レーザー手術
概要
レーザー は、侵入の少ない治療技術の需要が高まるにつれて、現代医学で幅広い病気を治療するためにますます使用されています。レーザーの物理学により、同じ基本概念を、システム調整をほとんど行わずに幅広い組織タイプに適用できます。医学の各分野でいくつかのレーザー技術が調査されています。
レーザー手術とは何ですか?
レーザー治療は、患者を治療するために集中光を使用する医療処置です。レーザーからの光(放射線の誘導放出による光増幅の略)は、他のほとんどの光源とは異なり、特定の波長に調整されます。これにより、強力なビームに集中させることができます。レーザー光は非常に強力であるため、ダイヤモンドを成形したり、鋼を切断したりできます。
レーザーエネルギーは、砕石術、癌治療、さまざまな審美的および再建手術、および異常な伝導経路の切除に安全かつ効率的に利用することができます。レーザーによる治療は、これらの疾患のそれぞれに対してより伝統的なアプローチを使用した管理と同等であり、おそらくそれよりも優れています。
レーザー物理学
基本的なレーザーは、2つの平行ミラーに囲まれたレーザー媒体(システムの波長を制御する)で構成されており、そのうちの1つは部分的に反射し、部分的に透過します。励起状態の原子数が基底状態の原子数を超えるまで、電気源が媒体を励起します(集団反転)。
レーザー媒体に通電すると、励起された光子を全方向に自発的に放出し始めます。ただし、これらの光子のごく一部は、ミラー間のレーザーシステムの中心線を一斉に移動します。次に、ミラーはこれらの光子を反射し、誘導放出のプロセスを増幅します。したがって、部分的に透過するミラーは、レーザー光として光子の強力でコヒーレントなビームの放出を可能にする。
レーザー-組織相互作用
組織のサンプルに対するレーザーの影響は、組織とレーザーの両方の品質によって決まります。構造、含水率、熱伝導率、熱容量、密度、および放射エネルギーを吸収、分散、または反射する能力はすべて組織の属性です。パワー、密度、エネルギー含有量、波長はすべて重要なレーザー品質です。
検討中の主要な生物学的ターゲットはさまざまな方法で光を吸収し、それらの最適な吸収スペクトルは入力光子エネルギーの波長によって決定されます。可視光と一部の近赤外レーザーの主な標的発色団(光を吸収する材料)はヘモグロビンとメラニンですが、CO2レーザーの発色団は水だけです。
周囲の組織に損傷を与えることなく選択的光熱分解(高いピークパワーと短いパルス幅でエネルギーを使用して目的のターゲットのみを破壊する)を実現するには、ターゲット組織に、周囲の組織には見られない特定のレーザー波長を吸収する発色団が含まれている必要があります。
医学や手術で使用される最も頻繁なレーザーは、CO2、Nd:YAG、およびアルゴンレーザーです。CO2レーザーは10,600nmの放射線を生成し、その媒体として炭酸ガスを使用します。CO2レーザーは組織選択的ですが、発色団である水がいたるところに存在するため、選択的な光熱分解には使用できません。すべての衝撃エネルギーは、特定の深さまで組織水に吸収され、より深い組織損傷を防ぎます。
CO2レーザーは目に見えない赤外線波長帯で動作するため、正確な治療のために照準ビームを使用する必要があります。レーザーが組織に焦点を合わせると、非常に高い出力密度が生成され、組織の急速な気化とアブレーションが発生します。レーザービームの放射照度はビームの直径の2乗の逆数に関連しているため、外科医は、ビームの焦点をぼかすことにより、レーザーを切開モードからバルク気化または凝固にすばやく切り替えることができます。
CO2レーザーにはいくつかのビームモードがあり、それぞれが組織に特定の影響を及ぼします。連続波(CW)は、レーザービームが生成され、一定期間動作した後、遮断される最も基本的なモードです。ただし、より現代的なレーザーは準CW(ウルトラパルス)であり、パルス間間隔が非常に長い短い高ピークパワーパルスを生成します。与えられた各パルスは、標的組織が冷却するのにかかる時間よりも短いため、これにより、より少ない熱蓄積でより正確な切開が可能になります。
レーザーの臨床応用
さまざまな病理学的状態を治療するための低侵襲手術がより顕著になるにつれて、レーザーの使用は現代医学で人気が高まっています。レーザーは、手術室での実用化に加えて、眼科、砕石術、さまざまな悪性腫瘍の検出と治療、ならびに皮膚科および審美的な手術において幅広い用途があります。
砕石術
過去数十年の間、レーザー砕石術は、尿路結石および胆道結石を断片化するための一般的に確立された治療法でした。レーザーは、光音響/光機械効果(レーザー誘起衝撃波砕石術)または主に光熱効果によって砕石術を行うことができます。1μsec パルス色素レーザーは、砕石術で最も使用されている衝撃波レーザーであり、かなりの研究を受けています。クマリン色素の励起は、この装置内の結石を断片化する単色光を生成する。
石がレーザー光を吸収すると、生成された励起イオンが石を取り囲む急速に成長し、脈動する雲を形成し、微積分を破片に分割する衝撃波を引き起こします。このレーザーはシスチンなどの非吸収性の無色の結石に対して非効率的であるため、光増感剤(染料)は、フラグメンテーションプロセスを開始するための灌漑液および吸収剤として効果的に利用されてきました。
一方、長パルスのHolium:YAGレーザーは、主に光熱メカニズムによって結石を断片化します。レーザーは、水に吸収されやすい波長2,100nmの光を放出します。適切な雰囲気では、流体がエネルギーを吸収し、したがって加熱されます。蒸気の雲が形成され、水を分割し、残りのレーザー光が微積分の表面に直接当たることを可能にし、それに穴を開けて断片化します。
空気圧砕石術と比較すると、Ho:YAGレーザー砕石術は尿管結石の治療に効果的な内視鏡技術であり、結石の断片化率が高く、Teichmanが実施したレビューでは、このレーザーは安全で効果的であり、他のモダリティよりも優れているとは言わないまでも同様に機能し、胆石にも使用できると結論付けました。
腫瘍学
レーザーは現在、複数の臓器系の悪性腫瘍を治療するために安全に利用されています。優れた手術候補ではない個人にとって、レーザー間質温熱療法(LITT)は脳神経外科で好まれる治療オプションです。レーザーは、その開始以来、脳神経外科での使用がより安全になり、切除不能な神経膠腫だけでなく、半月板腫、頭蓋底深部の腫瘍、脳室の深部腫瘍などの硬性および出血性腫瘍の治療に効果的に使用されてきました。
レーザー支援粘膜焼灼法は現在、早期胃癌、表在性食道癌、結腸直腸腺腫、高悪性度バレット食道などの表在性胃腸悪性腫瘍の治療に広く効果的に利用されています 。さらに、レーザー支援光線力学療法(PDT)は、ある種の肺がん病変に対して効果的な治療技術であることがわかっています。
その光化学的、光機械的、および光熱的効果により、直接レーザーアブレーションは癌細胞を直接破壊するために利用されてきました。起こる光化学反応は最終的に組織死を引き起こす有害なラジカルを生成し、光力学的応答は組織ストレスと断片化を引き起こし、光熱反応は加熱と凝固を引き起こし、どちらも細胞死を促進します。
PDTは、この技術を改善し、目的の腫瘍細胞をより正確に標的にするために約1世紀前に作成され、それ以来広くアピールされています。この治療アプローチは、光増感薬の送達と、それに続く光増感薬の吸収波長に一致する可視光による標的領域の照明を含む。
光増感剤が活性化されると、最初に励起一重項状態を作り出し、次に三重項状態に移行し、酸素の存在下で腫瘍細胞に有害な活性酸素種を生成します。一方、選択的光熱処理では、標的光吸収色素を使用してレーザー誘発腫瘍細胞死を増加させます。
美容および再建手術
特定の構造や組織の層を標的とするレーザーのユニークな能力は、美容および再建手術において非常に効果的なツールになります。現代では、レーザーリサーフェシングは、新しいコラーゲンの生成が光老化の影響を減らすことが知られているため、アンチエイジング治療に利用される顕著な技術となっています。最初の皮膚リサーフェシング手順では、真皮の特定の領域を標的にするために、アブレーションCO2およびEr:YAGレーザーシステムを使用しました。
しかし、これらの方法では表皮も大量に除去されるため、回復時間が長くなり、感染症や紅斑などの副作用が亢進します。強力なパルス光、Nd:YAG、ダイオード、Er:ガラスレーザーなど、主に赤外線を放出する非アブレーションレーザーは、これらの懸念に対処するために後に作成されました。
これらのシステムの目的は、真皮の水分を標的とし、コラーゲンを温め、プロセス全体でリモデリングを引き起こすことです。表皮を同時に冷却するメカニズムがあるため、組織の蒸発は起こらず、外部創傷は発生しません。最近、分画レーザーリサーフェシングが皮膚リサーフェシングの標準的な方法になっています。高エネルギー光の微細ビームは、細分化されたレーザーで使用され、熱損傷の小さなゾーン(「微視的サーマルゾーン」)を誘発し、一度に皮膚のセクションだけを治療します。
1mmのカニューレに光ファイバーを入れるレーザーアシスト脂肪分解も、美容整形でも人気が高まっています。カニューレのサイズが小さいため、切開を小さくする必要があり、出血や瘢痕の発生が少なくなります。920 nmレーザーは、医療用にアクセス可能なレーザーの中で脂肪組織における吸収係数が最も低く、組織のより深い層を貫通することができます。
1,320〜1,444 nmの範囲の波長を持つものは、脂肪の吸収係数が最も高く、その結果、浸透深さが浅くなり、そのような組織を表面的に処理する能力が得られます。最も広く使用されているレーザー脂肪分解装置はNd:YAGレーザーで、この波長での脂肪組織の吸収係数は中程度の吸収で良好な浸透深さをもたらし、穏やかな温度上昇のみを生成し、その結果、組織の損傷が少ないためです。
さらに、この波長のレーザー光は小さな血管を凝固させ、治療中の失血を大幅に減らします。標準的な手順と比較すると、アブデラールとアボエラッタは失血の大幅な減少を示すことができました(54%)。さらに、MordonとPlotは、レーザー脂肪分解がより均一な皮膚の結果を生み出すことを発見しました。
最後に、レーザーは病気の血管系を特異的に標的にすることができるため、ポートワインの染みなどの血管異常を治療するための優れた供給源です。患者は、レーザーを使用する前に、この種の異常に対する多くの治療選択肢を持っていませんでした。メラニンよりもヘモグロビンに優先的に吸収されるレーザーがこの目的のために使用されており、表皮への害が少ない。より長い波長のレーザー、したがって組織の奥深くまで浸透する可能性のあるレーザーが最近導入されました。
導電性経路のアブレーション
肺静脈(PV)が心房細動(AF)発作を引き起こす異所性拍動の主要な原因であることが認識された後 、円周PV分離(PVI)用のカテーテルアブレーションデバイスの開発が動機付けられました。レーザーバルーンカテーテルは現在、AFの治療に最も定期的に使用されている内視鏡アブレーションシステム(EAS)の1つです。カテーテルの先端には、酸化重水素で継続的に洗い流される準拠バルーンがあります。
カテーテルを左心房に挿入した後、内視鏡をカテーテルシャフトに配置して、心臓内のアブレーションターゲットを直接表示します。980nmのダイオードレーザーが中央の内腔に配置され、カテーテルシャフトに垂直にレーザーエネルギーを放出し、30°の円弧をカバーし、各PVの周りの円形アブレーションを促進します。
酸化重水素はこの波長のレーザーを吸収しません。その結果、内皮を通過して水分子に吸収され、加熱と凝固壊死を引き起こします。所与のエネルギーは、一連の指定された設定で電力を変化させることによって滴定され得る。どの心臓壁をターゲットにするかに応じて、エネルギーレベルが変化します。
心臓の完全に経壁病変は、完全な伝導ブロックを正常にもたらすために必要です。実証された電気インパルス(時限およびAFの両方)は、アブレーションラインの1mmのギャップを超えて移動する可能性があります 異なるエネルギーレベルの効果を比較すると、より高いエネルギーレベルを使用すると、AF再発率が低くなり、安全性プロファイルを損なうことなくPVIの割合が高くなることが研究によって明らかになりました。
MRIガイド下レーザー誘起温熱治療(MRgLITT)は、てんかん病巣を切除する方法として、または切断技術として、難治性てんかんを治療するための神経外科手術で広く使用されています。MRgLITTは、ダイオードレーザー(980nm)とイメージング技術を組み合わせて、供給されるエネルギー量の調節に必要な術中データを提供します。
がん手術中にレーザーはどのように使用されますか?
レーザー手術は、スケープルなどのデバイスではなく、特定のレーザービームを使用して外科的処置を実行する手術の一種です。レーザーにはさまざまな種類があり、それぞれが手術中に特殊な目的を実行する独自の機能を備えています。レーザー光は連続的または断続的に投与することができ、光ファイバーと組み合わせて使用して、頻繁に到達しにくい体の部分を治療できます。がん治療に使用されるさまざまな種類のレーザーのいくつかは次のとおりです。
- 二酸化炭素(CO2)レーザー:
CO2レーザーは、より深い層に損傷を与えることなく、皮膚の表面から非常に薄い組織層を除去する可能性があります。皮膚腫瘍およびいくつかの前癌細胞は、CO2レーザーで除去され得る。
- ネオジム:イットリウム-アルミニウム-ガーネット(Nd:YAG)レーザー:
ネオジム:イットリウム-アルミニウム-ガーネット(Nd:YAG)を含むレーザーは、組織の奥深くまで浸透し、血液をより速く凝固させることができます。レーザー光は、臓器内にアクセスしにくい光ケーブルを使用して送信できます。たとえば、Nd:YAGレーザーは咽頭がんの治療に使用できます。
- レーザー誘起間質温熱療法(LITT):
レーザー誘起間質温熱療法(LITT)は、レーザーで体の特定の部分を加熱します。レーザーは、腫瘍の近くの間質領域(臓器間)に焦点を合わせます。レーザーの熱は腫瘍の温度を上昇させ、癌細胞を縮小、損傷、または排除します。
- アルゴンレーザー:
アルゴンレーザーは、皮膚などの組織の最も表面的な層にのみ浸透できます。光線力学療法(PDT)は、アルゴンレーザー光を使用して癌細胞の分子を活性化する治療法です。
誰がレーザー治療を受けるべきではありませんか?
たとえば、美容上の皮膚および眼の手術は、選択的レーザー手術と見なされます。一部の患者は、この種の手術の危険性が利点を超えると判断します。たとえば、レーザー手術は、いくつかの健康や皮膚の問題を悪化させる可能性があります。従来の手術と同様に、一般的な健康状態が悪いと、問題が発生する可能性が高くなります。
あらゆる種類の手術でレーザー手術を受けることを選択する前に、医師に相談してください。医師は、年齢、全体的な健康状態、医療計画、およびレーザー手術の費用に基づいて、従来の外科的治療法を選択するようにアドバイスする場合があります。たとえば、18歳未満の場合は、レーシック眼科手術を受けないでください。
レーザー治療の準備をするにはどうすればよいですか?
手順に従った回復時間を考慮して、事前に計画してください。手術後にあなたを家に連れて帰る人がいることを確認してください。あなたはほぼ確実に麻酔薬や薬の影響下にあるでしょう。抗凝血剤など、血液凝固に影響を与える可能性のある薬剤は手術の数日前に中止するなどの対策を勧められる場合があります。
レーザー治療はどのように行われますか?
レーザー治療手順は手術によって異なります。内視鏡(細くて照らされた柔軟なチューブ)を使用して、腫瘍を治療するときにレーザーを操縦し、体内の組織を観察することができます。内視鏡は、口などの身体開口部を通して導入される。外科医は次に、腫瘍を縮小または除去するようにレーザーに指示します。レーザーは通常、美容処置中に皮膚に直接使用されます。
リスクは何ですか?
レーザー治療にはいくつかのリスクがあります。皮膚療法のリスクは次のとおりです。
- 出血
- 感染症
- 痛みがあります
- 瘢痕
- 肌の色の変化
さらに、予想される治療結果は持続しない可能性があり、さらなるセッションが必要です。一部のレーザー手術は鎮静中に行われますが、これには独自の危険があります。それらは次のとおりです。
治療にも費用がかかる可能性があり、誰もがアクセスできなくなります。あなたの医療計画とあなたがあなたの手順のために選ぶ開業医または施設に応じて、レーザー眼科手術はどこでもどこでも費用がかかる可能性があります $ 600から$ 8,000以上。
レーザー治療後はどうなりますか?
レーザー手術後の回復は、従来の手術に匹敵します。手術後数日間リラックスし、不快感や腫れが治まるまで市販の鎮痛剤を使用する必要がある場合があります。
レーザー治療後に回復するのにかかる時間は、あなたが受けた治療の種類とあなたの体のどれだけが治療によって影響を受けたかによって異なります。あなたはあなたの医者によって出されたどんな指示にも厳守するべきです。たとえば、レーザー前立腺手術を受けている場合は、尿道カテーテルを着用する必要がある場合があります。これは、手術後すぐに排尿するのに役立ちます。
皮膚に治療を受けた場合、治療部位の周囲の腫れ、かゆみ、生々しさに苦しむことがあります。医師は軟膏を塗布し、患部をドレスアップして気密性と防水性を高めることができます。治療後の最初の数週間は、次のことを行うように注意してください。
- 痛みには、イブプロフェン(アドビル)やアセトアミノフェン(タイレノール)などの市販薬を使用してください。
- 定期的に水で掃除してください。
- ワセリンなどの軟膏を塗ります。
- 保冷剤を使用してください。
- かさぶたを摘まないでください。
領域が新しい肌でオーバーランしたら、ファンデーションやその他の化粧品を塗って、目に見える赤みを隠すことができます。
神経の治療
脳や脊髄には見られない末梢神経は、神経損傷によって引き起こされる痛みやしびれの多くの原因です。神経障害は、この形態の神経損傷の医学用語です。レーザーは、患部への血液循環を促進するために神経障害レーザー治療に使用されます。血液はその領域に栄養素と酸素を移動させるため、神経が治癒する可能性が高くなり、痛みが軽減されます。
レーザーが皮膚を貫通すると、周囲の組織にエネルギーが放出されます。レーザーからの光エネルギーは細胞エネルギーに変換され、血液循環を高めるために使用されます。骨格筋は血液循環に不可欠です。これらの筋肉は、心臓が血液を送り出すのを助けるために血液動脈の周りを曲がります。赤外線レーザーは筋肉細胞からエネルギーを吸収し、筋肉細胞をよりアクティブで効率的にします。
結論
レーザー手術は、さまざまな医療および美容手術のためのレーザー(放射線の誘導放出による光増幅の略)の使用です。レーザーは、さまざまな外科的用途で利用できる光源の一種です。手順の場所と目標に応じて、いくつかのレーザー波長が選択されます。