Laserska kirurgija

Pregled

Laseri se sve više koriste u modernoj medicini za liječenje širokog spektra bolesti kako raste potražnja u manje nametljivim tehnikama liječenja. Fizika lasera dopušta primjenu istih osnovnih koncepata na širok raspon tipova tkiva s malim prilagodbama sustava. U svakoj disciplini medicine istraženo je nekoliko laserskih tehnologija.

Što je laserska kirurgija?

Laserske terapije su medicinski postupci koji koriste koncentrirano svjetlo za liječenje pacijenata. Svjetlost iz lasera (što znači pojačavanje svjetlosti stimuliranom emisijom zračenja) podešena je određenim valnim duljinama, za razliku od većine drugih izvora svjetlosti. To mu omogućuje da bude koncentriran u jake zrake. Lasersko svjetlo je toliko snažno da može oblikovati dijamante i rezati čelik.

Laserska energija može se sigurno i učinkovito koristiti za lithotripsiju, terapiju raka, razne estetske i rekonstruktivne operacije te ablaciju aberantnih vodljivih putova. Liječenje laserima ekvivalentno je, a možda i superiornijem od upravljanja korištenjem tradicionalnijih pristupa za svaku od ovih bolesti.

Laserska fizika

Osnovni laser sastoji se od laserskog medija (koji kontrolira valnu duljinu sustava) okružen s dva paralelna ogledala, od kojih se jedno djelomično reflektira i djelomično prenosi. Električni izvor uzbuđuje medij sve dok broj atoma u uzbuđenom stanju ne premaši broj u stanju tla (inverzija populacije).

Kada je laserski medij pod naponom, počinje spontano emitirati uzbuđene fotone u svim smjerovima. Međutim, mala manjina ovih fotona putuje uglas niz središnju liniju laserskog sustava između ogledala. Ogledala zatim odražavaju ove fotone, pojačavajući proces stimulirane emisije. Djelomično odašiljajuće ogledalo tako omogućuje emisiju snažnog, koherentnog snopa fotona kao laserskog svjetla.

Interakcija laserskog tkiva

Utjecaj lasera na uzorak tkiva određen je kvalitetama tkiva i tkiva i lasera. Struktura, sadržaj vode, toplinska vodljivost, toplinski kapacitet, gustoća i sposobnost apsorpcije, raspršivanja ili refleksije zračene energije svi su atributi tkiva. Snaga, gustoća, sadržaj energije i valna duljina sve su važne laserske kvalitete.

Glavni biološki ciljevi koji se razmatraju apsorbiraju svjetlost na mnogo različitih načina, a njihovi optimalni apsorpcijski spektri određeni su valnom duljinom ulazne fotonske energije. Glavni ciljni kromofori (bilo koji materijal koji apsorbira svjetlost) za vidljivu svjetlost i neki gotovo infracrveni laseri su hemoglobin i melanin, ali voda je jedini kromofor za CO2 lasere.

 Da bi se postigla selektivna fototermoliza (upotreba energije pri visokim vršnim silama i kratkim širinama impulsa za uništavanje samog predviđenog cilja) bez oštećenja okolnog tkiva, ciljno tkivo mora sadržavati kromofore koji apsorbiraju određenu lasersku valnu duljinu koja se ne nalazi u okolnom tkivu.

Najčešći laseri koji se koriste u medicini i kirurgiji su LASERI CO2, Nd:YAG i Argon. CO2 laser stvara zračenje na 10.600 nm i koristi plin ugljični dioksid kao svoj medij. CO2 laseri, iako su selektivni na tkivo, ne mogu se koristiti za selektivnu fototermolizu jer se njegov kromofor, voda, javlja svugdje. Sva udarna energija apsorbira se u vodi tkiva do određene dubine, sprječavajući dublju ozljedu tkiva.

CO2 laseri djeluju u nevidljivoj infracrvenoj valnoj traci, što zahtijeva upotrebu ciljane zrake za preciznu terapiju. Kada je laser usmjeren na tkivo, stvara izuzetno veliku gustoću snage, što rezultira brzim isparavanjem i ablacijom tkiva. Budući da je zračenje laserske zrake povezano s inverznim kvadratom promjera zrake, kirurg može brzo prebaciti laser iz načina reza na masovno isparavanje ili zgrušavanje defokusiranjem zrake.

CO2 laser ima nekoliko načina snopa, od kojih svaki ima poseban učinak na tkivo. Kontinuirani val (CW) je najosnovniji način rada, u kojem se stvara laserska zraka, radi određeno vrijeme, a zatim se isključuje. Međutim, suvremeniji laseri su kvazi-CW (ultrapulzivni), što znači da proizvode kratke impulse snage visokog vrha s izuzetno dugim među-impulsnim intervalima. Budući da je svaki dani puls kraći od vremena potrebnog da se ciljno tkivo ohladi, to omogućuje točnije rezove s manje nakupljanja topline.

Klinička primjena lasera

Kako minimalno invazivni postupci za liječenje različitih patoloških stanja postaju sve izraženiji, upotreba lasera porasla je u popularnosti u modernoj medicini. Laseri imaju širok spektar primjena u oftalmologiji, lithotripsiji, detekciji i liječenju raznih zloćudnih bolesti, kao i dermatološkim i estetskim operacijama, uz njihovu praktičnu uporabu u operacijskoj sali.

Lithotripsy

Posljednjih nekoliko desetljeća laserska lithotripsija općenito je uspostavljena terapija za fragmentiranje mokraćnog i bilijarnog kamenja. Laseri mogu izvoditi litotripsiju fotoakustičnim/fotomehaničkim učinkom (laserski inducirana glifotripsija udarnog vala) ili prvenstveno fototermalnim učinkom. 1-μsec pulsirani laser je najkorišteniji laser udarnog vala u litototripsiji i dobio je značajna istraživanja. Pobuđivanje boje kumarina proizvodi monokromatsko svjetlo koje fragmentira kamen u ovom aparatu.

Kako kamen upija lasersko svjetlo, nastali pobuđeni ioni tvore brzo rastući i pulsirajući oblak koji okružuje kamen, uzrokujući udarni val koji dijeli račun na krhotine. Budući da je ovaj laser neučinkovit protiv neapsorbentnih bezbojnih kamenaca kao što je cistin, fotosenzibilizatori (boja) učinkovito su korišteni kao tekućine za navodnjavanje i apsorberi za početak procesa fragmentacije. 

S druge strane, dugo pulsirani Holium:YAG laser kalkulira fragmente uglavnom fototermalnim mehanizmima. Laser emitira svjetlost valne duljine 2.100 nm koju voda lako apsorbira. U prikladnoj atmosferi tekućina apsorbira energiju i stoga se zagrijava. Formira se oblak pare koji dijeli vodu i dopušta preostalom laserskom svjetlu da izravno udari u površinu kamenca, buši rupe u njoj i fragmentira je.

U usporedbi s pneumatskom litotripsijom, Ho:YAG laserska lithotripsija učinkovitija je endoskopska tehnika za obradu ureteralnog kamenja, s većim stopama fragmentacije kamena, a pregled koji je proveo Teichman zaključio je da je ovaj laser siguran, učinkovit i djeluje jednako dobro, ako ne i bolje, od ostalih modaliteta, te da se može koristiti i za bilijarno kamenje.

Onkologija

Laseri se sada sigurno koriste za liječenje zloćudnih bolesti u više organskih sustava. Za pojedince koji nisu izvrsni kirurški kandidati, laserska međuprostorna toplinska terapija (LITT) je omiljena terapijska opcija u neurokirurgiji. Laseri su od svog osnutka postali sigurniji za zapošljavanje u neurokirurgiji, a učinkovito se koriste za liječenje neresecabilnih glioma , kao i tvrdih i hemoragijskih tumora kao što su meninioma, tumori baze duboke lubanje i tumori duboko u komorama.

Laserski potpomognute metode ablacije sluznice sada se široko i učinkovito koriste za liječenje površinskih gastrointestinalnih malignih bolesti kao što su rani rak želuca, površinski rak jednjaka, kolorektalni adenom i visokovrijedni Barrettov jednjak. Nadalje, utvrđeno je da je laserski potpomognuta fotodinamička terapija (PDT) učinkovita terapijska tehnika za neke vrste lezija raka pluća.

Kroz svoje fotokemijske, fotomehaničke i fototermalne učinke, izravna laserska ablacija korištena je za izravno uništavanje stanica raka. Fotokemijske reakcije koje se javljaju na kraju stvaraju štetne radikale koji uzrokuju smrt tkiva, fotomehanički odgovori uzrokuju stres i fragmentaciju tkiva, a fototermalne reakcije uzrokuju zagrijavanje i zgrušavanje, a oba potiču staničnu smrt.

PDT je stvoren prije otprilike jednog stoljeća kako bi poboljšao ovu tehniku i preciznije ciljao predviđene tumorske stanice, a od tada je privukao široku privlačnost. Ovaj terapijski pristup obuhvaća isporuku fotosenzibilizirajućeg lijeka, nakon čega slijedi osvjetljenje ciljnog područja s vidljivom svjetlošću koja odgovara valnoj duljini apsorpcije lijeka za fotoosjetljivost.

Kada se fotosenzibilator aktivira, prvo stvara uzbuđeno stanje potkošulje, a zatim prelazi u trostruko stanje, koje proizvodi reaktivne vrste kisika koje su štetne za neoplastične stanice u prisutnosti kisika. Selektivno fototermalno liječenje, s druge strane, koristi ciljanu boju koja apsorbira svjetlost kako bi se povećala smrt tumorskih stanica izazvanih laserskim induciranim.

Estetska i rekonstruktivna kirurgija

Jedinstvena sposobnost lasera da ciljaju određene strukture i slojeve tkiva čini ih vrlo učinkovitim alatom u estetskoj i rekonstruktivnoj kirurgiji. U modernim godinama lasersko ponovno pojavljivanje bila je istaknuta tehnika koja se koristi za liječenje protiv starenja, budući da je poznato da proizvodnja novog stvaranja kolagena smanjuje učinke fotoaginga. Prvi postupci ponovnog pojavljivanja kože koristili su ablativne CO2 i Er: YAG laserske sustave za ciljanje određene regije dermisa.

Međutim, budući da ove metode također uklanjaju veliku količinu epiderme, vrijeme oporavka je duže i pojačavaju se štetni učinci poput infekcija i eritema. Neablativni laseri, kao što su snažno pulsirajuće svjetlo, Nd:YAG, dioda i Er:stakleni laseri, koji uglavnom emitiraju infracrveno svjetlo, kasnije su stvoreni za rješavanje tih zabrinutosti.

Svrha ovih sustava je ciljati vodu u dermisu, koja zagrijava kolagen i uzrokuje preuređenje tijekom cijelog procesa. Ne dolazi do isparavanja tkiva i ne stvara se vanjska rana, jer postoji mehanizam koji istodobno hladi epidermu. Nedavno je frakcionirano lasersko ponovno pojavljivanje postalo standardna metoda ponovnog pojavljivanja kože. Fine zrake visokoenergetskog svjetla koriste se u frakcioniranim laserima kako bi potaknule sićušne zone toplinskih ozljeda ("mikroskopske toplinske zone") i tretirale samo dijelove kože odjednom.

Laserski potpomognuta lipoliza, koja koristi optičko vlakno stavljeno u kanilu od 1 mm, također postaje sve popularnija u estetskoj kirurgiji. Zbog male veličine kanile potreban je manji rez, što rezultira manjim krvarenjem i razvojem ožiljaka. Laseri od 920 nm imaju najniži koeficijent apsorpcije u masnom tkivu od bilo kojeg lasera dostupnog za medicinsku uporabu, što im omogućuje prodiranje u dublje slojeve tkiva.

Oni s valnim duljinama u rasponu od 1.320-1.444 nm imaju najveći koeficijent apsorpcije masti, što rezultira plićom dubinom prodiranja i sposobnošću površnog liječenja takvih tkiva. Najopsežniji uređaj za lasersku lipolizu je Nd:YAG laser, budući da koeficijent apsorpcije masnog tkiva na ovoj valnoj duljini rezultira dobrom dubinom penetracije sa srednjom apsorpcijom, stvarajući samo blago povećanje temperature i posljedično malo oštećenja tkiva.

Nadalje, lasersko svjetlo na ovoj valnoj duljini koagulira sićušne krvne žile, što rezultira znatno smanjenim gubitkom krvi tijekom liječenja. U usporedbi sa standardnim postupcima, Abdelaal i Aboelatta uspjeli su pokazati značajno smanjenje gubitka krvi (54%). Nadalje, Mordon i Plot otkrili su da laserska lipoliza stvara ravnomjernije ishode kože.

Konačno, budući da laseri mogu posebno ciljati oboljelu vaskulaturu, izvrstan su izvor za liječenje vaskularnih abnormalnosti poput mrlja od port-vina. Pacijenti nisu imali mnogo terapijskih mogućnosti za ove vrste anomalija prije upotrebe lasera. Laseri koje hemoglobin preferira apsorbira u odnosu na melanin koriste se u tu svrhu, uzrokujući manje štete epidermi. Nedavno su uvedeni laseri s dužim valnim duljinama, a time i potencijal prodiranja dublje u tkivo.

Ablacija vodljivih putova

Nakon što je prepoznato da su plućne vene (PV) glavni izvor ektopičnih otkucaja koji uzrokuju paroksizme fibrilacije atrija (AF), motiviran je razvoj uređaja za ablaciju katetera za obodnu pv izolaciju (PVI). Laserski kateter balona sada je jedan od najčešće korištenih endoskopskih ablacijskih sustava (EAS) za liječenje AF-a. Kateter na vrhu ima sukladan balon koji se neprestano ispire deuterijevim oksidom.

Nakon umetanja katetera u lijevi atrij, endoskop se stavlja u osovinu katetera kako bi se pružio izravan pogled na ablacijski cilj unutar srca. 980-nm diodni laser nalazi se u središnjem lumenu i emitira lasersku energiju okomito na osovinu katetera, pokrivajući luk od 30 ° i olakšavajući kružnu ablaciju oko svakog PV-a.

Deuterijev oksid ne upija laser na ovoj valnoj duljini. Kao rezultat toga, prodire pored endotela i apsorbira ga molekule vode, uzrokujući zagrijavanje i koagulacijsku nekrozu. Dana energija može se titrirati promjenom snage u nizu određenih postavki. Ovisno o tome koji je srčani zid ciljan, razina energije se mijenja.

Za uspješno rezultira potpunim provodljivim blokom potrebna je potpuno transmuralna lezija u srcu. demonstrirani električni impulsi, i vremenski i vremenski ograničeni i AF, i dalje bi mogli prijeći praznine od 1 mm u ablacijskoj liniji Kada se usporede učinci različitih razina energije, istraživanja otkrivaju da korištenje većih razina energije dovodi do viših stopa PVI-ja s nižim stopama recidiva AF-a i bez kompromisa sigurnosnog profila.

Termička obrada laserski inducirana MRI-om (MRgLITT) opsežno se koristi u neurološkoj kirurgiji za liječenje vatrostalne epilepsije, bilo kao način abliranja epileptičkih žarišta ili kao tehnika isključivanja. MRgLITT kombinira diodni laser (980-nm) s tehnologijom snimanja kako bi ponudio intraoperativne podatke potrebne za reguliranje količine isporučene energije.

Kako se laseri koriste tijekom operacije raka?

Laserska kirurgija je vrsta operacije u kojoj se specifične laserske zrake, a ne uređaji poput škapela, koriste za izvođenje kirurških zahvata. Postoje različite vrste lasera, od kojih svaka ima jedinstvene značajke koje obavljaju specijalizirane svrhe tijekom operacije. Lasersko svjetlo može se primijeniti kontinuirano ili povremeno, a može se koristiti zajedno s optičkim vlaknima za liječenje dijelova tijela do kojih je često teško doći. Neke od brojnih vrsta lasera koji se koriste za terapiju raka su sljedeće:

• Laseri ugljičnog dioksida (CO 2):

CO2 laseri mogu ukloniti vrlo tanak sloj tkiva s površine kože bez oštećenja dubljih slojeva. Tumori kože i neke prekancerozne stanice mogu se ukloniti CO2 laserom.

• Neodimij:ythrium-aluminij-granat (Nd:YAG) laseri:

Laseri koji sadrže neodimij:itrij-aluminij-granat (Nd:YAG) mogu prodrijeti dublje u tkivo i potaknuti krv na bržu koagulaciju. Lasersko svjetlo može se poslati optičkim kabelima kako bi se došlo do manje dostupnih unutarnjih organa. Nd:YAG laser, na primjer, može se koristiti za liječenje raka grla.

• Laserski inducirana intersticijalna termoterapija (LITT): 

laserski inducirana intersticijalna termoterapija (LITT) zagrijava određene dijelove tijela laserima. Laseri su usmjereni na međuprostorna područja (između organa) u blizini tumora. Toplina lasera podiže temperaturu tumora, smanjuje se, ozljeđuje ili uklanja stanice raka.

• Argon laseri:

Argon laseri mogu prodrijeti samo u najpovršnije slojeve tkiva, kao što je koža. Fotodinamička terapija (PDT) je tretman koji koristi argonsko lasersko svjetlo za aktiviranje molekula u stanicama raka.

Tko ne bi trebao ići na lasersku terapiju?

Kozmetičke operacije kože i očiju, na primjer, smatraju se izbornim laserskim operacijama. Neki pacijenti određuju da opasnosti takvih vrsta operacija premašuju prednosti. Laserski postupci, na primjer, mogu pogoršati neke zdravstvene ili kožne probleme. Loše opće zdravlje, kao i kod tradicionalne operacije, povećava vaše šanse za probleme.

Prije nego što odaberete lasersku operaciju za bilo koju vrstu operacije, posavjetujte se sa svojim liječnikom. Liječnik vam može savjetovati da odaberete tradicionalne kirurške tretmane na temelju vaše dobi, cjelokupnog zdravlja, zdravstvenog plana i troškova laserske kirurgije. Na primjer, ako ste mlađi od 18 godina, ne biste trebali ići na Lasik operaciju oka.

Kako se pripremiti za lasersku terapiju?

Planirajte unaprijed kako biste omogućili vrijeme oporavka nakon postupka. Pobrinite se da imate nekoga da vas odveze kući nakon operacije. Gotovo sigurno ćete biti pod utjecajem anestetika ili lijekova. Možda će vam se preporučiti da nekoliko dana prije operacije poduzmete mjere poput prestanka uzimanja bilo kakvih lijekova koji bi mogli utjecati na zgrušavanje krvi, poput razrjeđivača krvi.

Kako se obavlja laserska terapija?

Postupci laserskog liječenja razlikuju se ovisno o operaciji. Endoskop (tanka, osvijetljena, fleksibilna cijev) može se koristiti za upravljanje laserom i promatranje tkiva unutar tijela pri liječenju tumora. Endoskop se uvodi kroz tjelesni otvor, kao što su usta. Kirurg zatim usmjerava laser na smanjenje ili uklanjanje tumora. Laseri se obično koriste izravno na kožu tijekom kozmetičkih operacija.

Koji su rizici?

Laserska terapija ima neke rizike. Rizici za terapiju kože uključuju:

• Krvarenje
• Zaraza
• Bol
• Ožiljke
• Promjene u boji kože

Nadalje, očekivani rezultati terapije možda neće biti trajni, što zahtijeva daljnje sesije. Neka laserska operacija se provodi dok ste pod sedativima, što ima svoj skup opasnosti. Oni su sljedeći:

• Upala pluća
• Zbunjenost nakon buđenja iz operacije
• Srčani udar
• Milovati

Tretmani također mogu biti skupi, što ih čini nedostupnima svima. Ovisno o vašem zdravstvenom planu i praktičaru ili ustanovi koju odaberete za svoj postupak, laserska operacija oka može koštati od 600 do 8,000 USD ili više. 

Što se događa nakon laserske terapije?

Oporavak nakon laserske operacije usporediv je s onim tradicionalne kirurgije. Možda ćete se morati opustiti nekoliko dana nakon operacije i koristiti sredstva za ublažavanje boli bez recepta dok se nelagoda i oteklina ne smire.

Vrijeme potrebno za oporavak nakon laserskog tretmana ovisi o vrsti terapije koju ste imali i koliko je na vaše tijelo utjecala terapija. Strogo se trebate pridržavati svih uputa koje je izdao vaš liječnik. Ako imate lasersku operaciju prostate, na primjer, možda ćete morati nositi mokraćni kateter. To vam može pomoći da mokrite ubrzo nakon operacije.

Možete patiti od oteklina, svrbeža i sirovosti oko tretirane regije ako ste imali tretman na koži. Vaš liječnik može nanijeti mast i odjenuti zahvaćenu regiju kako bi bila hermetična i vodootporna. Pazite da u prvih nekoliko tjedana nakon tretmana izvršite sljedeće:

• Koristite lijekove bez recepta za bol, kao što su ibuprofen (Advil) ili acetaminofen (Tylenol).
• Redovito čistite područje vodom.
• Nanesite masti, kao što je vazelin.
• Koristite ledene pakete.
• Izbjegavajte branje krasta.

Nakon što je regija preplavljena novom kožom, možete nanijeti puder ili drugu kozmetiku kako biste prikrili vidljivo crvenilo.

Liječenje živaca

Periferni živci, koji se ne nalaze u mozgu ili leđnoj moždini, odgovorni su za velik dio boli i utrnulosti koju proizvodi ozljeda živaca. Neuropatija je medicinski izraz za ovaj oblik ozljede živaca. Laseri se koriste u laserskoj terapiji neuropatijom kako bi se poboljšala cirkulacija krvi u pogođenim regijama. Budući da krv prenosi hranjive tvari i kisik u regiju, živci imaju veće šanse za zacjeljivanje i bol se smanjuje.

Energija se ispušta u okolno tkivo kada laser prodre u kožu. Svjetlosna energija iz lasera pretvara se u staničnu energiju i koristi se za povećanje cirkulacije krvi. Skeletni mišići su neophodni za cirkulaciju krvi. Ti se mišići savijaju oko krvnih arterija kako bi pomogli srcu da pumpa krv. Infracrveni laseri apsorbiraju energiju iz mišićnih stanica, čineći ih aktivnijim i učinkovitijim.

Zaključak

Laserska kirurgija je upotreba lasera (koji označava pojačavanje svjetlosti stimuliranom emisijom zračenja) za razne medicinske i estetske operacije. Laser je vrsta izvora svjetlosti koja se može koristiti u nizu kirurških primjena. Ovisno o mjestu i cilju postupka, odabire se nekoliko laserskih valnih duljina.