English Title: Application of high power picosecond and continous wave laser system in the stereotactical neurosurgery

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Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Laserstrahlen eines Nd:YAG-Pikosekunden-Lasersystems mit einer maximalen Ausgangsleistung von 6 W und eines Nd:YAG-Dauerstrichlasers mit einer Leistung von 28 W fuer Anwendungen in der stereotaktischen Neurochirurgie verfuegbar gemacht. Hierbei galt es, die Laserstrahlen durch einen Gelenkspiegelarm hindurch in 4 m Entfernung durch das innerste Rohr einer Tumorsonde mit einem Durchmesser von 2,8 mm maximal zu transmittieren, um sie anschliessend in isotonischer Kochsalzloesung nach weiteren 3,8 cm zu fokussieren. Es wurden umfangreiche Messungen der Strahlqualitaet und der Pulsstabilitaet des Pikosekunden-Lasers durchgefuehrt. Eine Moeglichkeit zur Reduktion der in der isotonischen Kochsalzloesung entstehenden thermischen Streulinse, die eine Fokussierung verhinderte, wurde entwickelt und umgesetzt. Die neurochirurgische Einsetzbarkeit des gesamten Systems wurde in mehreren in vitro und in vivo Experimenten gezeigt.

Translation of abstract (English)

The topic of this thesis was to establish the availability of a Nd:YAG picosecond laser system with a maximal output power of 6 W and a Nd:YAG cw laser with a typical output power of 28 W for neurosurgical applications. For this purpose, it was neccessary to align the beams through the inner tube of the tumorprobe with a diameter of 2.8 mm by maximizing the transmission. The 4 m distance between the laser systems and the tube was bridged with an articulated mirror arm and mounted mirrors. At the end of the tube, the beams were focused in saline with a lens, which have a focal length of 38 mm. Extensive measurements of beam quality and pulse stability of the picosecond laser system were performed. A practical solution was evaluated to reduce the diverging thermal lens in saline, which resulted from localised absorption of power. This thermal lens made the focusing inpossible and therefore the usage of the system. Several in vitro and in vivo experiments were done to test the utilizability of the whole system.