Во время нейрохирургических операций на мозге пациенты сталкиваются с рядом неприятных процедур: пациент находится в сознании, операция проводится под местной анестезией; вскрытие черепа осуществляется с помощью механических инструментов. Пациент испытывает шум и вибрации во время операции, а также сильный психологический стресс. Именно поэтому большинство пациентов не дают согласие на проведение данной операции, несмотря на то, что она способна улучшить качество их жизни.
В Институте лазерных технологий Фраунгофера в Ахене предложили использовать лазер во время операции. Сначала для этой цели ученые рассматривали применение углекислотного лазера, однако инфракрасное излучение лучше поглощается костной тканью. Также излучение твердотельного лазера легче направить в волокно. А волокно хорошо комбинируется с роботизированной рукой. Поэтому было решено проводить лазерную резку с помощью твердотельного инфракрасного лазера с волоконным наведением и короткими наносекундными импульсами. Короткие импульсы гарантируют, что костная ткань не нагреется и не произойдет ее обугливание, которое может в дальнейшем помешать заживлению.
Разрезание костей черепа контролируется с помощью оптической когерентной томографии, чтобы гарантировать, что лазерный луч воздействует только на костные ткани и не затрагивает другие структуры, например, мозг. Измерительный луч измеряет глубину прорези и остаточную толщину костной ткани. Процесс завершается непосредственно перед разрезом кости. Затем с небольшими усилиями удаляется оставшаяся ткань без травмирования мозга.
Как надеются ученые, бесконтактная лазерная хирургия позволит проводить не только маленькие, но и более обширные операции, включая удаление опухолей головного мозга у пациентов, находящихся в сознании. Во время операции хирурги смогут взаимодействовать с пациентом, проверяя влияние своего вмешательства на функции мозга.