Die Bestrahlungsstärke ist die Abgaberate, die Einwirkzeit ist die Dauer und die Fluenz ist die kumulierte Dosis. Auf einer dermatologischen Laserplattform wird die Bestrahlungsstärke als optische Leistung geteilt durch die beleuchtete Fläche berechnet: (E=P/A) in W/cm². Die Fluenz, auch als Strahlenexposition bezeichnet, ist die Bestrahlungsstärke multipliziert mit der Einwirkzeit: (H=E\times t=P\times t/A) in J/cm².

Die zentrale Beziehung lautet ( \text{Fluenz}=\text{Bestrahlungsstärke}\times\text{Einwirkzeit} ). Eine präzise klinische Dosierung erfordert mehr, als den angezeigten Einstellungen zu vertrauen: Die optische Leistung, Pulsdauer, Spotfläche, das Strahlprofil und die Pulsabgabe der Plattform müssen gemessen und mit kalibrierten Instrumenten überprüft werden.

Die drei Größen, die die Laserdosis bestimmen

Bestrahlungsstärke: abgegebene Leistung pro Flächeneinheit

Die Bestrahlungsstärke beschreibt, wie schnell optische Leistung die Haut erreicht:

[ E=\frac{P}{A} ]

Dabei gilt:

(E) = Bestrahlungsstärke in W/cm²
(P) = optische Leistung in Watt
(A) = beleuchtete Fläche in cm²

Ein kleinerer Spot, der dieselbe Leistung erhält, erzeugt eine höhere Bestrahlungsstärke.

Einwirkzeit: wie lange das Gewebe beleuchtet wird

Die Einwirkzeit ist die Dauer, über die die optische Leistung abgegeben wird. Sie kann sich beziehen auf:

Die Breite eines einzelnen Pulses
Die Dauer einer Pulsfolge
Eine Belichtung mit kontinuierlicher Welle
Die kumulative Verweilzeit über einer Behandlungsfläche

Bei gepulsten Plattformen müssen Millisekunden, Mikrosekunden oder Nanosekunden vor der Berechnung in Sekunden umgerechnet werden.

Zum Beispiel:

[ 1\text{ ms}=0.001\text{ s} ]

Fluenz: Gesamtenergie pro Flächeneinheit

Die Fluenz ist die gesamte optische Energie, die an jede Flächeneinheit abgegeben wird:

[ H=E\times t ]

Sie wird in J/cm² gemessen.

Da ein Watt einem Joule pro Sekunde entspricht, ergeben sich die Einheiten wie folgt:

[ \frac{\text{J}}{\text{s}\cdot\text{cm}^2}\times\text{s}

\frac{\text{J}}{\text{cm}^2} ]

Die Fluenz stellt daher die kumulierte Dosis dar, während die Bestrahlungsstärke die Rate beschreibt, mit der diese Dosis eintrifft.

Wie die Plattform die Dosis berechnet

Mit der beleuchteten Fläche beginnen

Für einen kreisförmigen Spot gilt:

[ A=\pi\left(\frac{d}{2}\right)^2 ]

Dabei ist (d) der Spotdurchmesser in Zentimetern.

Für einen rechteckigen oder quadratischen Strahl gilt:

[ A=\text{Länge}\times\text{Breite} ]

Entscheidend ist die tatsächlich an der Haut beleuchtete Fläche, nicht unbedingt die Größe der Öffnung oder die Kennzeichnung des Handstücks.

Die Bestrahlungsstärke aus der optischen Leistung berechnen

Wenn ein Laser 10 W über einen Spot von 1 cm² abgibt:

[ E=\frac{10\text{ W}}{1\text{ cm}^2}=10\text{ W/cm}^2 ]

Wenn dieselben 10 W über einen Spot von 2 cm² abgegeben werden:

[ E=\frac{10}{2}=5\text{ W/cm}^2 ]

Deshalb verändert eine Änderung der Spotgröße die Dosierungsrate, selbst wenn die angezeigte Leistung unverändert bleibt.

Die Fluenz aus Bestrahlungsstärke und Zeit berechnen

Wenn die Bestrahlungsstärke 10 W/cm² beträgt und die Einwirkzeit 0,2 Sekunden beträgt:

[ H=10\times0.2=2\text{ J/cm}^2 ]

Die entsprechende energiebasierte Berechnung lautet:

[ H=\frac{P\times t}{A} ]

Bei einer Ausgangsleistung von 10 W, einer Einwirkzeit von 0,2 Sekunden und einem Spot von 1 cm²:

[ H=\frac{10\times0.2}{1}=2\text{ J/cm}^2 ]

Warum gepulste Laser besondere Sorgfalt erfordern

Pulsenergie und Pulsbreite

Für einen einzelnen Puls mit annähernd konstanter Leistung gilt:

[ Q=P\times t ]

Dabei ist (Q) die Pulsenergie in Joule.

Die Fluenz lautet dann:

[ H=\frac{Q}{A} ]

Beispielsweise erzeugt ein 5-J-Puls, der über einen Spot von 2 cm² abgegeben wird:

[ H=\frac{5}{2}=2.5\text{ J/cm}^2 ]

Spitzenleistung und Durchschnittsleistung sind nicht austauschbar

Ein gepulster Laser kann Spitzenleistung, Durchschnittsleistung, Pulsenergie oder Fluenz anzeigen oder spezifizieren. Diese Werte beschreiben unterschiedliche Aspekte der Abgabe.

Für einen einzelnen rechteckigen Puls gilt:

[ P_{\text{Spitze}}\approx\frac{Q}{t_{\text{Puls}}} ]

Die Verwendung der Durchschnittsleistung anstelle der Pulsleistung kann zu einer falschen Fluenz führen, insbesondere bei einem niedrigen Tastgrad.

Mehrere Pulse und Pulsfolgen

Bei wiederholten Pulsen kann die insgesamt abgegebene Fluenz näherungsweise wie folgt berechnet werden:

[ H_{\text{gesamt}}=\frac{\sum Q_i}{A} ]

Wenn alle Pulse die gleiche Energie haben:

[ H_{\text{gesamt}}=\frac{N\times Q_{\text{Puls}}}{A} ]

Diese Berechnung gilt nur, wenn die Pulse zur selben behandelten Fläche beitragen. Bewegung, Abstand, Überlappung, Scannen und Wiederholungsrate bestimmen, ob die Nenndosis tatsächlich gleichmäßig abgegeben wird.

Was „Kalibrierung“ auf einer dermatologischen Plattform bedeutet

Ausgangsleistung oder Pulsenergie überprüfen

Die Kalibrierung beginnt mit der Messung der tatsächlichen optischen Leistung an der Behandlungsschnittstelle mit einem geeigneten, wellenlängenkompatiblen kalibrierten Leistungs- oder Energiemessgerät.

Der Messwert wird mit dem von der Plattform vorgegebenen oder angezeigten Wert verglichen, und jede Abweichung wird gemäß dem Serviceverfahren des Herstellers behandelt.

Pulsdauer und Wiederholungsrate überprüfen

Eine Plattform muss außerdem auf Folgendes überprüft werden:

Tatsächliche Pulsbreite
Konsistenz von Puls zu Puls
Wiederholungsrate
Zeitsteuerung der Pulsfolge
Verzögerungen bei Auslösung und Abgabe

Ein korrekter Energiewert bei falscher Pulsdauer kann dennoch zu einer falschen Bestrahlungsstärke und einem falschen thermischen Verhalten führen.

Spotgröße und Strahlgeometrie überprüfen

Die Berechnung hängt direkt von der Fläche ab, daher muss die Spotgröße an der Haut oder Behandlungsebene bestätigt werden.

Kalibrierungs- und Serviceprüfungen können Folgendes umfassen:

Strahldurchmesser oder rechteckige Abmessungen
Ausrichtung des Handstücks
Fokusabstand
Strahlexpansion oder -kontraktion
Räumliche Gleichmäßigkeit
Randverluste und Abschattung

Ein nomineller 10-mm-Spot entspricht nicht automatisch einer präzise gleichmäßigen kreisförmigen Fläche von 10 mm.

Das Strahlprofil beurteilen, nicht nur die Gesamtleistung

Zwei Strahlen können dieselbe Gesamtleistung und nominale Fluenz abgeben, dabei jedoch unterschiedliche lokale Bestrahlungsstärken erzeugen, wenn einer ein gleichmäßiges Profil und der andere Hotspots aufweist.

Aus diesem Grund charakterisiert die Messung der Gesamtleistung allein die Gewebeexposition nicht vollständig. Eine Strahlprofilierung oder eine gleichwertige, vom Hersteller vorgeschriebene Überprüfungsmethode ist wichtig, wenn die räumliche Gleichmäßigkeit die Sicherheit oder Behandlungskonsistenz beeinflusst.

Wellenlänge und Abgabekonfiguration bestätigen

Das Messgerät und das Kalibrierungsverfahren müssen für die emittierte Wellenlänge und den Betriebsmodus geeignet sein.

Die Ausgangsleistung kann außerdem variieren durch:

Zustand der Faser oder des Gelenkarms
Optik des Handstücks
Schutzfenster
Kühlkomponenten
Einwegspitzen
Kontakt- oder berührungslose Anwendung

Die Kalibrierung sollte daher die tatsächliche klinische Konfiguration abbilden und nicht nur die interne Laserquelle.

Die Zahlen mit den Gewebewirkungen in Beziehung setzen

Die Fluenz steuert die kumulierte optische Dosis

Die Fluenz ist hilfreich, um zu beschreiben, wie viel Energie eine bestimmte Fläche erreicht. Sie hilft zu bestimmen, ob ein Zielchromophor genügend Energie für die gewünschte Reaktion erhält.

Identische Fluenzwerte führen jedoch nicht zwangsläufig zu identischen Gewebewirkungen.

Die Pulsdauer steuert Abgaberate und Wärmefluss

Dieselbe Fluenz kann in einem kurzen oder langen Puls abgegeben werden.

Ein kurzer Puls erzeugt eine höhere Bestrahlungsstärke und Spitzenleistung, während ein längerer Puls dieselbe Energie über einen längeren Zeitraum verteilt. Dadurch verändern sich Aufheizraten, Spitzentemperatur, Wärmediffusion und die Beziehung zum thermischen Relaxationsverhalten des Ziels.

Die Wellenlänge bestimmt Absorption und Eindringtiefe

Die Wellenlänge beeinflusst, welche Gewebebestandteile das Licht absorbieren und wie tief es eindringt.

Nahinfrarot-Ästhetiklaser im ungefähren Bereich von 760–1400 nm nutzen häufig die optische Absorption zur Erzeugung thermischer Effekte, doch die genaue Reaktion hängt von Wellenlänge, Pulsstruktur, Gewebezusammensetzung und Kühlung ab. Die Berechnung liefert die optische Dosis; sie sagt allein nicht das vollständige biologische Ergebnis voraus.

Die Wechselwirkungen verstehen

Eine Erhöhung der Leistung steigert Bestrahlungsstärke und Fluenzrate

Bei konstanter Spotgröße erhöht eine steigende Leistung die Bestrahlungsstärke.

Wenn die Einwirkzeit unverändert bleibt, erhöht sich auch die Fluenz. Dies kann die Effizienz der Erwärmung verbessern, verringert jedoch den Sicherheitsabstand gegenüber einer übermäßigen thermischen Schädigung.

Eine Erhöhung der Einwirkzeit steigert die Fluenz

Bei konstanter Leistung und Spotgröße erhöht eine längere Einwirkzeit die Gesamtfluenz linear.

Eine längere Einwirkung kann im Vergleich zu einem kurzen Hochleistungspuls die Spitzenleistung verringern, aber die Wärmediffusion in das umliegende Gewebe erhöhen.

Eine größere Spotgröße senkt die Energiedichte

Bei konstanter Leistung verringert ein größerer Spot die Bestrahlungsstärke und Fluenz pro Flächeneinheit.

Bei konstanten Fluenz-Einstellungen erfordert eine größere behandelte Fläche jedoch mehr Gesamtenergie. Anwender müssen zwischen Energiedichte und insgesamt abgegebener Energie unterscheiden.

Überlappungen können die lokale Dosis erhöhen

Benachbarte Pulse oder Scanlinien können sich überlappen. In überlappenden Bereichen kann die lokale kumulierte Fluenz den nominalen Wert eines einzelnen Durchgangs überschreiten.

Dies ist ein häufiger Grund dafür, dass die angezeigte Fluenz nicht ohne Berücksichtigung von Spotplatzierung, Scangeschwindigkeit, Wiederholungsrate und Überlappung interpretiert werden sollte.

Angezeigte Werte entsprechen nicht der Gewebedosis

Eine Plattform kann eine berechnete Fluenz anzeigen, die auf nominaler Leistung, Pulsbreite und Spotgröße basiert. Die tatsächliche Dosis an der Haut kann aufgrund optischer Verluste, Kalibrierungsdrift, Strahlungleichmäßigkeit, Pulsvariationen und Behandlungstechnik abweichen.

Die Benutzeroberfläche ist daher eine Referenz für die Steuerung und kein Ersatz für eine planmäßige Überprüfung.

So wenden Sie dies auf eine klinische Plattform an

Verwenden Sie bei der Überprüfung oder Validierung einer Lasereinstellung die folgende Reihenfolge:

Betriebsmodus bestimmen: kontinuierliche Welle, Einzelpuls, Pulsfolge oder Scannen.
Tatsächliche Spotfläche bestätigen: Messen Sie die Strahlabmessungen in der Behandlungskonfiguration.
Relevante Leistung oder Pulsenergie bestimmen: Unterscheiden Sie Spitzenleistung von Durchschnittsleistung.
Zeit in Sekunden umrechnen: Besonders wenn Pulsdauern in Millisekunden oder Mikrosekunden angegeben sind.
Bestrahlungsstärke berechnen: (E=P/A).
Fluenz berechnen: (H=E\times t) oder (H=Q/A).
Wiederholte Pulse und Überlappungen berücksichtigen: Berechnen Sie gegebenenfalls die kumulierte Exposition.
Ausgangsleistung mit kalibrierter Ausrüstung überprüfen: Befolgen Sie das Service- und Qualitätskontrollverfahren des Herstellers.
Die optische Dosis unter Berücksichtigung von Gewebe- und Sicherheitsfaktoren interpretieren: Wellenlänge, Chromophor, Pulsdauer, Kühlung, Hauttyp und Behandlungsendpunkt sind allesamt relevant.

Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen

Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Dosisberechnung liegt: Verwenden Sie (E=P/A) für die Bestrahlungsstärke und (H=P\times t/A) für die Fluenz, wobei alle Einheiten einheitlich umgerechnet werden.
Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Kalibrierung liegt: Überprüfen Sie abgegebene Leistung oder Pulsenergie, Pulsdauer, Spotfläche, Wellenlänge und Strahlgleichmäßigkeit an der Behandlungsschnittstelle.
Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Behandlungssicherheit liegt: Bewerten Sie kumulierte Exposition, Pulsdauer, Überlappung, Kühlung und Gewebereaktion, anstatt sich allein auf die Fluenz zu verlassen.
Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf dem Vergleich von Plattformen liegt: Stellen Sie vor dem Vergleich von Einstellungen sicher, dass jedes System Leistung, Pulsbreite, Spotgröße und Fluenz auf dieselbe Weise definiert.

Das Verständnis des Unterschieds zwischen Abgaberate, Einwirkdauer und kumulierter Dosis macht Lasereinstellungen messbar, vergleichbar und sicherer steuerbar.

Übersichtstabelle:

Parameter	Definition	Formel	Einheiten
Bestrahlungsstärke	Abgegebene Leistung pro Flächeneinheit	E = P / A	W/cm²
Einwirkzeit	Dauer der Lichtabgabe	t	s (ms, µs umrechnen)
Fluenz	Gesamtenergie pro Flächeneinheit	H = E × t = P × t / A	J/cm²
Pulsenergie	Energie pro Puls	Q = P × t	J
Fluenz (Einzelpuls)	Energiedichte pro Puls	H = Q / A	J/cm²
Gesamtfluenz (mehrere Pulse)	Kumulierte Dosis	H_total = (N × Q_pulse) / A	J/cm²

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