Chirurgie au laser

Aperçu

Les lasers sont de plus en plus utilisés dans la médecine moderne pour traiter un large éventail de maladies à mesure que la demande de techniques de traitement moins intrusives augmente. La physique des lasers permet d’appliquer les mêmes concepts de base à un large éventail de types de tissus avec peu d’ajustements du système. Plusieurs technologies laser ont été étudiées dans chaque discipline de la médecine.

Qu’est-ce que la chirurgie au laser?

Les thérapies au laser sont des procédures médicales qui utilisent une lumière concentrée pour traiter les patients. La lumière d’un laser (qui représente l’amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement) est ajustée à certaines longueurs d’onde, contrairement à la plupart des autres sources lumineuses. Cela permet de le concentrer en poutres fortes. La lumière laser est si puissante qu’elle peut façonner des diamants et tailler de l’acier.

L’énergie laser peut être utilisée de manière sûre et efficace pour la lithotripsie, le traitement du cancer, une variété d’opérations esthétiques et reconstructives et l’ablation de voies conductrices aberrantes. Le traitement au laser est équivalent, et peut-être supérieur, à la prise en charge utilisant des approches plus traditionnelles pour chacune de ces maladies.

Physique des lasers

Un laser de base est constitué d’un milieu laser (qui contrôle la longueur d’onde du système) entouré de deux miroirs parallèles, dont l’un réfléchit partiellement et transmet partiellement. Une source électrique excite le milieu jusqu’à ce que le nombre d’atomes à l’état excité dépasse le nombre à l’état fondamental (inversion de population).

Lorsque le milieu laser est sous tension, il commence à émettre spontanément des photons excités dans toutes les directions. Cependant, une infime minorité de ces photons se déplace à l’unisson le long de la ligne médiane du système laser entre les miroirs. Les miroirs réfléchissent alors ces photons, amplifiant le processus d’émission stimulée. Le miroir partiellement émetteur permet ainsi l’émission d’un faisceau fort et cohérent de photons sous forme de lumière laser.

Interaction laser-tissu

L’impact d’un laser sur un échantillon de tissu est déterminé à la fois par les qualités du tissu et du laser. La structure, la teneur en eau, la conductivité thermique, la capacité thermique, la densité et la capacité d’absorber, de disperser ou de réfléchir l’énergie rayonnée sont tous des attributs tissulaires. La puissance, la densité, le contenu énergétique et la longueur d’onde sont toutes des qualités laser importantes.

Les principales cibles biologiques considérées absorbent la lumière de nombreuses façons différentes, et leurs spectres d’absorption optimaux sont déterminés par la longueur d’onde de l’énergie des photons d’entrée. Les principaux chromophores cibles (tout matériau qui absorbe la lumière) pour la lumière visible et certains lasers proche infrarouge sont l’hémoglobine et la mélanine, mais l’eau est le seul chromophore pour les lasers CO2.

Pour réaliser une photothermolyse sélective (l’utilisation d’énergie à des puissances de crête élevées et à de courtes largeurs d’impulsion pour détruire seule la cible visée) sans endommager le tissu environnant, le tissu cible doit contenir des chromophores qui absorbent une longueur d’onde laser spécifique qui ne se trouve pas dans le tissu environnant.

Les lasers les plus fréquemment utilisés en médecine et en chirurgie sont les lasers CO2, Nd: YAG et Argon. Le laser CO2 génère un rayonnement à 10 600 nm et utilise du dioxyde de carbone gazeux comme milieu. Les lasers CO2, bien qu’étant sélectifs pour les tissus, ne peuvent pas être utilisés pour la photothermolyse sélective car son chromophore, l’eau, est présent partout. Toute l’énergie d’impact est absorbée dans l’eau des tissus jusqu’à une certaine profondeur, ce qui empêche les lésions tissulaires plus profondes.

Les lasers CO2 fonctionnent dans la bande d’ondes infrarouge invisible, nécessitant l’utilisation d’un faisceau de visée pour une thérapie précise. Lorsque le laser est focalisé sur le tissu, il génère une densité de puissance extrêmement élevée, ce qui entraîne une vaporisation et une ablation rapides du tissu. Étant donné que l’irradiance du faisceau laser est liée à l’inverse du carré du diamètre du faisceau, le chirurgien peut rapidement passer du mode incision au mode d’incision ou à la coagulation en défocalisant le faisceau.

Le laser CO2 a plusieurs modes de faisceau, dont chacun a un effet particulier sur le tissu. L’onde continue (CW) est le mode le plus basique, dans lequel le faisceau laser est généré, exploité pendant une période de temps définie, puis éteint. Cependant, les lasers plus contemporains sont quasi-CW (ultrapulsation), ce qui signifie qu’ils produisent de brèves impulsions de puissance de crête élevée avec des intervalles d’impulsions inter-impulsions extrêmement longs. Parce que chaque impulsion donnée est plus courte que le temps qu’il faut au tissu cible pour refroidir, cela permet des incisions plus précises avec moins d’accumulation de chaleur.

Applications cliniques des lasers

Comme les procédures mini-invasives pour traiter diverses conditions pathologiques deviennent plus importantes, l’utilisation des lasers a gagné en popularité dans la médecine moderne. Les lasers ont un large éventail d’applications en ophtalmologie, en lithotripsie, en détection et traitement de diverses tumeurs malignes, ainsi qu’en opérations dermatologiques et esthétiques, en plus de leur utilisation pratique en salle d’opération.

Lithotripsie

Au cours des dernières décennies, la lithotripsie au laser a été une thérapie généralement établie pour fragmenter les calculs urinaires et biliaires. Les lasers peuvent effectuer une lithotripsie par un effet photoacoustique/photomécanique (lithotripsie par ondes de choc induite par laser) ou un effet principalement photothermique. Le laser à colorant pulsé de 1 μsec est le laser à ondes de choc le plus utilisé en lithotripsie et a fait l’objet de recherches substantielles. L’excitation du colorant coumarine produit la lumière monochromatique qui fragmente les calculs dans cet appareil.

Lorsque la pierre absorbe la lumière laser, les ions excités produits forment un nuage pulsé et en croissance rapide entourant la pierre, provoquant une onde de choc qui divise le calcul en éclats. Parce que ce laser est inefficace contre les calculs incolores non absorbants tels que la cystine, les photosensibilisateurs (colorants) ont été utilisés efficacement comme fluides d’irrigation et absorbants pour commencer le processus de fragmentation.

Le laser Holium:YAG à impulsions longues, d’autre part, fragmente les calculs principalement par des mécanismes photothermiques. Le laser émet de la lumière avec une longueur d’onde de 2 100 nm qui est facilement absorbée par l’eau. Dans l’atmosphère appropriée, le fluide absorbe l’énergie et est donc chauffé. Un nuage de vapeur se forme, divisant l’eau et permettant à la lumière laser restante de frapper directement la surface de calcul, y forant des trous et la fragmentant.

Par rapport à la lithotripsie pneumatique, la lithotripsie au laser Ho:YAG est une technique endoscopique plus efficace pour le traitement des calculs urétéraux, avec des taux de fragmentation des calculs plus élevés, et une étude menée par Teichman a conclu que ce laser est sûr, efficace et fonctionne aussi bien, sinon mieux, que d’autres modalités, et qu’il peut également être utilisé pour les calculs biliaires.

Oncologie

Les lasers sont maintenant utilisés en toute sécurité pour traiter les tumeurs malignes dans plusieurs systèmes d’organes. Pour les personnes qui ne sont pas d’excellents candidats chirurgicaux, la thérapie thermique interstitielle au laser (LITT) est une option thérapeutique privilégiée en neurochirurgie. Les lasers sont devenus plus sûrs à utiliser en neurochirurgie depuis leur création, et ils ont été utilisés efficacement pour traiter les gliomes non résécables ainsi que les tumeurs dures et hémorragiques telles que les méniniomes, les tumeurs de la base profonde du crâne et les tumeurs profondes dans les ventricules.

Les méthodes d’ablation muqueuse assistée par laser sont maintenant largement et efficacement utilisées pour traiter les tumeurs malignes gastro-intestinales superficielles telles que le cancer gastrique précoce, le cancer superficiel de l’œsophage, l’adénome colorectal et l’œsophage de Barrett de haut grade. En outre, la thérapie photodynamique assistée par laser (PDT) s’est avérée être une technique thérapeutique efficace pour certains types de lésions cancéreuses du poumon.

Grâce à ses effets photochimiques, photomécaniques et photothermiques, l’ablation directe au laser a été utilisée pour détruire directement les cellules cancéreuses. Les réactions photochimiques qui se produisent finissent par générer des radicaux nocifs qui causent la mort des tissus, les réponses photomécaniques provoquent un stress et une fragmentation tissulaires, et les réactions photothermiques provoquent un échauffement et une coagulation, qui favorisent tous deux la mort cellulaire.

La PDT a été créée il y a environ un siècle pour améliorer cette technique et cibler plus précisément les cellules tumorales prévues, et elle a suscité un large attrait depuis lors. Cette approche thérapeutique comprend l’administration d’un médicament photosensibilisant, suivi de l’éclairage de la région cible avec une lumière visible correspondant à la longueur d’onde d’absorption du médicament photosensibilisant.

Lorsque le photosensibilisateur est activé, il crée d’abord l’état singulet excité, puis passe à l’état triplet, qui produit des espèces réactives de l’oxygène nocives pour les cellules néoplasiques en présence d’oxygène. Le traitement photothermique sélectif, d’autre part, utilise un colorant absorbant la lumière ciblé pour augmenter la mort des cellules tumorales induite par laser.

Chirurgie esthétique et reconstructive

La capacité unique des lasers à cibler des structures et des couches de tissus particulières en fait un outil très efficace en chirurgie esthétique et reconstructive. Dans les années modernes, le resurfaçage au laser a été une technique importante utilisée pour le traitement anti-âge, car la production de nouvelle création de collagène est connue pour réduire les effets du photovieillissement. Les premières procédures de resurfaçage de la peau utilisaient des systèmes laser ablatifs CO2 et Er: YAG pour cibler une région spécifique du derme.

Cependant, parce que ces méthodes éliminent également une grande quantité d’épiderme, le temps de récupération est plus long et les effets indésirables comme les infections et l’érythème sont renforcés. Des lasers non ablatifs, tels que la lumière pulsée puissante, les lasers Nd: YAG, diode et Er: glass, qui émettent principalement de la lumière infrarouge, ont ensuite été créés pour répondre à ces préoccupations.

Le but de ces systèmes est de cibler l’eau dans le derme, qui réchauffe le collagène et provoque un remodelage tout au long du processus. L’évaporation tissulaire ne se produit pas et aucune plaie externe n’est générée, car il existe un mécanisme qui refroidit simultanément l’épiderme. Récemment, le resurfaçage au laser fractionné est devenu la méthode standard de resurfaçage de la peau. De fins faisceaux de lumière à haute énergie sont utilisés dans les lasers fractionnés pour induire de minuscules zones de lésions thermiques (« zones thermiques microscopiques ») et ne traiter que des sections de peau à la fois.

La lipolyse assistée par laser, qui utilise une fibre optique placée dans une canule de 1 mm, devient également de plus en plus populaire en chirurgie esthétique. En raison de la petite taille de la canule, une incision plus petite est nécessaire, ce qui entraîne moins de saignements et de développement de cicatrices. Les lasers de 920 nm ont le coefficient d’absorption le plus bas dans le tissu adipeux de tous les lasers accessibles à des fins médicales, ce qui leur permet de pénétrer dans les couches plus profondes des tissus.

Ceux dont les longueurs d’onde se situent entre 1 320 et 1 444 nm ont le coefficient d’absorption le plus élevé en graisse, ce qui se traduit par une profondeur de pénétration moins profonde et la capacité de traiter ces tissus superficiellement. Le dispositif de lipolyse laser le plus utilisé est le laser Nd: YAG, car le coefficient d’absorption du tissu adipeux à cette longueur d’onde se traduit par une bonne profondeur de pénétration avec une absorption moyenne, générant seulement une légère augmentation de la température et par conséquent peu de dommages tissulaires.

De plus, la lumière laser à cette longueur d’onde coagule de minuscules vaisseaux sanguins, ce qui réduit considérablement la perte de sang pendant le traitement. Par rapport aux procédures standard, Abdelaal et Aboelatta ont pu démontrer une réduction considérable de la perte de sang (54%). De plus, Mordon et Plot ont découvert que la lipolyse au laser crée des résultats cutanés plus uniformes.

Enfin, parce que les lasers peuvent cibler spécifiquement le système vasculaire malade, ils sont une excellente source pour traiter les anomalies vasculaires telles que les taches de vin de Porto. Les patients n’avaient pas beaucoup d’options thérapeutiques pour ce type d’anomalies avant l’utilisation des lasers. Les lasers qui sont absorbés préférentiellement par l’hémoglobine par rapport à la mélanine sont utilisés à cette fin, causant moins de dommages à l’épiderme. Des lasers avec des longueurs d’onde plus longues, et donc le potentiel de pénétrer plus profondément dans les tissus, ont récemment été introduits.

Ablation des voies conductrices

Après avoir reconnu que les veines pulmonaires (PV) sont une source majeure de battements ectopiques qui causent des paroxysmes de fibrillation auriculaire (FA), le développement de dispositifs d’ablation par cathéter pour l’isolation circonférentielle de la PV (PVI) a été motivé. Le cathéter à ballonnet laser est aujourd’hui l’un des systèmes d’ablation endoscopique (EAS) les plus utilisés pour le traitement de la FA. Le cathéter a un ballonnet conforme à son extrémité qui est continuellement rincé avec de l’oxyde de deutérium.

Après avoir inséré le cathéter dans l’oreillette gauche, on place un endoscope dans l’arbre du cathéter pour fournir une vue directe de la cible d’ablation à l’intérieur du cœur. Un laser à diode de 980 nm est placé dans la lumière centrale et émet de l’énergie laser perpendiculaire à l’arbre du cathéter, couvrant un arc de 30° et facilitant l’ablation circulaire autour de chaque PV.

L’oxyde de deutérium n’absorbe pas le laser à cette longueur d’onde. En conséquence, il pénètre au-delà de l’endothélium et est absorbé par les molécules d’eau, provoquant une nécrose de chauffage et de coagulation. L’énergie donnée peut être titrée en faisant varier la puissance dans une série de réglages spécifiés. Selon la paroi cardiaque ciblée, les niveaux d’énergie changent.

Une lésion totalement transmurale dans le cœur est nécessaire pour réussir à obtenir un bloc de conduction complet. des impulsions électriques démontrées, à la fois chronométrées et AF, pourraient encore parcourir des espaces de plus de 1 mm dans la ligne d’ablation Lorsque les effets de différents niveaux d’énergie sont comparés, la recherche révèle que l’utilisation de niveaux d’énergie plus élevés entraîne des taux plus élevés de PVI avec des taux de récidive de la FA plus faibles et aucun compromis du profil d’innocuité.

Le traitement thermique induit par laser guidé par IRM (MRgLITT) est largement utilisé en chirurgie neurologique pour traiter l’épilepsie réfractaire, soit comme moyen d’ablation des foyers épileptiques, soit comme technique de déconnexion. MRgLITT combine un laser à diode (980 nm) avec une technologie d’imagerie pour offrir les données peropératoires nécessaires à la régulation de la quantité d’énergie fournie.

Comment utilise-t-on les lasers lors d’une chirurgie du cancer?

La chirurgie au laser est un type de chirurgie dans lequel des faisceaux laser spécifiques, plutôt que des dispositifs tels que des scapels, sont utilisés pour exécuter des interventions chirurgicales. Il existe différents types de lasers, chacun avec des caractéristiques uniques qui effectuent des fins spécialisées pendant la chirurgie. La lumière laser peut être administrée en continu ou par intermittence, et elle peut être utilisée en conjonction avec la fibre optique pour traiter les parties du corps qui sont souvent difficiles à atteindre. Certains des nombreux types de lasers utilisés pour le traitement du cancer sont les suivants:

Lasers au dioxyde de carbone (CO2) :

Les lasers CO2 peuvent enlever une très fine couche de tissu de la surface de la peau sans endommager les couches plus profondes. Les tumeurs cutanées et certaines cellules précancéreuses peuvent être enlevées avec le laser CO2.

Lasers néodyme:yttrium-aluminium-grenat (Nd:YAG):

Les lasers contenant du néodyme:yttrium-aluminium-grenat (Nd:YAG) peuvent pénétrer plus profondément dans les tissus et inciter le sang à coaguler plus rapidement. La lumière laser peut être envoyée à l’aide de câbles optiques pour atteindre des organes moins accessibles à l’intérieur. Le laser Nd:YAG, par exemple, peut être utilisé pour traiter le cancer de la gorge.

Thermothérapie interstitielle induite par laser (LITT) :

La thermothérapie interstitielle induite par laser (LITT) chauffe des parties spécifiques du corps avec des lasers. Les lasers sont concentrés sur les régions interstitielles (entre les organes) près des tumeurs. La chaleur du laser augmente la température de la tumeur, rétrécissant, blessant ou éliminant les cellules cancéreuses.

Lasers argon :

Les lasers à argon ne peuvent pénétrer que dans les couches les plus superficielles des tissus, comme la peau. La thérapie photodynamique (TPD) est un traitement qui utilise la lumière laser argon pour activer les molécules dans les cellules cancéreuses.

Qui ne devrait pas avoir une thérapie au laser?

Les opérations esthétiques de la peau et des yeux, par exemple, sont considérées comme des chirurgies au laser électives. Certains patients déterminent que les dangers de ce type d’opérations dépassent les avantages. Les procédures au laser, par exemple, peuvent aggraver certains problèmes de santé ou de peau. Une mauvaise santé générale, comme avec la chirurgie traditionnelle, augmente vos risques de problèmes.

Avant de choisir d’avoir une chirurgie au laser pour tout type d’opération, consultez votre médecin. Votre médecin peut vous conseiller de choisir les traitements chirurgicaux traditionnels en fonction de votre âge, de votre état de santé général, de votre plan de soins de santé et du coût de la chirurgie au laser. Par exemple, si vous avez moins de 18 ans, vous ne devriez pas subir de chirurgie oculaire Lasik.

Comment puis-je me préparer à la thérapie au laser?

Planifiez à l’avance pour permettre le temps de récupération après la procédure. Assurez-vous d’avoir quelqu’un pour vous ramener à la maison après la chirurgie. Vous serez presque certainement sous les effets de l’anesthésie ou des médicaments. On peut vous recommander de prendre des mesures telles que cesser de prendre tout médicament susceptible d’avoir un impact sur la coagulation du sang, comme les anticoagulants, quelques jours avant l’opération.

Comment se déroule la thérapie au laser?

Les procédures de traitement au laser diffèrent selon l’opération. Un endoscope (un tube mince, éclairé et flexible) peut être utilisé pour diriger le laser et observer les tissus dans le corps lors du traitement d’une tumeur. L’endoscope est introduit par un orifice corporel, comme la bouche. Le chirurgien dirige ensuite le laser pour réduire ou éliminer la tumeur. Les lasers sont généralement utilisés directement sur la peau lors d’opérations cosmétiques.

Quels sont les risques?

La thérapie au laser comporte certains risques. Les risques pour la thérapie de la peau comprennent:

Saignement
Infection
Douleur
Cicatrisation
Changements de couleur de la peau

De plus, les résultats attendus de la thérapie peuvent ne pas être durables, nécessitant d’autres séances. Une partie de la chirurgie au laser est effectuée pendant que vous êtes sous sédatif, ce qui a son propre ensemble de dangers. Elles sont les suivantes :

Pneumonie
Confusion après le réveil de l’opération
Crise cardiaque
Caresser

Les traitements peuvent également être coûteux, ce qui les rend inaccessibles à tous. Selon votre régime de soins de santé et le praticien ou l’établissement que vous choisissez pour votre procédure, la chirurgie oculaire au laser peut coûter de 600 $ à 8 000 $ ou plus.

Que se passe-t-il après la thérapie au laser?

La récupération après une chirurgie au laser est comparable à celle de la chirurgie traditionnelle. Vous devrez peut-être vous détendre pendant quelques jours après la chirurgie et utiliser des analgésiques en vente libre jusqu’à ce que l’inconfort et l’enflure aient disparu.

Le temps qu’il faut pour récupérer après le traitement au laser dépend du type de thérapie que vous avez eu et de la quantité de votre corps qui a été affectée par la thérapie. Vous devez respecter strictement toutes les instructions émises par votre médecin. Si vous subissez une chirurgie de la prostate au laser, par exemple, vous devrez peut-être porter un cathéter urinaire. Cela peut vous aider à uriner peu de temps après la chirurgie.

Vous pouvez souffrir d’enflure, de démangeaisons et de crudité entourant la région traitée si vous avez eu un traitement sur votre peau. Votre médecin peut appliquer une pommade et habiller la région touchée pour la rendre étanche à l’air et imperméable. Prenez soin d’effectuer ce qui suit dans les premières semaines après le traitement:

Utilisez des médicaments en vente libre pour soulager la douleur, comme l’ibuprofène (Advil) ou l’acétaminophène (Tylenol).
Nettoyez régulièrement la zone avec de l’eau.
Appliquez des onguents, tels que de la vaseline.
Utilisez des sacs de glace.
Évitez de ramasser des croûtes.

Une fois que la région a été envahie par une nouvelle peau, vous pouvez appliquer du fond de teint ou d’autres produits cosmétiques pour dissimuler toute rougeur visible.

Traitement des nerfs

Les nerfs périphériques, qui ne se trouvent pas dans le cerveau ou la moelle épinière, sont responsables d’une grande partie de la douleur et de l’engourdissement produits par les lésions nerveuses. La neuropathie est le terme médical pour cette forme de lésion nerveuse. Les lasers sont utilisés dans la thérapie au laser neuropathie pour améliorer la circulation sanguine vers les régions touchées. Parce que le sang transfère les nutriments et l’oxygène à la région, les nerfs ont une plus grande chance de guérir et la douleur est réduite.

L’énergie est déchargée dans les tissus environnants lorsque le laser pénètre dans la peau. L’énergie lumineuse du laser est convertie en énergie cellulaire et utilisée pour augmenter la circulation sanguine. Les muscles squelettiques sont essentiels à la circulation sanguine. Ces muscles fléchissent autour des artères sanguines pour aider le cœur à pomper le sang. Les lasers infrarouges absorbent l’énergie des cellules musculaires, ce qui les rend plus actives et efficaces.

Conclusion

La chirurgie au laser est l’utilisation d’un laser (qui signifie amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement) pour une variété d’opérations médicales et esthétiques. Un laser est un type de source de lumière qui peut être utilisé dans une gamme d’applications chirurgicales. Selon l’emplacement et le but de la procédure, plusieurs longueurs d’onde laser sont choisies.