueden tolerar hasta 20 vatios de salida láser, lo cual es aproximadamente doscientas veces más que los microespejos convencionales que alcanzan sus límites en 100 millivatios, dependiendo del diseño específico. Además, los microespejos miden 5x7 mm o 6x8 mm, orientando así rayos láser de diámetro grande; en comparación con los microespejos convencionales que miden de 1 a 3 milímetros.

Y mientras el panel de silicona en los microespejos convencionales se refleja por medio de una placa de aluminio midiendo cien nanómetros de espesor, los microespejos nuevos tienen capas eléctricas muy reflectivas alineadas con el sustrato de silicona. Como resultado, en el rango espectral visible, el espejo refleja no solo el 90% del rayo láser, como en los componentes clásicos, sino el 99,9%. Esto significa que mucho menos de la radiación de alta energía penetra en el sustrato, resultando en un espejo que tolera energía marcadamente mayor generada, por el láser de femtosegundo.

“Si el cerebro empieza a inflamarse después de una apoplejía, con frecuencia la cirugía es la única opción de tratamiento—una en la cual los médicos abren la bóveda craneal del paciente. Hasta ahora, alcanzarían para el taladro y la sierra”, dijo Thilo Sander, PhD, gerente de grupo de IPMS. “Nuestros colegas en ILT han construido un dispositivo que le permite al cirujano guiar el rayo láser y cortar el hueso craneal”.

Una craneotomía de liberación es una operación quirúrgica en la cual un colgajo de hueso es removido temporalmente del cráneo para acceder al cerebro. Las craneotomías con frecuencia son una operación crítica realizada en pacientes que sufren de lesiones cerebrales o lesiones cerebrales traumáticas (LCT), y pueden además permitirles a los médicos implantar simuladores cerebrales profundos para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, epilepsia, y temblor cerebeloso. El procedimiento también es ampliamente usado en neurociencias para registro extracelular, imagenología cerebral, y para manipulaciones neurológicas como estimulación eléctrica y titulación química.

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Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems
Fraunhofer Institute for Laser Technology
Fraunhofer Institute for Integrated Circuits