Chirurgia laser
Panoramica
I laser vengono sempre più utilizzati nella medicina moderna per trattare una vasta gamma di malattie man mano che cresce la domanda di tecniche di trattamento meno intrusive. La fisica dei laser consente di applicare gli stessi concetti di base a una vasta gamma di tipi di tessuto con piccole regolazioni del sistema. Diverse tecnologie laser sono state studiate in ogni disciplina della medicina.
Cos'è la chirurgia laser?
Le terapie laser sono procedure mediche che impiegano luce concentrata per trattare i pazienti. La luce proveniente da un laser (che sta per amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni) viene regolata su determinate lunghezze d'onda, a differenza della maggior parte delle altre sorgenti luminose. Ciò consente di concentrarlo in travi forti. La luce laser è così potente che può modellare diamanti e tagliare l'acciaio.
L'energia laser può essere utilizzata in modo sicuro ed efficiente per la litotripsia, la terapia del cancro, una varietà di operazioni estetiche e ricostruttive e l'ablazione di percorsi conduttivi aberranti. Il trattamento con i laser è equivalente, e forse superiore, alla gestione che utilizza approcci più tradizionali per ciascuna di queste malattie.
Fisica dei laser
Un laser di base è costituito da un mezzo laser (che controlla la lunghezza d'onda del sistema) circondato da due specchi paralleli, uno dei quali è parzialmente riflettente e parzialmente trasmettente. Una sorgente elettrica eccita il mezzo fino a quando il numero di atomi nello stato eccitato supera il numero nello stato fondamentale (inversione della popolazione).
Quando il mezzo laser è eccitato, inizia a emettere spontaneamente fotoni eccitati in tutte le direzioni. Tuttavia, una piccola minoranza di questi fotoni viaggia all'unisono lungo la linea centrale del sistema laser tra gli specchi. Gli specchi riflettono quindi questi fotoni, amplificando il processo di emissione stimolata. Lo specchio parzialmente trasmittente consente quindi l'emissione di un fascio di fotoni forte e coerente come luce laser.
Interazione laser-tessuto
L'impatto di un laser su un campione di tessuto è determinato sia dalle qualità del tessuto che da quelle del laser. La struttura, il contenuto di acqua, la conduttività termica, la capacità termica, la densità e la capacità di assorbire, disperdere o riflettere l'energia irradiata sono tutti attributi del tessuto. Potenza, densità, contenuto energetico e lunghezza d'onda sono tutte qualità laser importanti.
I principali bersagli biologici in esame assorbono la luce in molti modi diversi e i loro spettri di assorbimento ottimali sono determinati dalla lunghezza d'onda dell'energia del fotone in ingresso. I principali cromofori bersaglio (qualsiasi materiale che assorbe la luce) per la luce visibile e alcuni laser nel vicino infrarosso sono l'emoglobina e la melanina, ma l'acqua è l'unico cromoforo per i laser CO2.
Per ottenere la fototermolisi selettiva (l'uso di energia ad alte potenze di picco e brevi larghezze di impulso per distruggere il bersaglio previsto da solo) senza danneggiare il tessuto circostante, il tessuto bersaglio deve contenere cromofori che assorbono una specifica lunghezza d'onda laser che non si trovano nel tessuto circostante.
I laser più utilizzati in medicina e chirurgia sono i laser CO2, Nd:YAG e Argon. Il laser CO2 genera radiazioni a 10.600 nm e utilizza il gas anidride carbonica come mezzo. I laser CO2, pur essendo selettivi per i tessuti, non possono essere impiegati per la fototermolisi selettiva perché il suo cromoforo, l'acqua, si trova ovunque. Tutta l'energia d'impatto viene assorbita nell'acqua del tessuto ad una certa profondità, prevenendo lesioni tissutali più profonde.
I laser CO2 operano nella banda d'onda infrarossa invisibile, richiedendo l'uso di un raggio di puntamento per una terapia precisa. Quando il laser è focalizzato sul tessuto, genera una densità di potenza estremamente elevata, con conseguente rapida vaporizzazione e ablazione del tessuto. Poiché l'irradianza del raggio laser è correlata all'inverso del quadrato del diametro del fascio, il chirurgo può passare rapidamente dal laser dalla modalità di incisione alla vaporizzazione o alla coagulazione di massa defocalizzando il raggio.
Il laser CO2 ha diverse modalità di fascio, ognuna delle quali ha un effetto particolare sul tessuto. L'onda continua (CW) è la modalità più semplice, in cui il raggio laser viene generato, azionato per un determinato periodo di tempo e quindi spento. Tuttavia, i laser più contemporanei sono quasi-CW (ultrapulsing), il che significa che producono brevi impulsi di potenza ad alto picco con intervalli di inter-impulsi estremamente lunghi. Poiché ogni impulso dato è più breve del tempo necessario per raffreddare il tessuto target, ciò consente incisioni più accurate con meno accumulo di calore.
Applicazioni cliniche dei laser
Man mano che le procedure minimamente invasive per il trattamento di varie condizioni patologiche diventano più importanti, l'uso dei laser è cresciuto in popolarità nella medicina moderna. I laser hanno una vasta gamma di applicazioni in oftalmologia, litotripsia, rilevamento e trattamento di vari tumori maligni, nonché operazioni dermatologiche ed estetiche , oltre al loro uso pratico in sala operatoria.
Lithotripsy
Negli ultimi decenni, la litotrissia laser è stata una terapia generalmente consolidata per frammentare i calcoli urinari e biliari. I laser possono eseguire litotrissia mediante un effetto fotoacustico/fotomeccanico (litotripsia ad onde d'urto indotta dal laser) o un effetto principalmente fototermico. Il laser a colorante pulsato da 1 μsec è il laser ad onde d'urto più utilizzato nella litotrissia e ha ricevuto ricerche sostanziali. L'eccitazione del colorante cumarino produce la luce monocromatica che frammenta i calcoli in questo apparato.
Mentre la pietra assorbe la luce laser, gli ioni eccitati prodotti formano una nuvola in rapida crescita e pulsante che circonda la pietra, causando un'onda d'urto che divide il calcolo in frammenti. Poiché questo laser è inefficiente contro i calcoli incolori non assorbenti come la cistina, i fotosensibilizzanti (coloranti) sono stati efficacemente utilizzati come fluidi di irrigazione e assorbenti per iniziare il processo di frammentazione.
Il laser Holium:YAG a impulsi lunghi, d'altra parte, frammenta i calcoli principalmente da meccanismi fototermici. Il laser emette luce con una lunghezza d'onda di 2.100 nm che viene facilmente assorbita dall'acqua. Nell'atmosfera adatta, il fluido assorbe l'energia e viene quindi riscaldato. Una nuvola di vapore si forma, dividendo l'acqua e permettendo alla luce laser rimanente di colpire direttamente la superficie del calcolo, perforandola e frammentandola.
Rispetto alla litotripsia pneumatica, la litotrissia laser Ho:YAG è una tecnica endoscopica più efficace per il trattamento dei calcoli ureterali, con tassi di frammentazione dei calcoli più elevati, e una revisione condotta da Teichman ha concluso che questo laser è sicuro, efficace e funziona altrettanto bene, se non meglio, di altre modalità, e che può essere utilizzato anche per i calcoli biliari.
Oncologia
I laser vengono ora utilizzati in modo sicuro per trattare i tumori maligni in più sistemi di organi. Per gli individui che non sono eccellenti candidati chirurgici, la terapia termica interstiziale laser (LITT) è un'opzione terapeutica preferita in neurochirurgia. I laser sono diventati più sicuri da impiegare in neurochirurgia sin dal loro inizio e sono stati efficacemente utilizzati per trattare gliomi non resecabili e tumori duri ed emorragici come meniniomi, tumori della base cranica profonda e tumori profondi nei ventricoli.
I metodi di ablazione della mucosa assistita da laser sono ora ampiamente ed efficacemente utilizzati per trattare tumori maligni gastrointestinali superficiali come il cancro gastrico precoce, il cancro esofageo superficiale, l'adenoma colorettale e l'esofago di Barrett di alto grado. Inoltre, la terapia fotodinamica laser-assistita (PDT) è stata trovata per essere una tecnica terapeutica efficace per alcuni tipi di lesioni del cancro del polmone.
Attraverso i suoi effetti fotochimici, fotomeccanici e fototermici, l'ablazione laser diretta è stata utilizzata per distruggere direttamente le cellule tumorali. Le reazioni fotochimiche che si verificano alla fine generano radicali dannosi che causano la morte dei tessuti, le risposte fotomeccaniche causano stress e frammentazione dei tessuti e le reazioni fototermiche causano riscaldamento e coagulazione, entrambi i quali promuovono la morte cellulare.
La PDT è stata creata circa un secolo fa per migliorare questa tecnica e colpire più precisamente le cellule tumorali previste, e da allora ha raccolto un appeal diffuso. Questo approccio terapeutico comprende la somministrazione di un farmaco fotosensibilizzante, seguita dall'illuminazione della regione bersaglio con luce visibile corrispondente alla lunghezza d'onda di assorbimento del farmaco fotosensibilizzante.
Quando il fotosensibilizzatore viene attivato, crea prima lo stato di singoletto eccitato e poi passa allo stato di tripletto, che produce specie reattive dell'ossigeno che sono dannose per le cellule neoplastiche in presenza di ossigeno. Il trattamento fototermico selettivo, d'altra parte, impiega coloranti mirati che assorbono la luce per aumentare la morte delle cellule tumorali indotta dal laser.
Chirurgia estetica e ricostruttiva
La capacità unica dei laser di colpire particolari strutture e strati di tessuto li rende uno strumento molto efficace nella chirurgia estetica e ricostruttiva. Negli anni moderni, il resurfacing laser è stata una tecnica importante utilizzata per il trattamento anti-invecchiamento, poiché la produzione di nuova creazione di collagene è nota per ridurre gli effetti del fotoinvecchiamento. Le prime procedure di resurfacing cutaneo hanno utilizzato sistemi laser CO2 ed Er: YAG ablativi per colpire una regione specifica del derma.
Tuttavia, poiché questi metodi rimuovono anche una grande quantità di epidermide, il tempo di recupero è più lungo e gli effetti avversi come infezioni ed eritema sono migliorati. I laser non ablativi, come la potente luce pulsata, i laser Nd: YAG, diodi e Er: vetro, che emettono principalmente luce infrarossa, sono stati successivamente creati per affrontare queste preoccupazioni.
Lo scopo di questi sistemi è quello di indirizzare l'acqua nel derma, che riscalda il collagene e provoca il rimodellamento durante tutto il processo. L'evaporazione dei tessuti non si verifica e non viene generata alcuna ferita esterna, poiché esiste un meccanismo che raffredda contemporaneamente l'epidermide. Recentemente, il resurfacing laser frazionato è diventato il metodo standard di resurfacing cutaneo. Fasci sottili di luce ad alta energia sono impiegati in laser frazionati per indurre minuscole zone di danno termico ("zone termiche microscopiche") e trattare solo sezioni di pelle alla volta.
La lipolisi laser-assistita, che impiega una fibra ottica inserita in una cannula da 1 mm, sta diventando sempre più popolare anche nella chirurgia estetica. A causa delle piccole dimensioni della cannula, è necessaria un'incisione più piccola, con conseguente minore sanguinamento e sviluppo di cicatrici. I laser a 920 nm hanno il più basso coefficiente di assorbimento nel tessuto adiposo di qualsiasi laser accessibile per uso medico, consentendo loro di penetrare strati più profondi di tessuto.
Quelli con lunghezze d'onda nell'intervallo 1.320-1.444 nm hanno il più alto coefficiente di assorbimento nel grasso, con conseguente profondità di penetrazione inferiore e la capacità di trattare tali tessuti superficialmente. Il dispositivo di lipolisi laser più utilizzato è il laser Nd:YAG, poiché il coefficiente di assorbimento del tessuto adiposo a questa lunghezza d'onda si traduce in una buona profondità di penetrazione con assorbimento medio, generando solo un lieve aumento della temperatura e di conseguenza pochi danni tissutali.
Inoltre, la luce laser a questa lunghezza d'onda coagula piccoli vasi sanguigni, con conseguente sostanziale riduzione della perdita di sangue durante il trattamento. Rispetto alle procedure standard, Abdelaal e Aboelatta sono stati in grado di dimostrare una notevole riduzione della perdita di sangue (54%). Inoltre, Mordon e Plot hanno scoperto che la lipolisi laser crea risultati cutanei più uniformi.
Infine, poiché i laser possono colpire specificamente la vascolarizzazione malata, sono una fonte eccellente per il trattamento di anomalie vascolari come le macchie di vino porto. I pazienti non avevano molte opzioni terapeutiche per questo tipo di anomalie prima dell'uso dei laser. I laser che vengono assorbiti preferenzialmente dall'emoglobina rispetto alla melanina vengono impiegati per questo scopo, causando meno danni all'epidermide. Recentemente sono stati introdotti laser con lunghezze d'onda più lunghe, e quindi il potenziale per penetrare più in profondità nei tessuti.
Ablazione delle vie conduttive
Dopo aver riconosciuto che le vene polmonari (PV) sono una delle principali fonti di battiti ectopici che causano parossismi di fibrillazione atriale (FA), è stato motivato lo sviluppo di dispositivi di ablazione transcatetere per l'isolamento PV circonferenziale (PVI). Il catetere laser a palloncino è ora uno dei sistemi di ablazione endoscopica (EAS) più utilizzati per il trattamento della fibrillazione atriale. Il catetere ha un palloncino conforme sulla punta che viene continuamente lavato con ossido di deuterio.
Dopo aver inserito il catetere nell'atrio sinistro, un endoscopio viene inserito nell'albero del catetere per fornire una visione diretta del bersaglio di ablazione all'interno del cuore. Un laser a diodi da 980 nm è posizionato nel lume centrale ed emette energia laser perpendicolare all'albero del catetere, coprendo un arco di 30° e facilitando l'ablazione circolare attorno a ciascun PV.
L'ossido di deuterio non assorbe il laser a questa lunghezza d'onda. Di conseguenza, penetra oltre l'endotelio e viene assorbito dalle molecole d'acqua, causando il riscaldamento e la necrosi della coagulazione. L'energia data può essere titolata variando la potenza in una serie di impostazioni specificate. A seconda della parete cardiaca presa di mira, i livelli di energia cambiano.
È necessaria una lesione totalmente transmurale nel cuore per provocare con successo un blocco di conduzione completo. Gli impulsi elettrici dimostrati, sia temporizzati che AF, potrebbero ancora viaggiare su spazi vuoti di 1 mm nella linea di ablazione Quando vengono confrontati gli effetti di diversi livelli di energia, la ricerca rivela che l'utilizzo di livelli di energia più elevati porta a tassi più elevati di PVI con tassi di recidiva AF più bassi e nessun compromesso del profilo di sicurezza.
Il trattamento termico indotto da laser a guida MRI (MRgLITT) è ampiamente utilizzato nella chirurgia neurologica per trattare l'epilessia refrattaria, sia come un modo per ablare i focolai epilettici o come tecnica di disconnessione. MRgLITT combina un laser a diodi (980 nm) con la tecnologia di imaging per offrire i dati intraoperatori necessari per regolare la quantità di energia fornita.
Come vengono utilizzati i laser durante la chirurgia del cancro?
La chirurgia laser è un tipo di chirurgia in cui specifici raggi laser, piuttosto che dispositivi come gli scapel, vengono utilizzati per eseguire procedure chirurgiche. Esistono vari tipi di laser, ognuno con caratteristiche uniche che svolgono scopi specializzati durante l'intervento chirurgico. La luce laser può essere somministrata in modo continuo o intermittente e può essere utilizzata in combinazione con fibre ottiche per trattare parti del corpo che sono spesso difficili da raggiungere. Alcuni dei numerosi tipi di laser utilizzati per la terapia del cancro sono i seguenti:
- Laser ad anidride carbonica (CO 2):
I laser CO2 possono rimuovere uno strato molto sottile di tessuto dalla superficie della pelle senza danneggiare gli strati più profondi. I tumori della pelle e alcune cellule precancerose possono essere rimossi con il laser CO2.
- Neodimio:ittrio-alluminio-granato (Nd:YAG) laser:
I laser contenenti neodimio: ittrio-alluminio-granato (Nd: YAG) possono penetrare più in profondità nei tessuti e indurre il sangue a coagulare più velocemente. La luce laser può essere inviata utilizzando cavi ottici per raggiungere organi interni meno accessibili. Il laser Nd: YAG, ad esempio, può essere usato per trattare il cancro alla gola.
- Termoterapia interstiziale indotta da laser (LITT):
la termoterapia interstiziale indotta dal laser (LITT) riscalda parti specifiche del corpo con i laser. I laser sono focalizzati sulle regioni interstiziali (tra gli organi) vicino ai tumori. Il calore del laser aumenta la temperatura del tumore, restringendo, ferendo o eliminando le cellule tumorali.
- Laser ad argon:
I laser ad argon possono penetrare solo negli strati più superficiali del tessuto, come la pelle. La terapia fotodinamica (PDT) è un trattamento che impiega la luce laser argon per attivare le molecole nelle cellule tumorali.
Chi non dovrebbe avere la terapia laser?
Le operazioni cosmetiche per la pelle e gli occhi, ad esempio, sono considerate interventi chirurgici laser elettivi. Alcuni pazienti determinano che i pericoli di questo tipo di operazioni superano i vantaggi. Le procedure laser, ad esempio, possono peggiorare alcuni problemi di salute o della pelle. La cattiva salute generale, come con la chirurgia tradizionale, aumenta la possibilità di problemi.
Prima di scegliere di sottoporsi a chirurgia laser per qualsiasi tipo di operazione, consultare il proprio medico. Il medico può consigliare di scegliere i trattamenti chirurgici tradizionali in base all'età, alla salute generale, al piano sanitario e al costo della chirurgia laser. Ad esempio, se hai meno di 18 anni, non dovresti sottoporti a un intervento chirurgico agli occhi Lasik.
Come mi preparo per la terapia laser?
Pianificare in anticipo per consentire il tempo di recupero dopo la procedura. Assicurati di avere qualcuno che ti porti a casa dopo l'intervento. Sarai quasi certamente sotto gli effetti di anestetici o farmaci. Potrebbe essere raccomandato di adottare misure come smettere di qualsiasi farmaco che potrebbe influire sulla coagulazione del sangue, come fluidificanti del sangue, pochi giorni prima dell'operazione.
Come viene eseguita la terapia laser?
Le procedure di trattamento laser differiscono a seconda dell'operazione. Un endoscopio (un tubo sottile, illuminato e flessibile) può essere utilizzato per guidare il laser e osservare i tessuti all'interno del corpo durante il trattamento di un tumore. L'endoscopio viene introdotto attraverso un orifizio corporeo, come la bocca. Il chirurgo dirige successivamente il laser per ridurre o eliminare il tumore. I laser vengono tipicamente utilizzati direttamente sulla pelle durante le operazioni cosmetiche.
Quali sono i rischi?
La terapia laser ha alcuni rischi. I rischi per la terapia della pelle includono:
- Sanguinante
- Infezione
- Dolore
- Cicatrizzazione
- Cambiamenti nel colore della pelle
Inoltre, i risultati attesi della terapia potrebbero non essere duraturi, rendendo necessarie ulteriori sessioni. Alcuni interventi di chirurgia laser vengono condotti mentre si è sedati, che ha una propria serie di pericoli. Essi sono i seguenti:
I trattamenti possono anche essere costosi, rendendoli inaccessibili a tutti. A seconda del piano sanitario e del professionista o della struttura scelta per la procedura, la chirurgia dell'occhio laser può costare da $ 600 a $ 8.000 o più.
Cosa succede dopo la terapia laser?
Il recupero dopo la chirurgia laser è paragonabile a quello della chirurgia tradizionale. Potrebbe essere necessario rilassarsi per alcuni giorni dopo l'intervento chirurgico e utilizzare antidolorifici da banco fino a quando il disagio e il gonfiore non si sono attenuati.
La quantità di tempo necessaria per recuperare dopo il trattamento laser dipende dal tipo di terapia che hai avuto e da quanta parte del tuo corpo è stata influenzata dalla terapia. È necessario attenersi rigorosamente a tutte le istruzioni emesse dal medico. Se si dispone di un intervento chirurgico alla prostata laser, ad esempio, potrebbe essere necessario indossare un catetere urinario. Questo può aiutarti a urinare subito dopo l'intervento chirurgico.
Si può soffrire di gonfiore, prurito, e crudezza che circonda la regione trattata se si ha avuto un trattamento sulla pelle. Il medico può applicare un unguento e vestire la regione interessata per renderla ermetica e impermeabile. Fare attenzione a eseguire quanto segue nelle prime settimane dopo il trattamento:
- Utilizzare farmaci da banco per il dolore, come l'ibuprofene (Advil) o paracetamolo (Tylenol).
- Pulire regolarmente l'area con acqua.
- Applicare unguenti, come la vaselina.
- Usa impacchi di ghiaccio.
- Evitare di raccogliere croste.
Una volta che la regione è stata invasa da una nuova pelle, è possibile applicare fondotinta o altri cosmetici per nascondere eventuali arrossamenti visibili.
Trattamento dei nervi
I nervi periferici, che non si trovano nel cervello o nel midollo spinale, sono responsabili di gran parte del dolore e dell'intorpidimento prodotti dalle lesioni nervose. Neuropatia è il termine medico per questa forma di lesione del nervo. I laser sono utilizzati nella terapia laser neuropatia per migliorare la circolazione sanguigna nelle regioni colpite. Poiché il sangue trasferisce nutrienti e ossigeno alla regione, i nervi hanno una maggiore possibilità di guarigione e il dolore è ridotto.
L'energia viene scaricata nel tessuto circostante quando il laser penetra nella pelle. L'energia luminosa del laser viene convertita in energia cellulare e utilizzata per aumentare la circolazione sanguigna. I muscoli scheletrici sono essenziali per la circolazione sanguigna. Questi muscoli si flettono intorno alle arterie del sangue per aiutare il cuore a pompare il sangue. I laser a infrarossi assorbono energia dalle cellule muscolari, rendendole più attive ed efficienti.
Conclusione
La chirurgia laser è l'uso di un laser (che sta per amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni) per una varietà di operazioni mediche ed estetiche. Un laser è un tipo di sorgente luminosa che può essere utilizzata in una vasta gamma di applicazioni chirurgiche. A seconda della posizione e dell'obiettivo della procedura, vengono scelte diverse lunghezze d'onda laser.