Chirurgia laserowa

Przegląd

Lasery są coraz częściej stosowane we współczesnej medycynie do leczenia szerokiego zakresu chorób, ponieważ rośnie zapotrzebowanie na mniej inwazyjne techniki leczenia. Fizyka laserów pozwala na zastosowanie tych samych podstawowych pojęć do szerokiego zakresu typów tkanek z niewielkimi korektami systemu. W każdej dyscyplinie medycyny zbadano kilka technologii laserowych.

Czym jest chirurgia laserowa?

Terapie laserowe to procedury medyczne, które wykorzystują skoncentrowane światło do leczenia pacjentów. Światło z lasera (co oznacza wzmocnienie światła przez stymulowaną emisję promieniowania) jest dostosowane do pewnych długości fal, w przeciwieństwie do większości innych źródeł światła. Umożliwia to jego koncentrację w mocnych wiązkach. Światło lasera jest tak silne, że może kształtować diamenty i ciąć stal.

Energia lasera może być bezpiecznie i skutecznie wykorzystywana do litotrypsji, terapii raka, różnych operacji estetycznych i rekonstrukcyjnych oraz ablacji nieprawidłowych szlaków przewodzących. Leczenie laserami jest równoważne, a być może lepsze niż zarządzanie przy użyciu bardziej tradycyjnych podejść do każdej z tych chorób.

Fizyka laserowa

Podstawowy laser składa się z ośrodka laserowego (który kontroluje długość fali systemu) otoczonego dwoma równoległymi lustrami, z których jedno częściowo odbija, a częściowo transmituje. Źródło elektryczne wzbudza ośrodek, dopóki liczba atomów w stanie wzbudzonym nie przekroczy liczby w stanie podstawowym (inwersja populacji).

Kiedy ośrodek laserowy jest zasilany, zaczyna spontanicznie emitować wzbudzone fotony we wszystkich kierunkach. Jednak niewielka mniejszość tych fotonów podróżuje zgodnie wzdłuż linii środkowej systemu laserowego między lustrami. Lustra następnie odbijają te fotony, wzmacniając proces stymulowanej emisji. Zwierciadło częściowo przepuszczające umożliwia zatem emisję silnej, spójnej wiązki fotonów w postaci światła laserowego.

Interakcja laser-tkanka

Wpływ lasera na próbkę tkanki zależy zarówno od właściwości tkanki, jak i lasera. Struktura, zawartość wody, przewodność cieplna, pojemność cieplna, gęstość i zdolność do pochłaniania, rozpraszania lub odbijania wypromieniowanej energii są atrybutami tkanki. Moc, gęstość, zawartość energii i długość fali są ważnymi cechami lasera.

Główne rozważane cele biologiczne absorbują światło na wiele różnych sposobów, a ich optymalne widma absorpcyjne są określane przez długość fali wejściowej energii fotonów. Głównymi docelowymi chromoforami (dowolnym materiałem, który pochłania światło) dla światła widzialnego i niektórych laserów bliskiej podczerwieni są hemoglobina i melanina, ale woda jest jedynym chromoforem dla laserów CO2.

Aby osiągnąć selektywną fototermolizę (wykorzystanie energii przy wysokich mocach szczytowych i krótkich szerokościach impulsów do zniszczenia samego zamierzonego celu) bez uszkadzania otaczającej tkanki, tkanka docelowa musi zawierać chromofory, które pochłaniają określoną długość fali lasera, która nie znajduje się w otaczającej tkance.

Najczęstszymi laserami stosowanymi w medycynie i chirurgii są lasery CO2, Nd:YAG i argon. Laser CO2 generuje promieniowanie o długości fali 10 600 nm i wykorzystuje gazowy dwutlenek węgla jako medium. Lasery CO2, choć selektywne tkankowo, nie mogą być stosowane do selektywnej fototermolizy, ponieważ ich chromofor, woda, występuje wszędzie. Cała energia uderzenia jest absorbowana w wodzie tkankowej do określonej głębokości, zapobiegając głębszemu uszkodzeniu tkanek.

Lasery CO2 działają w niewidzialnym paśmie fali podczerwieni, co wymaga użycia wiązki celującej do precyzyjnej terapii. Gdy laser skupia się na tkance, generuje niezwykle wysoką gęstość mocy, co skutkuje szybką waporyzacją i ablacją tkanki. Ponieważ natężenie promieniowania wiązki laserowej jest związane z odwrotnością kwadratu średnicy wiązki, chirurg może szybko przełączyć laser z trybu nacięcia na masowe parowanie lub koagulację poprzez rozogniskowanie wiązki.

Laser CO2 ma kilka trybów wiązki, z których każdy ma szczególny wpływ na tkankę. Fala ciągła (CW) jest najbardziej podstawowym trybem, w którym wiązka lasera jest generowana, działa przez określony czas, a następnie wyłącza. Jednak bardziej współczesne lasery są quasi-CW (ultrapulsujące), co oznacza, że wytwarzają krótkie impulsy o dużej mocy szczytowej z niezwykle długimi interwałami między impulsami. Ponieważ każdy podany impuls jest krótszy niż czas potrzebny na ochłodzenie tkanki docelowej, pozwala to na dokładniejsze nacięcia przy mniejszym gromadzeniu ciepła.

Zastosowania kliniczne laserów

Ponieważ minimalnie inwazyjne procedury leczenia różnych stanów patologicznych stają się coraz bardziej widoczne, stosowanie laserów zyskało na popularności we współczesnej medycynie. Lasery mają szeroki zakres zastosowań w okulistyce, litotrypsji, wykrywaniu i leczeniu różnych nowotworów złośliwych, a także operacjach dermatologicznych i estetycznych , oprócz ich praktycznego zastosowania na sali operacyjnej.

Litotrypsja

Przez ostatnie kilka dekad litotrypsja laserowa była ogólnie przyjętą terapią rozdrabniania kamieni moczowych i żółciowych. Lasery mogą wykonywać litotrypsję za pomocą efektu fotoakustycznego / fotomechanicznego (litotrypsja fali uderzeniowej wywołanej laserem) lub głównie efektu fototermicznego. Impulsowy laser barwnikowy 1 μs jest najczęściej stosowanym laserem fali uderzeniowej w litotrypsji i otrzymał znaczące badania. Wzbudzenie barwnika kumarynowego wytwarza monochromatyczne światło, które fragmentuje rachunki w tym aparacie.

Gdy kamień pochłania światło lasera, wytworzone wzbudzone jony tworzą szybko rosnącą i pulsującą chmurę otaczającą kamień, powodując falę uderzeniową, która dzieli kamień na odłamki. Ponieważ laser ten jest nieskuteczny wobec niechłonnych bezbarwnych kamieni, takich jak cystyna, fotouczulacze (barwnik) zostały skutecznie wykorzystane jako płyny irygacyjne i absorbenty do rozpoczęcia procesu fragmentacji.

Z kolei długoimpulsowy laser Holium:YAG fragmentuje rachunki głównie za pomocą mechanizmów fototermicznych. Laser emituje światło o długości fali 2 100 nm, które jest łatwo absorbowane przez wodę. W odpowiedniej atmosferze płyn pochłania energię i dlatego jest podgrzewany. Tworzy się chmura pary, dzieląca wodę i pozwalająca, aby pozostałe światło lasera bezpośrednio uderzyło w powierzchnię kamienia różniczkowego, wywiercając w niej otwory i fragmentując ją.

W porównaniu z litotrypsją pneumatyczną, litotrypsja laserowa Ho: YAG jest bardziej skuteczną techniką endoskopową do leczenia kamieni moczowodu, o wyższym współczynniku fragmentacji kamieni, a przegląd przeprowadzony przez Teichmana wykazał, że laser ten jest bezpieczny, skuteczny i działa równie dobrze, jeśli nie lepiej, niż inne metody, i że może być również stosowany do kamieni żółciowych.

Onkologia

Lasery są obecnie bezpiecznie wykorzystywane do leczenia nowotworów złośliwych w układach wielonarządowych. Dla osób, które nie są doskonałymi kandydatami chirurgicznymi, laserowa śródmiąższowa terapia termiczna (LITT) jest preferowaną opcją terapeutyczną w neurochirurgii. Lasery stały się bezpieczniejsze w neurochirurgii od momentu ich powstania i były skutecznie stosowane w leczeniu nieoperacyjnych glejaków, a także twardych i krwotocznych guzów, takich jak meninioma, guzy głębokiej podstawy czaszki i guzy głęboko w komorach.

Wspomagane laserowo metody ablacji błony śluzowej są obecnie szeroko i skutecznie stosowane w leczeniu powierzchownych nowotworów przewodu pokarmowego, takich jak wczesny rak żołądka, powierzchowny rak przełyku, gruczolak jelita grubego i przełyk Barretta o wysokim stopniu złośliwości. Ponadto terapia fotodynamiczna wspomagana laserem (PDT) okazała się skuteczną techniką terapeutyczną w przypadku niektórych rodzajów zmian nowotworowych płuc.

Dzięki efektom fotochemicznym, fotomechanicznym i fototermicznym bezpośrednia ablacja laserowa została wykorzystana do bezpośredniego niszczenia komórek nowotworowych. Reakcje fotochemiczne, które zachodzą, ostatecznie generują szkodliwe rodniki, które powodują śmierć tkanki, reakcje fotomechaniczne powodują stres i fragmentację tkanki, a reakcje fototermiczne powodują ogrzewanie i koagulację, które sprzyjają śmierci komórki.

PDT został stworzony około sto lat temu, aby ulepszyć tę technikę, a dokładniej celować w zamierzone komórki nowotworowe, i od tego czasu zyskał powszechny urok. To podejście terapeutyczne obejmuje dostarczenie leku fotouczulającego, a następnie oświetlenie regionu docelowego światłem widzialnym dopasowanym do długości fali absorpcji leku fotouczulającego.

Kiedy fotosensybilizator jest aktywowany, najpierw tworzy stan wzbudzonego singletu, a następnie przechodzi do stanu trypletu, który wytwarza reaktywne formy tlenu, które są szkodliwe dla komórek nowotworowych w obecności tlenu. Z drugiej strony selektywne leczenie fototermiczne wykorzystuje ukierunkowany barwnik pochłaniający światło w celu zwiększenia indukowanej laserem śmierci komórek nowotworowych.

Chirurgia estetyczna i rekonstrukcyjna

Unikalna zdolność laserów do celowania w określone struktury i warstwy tkanki czyni je bardzo skutecznym narzędziem w chirurgii estetycznej i rekonstrukcyjnej. W dzisiejszych czasach resurfacing laserowy jest wybitną techniką stosowaną w leczeniu przeciwstarzeniowym, ponieważ wiadomo, że produkcja nowego kolagenu zmniejsza skutki fotostarzenia. Pierwsze procedury resurfacingu skóry wykorzystywały ablacyjne systemy laserowe CO2 i Er: YAG do celowania w określony region skóry właściwej.

Ponieważ jednak metody te usuwają również dużą ilość naskórka, czas rekonwalescencji jest dłuższy, a działania niepożądane, takie jak infekcje i rumień, są nasilone. Lasery nieablacyjne, takie jak silne światło pulsacyjne, lasery Nd: YAG, diodowe i Er: szklane, które w większości emitują światło podczerwone, zostały później stworzone, aby rozwiązać te problemy.

Celem tych systemów jest ukierunkowanie wody w skórze właściwej, która ogrzewa kolagen i powoduje przebudowę w trakcie całego procesu. Parowanie tkanek nie występuje i nie powstaje rana zewnętrzna, ponieważ istnieje mechanizm, który jednocześnie chłodzi naskórek. Ostatnio frakcyjny resurfacing laserowy stał się standardową metodą resurfacingu skóry. Drobne wiązki światła o wysokiej energii są stosowane w laserach frakcjonowanych do wywoływania małych stref obrażeń termicznych ("mikroskopijne strefy termiczne") i leczenia tylko fragmentów skóry na raz.

Lipoliza wspomagana laserem, która wykorzystuje światłowód umieszczony w kaniuli 1 mm, staje się również coraz bardziej popularna w chirurgii kosmetycznej. Ze względu na niewielki rozmiar kaniuli wymagane jest mniejsze nacięcie, co powoduje mniejsze krwawienie i rozwój blizn. Lasery 920 nm mają najniższy współczynnik absorpcji w tkance tłuszczowej spośród wszystkich laserów dostępnych do użytku medycznego, co pozwala im penetrować głębsze warstwy tkanki.

Te o długościach fal w zakresie 1,320-1,444 nm mają najwyższy współczynnik absorpcji tłuszczu, co skutkuje płytszą głębokością penetracji i możliwością powierzchownego traktowania takich tkanek. Najczęściej stosowanym urządzeniem do lipolizy laserowej jest laser Nd:YAG, ponieważ współczynnik absorpcji tkanki tłuszczowej przy tej długości fali skutkuje dobrą głębokością penetracji przy średniej absorpcji, generując jedynie łagodny wzrost temperatury, a w konsekwencji niewielkie uszkodzenia tkanek.

Ponadto światło lasera o tej długości fali koaguluje maleńkie naczynia krwionośne, co powoduje znaczną utratę krwi podczas leczenia. W porównaniu ze standardowymi procedurami, Abdelaal i Aboelatta byli w stanie wykazać znaczne zmniejszenie utraty krwi (54%). Ponadto Mordon i Plot odkryli, że lipoliza laserowa zapewnia bardziej równomierne wyniki skórne.

Wreszcie, ponieważ lasery mogą być ukierunkowane na chore naczynia krwionośne, są doskonałym źródłem do leczenia nieprawidłowości naczyniowych, takich jak plamy z wina porto. Pacjenci nie mieli wielu możliwości terapeutycznych dla tego rodzaju anomalii przed użyciem laserów. Lasery, które są preferencyjnie absorbowane przez hemoglobinę nad melaniną, są wykorzystywane do tego celu, powodując mniejsze szkody dla naskórka. Niedawno wprowadzono lasery o dłuższych długościach fal, a tym samym o potencjale głębszej penetracji w tkankę.

Ablacja szlaków przewodzących

Po rozpoznaniu, że żyły płucne (PV) są głównym źródłem uderzeń ektopowych, które powodują napady migotania przedsionków (AF), zmotywowano opracowanie urządzeń do ablacji cewnika do obwodowej izolacji PV (PVI). Laserowy cewnik balonowy jest obecnie jednym z najczęściej stosowanych systemów ablacji endoskopowej (EAS) w leczeniu migotania przedsionków. Cewnik ma na końcu balon, który jest stale przepłukiwany tlenkiem deuteru.

Po wprowadzeniu cewnika do lewego przedsionka, endoskop umieszcza się w trzonie cewnika, aby zapewnić bezpośredni widok celu ablacji wewnątrz serca. Laser diodowy 980 nm jest umieszczony w środkowym świetle i emituje energię lasera prostopadle do wału cewnika, pokrywając łuk 30 ° i ułatwiając ablację kołową wokół każdej fotowoltaiki.

Tlenek deuteru nie absorbuje lasera przy tej długości fali. W rezultacie przenika przez śródbłonek i jest absorbowany przez cząsteczki wody, powodując martwicę ogrzewania i krzepnięcia. Daną energię można miareczkować poprzez zmianę mocy w szeregu określonych ustawień. W zależności od tego, która ściana serca jest celem, poziomy energii zmieniają się.

Całkowicie przezścienne uszkodzenie w sercu jest wymagane, aby skutecznie doprowadzić do całkowitego bloku przewodzenia. Wykazane impulsy elektryczne, zarówno czasowe, jak i AF, mogą nadal przemieszczać się przez 1 mm przerwy w linii ablacji Porównując efekty różnych poziomów energii, badania pokazują, że stosowanie wyższych poziomów energii prowadzi do wyższych wskaźników PVI przy niższych wskaźnikach nawrotów AF i bez uszczerbku dla profilu bezpieczeństwa.

Leczenie termiczne wywołane laserem MRI (MRgLITT) jest szeroko stosowane w chirurgii neurologicznej w leczeniu padaczki opornej na leczenie, jako sposób ablacji ognisk padaczkowych lub jako technika odłączania. MRgLITT łączy laser diodowy (980 nm) z technologią obrazowania, aby zaoferować dane śródoperacyjne wymagane do regulacji ilości dostarczanej energii.

W jaki sposób lasery są wykorzystywane podczas operacji nowotworowych?

Chirurgia laserowa to rodzaj operacji, w której określone wiązki laserowe, a nie urządzenia takie jak scapele, są wykorzystywane do wykonywania zabiegów chirurgicznych. Istnieją różne rodzaje laserów, każdy z unikalnymi cechami, które wykonują specjalistyczne cele podczas operacji. Światło laserowe może być podawane w sposób ciągły lub przerywany i może być stosowane w połączeniu z światłowodami do leczenia części ciała, które często są trudno dostępne. Niektóre z licznych rodzajów laserów stosowanych w terapii raka są następujące:

Lasery na dwutlenek węgla (CO 2):

Lasery CO2 mogą usuwać bardzo cienką warstwę tkanki z powierzchni skóry bez uszkadzania głębszych warstw. Guzy skóry i niektóre komórki przedrakowe można usunąć za pomocą lasera CO2.

Lasery neodymowe:itru-glinu-granatu (Nd:YAG):

Lasery zawierające neodym: itr-aluminium-granat (Nd: YAG) mogą wnikać głębiej w tkankę i indukować krew do szybszej koagulacji. Światło lasera może być wysyłane za pomocą optycznych, aby dotrzeć do mniej dostępnych narządów wewnętrznych. Na przykład laser Nd:YAG może być stosowany w leczeniu raka gardła.

Indukowana laserem termoterapia śródmiąższowa (LITT):

Indukowana laserem termoterapia śródmiąższowa (LITT) ogrzewa określone części ciała za pomocą laserów. Lasery koncentrują się w regionach śródmiąższowych (między narządami) w pobliżu guzów. Ciepło lasera podnosi temperaturę guza, kurcząc się, uszkadzając lub eliminując komórki nowotworowe.

Lasery argonowe:

Lasery argonowe mogą przenikać tylko przez najbardziej powierzchowne warstwy tkanki, takie jak skóra. Terapia fotodynamiczna (PDT) to zabieg wykorzystujący światło lasera argonowego do aktywacji cząsteczek w komórkach nowotworowych.

Kto nie powinien mieć laseroterapii?

Kosmetyczne operacje skóry i oczu, na przykład, są uważane za planowe operacje laserowe. Niektórzy pacjenci stwierdzają, że zagrożenia związane z tego rodzaju operacjami przewyższają korzyści. Na przykład zabiegi laserowe mogą pogorszyć niektóre problemy zdrowotne lub skórne. Zły ogólny stan zdrowia, podobnie jak w przypadku tradycyjnej chirurgii, zwiększa ryzyko wystąpienia problemów.

Przed podjęciem decyzji o chirurgii laserowej dla każdego rodzaju operacji, skonsultuj się z lekarzem. Lekarz może zalecić wybór tradycyjnych zabiegów chirurgicznych w oparciu o wiek, ogólny stan zdrowia, plan opieki zdrowotnej i koszt chirurgii laserowej. Na przykład, jeśli masz mniej niż 18 lat, nie powinieneś wykonywać operacji oka Lasik.

Jak przygotować się do laseroterapii?

Zaplanuj z wyprzedzeniem, aby umożliwić czas powrotu do zdrowia po procedurze. Upewnij się, że masz kogoś, kto odwiezie Cię do domu po operacji. Prawie na pewno będziesz pod wpływem znieczulenia lub leków. Możesz zalecić podjęcie działań, takich jak rzucenie jakichkolwiek leków, które mogą wpływać na krzepnięcie krwi, takich jak leki rozrzedzające krew, na kilka dni przed operacją.

Jak odbywa się laseroterapia?

Procedury leczenia laserowego różnią się w zależności od operacji. Endoskop (cienka, podświetlana, elastyczna rurka) może być używany do sterowania laserem i obserwacji tkanek w ciele podczas leczenia guza. Endoskop jest wprowadzany przez otwór ciała, taki jak usta. Następnie chirurg kieruje laserem, aby zmniejszyć lub wyeliminować guz. Lasery są zwykle używane bezpośrednio na skórze podczas operacji kosmetycznych.

Jakie są zagrożenia?

Laseroterapia wiąże się z pewnym ryzykiem. Ryzyko związane z terapią skóry obejmuje:

Krwawienie
Zakażać
Ból
Blizny
Zmiany koloru skóry

Ponadto oczekiwane wyniki terapii mogą nie być trwałe, co wymaga dalszych sesji. Niektóre operacje laserowe są przeprowadzane, gdy jesteś uspokojony, co ma swój własny zestaw niebezpieczeństw. Są one następujące:

Zapalenie płuc
Splątanie po przebudzeniu z operacji
Zawał serca
Głaskać

Zabiegi mogą być również kosztowne, co czyni je niedostępnymi dla wszystkich. W zależności od planu opieki zdrowotnej i lekarza lub placówki, którą wybierzesz do zabiegu, laserowa chirurgia oka może kosztować od 600 do 8000 USD lub więcej.

Co dzieje się po laseroterapii?

Powrót do zdrowia po operacji laserowej jest porównywalny z tradycyjną operacją. Być może będziesz musiał zrelaksować się przez kilka dni po operacji i stosować dostępne bez recepty środki przeciwbólowe, dopóki dyskomfort i obrzęk nie ustąpią.

Czas potrzebny na powrót do zdrowia po zabiegu laserowym zależy od rodzaju terapii i od tego, jak duża część ciała została dotknięta terapią. Należy ściśle przestrzegać wszelkich wskazówek wydanych przez lekarza. Jeśli na przykład masz laserową operację prostaty, może być konieczne noszenie cewnika moczowego. Może to pomóc w oddawaniu moczu wkrótce po operacji.

Możesz cierpieć na obrzęk, swędzenie i surowość otaczającą leczony obszar, jeśli miałeś leczenie na skórze. Lekarz może zastosować maść i ubrać dotknięty obszar, aby był szczelny i wodoodporny. Należy zachować ostrożność, aby wykonać następujące czynności w ciągu pierwszych kilku tygodni po zabiegu:

Używaj dostępnych bez recepty leków przeciwbólowych, takich jak ibuprofen (Advil) lub acetaminofen (Tylenol).
Regularnie czyść obszar wodą.
Zastosuj maści, takie jak wazelina.
Używaj okładów z lodu.
Unikaj zrywania strupów.

Gdy region zostanie zalany nową skórą, możesz zastosować podkład lub inne kosmetyki, aby ukryć widoczne zaczerwienienie.

Leczenie nerwów

Nerwy obwodowe, które nie znajdują się w mózgu lub rdzeniu kręgowym, są odpowiedzialne za większość bólu i drętwienia spowodowanego uszkodzeniem nerwów. Neuropatia jest terminem medycznym dla tej formy uszkodzenia nerwów. Lasery są stosowane w laseroterapii neuropatii w celu poprawy krążenia krwi w dotkniętych regionach. Ponieważ krew przenosi składniki odżywcze i tlen do regionu, nerwy mają większą szansę na wyleczenie, a ból jest zmniejszony.

Energia jest odprowadzana do otaczającej tkanki, gdy laser przenika przez skórę. Energia świetlna z lasera jest przekształcana w energię komórkową i wykorzystywana do zwiększenia krążenia krwi. Mięśnie szkieletowe są niezbędne do krążenia krwi. Mięśnie te prężą się wokół tętnic krwi, aby pomóc sercu pompować krew. Lasery na podczerwień pochłaniają energię z komórek mięśniowych, dzięki czemu są bardziej aktywne i wydajne.

Konkluzja

Chirurgia laserowa to wykorzystanie lasera (co oznacza wzmocnienie światła przez stymulowaną emisję promieniowania) do różnych operacji medycznych i estetycznych. Laser jest rodzajem źródła światła, które może być wykorzystywane w wielu zastosowaniach chirurgicznych. W zależności od lokalizacji i celu procedury wybiera się kilka długości fal lasera.