Wirkung des gepulsten Er:YSGG-und Ho:YAG-Lasers auf das Corti-Organ der Meerschweinchen-Cochlea - eine rasterelektronenmikroskopische Studie*

Y. Jamali; S. Jovanovic; U. Schönfeld; D. Anft; T. Ertl; H. Scherer; A. Berghaus; G. Müller

doi:10.1055/s-2007-997225

Laryngo-Rhino-Otologie, Inhaltsverzeichnis

Laryngorhinootologie 1998; 77(12): 689-694
DOI: 10.1055/s-2007-997225

Otologie

Wirkung des gepulsten Er:YSGG-und Ho:YAG-Lasers auf das Corti-Organ der Meerschweinchen-Cochlea - eine rasterelektronenmikroskopische Studie*

Effects of Pulsed Er:YSGG and Ho:YAG Laser on the Organ of Corti of the Guinea Pig Cochlea - a Scanning Electron Microscopic StudyY. Jamali² , S. Jovanovic¹ , U. Schönfeld¹ , D. Anft² , T. Ertl³ , H. Scherer¹ , A. Berghaus² , G. Müller³

¹Hals-Nasen-Ohrenklinik mit Poliklinik im Klinikum Benjamin Franklin der Freien Universität Berlin (Leiter: Prof. Dr. med. H. Scherer)
²Klinik für Hals-Nasen-Ohren-Krankheiten, Gesichts- und Halschirurgie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (Direktor: Prof. Dr. med. A. Berghaus)
³Institut für Medizinische/Technische Physik und Lasermedizin des Klinikums Benjamin Franklin der Freien Universität Berlin (Direktor: Prof. Dr.-Ing. G. Müller)

* - Auszugsweise vorgetragen auf der 67.Jahresversammlung der Deutschen Gesellschaft für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf-und Halschirurgie in Aachen, 18. - 22. Mai 1996. - Teile der Arbeit publiziert in: „Der Einsatz neuer Lasersysteme in der Stapeschirurgie”, S. Jovanovic. Landsberg: ecomed, 1996. - Das Projekt wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert Az:Jo 180.

Abstract

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Zusammenfassung

Hintergrund: Arbeiten aus neuerer Zeit belegen, dass neben den cw-Lasersystemen auch die gepulsten Systeme für die Stapedotomie geeignet sein können. Ziel dieser Studie war es zu klären, ob durch die Bestrahlung der Basalwindung der Meerschweinchen-Cochlea mit dem Er:YSGG- und Ho:YAG-Laser mit den für die Stapedotomie erforderlichen Laserparametern morphologische Veränderungen im Innenohr auftreten. Methode: Die Basalwindung der Meerschweinchen-Cochleae, deren Dicke mit der humanen Stapesfußplatte vergleichbar ist, wurde nach Eröffnung der Bulla mit dem Er:YSGG-und Ho:YAG-Laser bestrahlt. Verwendet wurden Parameter, die für eine ausreichend große Perforation der menschlichen Fußplatte (500 µm-600 µm) erforderlich sind. Die Entnahmen der Cochleae erfolgten 90 Minuten, 1 Tag, 2 Wochen oder 4 Wochen nach der Laserbestrahlung. Das Corti-Organ aller Windungen wurde rasterelektronenmikroskopisch (REM) untersucht. Ergebnisse: Es zeigte sich, dass die Applikation der Er:YSGG-Laserstrahlung mit den sogenannten effektiven Laserparametern für die Stapedotomie (5 Pulse, Energie: 85 mJ, Energiedichte: 36J/cm², Gesamtenergie: ca. 0,425 J) am Corti-Organ des Meerschweinchens keine morphologischen Auffälligkeiten verursachte. Anders die Ergebnisse bei Anwendung der Ho:YAG-Laserstrahlung: Bereits die „effektiven Laserparameter” (10 Pulse, Energie: 210 mJ, Energiedichte: 90J/cm², Gesamtenergie: ca. 2,1 J) verursachten Schädigungen der äußeren Haarzellen mit Riesenzilienbildung und partiellen und totalen Verlusten derselben. Innere Haarzellen sowie Stützzellen zeigten in der Regel keine Auffälligkeiten. Schlußfolgerung: Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass der Er:YSGG-Laser über eine große Anwendungssicherheit im Tierexperiment verfügt. Damit könnte er sich als sinnvolle Alternative zum thermisch wirkenden CO₂-Laser in der Stapedotomie erweisen. Der Ho:YAG-Laser zeigt dagegen eine nur geringe Verträglichkeit und keine ausreichende Anwendungssicherheit. Sein Einsatz in der Stapedotomie wäre unberechenbar und für das Innenohr gefährlich.

Summary

Background: Recent experimental studies have demonstrated that, apart from the continuous wave lasers, several pulsed laser systems are also suitable for stapedotomy. The aim of this study was to clarify whether irradiation of the basal convolution of the guinea pig cochlea could cause morphological inner-ear changes using the Er:YSGG and Ho:YAG laser with laser parameters required for stapedotomy. Methods: After opening the bulla, the basal convolution of the guinea pig cochlea, whose thickness is similar to that of the human stapes footplate, was irradiated with the Er:YSGG and Ho:YAG laser. The laser parameters used were those necessary for an adequate perforation of a human stapes footplate (500- 600 µm). The cochleae were removed 90 minutes, 1 day, 2 weeks, or 4 weeks after laser application. The organ of Corti was examined by scanning electron microscopy in all convolutions. Results: Application of Er:YSGG laser parameters effective for stapedotomy (5 pulses, energy: 85J/pulse, energy density: 36J/cm², total energy: 0.425 J) had no adverse effects on the organ of Corti in the guinea pig cochlea. On the other hand, effective Ho:YAG laser parameters (10 pulses, energy: 210J/pulse, energy density: 90J/cm², total energy: 2.1 J) caused damage to the outer hair cells with fusion of stereocilia and formation of giant cilia leading to partial or total cell loss. The inner hair cells and supporting cells were usually normal. Conclusion: Our results clearly demonstrate that the Er:YSGG laser has high application safety. It could prove to be a viable alternative to the thermically acting CO₂ laser for stapedotomy. The Ho:YAG laser is not well tolerated in animals and has low application safety. Its use in stapedotomy would be unreliable and dangerous for the inner ear.

Schlüsselwörter

Laser-Stapedotomie - Er:YSGG- und Ho:YAG-Laser - Meerschweinchen - Cochlea - Rasterelektronenmikroskopie

Key words

Laser stapedotomy - Er:YSGG laser - Ho:YAG laser - guinea pig - Cochlea - Scanning electron microscopy

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