Verfahren zur Bearbeitung von Gewebe und Laserbearbeitungsgerät zur Bearbeitung von Gewebe

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Gewebe und ein Laserbearbeitungsgerät zur Bearbeitung von Gewebe. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur instantanen Diagnose und Bearbeitung von devitalem und vitalem biologischen Gewebe und ein Laser- bearbeitungsgerät mit integrierter on-line-Analyse zur automatischen sowie objektiven Diagnose und Bearbeitung von devitalem und vitalem biologischen Gewebe bei maximaler Gewährleistung von Sicherheit (Biosafety) und maximaler Reduzierung von Kollateralschädigungen.

Ein beispielhaftes Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung betrifft das Gebiet der Zahnheilkunde, wobei anstelle eines mechanischen Bohrers zur Ablation bzw. Abtragung von Zahnmaterial, insbesondere kariösem Zahnmaterial, ein Laser- bearbeitungs-Verfahren und ein entsprechendes Laserbearbeitungsgerät zum Einsatz kommen können. Die Erfindung kann jedoch ebenso auf andere Arten von biologischen Geweben und Gewebetypen, wie beispielsweise Hartgewebe, Weichgewebe und Ge- webeflüssigkeiten, angewendet werden. Ein anderes potentielles Anwendungsgebiet kann dementsprechend beispielsweise das Gebiet der Augenheilkunde sein.

In der Zahnheilkunde, insbesondere in der Kariestherapie, be- steht ein wesentliches Ziel darin, die konventionelle Röntgentechnik für Diagnostik sowie die konventionelle mechanische Bohrervorrichtung ganz oder zumindest teilweise durch nahezu monochrome (LED) und/oder exakt monochrome Strahlungsquellen (Laser) zu ersetzen. Das mutagene und karzinogene Po- tenzial der Röntgenstrahlung ist hinlänglich in der Medizin bekannt, weshalb stets nach der grundlegenden Leitlinie des Strahlenschutzes, dem ALARA-Prinzip ("As Low As Reasonably Achievable") , gehandelt werden muss. Ideale Alternative wäre eine Analyse ohne Röntgenstrahlung, wenn möglich während der Behandlung. Was die Bearbeitung oraler Gewebsstrukturen anbelangt, so ist bis dato der konventionelle "Bohrer" wegen sei- ner Universalität bei geringen Investitionskosten trotz seines erheblichen thermo-mechanischen Schädigungspotenzials (Friktionswärme, Risse, Schockwellen) und daraus unvermeidbar resultierender Schmerzinduktion in der Zahnheilkunde das Mittel der Wahl. Ein "denkendes" Gerät für simultane und objek- tive Detektion pathologischer Strukturen (z.B. Karies) und

Therapie (z.B. Kavitätenpräparation) mit automatischem self- limiting-Stopp bei maximaler Biosicherheit existiert bis dato weltweit nicht. Alle zuvor genannten erheblichen Nebenwirkungen sowie Nachteile lassen sich beim Einsatz eines kombinier- ten Diagnose- und Laserbearbeitungsgerätes vermeiden.

Im Laufe der letzten Jahre ist eine Reihe von Lasersystemen im Hinblick auf ihren Einsatz in der Zahnheilkunde untersucht worden. In vielen Fällen und gerade bei den ersten vorge- schlagenen Lasersystemen hat sich jedoch gezeigt, dass entweder unerwünschte thermische oder andere Nebeneffekte auftraten oder dass die Abtragungseffizienz sich als zu gering erwies. Dies gilt insbesondere für Lasersysteme auf der Basis von gepulsten Laserstrahlquellen, die mit Pulsbreiten im Be- reich von Nano- bis Mikrosekunden arbeiten, wobei beispielsweise Excimer-Laser mit Wellenlängen im UV-Bereich oder Er: YSGG- (λ = 2,7 μm) oder Er:YAG-Laser (λ = 2,94 μm) im infraroten Wellenlängenbereich verwendet wurden. Keines dieser Systeme ist zudem in der Lage, eine biosichere Detektion und Therapie durchzuführen.

Ein wesentlicher Fortschritt ergab sich erst mit dem Einsatz von Kurzpuls-Lasersystemen im Pikosekunden- bzw. Femtosekun- denbereich und Wellenlängen im sichtbaren bis nah-infraroten Spektralbereich. In ersten experimentellen Studien konnte bereits gezeigt werden, dass diese Systeme eine qualitativ hochwertige Zahnabtragung ermöglichen, wobei die Abtragungs- effizienz zumindest vergleichbar ist mit der Leistungsfähigkeit einer mechanischen Turbine.

Die Druckschrift US 5,720,894 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtragen von Material mittels einer gepulsten Laserstrahlquelle. Die zu wählenden Parameter bei der Abtragung hinsichtlich Wellenlänge, Pulsbreite, Energie und Wiederholrate der Laserpulse werden im Wesentlichen lediglich aufgabenhaft derart umschrieben, dass jeder Laserpuls mit ei- nem dünnen Oberflächenbereich des Materials derart wechselwirken soll, dass im Fokus des Bearbeitungs-Laserstrahls ein Plasma gebildet wird. Für die genannten Parameter der gepulsten Laserstrahlung werden relativ weite Bereiche angegeben, wobei insbesondere hinsichtlich der Energie der Laserpulse angegeben wird, dass diese bis zu 50 mJ oder bezogen auf die Fläche bis zu 15 J/cm ² betragen kann. Es ist jedoch zu befürchten, dass bei derartig hohen Pulsenergien bei sehr kurzen bis ultrakurzen Laserpulsen die Strahlungsleistung oder - intensität im Pulsmaximum Werte erreicht, bei denen durch nicht-lineare Prozesse wie Multiphotonen-Ionisation, insbesondere unter Beteiligung von mehr als drei Photonen, schädigende Nebeneffekte auftreten. Insbesondere wird bei derartigen Pulsspitzenleistungen (einige TW/cm ² ) das Wassermolekül (Ionisationsenergie Ei _0n = 6,5 eV) ionisiert mit fatalen Ne- benwirkungen wie Schädigung der menschlichen Erbsubstanz (DNA) und Bildung sog. "Kavitationsbläschen" (im anglo- amerikanischen Sprachraum "cavitation bubbles" genannt) mit nachfolgenden unvermeidbaren Sonolumineszenzen bei einer spektralen Bandbreite vom UV (Ultraviolett)- bis in den Rönt- genbereich hinein.

Es ist demgemäss Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bearbeitung von Gewebe und ein Laserbearbeitungsgerät zur Bearbeitung von Gewebe anzugeben, mit welchen eine effiziente Bearbeitung eines Gewebes gewährleistet werden kann und gleichzeitig eine Möglichkeit bereitzustellen, schädigende Einflüsse auf das bearbeitete Gewebe und die unmit- telbare Umgebung zu vermeiden oder zu minimieren, und gegebenenfalls eine zusätzliche Flexibilität in der Wahl der Wellenlänge der Laserbearbeitung zu ermöglichen. Es ist gleichfalls Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zur Bear- beitung von Gewebe und ein Laserbearbeitungsgerät zur Bearbeitung von Gewebe anzugeben, mit welchen mit verhältnismä- ssig geringem apparativem Aufwand eine Bearbeitung ermöglicht werden kann, so dass die Kosten des Laserbearbeitungsgeräts in Grenzen gehalten werden können. Es ist des Weiteren Aufga- be der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur simultanen Diagnose und Bearbeitung von biologischem Gewebe sowie ein Lasergerät zur Diagnose und Bearbeitung von biologischem Gewebe anzugeben, mit dem eine objektive Diagnose und effiziente Bearbeitung eines Gewebes sogar instantan gewährleistet und gleichzeitig eine Möglichkeit bereitgestellt wird, schädigende Einflüsse auf das diagnostizierte und bearbeitete Gewebe und die unmittelbare Umgebung zu vermeiden oder zu minimieren sowie eine zusätzliche Flexibilität in der Wahl der Laserwellenlänge, Laserpulsdauer und Laserintensität zu er- möglichen.

Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Eine erste Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass bei der Ablation von biologischem Gewebe mit einem Laserstrahl nicht notwendigerweise das Gewebe selbst mit dem Laserstrahl beaufschlagt werden muss. Der Laserstrahl kann stattdessen in vorteilhafter Weise von einer Substanz absorbiert werden, welche infolge der Absorption im wesentlichen als eine Quelle freier oder quasi freier Elektronen wirkt und solchermaßen die absorbierte Energie an das abzutragende Material überträgt. Als eine solche Substanz kann am wirkungs- vollsten ein sogenannter Photosensitizer eingesetzt werden. Photosensitizer stellen chemische lichtempfindliche Verbindungen dar, die nach der Absorption eines Lichtquants eine fotochemische Reaktion eingehen. Die Aktivierung eines Photo- sensitizers kann durch Laserlicht geeigneter Wellenlänge und ausreichender Intensität erfolgen, wobei durch Lichtabsorption der Photosensitizer zuerst in einen relativ kurzlebigen Singulett-Zustand angeregt wird, der danach in einen stabileren (langlebigen) Triplett-Zustand übergeht. Dieser angeregte Zustand kann dann beispielsweise direkt mit dem abzutragenden Material reagieren.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird somit ein Verfahren zur Bearbeitung von Gewebe angegeben, bei welchem ein Photosensitizer in eine räumliche Umgebung eines zu bearbeitenden Bereiches des Gewebes gebracht wird, ein gepulster Bearbeitungs-Laserstrahl bereitgestellt wird, und der zu bearbeitende Bereich des Gewebes mit dem gepulsten Bearbeitungs-Laserstrahl bestrahlt wird, wobei der Bearbeitungs- Laserstrahl Laserpulse mit einer zeitlichen Halbwertsbreite in einem Bereich zwischen 100 fs und 1 ns emittiert, wobei dieser Bereich auch jeden inkrementellen Zwischenwert umfasst und das Inkrement 100 fs beträgt.

Eine weitere Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, für eine Diagnose, die gegebenenfalls begleitend zu einem Bearbeitungsverfahren durchzuführen ist, einen Marker einzusetzen, der zu bearbeitende oder zu ablatierende Bereiche sichtbar macht, wobei der Marker ebenfalls ein Photosensitizer sein kann und/oder durch Strahlung eines Lasers oder einer Lichtemissionsdiode (LED) kontinuierlich oder gepulst, mit einer geeigneten Wellenlänge, Dauer und Intensität anreg- bar ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, ein und denselben Photosensitizer für die Ablation wie auch für die Diagnose zu verwenden.

Eine weitere Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen mittels eines Laserstrahls zu bearbeitenden oder zu ablatierenden Bereich eines Gewebes mit einer Ummantelung zu umgeben und innerhalb dieser und einer damit verbundenen Laserstrahl-Auskoppeleinheit ein Absaugkanalsystem zu integrieren .

Bezüglich der Auswahl des zu verwendenden Photosensitizers und der für die Ablation und/oder die Diagnose zu verwendenden Laserstrahlquelle gibt es verschiedene Möglichkeiten. Gemäß der hier vorgestellten Ausführungsformen wird der Photo- sensitizer und/oder die Wellenlänge der Laserpulse derart ausgewählt, dass der Laserstrahl durch eine Ein-Photonen- Absorption in dem Photosensitizer mindestens teilweise absorbiert wird, wobei die Absorption in der Nähe eines Absorptions-Maximums des Photosensitizers liegt. Diese erste Ausführungsform ist somit der linearen Optik zuzurechnen. Gemäß einer zweiten Ausführungsform, die der nicht-linearen Optik zu- zurechnen ist, wird der Photosensitizer und/oder die Wellenlänge der Laserpulse derart ausgewählt, dass der Laserstrahl durch eine Zwei-Photonen-Absorption in dem Photosensitizer mindestens teilweise absorbiert wird, wobei die Absorption in der Nähe eines Absorptions-Maximums des Photosensitizers liegt. Gemäß einer dritten Ausführungsform, die ebenfalls der nicht-linearen Optik zuzurechnen ist, wird der Photosensitizer und/oder die Wellenlänge der Laserpulse derart ausgewählt, dass der Laserstrahl durch eine Multi-Photonen- Absorption in dem Photosensitizer mindestens teilweise absor- biert wird, wobei die Anzahl der absorbierten Photonen größer als 2 ist und die Absorption in der Nähe eines Absorptions- Maximums des Photosensitizers liegt.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Wiederholrate der La- serpulse in einem Bereich zwischen 1 Hz und 10 MHz eingestellt, wobei dieser Bereich auch jeden inkrementellen Zwischenwert umfasst und das Inkrement 1 Hz beträgt. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass die Laserpulse in Form von Bursts mit jeweils einer vorgegebenen Anzahl von Laserpulsen erzeugt werden und beispielsweise jede zu bearbeitende Stelle auf dem zu ablatierenden Gewebe mit einer vorgegebenen Anzahl von Bursts (beispielsweise einem Burst) beaufschlagt wird. Inner- halb eines Bursts können die Laserpulse auch eine in vorgegebener Weise variierende Pulsspitzenintensität aufweisen. Vorteilhaft ist es, wenn vor, während oder nach den Bursts keinerlei unerwünschte Vor- oder Nachpulse oder Untergrund- und Offset-Intensitäten auftreten.

Gemäß einer Ausführungsform wird das Verfahren zur Ablation oder Abtragung von Zahnmaterial, insbesondere kariösem Zahnmaterial, eingesetzt. Dies bietet insofern ein vorteilhaftes Anwendungsgebiet, als kariöses Zahnmaterial bekanntermaßen eine durch den bakteriellen Befall bedingte poröse Struktur aufweist. In diese poröse Struktur kann der Photosensitizer eindringen, sodass er gewissermaßen in das abzutragende, kariöse Zahnmaterial eingebettet ist und nicht - wie in anderen Anwendungsfällen erforderlich - auf eine Oberfläche eines abzutragenden Gewebematerials aufgebracht werden muss.

Es ist bereits bekannt, dass bei der Bearbeitung von biologischem Gewebe mit einem Kurzpulslaser wie einem Piko- oder Femtosekundenlaser innerhalb einer dünnen Oberflächenschicht im Fokus des Bearbeitungs-Laserstrahls ein Mikroplasma erzeugt wird, welches nach jedem einzelnen Puls im Verlauf einer Zeitspanne im Nano- bis Mikrosekundenbereich zerfällt. Bei dem Ablationsvorgang wird das biologische Gewebe per In- teraktion der Laserphotonen mit den quasi-freien Elektronen nicht ionisiert, sondern minimal-invasiv thermo-mechanisch fragmentiert. Ein generelles Ziel besteht darin, das Mikroplasma stets im Schwellenbereich zu generieren, d.h. stets kleiner gleich der kritischen Elektronendichte (bei Laser- Wellenlänge 1064 nm: 1,03 x 10 ²¹ Elektronen/cm ³ ) . Dadurch wird es möglich, den Ablationsvorgang unter größtmöglicher medizinischer und biologischer Verträglichkeit und Vermeidung unerwünschter Nebeneffekte durchzuführen. Insbesondere sollen Plasmatemperaturen von größer gleich 5800 K (Temperatur der Sonnenoberfläche) mit der Folge von UV-Strahlen sowie MuI- tiphotonen-Ionisation vermieden werden, um so zu erreichen, dass in dem Gewebe vorhandene Wassermoleküle nicht ionisiert werden. Weiterhin ist es im Hinblick auf die Begrenzung der thermischen und mechanischen Auswirkungen vorteilhaft, wenn die Pulslänge der Laserpulse in einem Bereich von ca. 100 fs - 100 ps, insbesondere bei ca. 10 ps, liegt. Die erfindungs- gemäße Kombination aus einem indirekten Energieeintrag mittels Photosensitizern und der Verwendung von Pikosekunden- Laserimpulsen führt dann zu maximaler biologischmedizinischer Verträglichkeit der Behandlung. Insbesondere hinsichtlich der Stressrelaxation wird durch die Pikosekun- den-Laserpulse eine optische Penetrationstiefe derart bewirkt, dass sich keinerlei Schockwellen ausbreiten können und die Behandlung damit schmerzfrei durchgeführt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Energiedichte der Laserpulse in einem Bereich unterhalb von 7,5 J/cm ² eingestellt. Insbesondere kann die Energie der Laserpulse in einem Bereich unterhalb von 100 μJ eingestellt werden und der Fokus des Bearbeitungs-Laserstrahls auf einer Oberfläche des Gewebes und/oder des Photosensitizers kann mit einem Fokusdurchmesser in einem Bereich zwischen 1 μm und 100 μm eingestellt werden, wobei der Bereich 1 μm bis 5 μm durch spezielle Optiken erreichbar ist. Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, dass die Plasmadichte stets unterhalb der kritischen Elektronen- dichte bleibt. Der erfindungsgemässe Einsatz eines Photosensitizers erlaubt es darüber hinaus, für die Ablation des biologischen Gewebes eine Energiedichte der Laserpulse zu verwenden, die deutlich unterhalb des oben genannten Werts, beispielsweise unterhalb 1,0 J/cm ² liegt. Dies bedeutet, dass bei entsprechenden Energien der Laserpulse übliche Fokusgrößen verwendet werden können und kein zusätzlicher Aufwand hinsichtlich der Fokussierungsoptik betrieben werden muss. Es kann aber auch bedeuten, dass bei stärkerer Fokussierung gegebenenfalls eine Laserstrahlquelle mit niedrigeren Laserpul- senergien verwendet werden kann, beispielsweise eine Laserstrahlquelle, die lediglich aus einem Laseroszillator ohne Einsatz eines nachgeschalteten optischen Verstärkers besteht. Die zu erwartenden Gesaratkosten eines Laserbearbeitungsgeräts zur Durchführung des erfindungsgeraässen Verfahrens könnten dadurch unter Umständen reduziert werden. Als Laserstrahlquelle genügt dann nämlich ein handelsüblicher Laseroszilla- tor wie beispielsweise ein Festkörper-Laseroszillator, insbesondere ein Pikosekunden-Laseroszillator. Um eine möglichst kompakte Laserstrahlquelle bereitstellen zu können, ist es beispielsweise auch denkbar, eine Laserdiode oder eine Mehr- fach-Anordnung (Array) von Laserdioden, insbesondere als Pi- kosekundenlaser, zu verwenden.

Im Allgemeinen wird mit dem Bearbeitungs-Laserstrahl ein bestimmter Oberflächenbereich des biologischen Gewebes bearbeitet, sodass der Laserstrahl gemäß einer weiteren Ausführungs- form in geeigneter Weise über diesen Oberflächenbereich gescannt oder gerastert wird. In diesem Zusammenhang kann es sich zusätzlich als vorteilhaft erweisen, wenn der Bearbeitungs-Laserstrahl ein im wesentlichen rechteckförmiges Strahlprofil (im Englischen auch tophat) aufweist. Bei dem Scan-Vorgang kann dann vorgesehen sein, dass jeder von dem

Fokus des Bearbeitungs-Laserstrahls erfasste Teilbereich von genau einem Laserpuls beaufschlagt wird. Diese Maßnahme kann auch unabhängig von dem Vorhandensein eines Tophat-Profils vorgesehen sein, etwa indem beispielsweise festgelegt wird, dass bei dem Scan-Vorgang einander benachbarte und von je einem Laserpuls erfasste Teilbereiche einen räumlichen Überlapp miteinander haben, dessen Fläche kleiner als die Hälfte oder kleiner als ein anderer Bruchteil der Fläche eines Teilbereichs ist. Auf diese Weise kann auch bei Vorhandensein eines Gauß-Profils als "Laserstrahl-Querschnitt" erreicht werden, dass im wesentlichen ein von dem Fokus des Bearbeitungs- Laserstrahls erfasster Teilbereich im wesentlichen von nur einem einzigen Laserpuls beaufschlagt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass während der Bearbeitung die räumliche Lage des Fokus auf der Oberfläche des Bereichs konstant geregelt wird. Dies kann, wie weiter unter noch näher ausgeführt werden wird, durch eine Autofokus-Einheit verschiedenster Ausprägung erfolgen.

Gemäß einer weiteren Aus führungsform kann vorgesehen sein, dass vor Aufbringen des Photosensitizers der zu bearbeitende Bereich dadurch ermittelt wird, in dem auf das Gewebe ein Marker aufgebracht wird, welcher im Kontakt mit einer bestimmten Gewebeart, insbesondere geschädigtem Gewebe, eine charakteristische Färbung annimmt oder welcher ein anderes detektierbares Verhalten, etwa nach Anregung durch kohärente oder inkohärente elektromagnetische Strahlung zeigt. Der Marker kann dabei ebenfalls durch einen Photosensitizer gegeben sein, der somit einen Diagnose-Photosensitizer darstellt, während der für die Ablation verwendete Photosensitizer als Ablations-Photosensitizer bezeichnet werden kann. Der Marker kann jedoch ebenso durch einen anderen handelsüblichen Marker gebildet sein, der keine Photosensitizer-Eigenschaften aufweist. Der Ablations-Photosensitizer ist dagegen beispiels- weise derart, dass er keine Marker-Eigenschaften aufweist, d.h. nicht-färbend (non-staining) bei Kontaktierung mit verschiedenen Gewebearten wirkt.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform kann auch ein Photosen- sitizer verwendet werden, der zunächst als Marker eingesetzt wird und anschließend für die Ablation verwendet wird. Dies könnte die Behandlung vereinfachen, indem nur diejenigen Bereiche des Photosensitizers, die einen Farbumschlag zeigen oder bei der Diagnose eine anderweitige entsprechende Reakti- on zeigen, mit dem Laser für die anschließende Ablation bestrahlt werden. Mit anderen Worten wird für die Diagnose ein Photosensitizer eingesetzt, der identisch mit dem für die spätere Ablation verwendeten Photosensitizer ist. Die Diagnose beruht dann beispielsweise auf denselben Absorptionseigen- schaften des Photosensitizers wie die spätere Ablation. Gemäss einer weiteren Ausführungsform kann der für die Diagnose verwendete Marker oder Photosensitizer, der geschädigtes Gewebe anzeigen oder markieren soll, zusätzliche Eigenschaften aufweisen. Er kann beispielsweise als Säure- (pH- ) Indikator und/oder als Bakterien- und/oder Viren- und/oder Tumorzellen-Indikator wirken, d.h. durch ein bestimmtes Verhalten wie einen Farbumschlag oder Fluoreszenzstrahlung anzeigen, wie hoch ein pH-Wert eines benachbarten Gewebes ist oder wie stark das Gewebe mit Bakterien und/oder Viren und/oder Tumorzellen infiziert ist. Der Photosensitizer kann auch so ausgebildet sein, dass er als sogenannter 3D- Indikator wirken kann, d.h. die Lichtimpulse derart reflektieren oder zurückwerfen kann, dass sie auf einen Detektor abgebildet werden können und über die Bestimmung der Laufzeit der ausgesendeten und von einem bestimmten Punkt zurückgeworfenen Lichtimpulse eine dreidimensionale Topographie der von dem Photosensitizer bedeckten Oberfläche bestimmt werden kann. Dies kann in besonders vorteilhafter Weise in einer Situation eingesetzt werden, in der zuvor mittels ein und des- selben Photosensitizers festgestellt wurde, dass kein geschädigtes Gewebe mehr vorhanden ist und somit keine weiteren Ab- lationsvorgänge vonnöten sind. Eine durch die vorherigen Ab- lationsvorgänge hergestellte Kavität, beispielsweise Zahnka- vität, soll anschließend in an sich bekannter Weise mit einem Material gefüllt werden, wofür die Form der Kavität bestimmt werden muss. Herkömmliche und zum Teil sehr aufwendige Methoden der Zahnheilkunde können ersetzt werden, wenn ein die Ka- vitätenoberflache bedeckender Photosensitizer eingesetzt und mit der Diagnosestrahlung gescannt wird, so dass über die empfangenen Lichtpulse und deren Laufzeiten die Topographie der Kavität bestimmt werden kann. Es wird darauf hingewiesen, dass in einem derartigen Verfahren eine eigenständige Erfindung gesehen wird, die unabhängig von den hier hauptsächlich beschriebenen Aspekten angewendet werden kann, jedoch wahl- weise nach Ermessen des Fachmanns mit allen in dieser Anmeldung beschriebenen Aspekten und Merkmalen kombiniert werden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass bei der Diagnose der zu bearbeitende Bereich ohne Verwendung eines Markers oder Photosensitizers ermittelt wird, indem nämlich das Vorhandensein eines in dem Gewebe erzeugten Signals und gegebenenfalls dessen Signalstärke ermittelt werden. Das Signal kann dabei die zweite oder eine höhere Harmonische einer auf das Gewebe eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung sein. Die elektromagnetische Strahlung kann diejenige eines Diagnose-Laserstrahls sein, welcher eine

Energiedichte auf der Oberfläche des Gewebes aufweist, welche kleiner ist als die Energiedichte, welche zur Bearbeitung des Gewebes erforderlich ist. Der Bearbeitungs-Laserstrahl und der Diagnose-Laserstrahl können von ein und derselben Laser- strahlquelle erzeugt werden. Insbesondere für die Unterscheidung zwischen nicht-geschädigtem Zahnmaterial und kariösem Zahnmaterial kann durch den Diagnose-Laserstrahl mittels des LIBS-Verfahrens (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) im Infrarot-Bereich eine Anregung des Gewebes durchgeführt werden, wobei ein zurückgestreutes Signal einer zweiten Harmonischen ein gesundes Gewebe (z.B. mineralisationsfähige Kollagenfasern) anzeigt und das Ausbleiben eines solchen Signals ein kariöses Zahnmaterial (d.h. irreversibel geschädigte = mineralisationsunfähige Kollagenstrukturen) anzeigt. Ein Bereich des Gewebes kann mit dem Diagnose-Laserstrahl gescannt werden und die Daten der rückgestreuten zweiten Harmonischen können detektiert und gespeichert werden und- auf der Basis dieser Daten kann dann bestimmt werden, in welchen Abschnitten des Bereiches eine Bearbeitung bzw. Ablation durch den Bearbei- tungs-Laserstrahl erfolgen soll.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Laserbearbeitungsgerät zur Bearbeitung von biologischem Gewebe nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren angegeben, wobei das Laserbearbeitungsgerät eine Laserstrahlquelle zum Bereitstellen eines gepulsten Bearbeitungs-Laserstrahls, eine Laserstrahl-Auskoppeleinheit zur Auskopplung des Laserstrahls in Richtung auf einen zu bearbeitenden Bereich des Gewebes, und eine Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe eines Photosensiti- zers in Richtung auf eine Umgebung des zu bearbeitenden Bereichs des Gewebes aufweist, wobei insbesondere die Ausgabe- einrichtung mit der Laserstrahl-Auskoppeleinheit verbunden ist.

Gemäß einer Ausführungsform des Laserbearbeitungsgeräts kann vorgesehen sein, dass die Laserstrahlquelle durch einen La- seroszillator gegeben ist, dessen Ausgangspulse ohne eine weitere Verstärkung der Auskoppeleinheit zuführbar sind, so dass - wie bereits weiter oben ausgeführt - die Laserstrahlquelle in kostengünstiger Weise ausgeführt werden kann. Es kann sich in diesem Fall als notwendig erweisen, den Laser- strahl stärker zu fokussieren, um die notwendige Energiedichten erreichen zu können. Es kann aber auch eine Laserstrahlquelle bestehend aus einem Laseroszillator und einem optischen Verstärker der Laserpulse verwendet werden, wobei dann eine konventionelle Fokussierung sich als ausreichend erwei- sen kann.

Gemäß einer Ausführungsform des Laserbearbeitungsgeräts sind die Wellenlänge der Laserpulse und der Photosensitizer derart ausgewählt, dass der Bearbeitungs-Laserstrahl durch eine Ein- Photonen-Absorption in dem Photosensitizer mindestens teilweise absorbiert wird, wobei die Absorption in der Nähe eines Absorptions-Maximums des Photosensitizers liegt.

Gemäß einer Ausführungsform des Laserbearbeitungsgeräts sind die Wellenlänge der Laserpulse und der Photosensitizer derart ausgewählt, dass der Bearbeitungs-Laserstrahl durch eine N- Photonen-Absorption mit N > 2 in dem Photosensitizer mindestens teilweise absorbiert wird, wobei die Absorption in der Nähe eines Absorptions-Maximums des Photosensitizers liegt.

Gemäß einer Ausführungsform weisen die Laserpulse eine Halbwertsbreite in einem Bereich zwischen 100 fs und 1 ns auf, wobei dieser Bereich auch jeden inkrementellen Zwischenwert umfasst und das Inkrement 100 fs beträgt.

Gemäß einer Ausführungsform liegt die Wellenlänge der Laser- pulse in einem Bereich zwischen 100 nm und 10,6 μm liegt, wobei dieser Bereich auch jeden inkrementellen Zwischenwert umfasst und das Inkrement 100 nm beträgt. Dieser Bereich umfasst somit beispielsweise auch die Ausgangs-Wellenlängen von Er: YSGG- (λ = 2,7 μm) oder Er : YAG-Lasern (λ = 2,94 μm) , deren Wellenlängen im infraroten Wellenlängenbereich liegen oder einen Cθ2-Laser, dessen Ausgangs-Wellenlänge bei 10,6 μm liegt. Sämtliche Wellenlängen in dem angegebenen Bereich sind denkbar, wenn sie mit geeigneten vorhandenen oder auch noch zu entwickelnden Photosensitizern kombiniert werden.

Gemäß einer Ausführungsform liegt die Energiedichte der Laserpulse auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Gewebes bzw. des Photosensitizers in einem Bereich unterhalb von 7,5 J/cm ² . Je nach Wahl des Photosensitizers kann eine Energie- dichte von 1,0 J/cm ² oder auch darunter ausreichend für die Ablation sein.

Gemäß einer Ausführungsform liegt die Energie der Laserpulse in einem Bereich unterhalb von 100 μj, wobei insbesondere ein Fokus des Bearbeitungs-Laserstrahls auf einer Oberfläche des Gewebes auf einen Fokusdurchmesser in einem Bereich zwischen 1 μm und 100 μm eingestellt ist. Der Bereich 1 μm bis 5 μm kann mit Hilfe spezieller Optiken erreicht werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine Wiederholrate der Laserpulse in einem Bereich zwischen 1 Hz und 10 MHz eingestellt.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Laserbearbeitungsgerät als ein dentales Laserbearbeitungsgerät zur Ablation oder Ab- tragung von Zahnmaterial, insbesondere kariösem Zahnmaterial, ausgebildet . Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Laserbearbeitungsgerät ferner ein mit der Laserstrahl-Auskoppeleinheit verbundenes Fixiermittel zur räumlichen Fixierung eines distalen Endes der Laserstrahl-Auskoppeleinheit in bezug auf einen Ab- schnitt des zu bearbeitenden Gewebes.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Laserhandstück einen Aufsatz, der nicht nur als Fixiermittel dient, sondern auch den Zahn derart ummantelt, dass zusammen mit einem integrier- ten Absaugkanalsystem verschiedene chemische Zusammensetzungen und/oder verschiedene Druckverhältnisse generierbar sind, wodurch sogar Quecksilber, etwa in der Form einer Amalgam- Füllung, ablatierbar wird.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Laserbearbeitungsgerät ferner eine Strahlformungs-Einheit zur Formung eines im wesentlichen rechteckförmigen Strahlprofils des gepulsten Bearbeitungs-Laserstrahls .

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Laserbearbeitungsgerät ferner eine Scan-Einheit zum Abrastern oder Scannen eines Bereichs des Gewebes mit dem Bearbeitungs-Laserstrahl oder dem Diagnose-Laserstrahl. Dabei kann die Scan-Einheit insbesondere derart ausgelegt sein, dass ein von dem Fokus des Be- arbeitungs-Laserstrahls erfasster Teilbereich von genau einem Laserpuls beaufschlagt wird. Beispielsweise kann die Scan- Einheit derart ausgelegt sein, dass einander benachbarte und von je einem Laserpuls erfasste Teilbereiche einen räumlichen Überlapp miteinander haben, dessen Fläche kleiner als die Hälfte eines Teilbereichs ist.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Laserbearbeitungsgerät ferner eine Autofokus-Einheit zum Konstanthalten der räumlichen Lage des Fokus auf der Oberfläche des Gewebes.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Laserbearbeitungsgerät ferner eine Detektions-Einheit zur Detektion des Vorhan- denseins eines in dem Gewebe oder in einer Umgebung davon erzeugten Signals und gegebenenfalls von dessen Signalstärke. Die Detektions-Einheit kann einen optischen Sensor aufweisen, welcher beispielsweise für die Erfassung einer zweiten oder höheren Harmonischen einer auf das Gewebe eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung ausgelegt ist. Die elektromagnetische Strahlung kann diejenige eines Diagnose- Laserstrahls sein, welcher von ein und derselben Laserstrahlquelle wie der Bearbeitungs-Laserstrahl erzeugt wird, oder sie kann diejenige einer inkohärenten und insbesondere kontinuierlich emittierenden Lichtquelle wie einer Lichtemissionsdiode (LED) sein.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Laserbearbeitungsgerät eine Kontroll-Einheit aufweisen, welche dafür ausgelegt ist, die Laserstrahlquelle auf einen Bearbeitungsmodus oder einen Diagnosemodus einzustellen, wobei im Bearbeitungsmodus der gepulste Bearbeitungs-Laserstrahl erzeugt wird und im Diagnosemodus ein Diagnose-Laserstrahl erzeugt wird, welcher eine Energiedichte auf der Oberfläche des Gewebes aufweist, welche kleiner ist als die Energiedichte, welche zur Bearbeitung des Gewebes erforderlich ist. Dies kann im Prinzip der gleiche Laserstrahl wie der Bearbeitungs-Laserstrahl sein, der lediglich durch die Kontrolleinheit in seiner Energie derart geän- dert ist, dass die Energiedichte kleiner ist als die zur Bearbeitung notwendige Energiedichte. Gegebenenfalls kann anstelle der oder zusätzlich zu der Energie auch die Fokussie- rung in der Weise geändert werden, dass sich eine geringere Energiedichte ergibt.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Laserstrahl-Auskoppeleinheit in der Form eines Handstücks vorgesehen sein, wobei die Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe des Photosensitizers mindestens teilweise innerhalb des Handstücks angeordnet sein kann, wobei insbesondere ein Ende einer Zuleitung mit einer Düse in dem Handstück angeordnet sein kann. Innerhalb des Handstücks können auch zusätzlich die Scan-Einheit und/oder die Autofokus-Einheit angeordnet sein.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Laserbearbeitungsge- rät ferner eine weitere Ausgabeeinrichtung für die Ausgabe eines Markers, wobei die weitere Ausgabeeinrichtung insbesondere ebenfalls teilweise innerhalb des Handstücks angeordnet sein kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bearbeitung von biologischem Gewebe und ein entsprechendes Laserbearbeitungsgerät ohne die Verwendung eines Photosensitizers angegeben, wobei das Verfahren das Bereitstellen eines gepulsten Bearbeitungs-Laserstrahls und das Bearbeiten des Gewebes durch Bestrahlen mit dem gepulsten Bearbeitungs-Laserstrahl umfasst, und wobei der gepulste Bearbeitungs-Laserstrahl derart beschaffen ist, dass die Wellenlänge der Laserpulse in einem Bereich zwischen 100 IM und 10,6 μm liegt, die zeitliche Halbwertsbreite der Laserpulse in einem Bereich zwischen 100 fs und 1 ns liegt, und die

Energiedichte der Laserpulse unterhalb von 7,5 J/cm ² liegt.

Gemäß einer Ausführungsform beträgt die Energiedichte der Laserpulse 1,5 J/cm ² oder weniger.

Gemäß einer Ausführungsform wird auf der Oberfläche des Gewebes ein Laserstrahl-Fokus mit einem Fokusdurchmesser von 1 μm bis 100 μm erzeugt. Der Bereich 1 μm bis 5 μm kann mit Hilfe spezieller Optiken erreicht werden.

Gemäss einer Ausführungsform enthält die Laserstrahlquelle für die Durchführung dieses Verfahrens einen Laseroszillator und die von dem Laseroszillator erzeugten Laserpulse werden ohne eine weitere optische Verstärkung für die Bearbeitung des Gewebes verwendet, d.h. insbesondere ohne weitere optische Verstärkung der Auskoppeleinheit zugeführt. Weitere Ausführungsformen können bereitgestellt werden, indem Merkmale, die weiter oben im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt dieser Erfindung beschrieben wurden, auf den hier relevanten weiteren Aspekt angewandt werden.

Im Folgenden wird die Erfindung in Form weiterer Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Laserbearbeitungsgeräts;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Laserbearbeitungsgeräts; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Laserstrahl-Auskoppeleinheit;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Laserstrahl-Auskoppeleinheit;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Laserstrahl-Auskoppeleinheit

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Laserstrahl-Auskoppeleinheit;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Laserbearbeitungsgeräts;

Fig. 8 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines automatisierten kombinierten Diagnose- und Bearbeitungsverfahrens ;

Fig. 9 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines auto- matisierten kombinierten Diagnose- und Bearbeitungsverfahrens . In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines Laserbearbeitungsgeräts schematisch und mit nicht maßstabsgetreuen Größenverhältnissen dargestellt. Das Laserbearbeitungsgerät 100 ist im dargestellten Fall ein dentales Laserbearbeitungsge- rät, mit welchem Zahnmaterial, insbesondere kariöses Zahnmaterial, bearbeitet bzw. abgetragen oder ablatiert werden kann. Das Laserbearbeitungsgerät kann jedoch auch ein anderes medizinisches Laserbearbeitungsgerät zur Bearbeitung einer anderen Art von biologischem Gewebe sein. Beispielsweise kann das Laserbearbeitungsgerät auch auf das Gebiet der Ophthalmologie, d.h. der Augenheilkunde, ausgerichtet sein.

Das Laserbearbeitungsgerät 100 weist eine Laserstrahlquelle 1 auf, welche einen gepulsten Bearbeitungs-Laserstrahl 50 emit- tiert. Die Pulsdauer der Laserpulse liegt in einem Bereich zwischen 100 fs und 1 ns liegt. Der Bearbeitungs-Laserstrahl wird auf einen zu bearbeitenden Zahn 4 eines Patienten fokus- siert. Gegebenenfalls kann der Bearbeitungs-Laserstrahl vorher durch eine optische Umlenkeinheit 3 wie einen Spiegel oder ein Umlenkprisma umgelenkt werden.

Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Laserstrahlquelle 1 die Laserpulse solchermaßen generiert, dass diese eine Energie pro Puls in einem Bereich unterhalb von 100 μJ aufweisen. Die Fokussierung des Laserstrahls kann derart eingestellt werden, dass der Bearbeitungs-Laserstrahl 50 auf der Oberfläche des Zahns 4 einen Fokus mit einem Fokusdurchmesser in einem Bereich von 1 μm bis 100 μm aufweist.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Laserstrahlquelle 1 die Laserpulse mit einer Repetitionsrate in einem Bereich von 1 Hz bis 10 MHz emittiert.

Das Laserbearbeitungsgerät 100 weist ferner eine Ausgabeein- richtung 5 zur Ausgabe eines Photosensitizers in Richtung auf eine Umgebung des zu bearbeitenden Bereichs des Zahns 4 auf. Die Ausgabeeinrichtung 5 kann wie dargestellt eine Vorrats- kammer 5A zur Bevorratung des Photosensitizers und eine damit verbundene Zuleitung 5B enthalten. Als Photosensitizer kann beispielsweise Erythrosin eingesetzt werden, welches durch Zwei-Photonen-Absorption der Laserstrahlung eines Nd: YAG- Lasers (1064 nm) oder durch Ein-Photonen-Absorption der frequenzverdoppelten Komponente des Nd: YAG-Lasers (532 nm) effizient angeregt werden kann. Als weitere Photosensitizer seien hier beispielhaft Methylen-Blau, Photofrin und metalloorgani- sche Dendrimere genannt. Auch alle weiteren der einschlägigen Fachliteratur entnehmbaren Photosensitizer sowohl zukünftig noch zu entwickelnde Photosensitizer werden hiermit einbezogen, wobei stets die Laserwellenlänge auf das jeweilige Absorptionsmaximum des Photosensitizers oder zumindest eine Umgebung davon abzustimmen ist. Photosensitizer im hier ver- standenen Sinne können auch biochemische Chromophore sein.

Von dem Begriff Photosensitizer sollen definitionsgemäß auch solche Stoffe umfasst sein, die keine Photosensitizer im fachterminologischen Sinne sind, jedoch unter definierten physikalisch-chemischen Bedingungen die für Photosensitizer typischen Eigenschaften annehmen können. Dazu zählen beispielsweise im Prinzip beliebige Gase oder Gasgemische (Luft) oder Aerosole, wobei davon auszugehen ist, dass für alle diese Substanzen gilt, dass sie nur unter definierten physikalisch-chemischen Eigenschaften Photosensitizer-Eigenschaften zeigen. Es kann auch ein solcher Photosensitizer gemäss der vorstehend wiedergegebenen Definition verwendet werden, der beim Aufbringen auf ein Substrat negativ geladen ist, also schon im nicht-angeregten Zustand als freier Ladungsträger wirkt bzw. freie Ladungsträger enthält, die dann einen zu- sätzlichen Beitrag zu den durch Absorption erzeugten freien Ladungsträgern bei der späteren Ablation leisten können. Es kann auch ein solcher Photosensitizer gemäss der vorstehend wiedergegebenen Definition verwendet werden, der als ein Cluster oder eine Zusammenballung von Klein-Ionen wie beispiels- weise Luft-Ionen aufgebracht wird. Auch ein solcher Photosensitizer weist bereits im Ausgangszustand, d.h. im nicht- angeregten Zustand, freie Ladungsträger auf, die bei dem spä- teren Ablationsprozess unterstützende Wirkung entfalten können.

Das Laserbearbeitungsgerät 100 weist ferner eine Laserstrahl- Auskoppeleinheit 6 zur Auskopplung des Laserstrahls 50 in Richtung auf einen zu bearbeitenden Bereich des Zahns 4 auf. Die Auskoppeleinheit 6 enthält in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Umlenk-Einheit 3 und ist des Weiteren mit der Zuleitung 5B der Ausgabeeinrichtung 5 verbunden, sodass an dem distalen Ende der Auskoppeleinheit 6 der Photosensitizer aus der Zuleitung 5B austritt und in der gewünschten Weise auf den gewünschten Bereich des Zahns 4 aufgebracht werden kann.

In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Laserbearbeitungsgeräts schematisch und mit nicht maßstabgetreuen Größenverhältnissen dargestellt. Die in der Fig. 2 gezeigte Ausführungsform eines Laserbearbeitungsgeräts 200 umfasst eine Laserstrahlquelle 10, die einen gepulsten Bearbeitungs- Laserstrahl 50 emittiert. Die Laserstrahlquelle 10 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein mit einem transienten oder einem regenerativen Verstärker gekoppelter Nd: YAG-Laser, welcher Laserpulse bei einer Wellenlänge von 1064 nm emittiert. Es kann hier auch eine andere Laserstrahlquelle wie bei- spielsweise ein Nd: YVO ₄ - oder ein Nd:GdVO ₄ -Laser oder ein Laser, der einen anderen Nd-dotierten Laserkristall enthält, verwendet werden. Die Pulsdauer der Laserpulse beträgt 10 ps und die Wiederholrate der Laserpulse liegt in einem Bereich zwischen 1 kHz und 1000 kHz. Die Energie der Laserpulse be- trägt 40 μJ. Bei einer Repetitionsrate von 100 kHz beträgt die mittlere Strahlungsleistung 4 W.

Als Laserstrahlquelle kann im Prinzip auch jeder andere Laser verwendet werden. Die Laserstrahlquelle kann beispielsweise im Prinzip auch durch einen Diodenlaser oder ein Diodenlaser- Array gegeben sein, welches gegebenenfalls in besonders kompakter Weise im Handstück untergebracht sein kann. Insbeson- dere können die Ausgangspulse der Laserstrahlquelle ohne weitere optische Verstärkung verwendet, d.h. dem Handstück bzw. der Auskoppeleinheit zugeführt werden.

Der von der Laserstrahlquelle 10 emittierte Bearbeitungs- Laserstrahl 50 trifft in seinem Strahlenverlauf bei der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform auf eine optische Umlenkeinheit 60, die jedoch nur für die Wellenlänge des Bearbeitungs-Laserstrahls 50 als Umlenkeinheit wirkt, sodass der Be- arbeitungs-Laserstrahl 50 um ca. 90° umgelenkt wird.

Im Strahlengang des Bearbeitungs-Laserstrahls 50 befindet sich anschließend eine Strahlformungs-Einheit 30, mit welcher ein rechteckförmiges oder Tophat-Strahlprofil erzeugt wird.

Anschließend tritt der Bearbeitungs-Laserstrahl 50 in eine als ein Handstück ausgebildete Laserstrahl-Auskoppeleinheit 70 ein. Die Auskoppeleinheit 70 enthält in ihrem vorderen Abschnitt eine Linse 2, die Teil einer Autofokus-Einheit 20 ist. Die Autofokus-Einheit 20 bewirkt mit an sich bekannten

Mitteln, dass der von der Linse 2 erzeugte Fokus stets innerhalb der Ebene der bearbeiteten Oberfläche des Zahns 40 liegt. Die Autofokus-Einheit 20 kann insbesondere mit einer optischen Sensoreinrichtung zusammenwirken, welche eine von der Oberfläche des Zahns zurückgeworfene Strahlung dahingehend auswertet, ob die Oberfläche noch im Fokus der Laserstrahlung liegt. Darauf hin wird ein Steuersignal an die Autofokus-Einheit 20 übermittelt, um eine geeignete Maßnahme zu ergreifen, so dass die Oberfläche des Zahns 40 wieder in den Fokus des Laserstrahls gelangt. Diese Maßnahme kann beispielsweise in einer Bewegung der Linse 2 vor oder zurück entlang des Ausbreitungsweges des Laserstrahls 50 bestehen. Dies kann durch einen schnellen Schrittmotor gewährleistet werden, der mit einem Schlitten verbunden ist, auf welchem die Linse 2 montiert ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Linse 2 derart ausgestaltet ist, dass sich ihre Brechkraft verändern lässt. Gemäß der Ausführungsform der Fig. 2 ist die Linse 2 derart angeordnet, dass sie auf der Oberfläche des Zahns 40 einen Fokus mit einem Fokusdurchmesser von 40 μm erzeugt. Mit dem weiter oben genannten Wert für die Pulsenergie eines Laserpulses ergibt sich somit eine Energiedichte von 3,18 J/cm ² , woraus sich wiederum eine Pulsspitzenintensität von 3,18 • 10 ¹¹ W/cm ² ergibt. Dies entspricht einer Photonen-Flussdichte von 1,7 • 10 ³⁰ Photonen • cm ^"2 • s ^"1 . Die elektrische Feldstärke des elektromagnetischen Wechselfeldes beträgt 1,55 • 10 ⁷ V/cm und die mittlere Oszillationsenergie der Elektronen im elektromagnetischen Wechselfeld beträgt 0,021 eV.

Es sei angemerkt, dass die Strahlformungseinheit 30 sich auch im Strahlengang hinter der Linse 2, also insbesondere auch im Handstück 70 befinden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Autofokuseinheit 20 und die Strahlformungseinheit 30, insbesondere die Linse 2 und die Strahlformungseinheit 30, zu einem gemeinsamen optischen Bauelement zusammengefasst werden.

In einem weiteren Abschnitt der Auskoppeleinheit 70 ist eine Scan-Einheit 80 angeordnet, mit welcher der Bearbeitungs- Laserstrahl 50 oder ein Diagnose-Laserstrahl in ebenfalls an sich bekannter Weise, beispielsweise mittels zweier sich gegenüberstehender rotierender Spiegel, über einen bestimmten Bereich der zu bearbeitenden Oberfläche des Zahns 40 gerastert oder gescannt werden kann. Mittels einer weiteren Umlenkeinheit 90, wie beispielsweise eines Umlenkprismas oder eines reflektierenden Spiegels wird dann der Bearbeitungs- Laserstrahl 50 oder ein Diagnose-Laserstrahl in Richtung auf den Zahn 40 umgelenkt.

In dieser Ausführungsform ist also die Scan-Einheit 80 im Handstück angeordnet. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen denkbar, in denen die Scan-Einheit im Strahlengang vor dem Handstück, d.h. insbesondere innerhalb eines Spiegeige- lenkarms oder am Eingang eines Spiegelgelenkarms der optischen Einrichtung vor dem Handstück angeordnet ist.

Die als ein Handstück ausgebildete Auskoppeleinheit 70 muss bei der Bearbeitung von dem behandelnden Arzt gehalten und auf den zu bearbeitenden Zahn gerichtet werden. Um diese Art von Handhabung zu erleichtern und insbesondere um die Position und Ausrichtung des distalen Endes der Auskoppeleinheit 70 in bezug auf den zu bearbeitenden Zahn 40 konstant zu hal- ten, ist ein trichterförmiges Fixierelement 150 an dem distalen Ende der Auskoppeleinheit 70 befestigt und kann während der Bearbeitung an dem Zahn 40 geeignet fixiert werden, wie in Verbindung mit den Ausführungsformen der Fig. 3 bis Fig.6 noch näher erläutert werden wird. Zuvor kann von dem behan- delnden Arzt ein Kofferdam oder Spanngummi um den Zahn gelegt werden, um diesen von dem restlichen Mundraum zu trennen.

Das Laserbearbeitungsgerät 200 weist ferner eine Ausgabeeinrichtung 25 zur Ausgabe eines Photosensitizers in Richtung auf eine Umgebung des zu bearbeitenden Bereichs des Zahns 40 auf. Die Ausgabeeinrichtung 25 enthält eine Vorratskammer 25A und einen daran angeschlossenen Zuführungsschlauch 25B, welcher in die Auskoppeleinheit 70 einmündet und innerhalb der Auskoppeleinheit 70 bis in das Fixierelement 150 geführt wird.

Die in dem bearbeiteten Bereich der Oberfläche des Zahns 40 oder in einer Umgebung davon erzeugten optischen oder akustischen Signale können detektiert und zu Diagnosezwecken ver- wendet werden. Bezüglich optischer Signale wurde bereits erläutert, dass diese beispielsweise auf der zweiten (SHG, se- cond harmonic generation) oder einer höheren Harmonischen von elektromagnetischer Strahlung beruhen, die auf das für eine Bearbeitung vorgesehene Zahnmaterial einwirkt. Das in der Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel soll im Folgenden anhand des Falls der Detektion eines SHG-Signals erläutert werden. Bei dieser Art der Diagnose wird in der Laserstrahlquelle 10 ein Diagnose-Modus eingestellt, bei welchem ein Diagnose- Laserstrahl emittiert wird, dessen Energie oder Energiedichte unterhalb der Ablations- oder Plasma-Erzeugungsschwelle liegt, sodass mit diesem Laserstrahl keine Bearbeitung stattfinden kann. Mit dem Diagnose-Laserstrahl, welcher ebenso wie der Bearbeitungs-Laserstrahl gepulst ist, soll untersucht werden, ob ein zu bearbeitender Oberflächenbereich des Zahns gesundes oder kariöses Zahnmaterial enthält. Gesundes Zahnma- terial liefert ein höheres SHG-Signal als kariöses Material. Die solchermaßen an der Zahnoberfläche erzeugte frequenzverdoppelte Strahlung durchläuft in umgekehrter Richtung zumindest teilweise den Strahlengang des Bearbeitungs-Laserstrahls, wie er oben beschrieben worden ist, wird also von der Umlenkeinheit 90 umgelenkt, durchläuft die Scan-Einheit 80, die Autofokus-Einheit 20 mit der Linse 2 und trifft schließlich auf den Strahlteiler 60, der jedoch für die Wellenlänge des SHG-Signals durchlässig ist, sodass die frequenzverdoppelte Strahlung einer optischen Erfassungseinrich- tung 110 zugeführt werden kann. Als optische Erfassungseinrichtung 110 kann ein einfacher Photodetektor vorgesehen sein, mit dem die Intensität der SHG-Strahlung gemessen wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass als optische Erfassungseinrichtung 110 ein komplexeres System wie ein Spektrometer, eine CCD-Kamera oder ein CMOS-Bildsensor verwendet wird. Derartige optische Erfassungseinrichtungen können beispielsweise gleichzeitig dafür dienen, mit der Autofokus-Einheit 20, wie oben bereits angedeutet, in geeigneter Weise zusammenzuwirken.

Ebenso ist die Umlenkeinheit 90 so ausführbar, dass sie die an der Zahnoberfläche erzeugte frequenzverdoppelte Strahlung transmittiert und diese beispielsweise mit Hilfe einer Glasfaser, die sich hinter der Umlenkeinheit 90 befindet, zur op- tischen Erfassungseinrichtung 110 geleitet wird. Dadurch wird der Aufwand für den optischen Strahlengang zur Führung der frequenzverdoppelten Strahlung geringer, da die Optiken 80, 20, 60, 2 nicht für mehrere Wellenlängen ausgelegt und ggf. beschichtet sein müssen. Zur effizienteren Einkopplung des frequenzverdoppelten Lichts kann zwischen der Umlenkeinheit 90 und der Glasfaser eine Optik eingesetzt werden, die das frequenzverdoppelte Licht auf die Glasfaser fokussiert. Die Optik kann in Form einer Mikrooptik ausgeführt sein.

Die von der optischen Erfassungseinrichtung 110 ermittelten Werte für die SHG-Strahlung werden in ein Signal 115 umgewan- delt und einer kombinierten Auswerte- und Steuereinheit 120 zugeführt, wobei es sich bei der Auswerte- und Steuereinheit 120 bei dieser Ausführungsform auch um ein Computersystem handeln kann. Es sind aber auch prinzipiell alle anderen Steuer- und Regelsysteme denkbar, wie z.B. SPS (speicher- programmierbare Steuerungen) , Mikro-Controller oder analoge Regelkreise .

Der Auswerte- und Steuereinheit 120 kann ein Signal von der Laserstrahlungsquelle 10 zugeführt werden, welches Daten über den Betriebszustand der Laserstrahlungsquelle 10 enthält. Die Auswerte- und Steuereinheit 120 gibt in Abhängigkeit von dem von der optischen Erfassungseinrichtung 110 übermittelten Signal 115 ein Steuersignal aus, welches der Laserstrahlungsquelle 10 zugeführt wird und die Laserstrahlungsquelle 10 beispielsweise von einem Ruhemodus in einen Bearbeitungsmodus schaltet.

Die in der Fig. 2 gezeigte Ausführungsform umfasst insbesondere eine Laserstrahlungsquelle 10, die zwischen den Be- triebsarten "Aus" (Ruhemodus), "Diagnostik" und "Therapie" (Bearbeitung) umschalten kann. In dieser Ausführungsform emittiert die Laserstrahlquelle 10 sowohl den Bearbeitungs- Laserstrahl während dem "Therapie"-Modus als auch unter geänderten Bedingungen den Diagnose-Laserstrahl während dem "Diagnostik"-Modus. Der Unterschied zwischen dem Diagnostik- und dem Therapie-Modus ist im wesentlichen die Pulsspitzenintensität in W/cm ² , die auf die Zahnoberfläche appliziert wird. Im Diagnose-Modus muss die Energiedichte sicher unterhalb der Ablations-Schwelle sein, während sie im Therapie- Modus darüber liegt.

In dem vorstehend beschriebenen Diagnosemodus kann beispielsweise ein bestimmter Oberflächenbereich des Zahns 40 mit dem Diagnose-Laserstrahl gescannt werden und das rückgestreute SHG-Signal empfangen und ausgewertet werden. Auf dieser Basis kann gewissermaßen der Oberflächenbereich kartiert werden, wobei ein zu bearbeitender oder zu ablatierender Oberflächenabschnitt identifiziert wird. Die Auswerte- und Steuereinheit 120 gibt nach Durchführung des Diagnosemodus ein Signal an die Ausgabeeinrichtung 25, woraufhin die Ausgabeeinrichtung 25 mittels des Zuleitungskanals 25B und der an dessen Ende montierten steuerbaren Düse den zu ablatierenden Bereich der Zahnoberfläche mit dem Photosensitizer beaufschlagt.

In der Fig. 3 ist eine Auskoppeleinheit 70 in der Form eines Handstücks in einem Querschnitt zur Illustration eines weite- ren Ausführungsbeispiels für eine Diagnose dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Unterscheidung zwischen gesundem und geschädigtem Zahnmaterial nicht anhand eines SHG-Signals vorgenommen sondern anhand eines Markers, welcher in Kontakt mit geschädigtem Zahnmaterial eine charakteristi- sehe Färbung annimmt. Dieser Marker kann durch eine weitere Zuleitung 72, welche ebenfalls innerhalb des Handstücks verläuft, dem Zahn zugeführt werden. Nachdem auf solche Weise - vorzugsweise durch eine optische Aufnahme und anschließende Bildauswertung - festgestellt wurde, welche Bereiche einer Zahnoberfläche beispielsweise kariös sind, werden diese Bereiche mit dem Photosensitizer, der über die Zuleitung 71 dem Zahn zugeführt wird, beaufschlagt und können anschließend mit dem Bearbeitungs-Laserstrahl 50 ablatiert werden. In dieser Ausführungsform wird demgemäss kein Diagnose-Laserstrahl und keine Umschaltbarkeit der Laserstrahlquelle und ebenso keine SHG-Detektion benötigt. Mit beiden Zuleitungen 71 und 72 können Steuer- und ausrichtbare Düsen 71.1 bzw. 72.1 verbunden sein, mit denen die Materialien zielgerichtet auf die Zahnoberfläche aufgebracht werden können.

Es sei angemerkt, dass die in der Fig.3 dargestellte Ausfüh- rungsform einer Laserstrahl-Auskoppeleinheit als eigenständige Erfindung angesehen werden kann. Diese Laserstrahl- Auskoppeleinheit weist ein Handstück 70, eine Umlenkeinheit 90 zur Umlenkung eines Bearbeitungs-Laserstrahls 50 und/oder gegebenenfalls eines Diagnose-Laserstrahls, und einen Aufsatz 250 zur Fixierung des Handstücks 70 an einer Umgebung des zu bearbeitenden Gewebes auf, wobei das Handstück 70 so ausgebildet ist, dass durch eine in seinem Innenraum verlaufende Zuleitung 71 ein Photosensitizer und gegebenenfalls durch eine weitere Zuleitung 72 ein Marker auf einen zu bearbeitenden oder zu diagnostizierenden Gewebebereich auftragbar ist. Diese eigenständige Erfindung kann auch mit jeder der in dieser Anmeldung beschriebenen anderen Ausführungsformen kombiniert werden und/oder mit jedem der in dieser Anmeldung beschriebenen Merkmale weitergebildet werden. Davon umfasst sind auch übergeordnete Einheiten wie ein Laserbearbeitungsgerät, welches eine Laserstrahl-Auskoppeleinheit wie vorstehend beschrieben enthält.

In der Fig. 4 ist eine Auskoppeleinheit 70 in der Form eines Handstücks in einem Querschnitt zur Illustration eines weiteren Ausführungsbeispiels dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Innenraum des Handstücks 70 mindestens eine Lichtemissionsdiode (LED) 73 angeordnet. Es können auch, wie in Fig.4 gezeigt, mehrere LEDs 73 vorhanden sein. Diese LEDs 73 können dem behandelnden Arzt dazu dienen, im noch nicht fixierten Zustand des Aufsatzes 250 den Mundraum auszuleuchten und ihm somit insbesondere zu ermöglichen, den Aufsatz 250 relativ zu dem zu behandelnden Zahn 40 optimal zu positionieren. Darüber hinaus können sie dazu dienen, einen auf der zu behandelnden Oberfläche des Zahns 40 aufgebrachten Marker anzuregen, so dass dieser an zu behandelnden, beispielsweise kariösen Stellen eine charakteristische Färbung annimmt. Das solchermaßen von dem Marker erzeugte Bild kann mit derselben Optik erfasst werden, die für die Einkopplung des Bearbeitungs-Laserstrahls 50 verwendet wird, und kann ausgewertet werden. In einem nächsten Schritt kann dann auf der Basis dieser Auswertung der Photosensitizer auf den zu bearbeitenden bzw. zu ablatierenden Stellen aufgebracht werden. Die LEDs 73 können beispielsweise wie dargestellt auf einem horizontalen Endabschnitt des Handstücks 70 angeordnet und ihre räumliche Anordnung kann beispielsweise kreisförmig sein, so dass eine möglichst homogene und rotationssymmetrische Ausleuchtung erzielt werden kann. Die LEDs 73 sind mit elektrischen Zuleitungen (nicht dargestellt) verbunden, die innerhalb des Handstücks 70 geführt sind und durch die die LEDs 73 mit elektrischer Leistung versorgt werden. Die LEDs 73 können einfarbige, also quasi-monochromatische LEDs wie beispielsweise rotes Licht emittierende LEDs sein. Vorteilhaft könnte jedoch sein, Weisslicht-LEDs zu verwenden, da hiermit zum einen der Mundraum besser ausgeleuchtet wird und zum anderen unter Umständen damit eine größere Auswahl an mit verschiedenen Wellenlängen anregbaren Markern zu Verfügung steht.

Es sei angemerkt, dass die in der Fig.4 dargestellte Ausführungsform einer Laserstrahl-Auskoppeleinheit als eigenständi- ge Erfindung angesehen werden kann. Diese Laserstrahl- Auskoppeleinheit weist ein Handstück 70, eine Umlenkeinheit 90 zur Umlenkung eines Bearbeitungs-Laserstrahls 50 und/oder gegebenenfalls eines Diagnose-Laserstrahls, einen Aufsatz 250 zur Fixierung des Handstücks 70 an einer Umgebung des zu be- arbeitenden Gewebes und mindestens eine LED 73 zur Ausleuchtung und/oder zur Anregung eines Markers oder Photosensiti- zers auf. Diese eigenständige Erfindung kann auch mit jeder der in dieser Anmeldung beschriebenen anderen Ausführungsformen kombiniert werden und/oder mit jedem der in dieser Anmel- düng beschriebenen Merkmale weitergebildet werden. Davon um- fasst sind auch übergeordnete Einheiten wie ein Laserbearbei- tungsgerät, welches eine Laserstrahl-Auskoppeleinheit wie vorstehend beschrieben enthält.

In der Fig.5 ist eine Auskoppeleinheit 70 in der Form eines Handstücks in einem Querschnitt zur Illustration eines weiteren Ausführungsbeispiels dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Handstück 70 mit einem Aufsatz 350 versehen, dessen Funktion darin besteht, das Handstück 70 nicht nur zu fixieren, sondern darüber hinaus den zu behandelnden Zahn 40 einzukapseln, wie hier durch eine an einem unteren Randabschnitt des Aufsatzes 350 angebrachte Dichtung 350.1 lediglich symbolhaft und nicht notwendigerweise technisch realistisch angedeutet werden soll. Ein Ziel einer derartigen gekapselten Fixierung besteht jedenfalls darin, eine unmittel- bare Umgebung des zu behandelnden Zahns 40 möglichst weitgehend, d.h. insbesondere luft- und gasdicht gegenüber dem übrigen Mundraum abzuschließen. Eine gekapselte Fixierung dieser Art schafft die Möglichkeit, die Zahnbehandlung auf verschiedenste Weise zu optimieren, wie in nachfolgenden Ausfüh- rungsbeispielen noch erörtert werden wird. Beispielsweise kann innerhalb des Handstücks 70 eine Absaugeinrichtung vorgesehen sein, durch die infolge der nach außen dichtenden Fixierung ablatiertes Material besonders effizient und sicher abgesaugt werden kann. Des Weiteren kann eine kontrollierte Atmosphäre um den Zahn 40 geschaffen werden.

Es sei angemerkt, dass die in der Fig.5 dargestellte Ausführungsform einer Laserstrahl-Auskoppeleinheit als eigenständige Erfindung angesehen werden kann. Diese Laserstrahl- Auskoppeleinheit weist ein Handstück 70, eine Umlenkeinheit 90 zur Umlenkung eines Bearbeitungs-Laserstrahls 50 und/oder gegebenenfalls eines Diagnose-Laserstrahls, einen Aufsatz 350 zur Fixierung des Handstücks 70 an einer Umgebung des zu bearbeitenden Gewebes auf, wobei der Aufsatz 350 so ausgebildet ist, dass er einen zu bearbeitenden Gewebebereich dicht umschließen kann. Diese eigenständige Erfindung kann auch mit jeder der in dieser Anmeldung beschriebenen anderen Ausfüh- rungsformen kombiniert werden und/oder mit jedem der in dieser Anmeldung beschriebenen Merkmale weitergebildet werden. Davon umfasst sind auch übergeordnete Einheiten wie ein Laserbearbeitungsgerät, welches eine Laserstrahl- Auskoppeleinheit wie vorstehend beschrieben enthält.

In der Fig.6 ist eine Auskoppeleinheit 70 in der Form eines Handstücks in einem Querschnitt zur Illustration eines weiteren Ausführungsbeispiels dargestellt. Bei diesem Ausführungs- beispiel ist auf das Handstück 70 ein Aufsatz 250 aufgesetzt und Handstück 70 und Aufsatz 250 sind derart ausgestaltet, dass darin ein Absaugkanal 80 aufgenommen ist, durch den bei der Bearbeitung von Gewebe ablatiertes Material effizient abgesaugt werden kann. Der Absaugkanal 80 ist mit einem Absaug- kanalsystem (nicht dargestellt) verbunden und wird innerhalb des Handstücks 70 geführt und ragt mit seinem Öffnungsende derart in den Aufsatz 250 hinein, dass dieses auf die bearbeitete Stelle ausgerichtet ist und im Betrieb ablatiertes Material 85 absaugt. Es kann vorgesehen sein, dass das Ende des Absaugkanals 80 beweglich gehaltert ist und insbesondere in anwenderseitigen steuerbar und ausrichtbar ist, wobei auch der Abstand zu der bearbeiteten Stelle veränderbar sein kann.

Es sei angemerkt, dass die in der Fig.6 dargestellte Ausfüh- rungsform einer Laserstrahl-Auskoppeleinheit als eigenständige Erfindung angesehen werden kann. Diese selbständig erfinderische Laserstrahl-Auskoppeleinheit weist ein Handstück 70, eine Umlenkeinheit 90 zur Umlenkung eines Bearbeitungs- Laserstrahls 50 und/oder gegebenenfalls eines Diagnose- Laserstrahls, einen Aufsatz 250 zur Fixierung des Handstücks 70 an einer Umgebung des zu bearbeitenden Gewebes auf, wobei das Handstück 70 und der Aufsatz 350 so ausgebildet sind, dass in ihnen ein Absaugkanal 80 geführt ist, dessen Ende auf einen zu bearbeitenden Gewebebereich ausrichtbar ist. Diese eigenständige Erfindung kann auch mit jeder der in dieser Anmeldung beschriebenen anderen Ausführungsformen kombiniert werden und mit jedem in dieser Anmeldung beschriebenen Merk- mal weitergebildet werden. Davon umfasst sind auch übergeordnete Einheiten wie ein Laserbearbeitungsgerät, welches eine Laserstrahl-Auskoppeleinheit wie vorstehend beschrieben enthält. Insbesondere eine Kombination der in den Fig.5 und 6 beschriebenen Ausführungsformen, d.h. eine gekapselte, dichte Fixierung mit einem Absaugsystem bietet die Möglichkeit, dass auch potentiell toxische Bearbeitungsprozesse wie beispielsweise die Ablation von Amalgam-Füllungen durchgeführt werden können. Im letzteren Fall sorgt die Absaugung in Verbindung mit dem gasdichten Abschluss dafür, dass das ablatierte Material, im wesentliche elementares Quecksilber, sicher und weitgehend rückstandsfrei entfernt werden kann. Die La- serablation der Amalgam-Füllung könnte beispielsweise, wie in dieser Anmeldung beschrieben, mit der Unterstützung eines Photosensitizers durchgeführt werden. Mit der hier dargestellten Erfindung könnte somit eine Amalgam-Entfernung mittels Laser unter Einhaltung gesetzlich vorgeschriebener MAK- Werte (Maximale Arbeitsplatz-Konzentration) für Quecksilberdämpfe durchgeführt werden.

In der Fig.7 ist eine weitere Ausführungsform eines Laserbearbeitungsgeräts schematisch und mit nicht maßstabgetreuen Größenverhältnissen dargestellt. Die in der Fig.7 gezeigte Ausführungsform eines Laserbearbeitungsgeräts 300 entspricht in wesentlichen Teilen der in der Fig.2 dargestellten Ausführungsform, wobei bezüglich der Elemente mit gleichen Bezugszeichen auf die Ausführungen zu Fig.2 verwiesen wird. Das Laserbearbeitungsgerät 300 weist im Unterschied zu Fig.2 eine Generatoreinheit 325 auf, die einen Generator 325A aufweist, die mit dem Handstück 70 durch eine Leitung 325B verbunden ist. Die Leitung 325B wird durch das Handstück bis in den Aufsatz 150 geführt und weist an ihrem Ende eine Öffnung auf, die in Richtung auf den zu bearbeitenden Zahn ausgerichtet ist. Die in dieser Allgemeinheit dargestellte Generatorein- heit 325 kann verschiedene Funktionalitäten beinhalten. Sie dient in erster Linie dazu, in einer Umgebung des zu bearbeitenden Zahns 40 eine bestimmte Atmosphäre zu erzeugen. In ei- ner einfachen Variante kann mit der Generatoreinheit 325 ein Vakuum erzeugt werden, wobei die Generatoreinheit 325 eine Vakuumpumpe aufweist. Der Aufsatz 150 kann in diesem Fall wie der Aufsatz 350 in der Ausführungsform der Fig.5, also als kapselnde Fixierung ausgebildet und zusätzlich kann der Aufsatz 150 auch noch - falls gewünscht oder erforderlich - gegen das Handstück 70 abgedichtet sein, wobei zwischen dem Handstück 70 und dem Aufsatz 150 ein für den Laserstrahl 50 durchlässiges Fenster angeordnet ist. In einer etwas weniger aufwendigen Form ist hingegen keine oder zumindest keine vollständige Abdichtung zwischen Handstück 70 und Aufsatz 150 vorgesehen, wenn z.B. nur ein Unterdruck oberhalb des Zahns 40 erzeugt werden soll. Die Generatoreinheit 325 kann auch dafür ausgelegt sein, einen Überdruck zu erzeugen. Des Weite- ren kann die Generatoreinheit 325 dafür ausgelegt sein, eine bestimmte Gas-Atmosphäre in der Umgebung des Zahns 40 zu erzeugen, etwa durch Bereitstellung eines Gases wie O ₂ , N ₂ , H ₂ O (Wasserdampf) oder eines Edelgases. Insbesondere für die Ab- lation von Amalgam-Füllungen kann dies in vorteilhafter Weise dazu benutzt werden, das ablatierte Quecksilber in bestimmter Weise zu binden und aus der Umgebung des Zahns 40 zu entfernen. Die Generatoreinheit 325 kann auch dafür ausgelegt sein, eine Kühlung für den Zahn 40 zu ermöglichen, etwa indem ein Kühlmedium, im einfachsten Fall Kühlungsluft erzeugt und auf den ablatierten Oberflächenbereich geblasen wird. Die Generatoreinheit 325 kann auch als ein Aerosol-Generator ausgelegt sein, indem sie beispielsweise ein Gas erzeugt, in welchem Partikel wie mikroskopische (Nano-) oder makroskopische Partikel dispergiert sind und die bestimmte Funktionen im Zusam- menhang mit dem Ablationsvorgang übernehmen können. Die Partikel können auch ihrerseits eine Kühlungsfunktion übernehmen. Im übrigen können die Steuereinheit 120 und der Detektor 110 der Ausführungsform der Fig.2 hier ebenfalls vorhanden sein, wobei die Steuereinheit 120 überdies mit der Genera- toreinheit 325 verbunden sein und diese steuern kann. Es sei angemerkt, dass die in der Fig.7 dargestellte Ausführungsform eines Laserbearbeitungsgeräts als eigenständige Erfindung angesehen werden kann. Dieses selbständig erfinderische Laserbearbeitungsgerät weist eine Laserstrahlquelle 10 zum Bereitstellen eines Bearbeitungs-Laserstrahls 50, eine Laserstrahl-Auskoppeleinheit 70 zur Auskopplung des Laserstrahls 50 in Richtung auf einen zu bearbeitenden Bereich eines Gewebes und eine Generatoreinheit 325 zur Erzeugung oder Bereitstellung einer Atmosphäre in einer Umgebung des zu be- arbeitenden Gewebes auf. Diese eigenständige Erfindung kann auch mit jeder der in dieser Anmeldung beschriebenen anderen Ausführungsformen kombiniert werden und/oder mit jedem der in dieser Anmeldung beschriebenen Merkmale weitergebildet werden.

In der Fig.8 ist ein Flussdiagramm für eine Ausführungsform eines automatisierten kombinierten Ablations- und Diagnoseverfahrens bei Verwendung eines Markers dargestellt. In einem Schritt sl wird ein Marker aufgebracht. In einem Schritt s2 wird festgestellt, ob sich ein Farbumschlag ergeben hat, der geschädigtes Gewebe anzeigt. Wenn kein Farbumschlag feststellbar ist, ist das Verfahren beendet. Die Feststellung des Farbumschlags kann ortsaufgelöst erfolgen, indem die Oberfläche auf einen Detektor wie ein CCD- oder CMOS-Element abge- bildet wird und die Bereiche mit Farbumschlag durch eine Bilderkennung erfasst und elektronisch gespeichert werden. Anschließend wird der Marker entfernt und in einem Schritt s4 wird ein Photosensitizer auf die als geschädigt festgestellten Bereiche aufgebracht. In einem nächsten Schritt s5 wird die Ablation mit dem Laserstrahl durchgeführt, wobei die Bearbeitungsparameter wie Dauer der Bearbeitung, Leistung und dergleichen vorher vom Benutzer eingestellt werden. Anschließend wird erneut im Schritt sl der Marker aufgebracht und im Schritt s2 festgestellt, ob noch geschädigte Bereiche vorhan- den sind. Alternativ zu dieser Abfolge kann der im Schritt sl aufgebrachte Marker auch selbst ein Photosensitizer sein und gegebenenfalls identisch mit dem Photosensitizer nach Schritt s4 sein. Demgemäss erübrigen sich die Schritte des zwischenzeitlichen Entfernens des Markers. Es könnte sich allenfalls als notwendig erweisen, zwischenzeitlich weiteres Photosensi- tizer-Material aufzubringen, um eventuell notwendige weitere Ablationsschritte auszuführen.

In der Fig.9 ist ein Flussdiagramm für eine Ausführungsform eines automatisierten kombinierten Ablations- und Diagnoseverfahrens bei Verwendung des LIBS-Verfahrens dargestellt. In einem Schritt sl wird ein Bereich mit einem Diagnose- Laserstrahl gescannt und simultan die Detektion eines SHG- Signals detektiert, wie im Zusammenhang mit Fig.2 beschrieben. In einem Schritt s2 wird festgestellt, welche Bereiche ein SHG-Signal zurückgestreut haben und somit als gesunde Be- reiche anzusehen sind. Wenn ganzflächig ein SHG-Signal empfangen wurde, ist das Verfahren beendet. Die Feststellung der gesunden Bereiche kann demgemäss auch hier durch den Detektor ortsaufgelöst erfolgen und die dazu komplementären Bereiche können als geschädigte Bereiche elektronisch gespeichert wer- den. Anschließend wird in einem Schritt s4 ein Photosensiti- zer auf die als geschädigt festgestellten Bereiche aufgebracht. In einem nächsten Schritt s5 wird die Ablation mit dem Laserstrahl durchgeführt, wobei die Bearbeitungsparameter wie Dauer der Bearbeitung, Leistung und dergleichen vorher vom Benutzer eingestellt werden. Anschließend wird erneut im Schritt sl eine LIBS-Analyse durchgeführt und im Schritt s2 festgestellt, ob noch geschädigte Bereiche vorhanden sind.

Es sei angemerkt, dass die in den Fig.8 und 9 dargestellten Ausführungsformen kombinierter Bearbeitungs- und Diagnoseverfahren jeweils als eigenständige Erfindungen angesehen werden kann. Diese selbständig erfinderischen Verfahren weisen die Schritte auf : Feststellen geschädigter Bereiche mittels Marker oder LIBS, Aufbringen eines Photosensitizers auf die geschädigten Bereiche, Ablation der geschädigten Bereiche mittels eines Laserstrahls, erneutes Feststellen einer Schädigung und gegebenenfalls wiederholtes Aufbringen eines Pho- tosensitizers und anschließende Ablation, bis keine Schädigung mehr feststellbar ist. Diese eigenständige Erfindung kann auch mit jeder der in dieser Anmeldung beschriebenen anderen Ausführungsformen kombiniert werden und/oder mit jedem der in dieser Anmeldung beschriebenen Merkmale weitergebildet werden.

Es wird nochmals festgestellt, dass sämtliche in den dargestellten Ausführungsformen und eigenständigen Erfindungen be- schriebenen Merkmale auch in den jeweils anderen beschriebenen Ausführungsformen und eigenständigen Erfindungen angewendet werden können.