Лазерна хирургия

Преглед

Лазерите все повече се използват в съвременната медицина за лечение на широк спектър от заболявания, тъй като търсенето на по-малко натрапчиви техники за лечение нараства. Физиката на лазерите позволява същите основни понятия да се прилагат към широк спектър от типове тъкани с малки системни корекции. Няколко лазерни технологии са изследвани във всяка дисциплина на медицината.

Какво представлява лазерната хирургия?

Лазерните терапии са медицински процедури, които използват концентрирана светлина за лечение на пациенти. Светлината от лазер (което означава усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация) се регулира към определени дължини на вълните, за разлика от повечето други източници на светлина. Това позволява да се концентрира в силни греди. Лазерната светлина е толкова мощна, че може да оформя диаманти и нарязана стомана.

Лазерната енергия може да се използва безопасно и ефективно за литотрипсия, лечение на рак, различни естетични и реконструктивни операции и аблация на анормални проводими пътища. Лечението с лазери е еквивалентно и може би по-добро от управлението, използвайки по-традиционни подходи за всяко от тези заболявания.

Лазерна физика

Основният лазер се състои от лазерна среда (която контролира дължината на вълната на системата), заобиколена от две успоредни огледала, едното от които частично се отразява и частично предава. Електрическият източник възбужда средата, докато броят на атомите във възбудено състояние надвиши броя в основното състояние (инверсия на населението).

Когато лазерната среда се енергизира, тя започва спонтанно да излъчва възбудени фотони във всички посоки. Въпреки това, малка част от тези фотони пътуват в унисон по централната линия на лазерната система между огледалата. След това огледалата отразяват тези фотони, усилвайки процеса на стимулирано излъчване. По този начин частично предаващото огледало дава възможност за излъчване на силен, кохерентен лъч от фотони като лазерна светлина.

Взаимодействие лазер-тъкан

Въздействието на лазера върху проба от тъкан се определя както от качествата на тъканта, така и от качествата на лазера. Структурата, съдържанието на вода, топлопроводимостта, топлинният капацитет, плътността и способността да се абсорбира, разпръсква или отразява излъчената енергия са атрибути на тъканите. Мощността, плътността, енергийното съдържание и дължината на вълната са важни лазерни качества.

Основните биологични цели, които се разглеждат, абсорбират светлината по много различни начини и техните оптимални абсорбционни спектри се определят от дължината на вълната на входната фотонна енергия. Основните целеви хромофори (всеки материал, който абсорбира светлина) за видима светлина и някои близки инфрачервени лазери са хемоглобин и меланин, но водата е единственият хромофор за CO2 лазери.

За да се постигне селективна фототермолиза (използване на енергия при високи пикови мощности и къси ширини на импулсите, за да се унищожи само предвидената цел), без да се уврежда околната тъкан, целевата тъкан трябва да съдържа хромофори, които абсорбират специфична дължина на вълната на лазера, които не се намират в околните тъкани.

Най-честите лазери, използвани в медицината и хирургията, са CO2, Nd: YAG и аргонови лазери. CO2 лазерът генерира радиация при 10 600 nm и използва газ въглероден диоксид като своя среда. CO2 лазерите, въпреки че са селективни за тъкани, не могат да бъдат използвани за селективна фототермолиза, тъй като хромофорът, водата, се среща навсякъде. Цялата енергия на удара се абсорбира в тъканната вода до определена дълбочина, предотвратявайки по-дълбоко увреждане на тъканите.

CO2 лазерите работят в невидимата инфрачервена вълнова лента, което налага използването на прицелен лъч за прецизна терапия. Когато лазерът е фокусиран върху тъканта, той генерира изключително висока плътност на мощността, което води до бързо изпаряване и аблация на тъканта. Тъй като излъчването на лазерния лъч е свързано с обратното на квадрата на диаметъра на лъча, хирургът може бързо да превключи лазера от режим на разрез към насипно изпаряване или коагулация чрез разфокусиране на лъча.

CO2 лазерът има няколко режима на лъч, всеки от които има особен ефект върху тъканта. Непрекъснатата вълна (CW) е най-основният режим, при който се генерира лазерният лъч, работи се за определен период от време и след това се изключва. По-съвременните лазери обаче са квази-CW (ултрапулсиращи), което означава, че произвеждат кратки импулси с висока пикова мощност с изключително дълги интервали между импулсите. Тъй като всеки даден импулс е по-кратък от времето, необходимо на целевата тъкан да се охлади, това позволява по-точни разрези с по-малко натрупване на топлина.

Клинични приложения на лазерите

Тъй като минимално инвазивните процедури за лечение на различни патологични състояния стават все по-видни, използването на лазери нараства популярността в съвременната медицина. Лазерите имат широк спектър от приложения в офталмологията, литотрипсията, откриването и лечението на различни злокачествени заболявания, както и дерматологични и естетични операции, в допълнение към практическото им използване в операционната зала.

Литотрипсия

През последните няколко десетилетия лазерната литотрипсия е общоустановена терапия за фрагментиране на уринарни и жлъчни камъни. Лазерите могат да извършват литотрипсия чрез фотоакустичен / фотомеханичен ефект (лазерно индуцирана литотрипсия на ударни вълни) или предимно фототермален ефект. 1-μsec импулсно-багрилен лазер е най-използваният ударно-вълнов лазер в литотрипсията и е получил значителни изследвания. Възбуждането на кумариновото багрило произвежда монохроматичната светлина, която фрагментира камъните в този апарат.

Тъй като камъкът абсорбира лазерна светлина, произведените възбудени йони образуват бързо растящ и пулсиращ облак около камъка, причинявайки ударна вълна, която разделя смятането на парчета. Тъй като този лазер е неефективен срещу неабсорбиращи безцветни камъни като цистин, фотосенсибилизаторите (багрилото) са ефективно използвани като напоителни течности и абсорбенти за започване на процеса на фрагментация.

Дългоимпулсният холиев: YAG лазер, от друга страна, фрагментира изчисленията най-вече чрез фототермални механизми. Лазерът излъчва светлина с дължина на вълната 2100 nm, която лесно се абсорбира от водата. В подходящата атмосфера течността абсорбира енергията и затова се нагрява. Образува се облак от пари, който разделя водата и позволява на останалата лазерна светлина директно да удари повърхността на зъбния камък, пробива дупки в нея и я фрагментира.

В сравнение с пневматичната литотрипсия, лазерната литотрипсия Ho: YAG е по-ефективна ендоскопска техника за лечение на уретерални камъни, с по-високи нива на фрагментация на камъните, а преглед, проведен от Тейхман, заключи, че този лазер е безопасен, ефективен и работи също толкова добре, ако не и по-добре, от други модалности, и че може да се използва и за жлъчни камъни.

Онкология

Лазерите сега се използват безопасно за лечение на злокачествени заболявания в множество органни системи. За лица, които не са отлични хирургични кандидати, лазерната интерстициална термична терапия (LITT) е предпочитана терапевтична възможност в неврохирургията. Лазерите са станали по-безопасни за използване в неврохирургията от самото им създаване и те са били ефективно използвани за лечение на неоперабилни глиоми, както и твърди и хеморагични тумори като мениниоми, тумори на дълбоката черепна основа и тумори дълбоко във вентрикулите.

Лазерно-асистираните методи за аблация на лигавицата сега се използват широко и ефективно за лечение на повърхностни стомашно-чревни злокачествени заболявания като ранен рак на стомаха, повърхностен рак на хранопровода, колоректален аденом и високостепенен хранопровод на Барет. Освен това, лазерно-асистираната фотодинамична терапия (PDT) е установено, че е ефективна терапевтична техника за някои видове лезии на рак на белия дроб.

Чрез своите фотохимични, фотомеханични и фототермални ефекти, директната лазерна аблация се използва за директно унищожаване на раковите клетки. Фотохимичните реакции, които се случват, в крайна сметка генерират вредни радикали, които причиняват тъканна смърт, фотомеханичните реакции причиняват тъканен стрес и фрагментация, а фототермалните реакции причиняват нагряване и коагулация, като и двете насърчават клетъчната смърт.

PDT е създаден преди около век, за да подобри тази техника и по-точно да се насочи към предвидените туморни клетки и оттогава е събрал широка привлекателност. Този терапевтичен подход включва доставянето на фотосенсибилизиращо лекарство, последвано от осветяване на целевата област с видима светлина, съответстваща на дължината на вълната на абсорбция на фотосенсибилизиращото лекарство.

Когато фотосенсибилизаторът се активира, той първо създава възбуденото синглетно състояние и след това преминава в триплетно състояние, което произвежда реактивни кислородни видове, които са вредни за неопластичните клетки в присъствието на кислород. Селективното фототермично третиране, от друга страна, използва целенасочена боя, абсорбираща светлината, за да увеличи лазерно индуцираната смърт на туморните клетки.

Естетична и реконструктивна хирургия

Уникалната способност на лазерите да се насочват към определени структури и слоеве тъкан ги прави много ефективен инструмент в естетичната и реконструктивната хирургия. В съвременните години лазерното ремоделиране е видна техника, използвана за лечение против стареене, тъй като е известно, че производството на нов колаген намалява ефектите от фотостареенето. Първите процедури за ремоделиране на кожата използват аблативни CO2 и Er: YAG лазерни системи, за да се насочат към определена област на дермата.

Въпреки това, тъй като тези методи също премахват голямо количество епидермис, времето за възстановяване е по-дълго и неблагоприятните ефекти като инфекции и еритема се подобряват. Неаблативните лазери, като мощна импулсна светлина, Nd: YAG, диодни и Er: стъклени лазери, които най-вече излъчват инфрачервена светлина, по-късно бяха създадени, за да отговорят на тези опасения.

Целта на тези системи е да се насочат към водата в дермата, която затопля колагена и причинява ремоделиране по време на целия процес. Изпаряването на тъканите не се случва и не се генерира външна рана, тъй като има механизъм, който едновременно охлажда епидермиса. Напоследък фракционираният лазерен ресърфъсинг се превърна в стандартен метод за ресърфасинг на кожата. Фини лъчи от високоенергийна светлина се използват във фракционирани лазери, за да предизвикат малки зони на термично нараняване ("микроскопични термични зони") и да третират само участъци от кожата в даден момент.

Лазерно-асистираната липолиза, която използва оптично влакно, поставено в 1-мм канюла, също става все по-популярна в козметичната хирургия. Поради малкия размер на канюлата е необходим по-малък разрез, което води до по-малко кървене и развитие на белег. 920 nm лазерите имат най-ниския коефициент на абсорбция в мастната тъкан от всеки лазер, достъпен за медицинска употреба, което им позволява да проникнат в по-дълбоките слоеве на тъканта.

Тези с дължина на вълната в диапазона 1,320-1,444 nm имат най-висок коефициент на абсорбция в мазнините, което води до по-плитка дълбочина на проникване и способност за повърхностно третиране на такива тъкани. Най-широко използваното устройство за лазерна липолиза е лазерът Nd: YAG, тъй като коефициентът на абсорбция на мастната тъкан при тази дължина на вълната води до добра дълбочина на проникване със средна абсорбция, генерирайки само леко повишаване на температурата и следователно малко увреждане на тъканите.

Освен това, лазерната светлина при тази дължина на вълната коагулира малки кръвоносни съдове, което води до значително намалена загуба на кръв по време на лечението. В сравнение със стандартните процедури, Abdelaal и Aboelatta са в състояние да докажат значително намаляване на загубата на кръв (54%). Освен това, Mordon и Plot открили, че лазерната липолиза създава по-равномерни резултати за кожата.

И накрая, тъй като лазерите могат специално да се насочат към болни съдове, те са отличен източник за лечение на съдови аномалии като петна от портвайн. Пациентите не са имали много терапевтични възможности за тези видове аномалии преди използването на лазери. За тази цел се използват лазери, които се абсорбират преференциално от хемоглобина над меланина, причинявайки по-малко вреда на епидермиса. Лазери с по-дълги дължини на вълните, а оттам и потенциал за проникване по-дълбоко в тъканите, наскоро бяха въведени.

Аблация на проводими пътища

След като беше признато, че белодробните вени (PV) са основен източник на извънматочни удари, които причиняват пароксизми на предсърдно мъждене (AF), развитието на катетърни аблационни устройства за периферна PV изолация (PVI) беше мотивирано. Лазерният балонен катетър сега е една от най-често използваните ендоскопски аблационни системи (EAS) за лечение на AF. Катетърът има съвместим балон на върха си, който непрекъснато се промива с деутериев оксид.

След поставянето на катетъра в лявото предсърдие, ендоскоп се поставя в катетърния вал, за да се осигури директен изглед на целта за аблация вътре в сърцето. 980-nm диоден лазер се поставя в централния лумен и излъчва лазерна енергия, перпендикулярна на катетърния вал, покривайки 30° дъга и улеснявайки кръговата аблация около всяка PV.

Деутериевият оксид не абсорбира лазера при тази дължина на вълната. В резултат на това той прониква покрай ендотела и се абсорбира от водните молекули, причинявайки нагряване и коагулационна некроза. Дадената енергия може да бъде титрувана чрез промяна на мощността в поредица от определени настройки. В зависимост от това коя сърдечна стена е насочена, енергийните нива се променят.

Необходима е напълно трансмурална лезия в сърцето, за да се получи успешно пълен блок на проводимост. демонстрирани електрически импулси, както във времето, така и в AF, все още могат да пътуват над 1 mm празнини в линията на аблация Когато се сравняват ефектите от различните енергийни нива, изследванията разкриват, че използването на по-големи енергийни нива води до по-високи нива на PVI с по-ниски скорости на повторение на AF и без компромис на профила на безопасност.

MRI-направляваната лазерно индуцирана термична обработка (MRgLITT) се използва широко в неврологичната хирургия за лечение на рефрактерна епилепсия, или като начин за аблиране на епилептичните огнища, или като техника за изключване. MRgLITT комбинира диоден лазер (980-nm) с технология за изображения, за да предложи интраоперативни данни, необходими за регулиране на количеството доставена енергия.

Как се използват лазерите по време на ракова хирургия?

Лазерната хирургия е вид операция, при която специфични лазерни лъчи, а не устройства като изкупителни жертви, се използват за изпълнение на хирургични процедури. Има различни видове лазери, всеки с уникални характеристики, които изпълняват специализирани цели по време на операция. Лазерната светлина може да се прилага непрекъснато или периодично и може да се използва заедно с оптични влакна за лечение на части от тялото, които често са трудни за достигане. Някои от многобройните видове лазери, използвани за лечение на рак, са както следва:

Лазери с въглероден диоксид (CO2):

CO2 лазерите могат да отстранят много тънък слой тъкан от повърхността на кожата, без да увреждат по-дълбоките слоеве. Кожни тумори и някои предракови клетки могат да бъдат отстранени с CO2 лазер.

Неодимови: итрий-алуминий-гранат (Nd: YAG) лазери:

Лазерите, съдържащи неодим: итрий-алуминий-гранат (Nd: YAG), могат да проникнат по-дълбоко в тъканите и да предизвикат кръвта да коагулира по-бързо. Лазерната светлина може да бъде изпратена с помощта на оптични кабели, за да достигне до по-малко достъпни вътрешни органи. Лазерът Nd:YAG, например, може да се използва за лечение на рак на гърлото.

Лазерно-индуцирана интерстициална термотерапия (LITT):

лазерно-индуцираната интерстициална термотерапия (LITT) загрява специфични части на тялото с лазери. Лазерите са фокусирани върху интерстициални области (между органи) в близост до тумори. Топлината на лазера повишава температурата на тумора, свивайки се, наранявайки или елиминирайки раковите клетки.

Аргонови лазери:

Аргоновите лазери могат да проникнат само в най-повърхностните слоеве на тъканта, като кожата. Фотодинамичната терапия (PDT) е лечение, което използва аргонова лазерна светлина за активиране на молекули в раковите клетки.

Кой не трябва да има лазерна терапия?

Козметичните операции на кожата и очите, например, се считат за избираеми лазерни операции. Някои пациенти определят, че опасностите от тези видове операции надвишават предимствата. Лазерните процедури, например, могат да влошат някои здравословни или кожни проблеми. Лошото общо здравословно състояние, както при традиционната хирургия, увеличава шанса ви за проблеми.

Преди да изберете лазерна операция за всякакъв вид операция, консултирайте се с Вашия лекар. Вашият лекар може да ви посъветва да изберете традиционни хирургични лечения въз основа на вашата възраст, цялостно здраве, план за здравеопазване и разходите за лазерна хирургия. Например, ако сте на възраст под 18 години, не трябва да се подлагате на очна операция Lasik.

Как да се подготвим за лазерна терапия?

Планирайте предварително, за да се даде възможност за време за възстановяване след процедурата. Уверете се, че има някой, който да ви закара до дома след операцията. Почти сигурно ще бъдете под въздействието на упойка или лекарства. Може да ви бъде препоръчано да предприемете мерки като отказване от всякакви лекарства, които могат да повлияят на съсирването на кръвта, като разредители на кръвта, няколко дни преди операцията.

Как се извършва лазерната терапия?

Процедурите за лазерно лечение се различават в зависимост от операцията. Ендоскоп (тънка, осветена, гъвкава тръба) може да се използва за насочване на лазера и наблюдение на тъканите в тялото при лечение на тумор. Ендоскопът се въвежда чрез телесен отвор, като устата. След това хирургът насочва лазера да намали или елиминира тумора. Лазерите обикновено се използват директно върху кожата по време на козметични операции.

Какви са рисковете?

Лазерната терапия има някои рискове. Рисковете за кожната терапия включват:

Кръвотечение
Инфекция
Болка
Белези
Промени в цвета на кожата

Освен това, очакваните резултати от терапията може да не са трайни, което налага по-нататъшни сесии. Някои лазерни операции се провеждат, докато сте упоени, което има свой собствен набор от опасности. Те са следните:

Пневмония
Объркване след събуждане от операцията
Инфаркт
Щрих

Лечението също може да бъде скъпо, което ги прави недостъпни за всички. В зависимост от вашия план за здравеопазване и практикуващия лекар или съоръжението, което избирате за вашата процедура, лазерната операция на очите може да струва от $ 600 до $ 8,000 или повече.

Какво се случва след лазерната терапия?

Възстановяването след лазерна хирургия е сравнимо с това на традиционната хирургия. Може да се наложи да се отпуснете за няколко дни след операцията и да използвате болкоуспокояващи без рецепта, докато дискомфортът и подуването отшумят.

Времето, необходимо за възстановяване след лазерно лечение, зависи от вида на терапията, която сте имали и колко от тялото ви е било повлияно от терапията. Трябва стриктно да се придържате към всички указания, издадени от Вашия лекар. Ако имате лазерна операция на простатата, например, може да се наложи да носите уринарен катетър. Това може да ви помогне да уринирате скоро след операцията.

Може да страдате от подуване, сърбеж и суровост около третираната област, ако сте имали лечение на кожата си. Вашият лекар може да приложи мехлем и да облече засегнатата област, за да я направи херметична и водоустойчива. Внимавайте да извършите следното през първите няколко седмици след лечението:

Използвайте лекарства без рецепта за болка, като ибупрофен (Advil) или ацетаминофен (Tylenol).
Почиствайте редовно района с вода.
Нанесете мехлеми, като вазелин.
Използвайте ледени пакети.
Избягвайте бране на струпеи.

След като регионът е препълнен с нова кожа, можете да нанесете фон дьо тен или друга козметика, за да прикриете всяко видимо зачервяване.

Лечение на нерви

Периферните нерви, които не се намират в мозъка или гръбначния мозък, са отговорни за голяма част от болката и изтръпването, причинени от увреждане на нервите. Невропатия е медицинският термин за тази форма на увреждане на нервите. Лазерите се използват в лазерната терапия с невропатия за подобряване на кръвообращението към засегнатите региони. Тъй като кръвта пренася хранителни вещества и кислород в региона, нервите имат по-голям шанс за изцеление и болката намалява.

Енергията се изхвърля в околните тъкани, когато лазерът проникне в кожата. Светлинната енергия от лазера се превръща в клетъчна енергия и се използва за увеличаване на кръвообращението. Скелетните мускули са от съществено значение за кръвообращението. Тези мускули се огъват около кръвните артерии, за да помогнат на сърцето да изпомпва кръв. Инфрачервените лазери абсорбират енергия от мускулните клетки, което ги прави по-активни и ефективни.

Извод

Лазерната хирургия е използването на лазер (което означава усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация) за различни медицински и естетични операции. Лазерът е вид източник на светлина, който може да се използва в редица хирургични приложения. В зависимост от местоположението и целта на процедурата се избират няколко лазерни дължини на вълните.