Laserová chirurgie

Přehled

Lasery se stále více používají v moderní medicíně k léčbě široké škály onemocnění, protože roste poptávka po méně rušivých léčebných technikách. Fyzika laserů umožňuje aplikovat stejné základní pojmy na širokou škálu typů tkání s malými úpravami systému. V každé disciplíně medicíny bylo zkoumáno několik laserových technologií.

 

Co je laserová chirurgie?

Laserové terapie jsou lékařské postupy, které využívají koncentrované světlo k léčbě pacientů. Světlo z laseru (což je zkratka pro zesílení světla stimulovanou emisí záření) je na rozdíl od většiny ostatních světelných zdrojů nastaveno na určité vlnové délky. To umožňuje jeho koncentraci do silných nosníků. Laserové světlo je tak silné, že může tvarovat diamanty a řezat ocel.

Laserová energie může být bezpečně a efektivně využita pro litotripsii, léčbu rakoviny, různé estetické a rekonstrukční operace a ablaci aberantních vodivých drah. Léčba laserem je rovnocenná a možná i lepší než léčba pomocí tradičnějších přístupů pro každou z těchto onemocnění.

 

Laserová fyzika

Základní laser je tvořen laserovým médiem (které řídí vlnovou délku systému) obklopeným dvěma paralelními zrcadly, z nichž jedno je částečně odrazivé a částečně vysílající. Elektrický zdroj excituje médium, dokud počet atomů v excitovaném stavu nepřesáhne počet v základním stavu (populační inverze).

Když je laserové médium pod napětím, začne spontánně emitovat excitované fotony ve všech směrech. Nicméně nepatrná menšina těchto fotonů cestuje unisono středovou osou laserového systému mezi zrcadly. Zrcadla pak odrážejí tyto fotony a zesilují proces stimulované emise. Částečně vysílací zrcadlo tak umožňuje vyzařování silného, koherentního paprsku fotonů ve formě laserového světla.

 

Interakce laseru s tkání

Dopad laseru na vzorek tkáně je určen jak vlastnostmi tkáně, tak laseru. Struktura, obsah vody, tepelná vodivost, tepelná kapacita, hustota a schopnost absorbovat, rozptylovat nebo odrážet vyzařovanou energii jsou atributy tkáně. Výkon, hustota, energetický obsah a vlnová délka jsou důležité vlastnosti laseru.

Hlavní uvažované biologické cíle absorbují světlo mnoha různými způsoby a jejich optimální absorpční spektra jsou určena vlnovou délkou vstupní fotonové energie. Hlavní cílové chromofory (jakýkoli materiál, který absorbuje světlo) pro viditelné světlo a některé blízké infračervené lasery jsou hemoglobin a melanin, ale voda je jediný chromofor pro CO2 lasery.

 Aby se dosáhlo selektivní fototermolýzy (použití energie při vysokých špičkových výkonech a krátkých šířkách impulzů ke zničení zamýšleného cíle samotného) bez poškození okolní tkáně, musí cílová tkáň obsahovat chromofory, které absorbují specifickou laserovou vlnovou délku, která se nenachází v okolní tkáni.

Nejčastějšími lasery používanými v medicíně a chirurgii jsou lasery CO2, Nd:YAG a Argon. CO2 laser generuje záření o vlnové délce 10 600 nm a jako médium používá plynný oxid uhličitý. CO2 lasery, i když jsou tkáňově selektivní, nemohou být použity pro selektivní fototermolýzu, protože jejich chromofor, voda, se vyskytuje všude. Veškerá energie nárazu je absorbována v tkáňové vodě do určité hloubky, což zabraňuje hlubšímu poranění tkáně.

CO2 lasery pracují v neviditelném infračerveném vlnovém pásmu, což vyžaduje použití zaměřovacího paprsku pro přesnou terapii. Když je laser zaměřen na tkáň, vytváří extrémně vysokou hustotu výkonu, což vede k rychlému odpařování a ablaci tkáně. Vzhledem k tomu, že ozáření laserového paprsku souvisí s inverzní druhou mocninou průměru paprsku, může chirurg rychle přepnout laser z režimu řezu na hromadné odpařování nebo koagulaci rozostřením paprsku.

CO2 laser má několik režimů paprsku, z nichž každý má zvláštní účinek na tkáň. Kontinuální vlna (CW) je nejzákladnější režim, ve kterém je laserový paprsek generován, provozován po stanovenou dobu a poté vypnut. Současnější lasery jsou však kvazi-CW (ultrapulzující), což znamená, že produkují krátké vysoce výkonné pulzy s extrémně dlouhými intervaly mezi pulsy. Vzhledem k tomu, že každý daný puls je kratší než doba potřebná k ochlazení cílové tkáně, umožňuje to přesnější řezy s menším nahromaděním tepla.

 

Klinické aplikace laserů

Vzhledem k tomu, že minimálně invazivní postupy pro léčbu různých patologických stavů se stávají významnějšími, použití laserů vzrostlo v popularitě v moderní medicíně. Lasery mají širokou škálu aplikací v oftalmologii, litotripsii, detekci a léčbě různých malignit, stejně jako dermatologické a estetické operace, kromě jejich praktického použití na operačním sále.

 

Litotripsie

V posledních několika desetiletích je laserová litotrypse obecně zavedenou terapií fragmentace močových a žlučových kamenů. Lasery mohou provádět litotrypsii fotoakustickým / fotomechanickým efektem (laserem indukovaná litotripsie rázové vlny) nebo primárně fototermálním efektem. Laser s pulzním barvivem 1-μsec je nejpoužívanějším laserem rázové vlny v litotrypsii a získal značný výzkum. Excitace kumarinového barviva vytváří monochromatické světlo, které fragmentuje kameny v tomto přístroji.

Jak kámen absorbuje laserové světlo, excitované ionty vytvářejí rychle rostoucí a pulzující mrak obklopující kámen, což způsobuje rázovou vlnu, která rozdělí počet na střepy. Vzhledem k tomu, že tento laser je neúčinný proti neabsorpčním bezbarvým kamenům, jako je cystin, byly fotosenzibilizátory (barvivo) účinně využity jako zavlažovací kapaliny a absorbenty k zahájení procesu fragmentace. 

Dlouhopulzní laser Holium:YAG na druhé straně fragmentuje kameny většinou fototermálními mechanismy. Laser vyzařuje světlo o vlnové délce 2 100 nm, které je snadno absorbováno vodou. Ve vhodné atmosféře tekutina absorbuje energii a je proto zahřívána. Vytvoří se oblak páry, který rozdělí vodu a umožní zbývajícímu laserovému světlu přímo dopadnout na povrch zubního kamene, vyvrtat do něj otvory a roztříštit ho.

Ve srovnání s pneumatickou litotripsií je Ho:YAG laserová litotrypse účinnější endoskopickou technikou pro léčbu ureterálních kamenů s vyšší mírou fragmentace kamenů a přezkum provedený Teichmanem dospěl k závěru, že tento laser je bezpečný, účinný a funguje stejně dobře, ne-li lépe, než jiné modality, a že může být také použit pro žlučové kameny.

 

Onkologie

Lasery se nyní bezpečně používají k léčbě malignit ve více orgánových systémech. Pro jednotlivce, kteří nejsou vynikajícími kandidáty na chirurgický zákrok, je laserová intersticiální tepelná terapie (LITT) oblíbenou terapeutickou možností v neurochirurgii. Lasery se od svého vzniku staly bezpečnějšími pro použití v neurochirurgii a byly účinně používány k léčbě neresekovatelných gliomů , stejně jako tvrdých a hemoragických nádorů, jako jsou meniniomy, nádory hluboké základny lebky a nádory hluboko v komorách.

Laserem asistované metody slizniční ablace jsou nyní široce a účinně využívány k léčbě povrchových gastrointestinálních malignit, jako je časná rakovina žaludku, povrchní rakovina jícnu, kolorektální adenom a Barrettův jícen vysokého stupně. Kromě toho bylo zjištěno, že laserem asistovaná fotodynamická terapie (PDT) je účinnou terapeutickou technikou pro některé druhy lézí rakoviny plic.

Prostřednictvím svých fotochemických, fotomechanických a fototermálních účinků byla použita přímá laserová ablace k přímému zničení rakovinných buněk. Fotochemické reakce, ke kterým dochází, nakonec vytvářejí škodlivé radikály, které způsobují smrt tkání, fotomechanické reakce způsobují stres a fragmentaci tkání a fototermální reakce způsobují zahřívání a koagulaci, které podporují buněčnou smrt.

PDT byl vytvořen asi před sto lety, aby zlepšil tuto techniku a přesněji zacílil na zamýšlené nádorové buňky, a od té doby získal širokou přitažlivost. Tento terapeutický přístup zahrnuje dodání fotosenzibilizujícího léku, následovaného osvětlením cílové oblasti viditelným světlem odpovídajícím absorpční vlnové délce fotosenzibilizujícího léčiva.

Když je fotosenzibilizátor aktivován, nejprve vytvoří excitovaný singletový stav a poté přejde do tripletového stavu, který produkuje reaktivní formy kyslíku, které jsou škodlivé pro nádorové buňky v přítomnosti kyslíku. Selektivní fototermální ošetření na druhé straně využívá cílené barvivo absorbující světlo, které zvyšuje smrt nádorových buněk vyvolanou laserem.

 

Estetická a rekonstrukční chirurgie

Jedinečná schopnost laserů zaměřit se na konkrétní struktury a vrstvy tkáně z nich činí velmi účinný nástroj v estetické a rekonstrukční chirurgii. V moderních letech je laserový resurfacing prominentní technikou používanou pro léčbu proti stárnutí, protože je známo, že produkce nového kolagenu snižuje účinky fotoagingu. První postupy resurfacingu kůže používaly ablativní CO2 a Er: YAG laserové systémy k cílení na specifickou oblast dermis.

Protože však tyto metody také odstraňují velké množství epidermis, doba zotavení je delší a nežádoucí účinky, jako jsou infekce a erytém, jsou zvýšeny. Neablativní lasery, jako je silné pulzní světlo, Nd: YAG, diodové a Er: skleněné lasery, které většinou emitují infračervené světlo, byly později vytvořeny k řešení těchto obav.

Účelem těchto systémů je zaměřit se na vodu v dermis, která ohřívá kolagen a způsobuje remodelaci v průběhu celého procesu. Nedochází k odpařování tkání a nevzniká žádná vnější rána, protože existuje mechanismus, který současně ochlazuje epidermis. V poslední době se frakcionovaný laserový resurfacing stal standardní metodou resurfacingu pokožky. Jemné paprsky vysokoenergetického světla se používají ve frakcionovaných laserech k vyvolání malých zón tepelného poškození ("mikroskopické tepelné zóny") a ošetřují pouze části kůže najednou.

Laserem asistovaná lipolýza, která využívá optické vlákno vložené do 1mm kanyly, je také stále populárnější v kosmetické chirurgii. Vzhledem k malé velikosti kanyly je nutný menší řez, což má za následek menší krvácení a rozvoj jizev. Lasery 920 nm mají nejnižší koeficient absorpce v tukové tkáni ze všech laserů přístupných pro lékařské použití, což jim umožňuje proniknout do hlubších vrstev tkáně.

Ty s vlnovými délkami v rozmezí 1 320-1 444 nm mají nejvyšší koeficient absorpce v tuku, což má za následek mělčí hloubku průniku a schopnost povrchně ošetřit tyto tkáně. Nejpoužívanějším zařízením pro laserovou lipolýzu je Nd:YAG laser, protože absorpční koeficient tukové tkáně na této vlnové délce vede k dobré hloubce průniku se střední absorpcí, což vede pouze k mírnému zvýšení teploty a následně k malému poškození tkáně.

Kromě toho laserové světlo na této vlnové délce koaguluje drobné krevní cévy, což vede k podstatnému snížení krevních ztrát během léčby. Ve srovnání se standardními postupy byli Abdelaal a Aboelatta schopni prokázat značné snížení krevních ztrát (54%). Mordon a Plot navíc zjistili, že laserová lipolýza vytváří rovnoměrnější výsledky v kůži.

Konečně, protože lasery mohou specificky cílit na nemocné vaskulatury, jsou vynikajícím zdrojem pro léčbu vaskulárních abnormalit, jako jsou skvrny od portského vína. Pacienti neměli mnoho terapeutických možností pro tyto druhy anomálií před použitím laserů. Pro tento účel se používají lasery, které jsou přednostně absorbovány hemoglobinem před melaninem, což způsobuje menší poškození epidermis. Nedávno byly zavedeny lasery s delšími vlnovými délkami, a tedy s potenciálem proniknout hlouběji do tkání.

 

Ablace vodivých drah

Poté, co bylo zjištěno, že plicní žíly (PV) jsou hlavním zdrojem ektopických rytmů, které způsobují paroxysmy fibrilace síní (AF), byl motivován vývoj katetračních ablačních zařízení pro obvodovou fotovoltaickou izolaci (PVI). Balónkový laserový katétr je nyní jedním z nejčastěji používaných endoskopických ablačních systémů (EAS) pro léčbu AF. Katétr má na špičce vyhovující balónek, který je neustále proplachován oxidem deuteria.

Po vložení katétru do levé síně je endoskop umístěn do šachty katétru, který poskytuje přímý pohled na cíl ablace uvnitř srdce. Diodový laser o vlnové délce 980 nm je umístěn ve středovém lumenu a vyzařuje laserovou energii kolmo na hřídel katétru, pokrývá oblouk 30 ° a usnadňuje kruhovou ablaci kolem každé PV.

Oxid deuteria neabsorbuje laser na této vlnové délce. Výsledkem je, že proniká za endotel a je absorbován molekulami vody, což způsobuje nekrózu ohřevu a koagulace. Daná energie může být titrována změnou výkonu v řadě specifikovaných nastavení. V závislosti na tom, která srdeční stěna je zaměřena, se mění energetické hladiny.

Zcela transmurální léze v srdci je nutná k úspěšnému výsledku úplného bloku vedení. demonstrované elektrické impulsy, jak časované, tak AF, by mohly stále cestovat přes mezery 1 mm v ablační linii Když se porovnají účinky různých energetických hladin, výzkum ukazuje, že použití vyšších energetických hladin vede k vyšším mírám PVI s nižší mírou recidivy AF a bez kompromisů v bezpečnostním profilu.

MRI-guided laserem indukovaná tepelná léčba (MRgLITT) je široce využívána v neurologické chirurgii k léčbě refrakterní epilepsie, a to buď jako způsob ablace epileptických ložisek nebo jako technika odpojení. MRgLITT kombinuje diodový laser (980 nm) se zobrazovací technologií, která nabízí intraoperační data potřebná pro regulaci množství dodané energie.

 

Jak se používají lasery při operaci rakoviny?

Laserová chirurgie je typ chirurgie, ve které se k provádění chirurgických zákroků používají specifické laserové paprsky, spíše než zařízení, jako jsou scapels. Existují různé typy laserů, z nichž každý má jedinečné vlastnosti, které během operace plní specializované účely. Laserové světlo může být podáváno nepřetržitě nebo přerušovaně a může být použito ve spojení s optickými vlákny k léčbě částí těla, které jsou často obtížně dosažitelné. Některé z mnoha typů laserů používaných pro léčbu rakoviny jsou následující:

• Lasery na oxid uhličitý (CO 2):

CO2 lasery mohou odstranit velmi tenkou vrstvu tkáně z povrchu pokožky bez poškození hlubších vrstev. Kožní nádory a některé prekancerózní buňky mohou být odstraněny CO2 laserem.

• Neodymové:yttrium-hliník-granátové (Nd:YAG) lasery:

Lasery obsahující neodym:yttrium-hliník-granát (Nd:YAG) mohou proniknout hlouběji do tkáně a indukovat krev k rychlejšímu srážení. Laserové světlo může být odesláno pomocí optických kabelů, aby se dosáhlo méně přístupných vnitřních orgánů. Například Nd:YAG laser může být použit k léčbě rakoviny hrdla.

• Laserem indukovaná intersticiální termoterapie (LITT): 

laserem indukovaná intersticiální termoterapie (LITT) ohřívá specifické části těla pomocí laserů. Lasery jsou zaměřeny na intersticiální oblasti (mezi orgány) v blízkosti nádorů. Teplo laseru zvyšuje teplotu nádoru, zmenšuje se, poškozuje nebo eliminuje rakovinné buňky.

• Argonové lasery:

Argonové lasery mohou proniknout pouze do nejpovrchnějších vrstev tkáně, jako je kůže. Fotodynamická terapie (PDT) je léčba, která využívá argonové laserové světlo k aktivaci molekul v rakovinných buňkách.

 

Kdo by neměl mít laserovou terapii?

Například kosmetické operace kůže a očí jsou považovány za volitelné laserové operace. Někteří pacienti zjistí, že rizika těchto druhů operací převyšují výhody. Například laserové procedury mohou zhoršit některé zdravotní nebo kožní problémy. Špatný celkový zdravotní stav, stejně jako u tradiční chirurgie, zvyšuje vaše šance na problémy.

Než se rozhodnete pro laserovou operaci pro jakýkoli typ operace, poraďte se se svým lékařem. Váš lékař vám může doporučit, abyste si vybrali tradiční chirurgickou léčbu na základě vašeho věku, celkového zdraví, plánu zdravotní péče a nákladů na laserovou operaci. Například, pokud jste mladší 18 let, neměli byste dostat operaci očí Lasik.

 

Jak se připravit na laserovou terapii?

Plánujte předem, abyste měli čas na zotavení po postupu. Ujistěte se, že máte někoho, kdo vás po operaci odveze domů. Budete téměř jistě pod účinky anestetik nebo léků. Několik dní před operací vám může být doporučeno, abyste přijali opatření, jako je ukončení jakýchkoli léků, které by mohly mít vliv na srážení krve, jako jsou ředidla krve.

 

Jak se provádí laserová terapie?

Postupy laserového ošetření se liší v závislosti na operaci. Endoskop (tenká, osvětlená, ohebná trubice) může být použit k řízení laseru a pozorování tkání v těle při léčbě nádoru. Endoskop je zaveden přes tělesný otvor, jako jsou ústa. Chirurg dále nasměruje laser ke snížení nebo odstranění nádoru. Lasery se obvykle používají přímo na kůži během kosmetických operací.

Jaká jsou rizika?

Laserová terapie má určitá rizika. Rizika pro kožní terapii zahrnují:

• Krvácení
• Nákaza
• Bolest
• Zjizvení
• Změny barvy pleti

Kromě toho očekávané výsledky léčby nemusí být trvalé, což vyžaduje další sezení. Některé laserové operace se provádějí, když jste pod sedativy, což má svůj vlastní soubor nebezpečí. Jsou to následující:

• Zápal plic
• Zmatek po probuzení z operace
• Infarkt
• Mrtvice

Léčba může být také nákladná, takže je nepřístupná všem. V závislosti na vašem plánu zdravotní péče a praktickém lékaři nebo zařízení, které si vyberete pro svůj postup, může laserová operace očí stát kdekoli od 600 do 8 000 dolarů nebo více. 

 

Co se stane po laserové terapii?

Obnova po laserové operaci je srovnatelná s tradiční chirurgií. Možná budete muset relaxovat několik dní po operaci a používat volně prodejné léky proti bolesti, dokud nepohodlí a otoky nezmizí.

Doba potřebná k zotavení po laserové léčbě závisí na typu terapie, kterou jste měli, a na tom, kolik z vašeho těla bylo terapií ovlivněno. Měli byste přísně dodržovat všechny pokyny vydané lékařem. Pokud máte laserovou operaci prostaty, možná budete muset nosit močový katétr. To vám může pomoci močit brzy po operaci.

Můžete trpět otoky, svěděním a syrovostí obklopující ošetřenou oblast, pokud jste měli léčbu na kůži. Váš lékař může použít masti a oblékat postiženou oblast, aby byla vzduchotěsná a vodotěsná. Dbejte na to, abyste v prvních několika týdnech po léčbě provedli následující:

• Používejte volně prodejné léky na bolest, jako je ibuprofen (Advil) nebo acetaminofen (Tylenol).
• Oblast pravidelně čistěte vodou.
• Aplikujte masti, jako je vazelína.
• Používejte ledové obklady.
• Vyhněte se vybírání strupů.

Jakmile je oblast zaplavena novou kůží, můžete použít make-up nebo jinou kosmetiku, abyste zakryli viditelné zarudnutí.

 

Léčba nervů

Periferní nervy, které se nenacházejí v mozku nebo míše, jsou zodpovědné za většinu bolesti a necitlivosti způsobené poraněním nervů. Neuropatie je lékařský termín pro tuto formu poranění nervů. Lasery se používají v neuropatii laserové terapie ke zvýšení krevního oběhu do postižených oblastí. Protože krev přenáší živiny a kyslík do oblasti, nervy mají vyšší šanci na uzdravení a bolest je snížena.

Energie je vypouštěna do okolní tkáně, když laser proniká kůží. Světelná energie z laseru se přeměňuje na buněčnou energii a používá se ke zvýšení krevního oběhu. Kosterní svaly jsou nezbytné pro krevní oběh. Tyto svaly se ohýbají kolem krevních tepen, aby pomohly srdci pumpovat krev. Infračervené lasery absorbují energii ze svalových buněk, což je činí aktivnějšími a efektivnějšími.

 

Závěr

Laserová chirurgie je použití laseru (což znamená zesílení světla stimulovanou emisí záření) pro různé lékařské a estetické operace. Laser je typ světelného zdroje, který může být použit v řadě chirurgických aplikací. V závislosti na místě a cíli postupu je zvoleno několik laserových vlnových délek.