Verhalten des neuen LaserJet^®-Katheters bei CO₂-Laser-Anwendung unter simulierten klinischen Bedingungen

Zusammenfassung

Fragestellung

Im Zusammenhang mit Laseranwendungen bei Atemwegseingriffen kommt es immer wieder zu Brandzwischenfällen, die durch die Entwicklung verschiedener Instrumente und Vorgehensweisen vermieden werden sollen. Unsere Untersuchung gilt der Feststellung der Widerstandsfähigkeit des jüngst entwickelten LaserJet^®-Katheters aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) gegenüber Bestrahlung mit einem CO₂-Laser.

Methodik

Zur Simulation der Gasanreicherung im Hypopharynx wurde in Anlehnung an die europäische Norm ISO-11990 eine zylinderförmige, einseitig verschlossene Stahlkammer konstruiert. Zwölf fabrikneue Katheter wurden mit dem proximalen Ende an eine Sauerstoffsonde (6 l/min) angeschlossen. Das distale Ende wurde 10 cm tief in die Stahlkammer gelegt und mit einem Laserstrahl unterschiedlicher Intensität und Zeitdauer im sog. Superpulsmodus (Impulsrate 250 Hz) und mit einem Auftreffwinkel von 75° bestrahlt. Die Laserleistung wurde von 2–15 W variiert und die Widerstandsfähigkeit des Katheters mit und ohne Sauerstofffluss bestimmt. Die Expositionsdauer betrug jeweils abwechselnd 1 s und 10 s. Art und Ausprägung der Veränderungen wurden dokumentiert.

Ergebnisse

Die Bestrahlung führte zu Beschädigungen des Katheters, wie einfache und doppelte Perforation, Rauch, Farbveränderung, Verformung und Bruch. Diese traten später und weniger ausgeprägt auf, wenn der Katheter von Sauerstoff durchströmt war. Ohne Sauerstofffluss kam es zum Bruch des Katheters bei 2-W-Laserleistung nach 40 s, mit Sauerstofffluss waren mindestens 4 W über 20 s erforderlich. Bei Laserleistungen über 8 W brach der Katheter bei Direktbestrahlung unter 10 s.

Schlussfolgerung

Wir konnten nachweisen, dass der LaserJet^®-Katheter selbst nicht entflammbar ist und auch keinen Brand unterhält. Allerdings ist er nicht gegen Funktionseinbusse oder Zerstörung bei Direktexposition unter einem anhaltenden Laserstrahl bei klinisch üblicher Intensität geschützt. Polytetrafluoräthylen verformt sich und schmilzt bei Temperaturen um 327°C. Diese Temperatur kann bei Direktbestrahlung des Katheters mit dem CO₂-Laser überschritten werden. Bei sachgemäßem Gebrauch ist von einer sehr hohen Sicherheit gegen Brandzwischenfälle auszugehen.

Abstract

Background

Laser surgery within the airway is often performed with the patient under general anaesthesia and with infraglottic jet ventilation via a specially designed catheter which should not be inflammable. We investigated the laser-resistance of a recently introduced jet ventilation catheter (LaserJet^®) made of polytetrafluoroethylene.

Methods

For the simulation of gas accumulation in the hypopharynx a cylindric steel chamber with an open and a closed end was used to simulate the operative setting according to the European standard ISO-11990. In a series of 12 tests the disposable laser jet catheter was attached to the proximal end of the oxygen supply tubing, and the distal end was introduced 10 cm into the steel chamber. The catheter was repeatedly exposed to the beam of a CO₂-laser device with energies varying from 2–15 W and with an impact angle of 75°. The changes in the catheter were assessed with and without an oxygen flow of 6 l/min. Time of exposure varied from 1 to 10 s. Size and nature of the changes in the catheter were documented.

Results

We found damage to the catheter that occurred in the following order: simple (front wall) and double perforation (front and back wall), smoke emission as evidence for pyrolysis, discolouration, deformation and rupture. The extent of damage to the catheter shaft under direct laser beam exposition was dependent on the laser intensity. When there was no oxygen flow, a beam of 2 W needed 40 s to perforate the catheter shaft, while with an oxygen flow of 6 l/min, a laser intensity of 4 W needed 20 s to cause perforation. Rupture of the catheter occurred in less than 10 s with a laser intensity of 8 W or more.

Conclusions

We could demonstrate that the LaserJet^® catheter is not inflammable and also does not sustain fire. However, it is not laser-resistant as to maintaining its texture and shape while under direct exposure to a continuous laser beam, as applied under clinical conditions. Polytetrafluoroethylene deforms and melts at temperatures above 327°C which is usually exceeded by the CO₂-laser.