Лазерная хирургия

Обзор

Лазеры все чаще используются в современной медицине для лечения широкого спектра заболеваний, поскольку спрос на менее навязчивые методы лечения растет. Физика лазеров позволяет применять одни и те же основные концепции к широкому кругу типов тканей с небольшими системными корректировками. Несколько лазерных технологий были исследованы в каждой дисциплине медицины.

Что такое лазерная хирургия?

Лазерная терапия - это медицинские процедуры, которые используют концентрированный свет для лечения пациентов. Свет от лазера (что расшифровывается как усиление света путем стимулированного излучения) настраивается на определенные длины волн, в отличие от большинства других источников света. Это позволяет концентрировать его в сильных балках. Лазерный свет настолько мощный, что он может формировать алмазы и резать сталь.

Лазерная энергия может быть безопасно и эффективно использована для литотрипсии, терапии рака, различных эстетических и реконструктивных операций и абляции аберрантных проводящих путей. Лечение лазерами эквивалентно и, возможно, превосходит лечение с использованием более традиционных подходов для каждого из этих заболеваний.

Лазерная физика

Базовый лазер состоит из лазерной среды (которая контролирует длину волны системы), окруженной двумя параллельными зеркалами, одно из которых частично отражает и частично передает. Электрический источник возбуждает среду до тех пор, пока число атомов в возбужденном состоянии не превысит число в основном состоянии (инверсия популяции).

Когда лазерная среда находится под напряжением, она начинает спонтанно излучать возбужденные фотоны во всех направлениях. Однако крошечное меньшинство этих фотонов движется в унисон вниз по осевой линии лазерной системы между зеркалами. Затем зеркала отражают эти фотоны, усиливая процесс стимулированного излучения. Таким образом, частично передающее зеркало позволяет излучать сильный, когерентный пучок фотонов в виде лазерного света.

Лазерно-тканевое взаимодействие

Воздействие лазера на образец ткани определяется как качествами ткани, так и качествами лазера. Структура, содержание воды, теплопроводность, теплоемкость, плотность и способность поглощать, рассеивать или отражать излучаемую энергию — все это атрибуты ткани. Мощность, плотность, содержание энергии и длина волны являются важными качествами лазера.

Основные рассматриваемые биологические мишени поглощают свет различными способами, и их оптимальные спектры поглощения определяются длиной волны входной энергии фотона. Основными целевыми хромофорами (любым материалом, который поглощает свет) для видимого света и некоторыми ближними инфракрасными лазерами являются гемоглобин и меланин, но вода является единственным хромофором для CO2-лазеров.

Для достижения селективного фототермолиза (использование энергии при высоких пиковых мощностях и короткой ширине импульса для уничтожения только намеченной мишени) без повреждения окружающих тканей ткань-мишень должна содержать хромофоры, поглощающие определенную длину волны лазера, которых нет в окружающих тканях.

Наиболее частыми лазерами, используемыми в медицине и хирургии, являются CO2, Nd: YAG и аргоновые лазеры. CO2-лазер генерирует излучение при 10 600 нм и использует углекислый газ в качестве среды. CO2-лазеры, хотя и являются тканеселективными, не могут быть использованы для селективного фототермолиза, потому что его хромофор, вода, встречается повсюду. Вся энергия удара поглощается в тканевой воде на определенную глубину, предотвращая более глубокое повреждение тканей.

CO2-лазеры работают в невидимом инфракрасном диапазоне волн, что требует использования прицельного луча для точной терапии. Когда лазер фокусируется на ткани, он генерирует чрезвычайно высокую плотность мощности, что приводит к быстрому испарению и абляции ткани. Поскольку излучение лазерного луча связано с квадратом диаметра луча, хирург может быстро переключить лазер из режима разреза в объемное испарение или коагуляцию путем расфокусировки пучка.

CO2-лазер имеет несколько лучевых режимов, каждый из которых оказывает особое влияние на ткани. Непрерывная волна (CW) является самым основным режимом, при котором лазерный луч генерируется, работает в течение заданного периода времени, а затем отключается. Однако более современные лазеры являются квази-CW (ультравыпуклыми), что означает, что они производят короткие импульсы высокой пиковой мощности с чрезвычайно длинными межимпульсными интервалами. Поскольку каждый данный импульс короче, чем время, необходимое для охлаждения ткани-мишени, это позволяет делать более точные разрезы с меньшим накоплением тепла.

Клиническое применение лазеров

По мере того, как малоинвазивные процедуры для лечения различных патологических состояний становятся все более заметными, использование лазеров стало популярным в современной медицине. Лазеры имеют широкий спектр применения в офтальмологии, литотрипсии, выявлении и лечении различных злокачественных новообразований, а также дерматологических и эстетических операциях, помимо их практического использования в операционной.

Камнедробление

В течение последних нескольких десятилетий лазерная литотрипсия была общеустановленной терапией фрагментации мочевых и желчных камней. Лазеры могут выполнять литотрипсию с помощью фотоакустического / фотомеханического эффекта (лазерно-индуцированная ударно-волновая литотрипсия) или в основном фототермического эффекта. импульсный лазер с импульсным красителем 1 мкс является наиболее используемым ударным лазером в литотрипсии и получил значительные исследования. Возбуждение кумаринового красителя производит монохроматический свет, который фрагментирует исчисления в этом аппарате.

Когда камень поглощает лазерный свет, возбужденные ионы образуют быстро растущее и пульсирующее облако, окружающее камень, вызывая ударную волну, которая расщепляет исчисление на осколки. Поскольку этот лазер неэффективен против неабсорбирующих бесцветных конкрементов, таких как цистин, фотосенсибилизаторы (краситель) были эффективно использованы в качестве ирригационных жидкостей и абсорбентов для начала процесса фрагментации.

С другой стороны, длинноимпульсный лазер Holium:YAG фрагментирует математические расчеты в основном с помощью фототермических механизмов. Лазер излучает свет с длиной волны 2 100 нм, которая легко поглощается водой. В подходящей атмосфере жидкость поглощает энергию и поэтому нагревается. Образуется облако пара, разделяющее воду и позволяющее оставшемуся лазерному свету непосредственно попадать на поверхность исчисления, просверливая в ней отверстия и фрагментируя ее.

По сравнению с пневматической литотрипсией, лазерная литотрипсия Ho:YAG является более эффективной эндоскопической техникой для лечения мочеточниковых камней с более высокими показателями фрагментации камней, и обзор, проведенный Тейхманом, пришел к выводу, что этот лазер безопасен, эффективен и работает так же хорошо, если не лучше, чем другие методы, и что он также может быть использован для билиарных камней.

Онкология

Лазеры в настоящее время безопасно используются для лечения злокачественных новообразований в нескольких системах органов. Для людей, которые не являются отличными кандидатами на хирургическое вмешательство, лазерная интерстициальная тепловая терапия (LITT) является предпочтительным терапевтическим вариантом в нейрохирургии. Лазеры стали более безопасными для использования в нейрохирургии с момента их создания, и они эффективно используются для лечения неоперабельных глиом, а также твердых и геморрагических опухолей, таких как менииномы, опухоли глубокого основания черепа и опухоли глубоко в желудочках.

Лазерные методы абляции слизистой оболочки в настоящее время широко и эффективно используются для лечения поверхностных злокачественных новообразований желудочно-кишечного тракта, таких как ранний рак желудка, поверхностный рак пищевода, колоректальная аденома и пищевод Барретта высокой степени. Кроме того, было обнаружено, что лазерная фотодинамическая терапия (ФДТ) является эффективным терапевтическим методом для некоторых видов поражений раком легких.

Благодаря своим фотохимическим, фотомеханическим и фототермическим эффектам прямая лазерная абляция использовалась для непосредственного уничтожения раковых клеток. Фотохимические реакции, которые происходят, в конечном итоге генерируют вредные радикалы, которые вызывают гибель тканей, фотомеханические реакции вызывают стресс и фрагментацию тканей, а фототермические реакции вызывают нагрев и коагуляцию, оба из которых способствуют гибели клеток.

ФДТ был создан около века назад, чтобы улучшить эту технику и более точно нацеливаться на предполагаемые опухолевые клетки, и с тех пор она получила широкую привлекательность. Этот подход к терапии включает в себя доставку фотосенсибилизирующего лекарства с последующим освещением целевой области видимым светом, соответствующим длине волны поглощения фотосенсибилизирующего препарата.

Когда фотосенсибилизатор активируется, он сначала создает возбужденное синглетное состояние, а затем переходит в триплетное состояние, которое производит активные формы кислорода, вредные для опухолевых клеток в присутствии кислорода. Селективное фототермическое лечение, с другой стороны, использует целевой светопоглощающий краситель для увеличения лазерно-индуцированной гибели опухолевых клеток.

Эстетическая и реконструктивная хирургия

Уникальная способность лазеров нацеливаться на определенные структуры и слои тканей делает их очень эффективным инструментом в эстетической и реконструктивной хирургии. В наши годы лазерная шлифовка является выдающимся методом, используемым для антивозрастного лечения, поскольку производство нового коллагена, как известно, уменьшает эффекты фотостарения. Первые процедуры шлифовки кожи использовали абляционные лазерные системы CO2 и Er: YAG для нацеливания на определенную область дермы.

Однако, поскольку эти методы также удаляют большое количество эпидермиса, время восстановления дольше, а неблагоприятные эффекты, такие как инфекции и эритема, усиливаются. Нелабляционные лазеры, такие как мощный импульсный свет, Nd: YAG, диодные и Er: стеклянные лазеры, которые в основном излучают инфракрасный свет, были позже созданы для решения этих проблем.

Целью этих систем является нацеливание на воду в дерме, которая нагревает коллаген и вызывает ремоделирование на протяжении всего процесса. Испарения тканей не происходит, и внешняя рана не образуется, так как существует механизм, который одновременно охлаждает эпидермис. В последнее время фракционированная лазерная шлифовка стала стандартным методом шлифовки кожи. Тонкие лучи высокоэнергетического света используются в фракционированных лазерах, чтобы индуцировать крошечные зоны теплового повреждения («микроскопические тепловые зоны») и обрабатывать только участки кожи за раз.

Лазерный липолиз, в котором используется оптическое волокно, помещенное в канюлю 1 мм, также становится все более популярным в косметической хирургии. Из-за крошечного размера канюли требуется меньший разрез, что приводит к меньшему кровотечению и образованию рубцов. Лазеры 920 нм имеют самый низкий коэффициент поглощения в жировой ткани из всех доступных для медицинского применения лазеров, что позволяет им проникать в более глубокие слои ткани.

Те, у кого длины волн в диапазоне 1,320-1,444 нм, имеют самый высокий коэффициент поглощения в жире, что приводит к меньшей глубине проникновения и способности обрабатывать такие ткани поверхностно. Наиболее широко используемым лазерным липолизным устройством является лазер Nd:YAG, поскольку коэффициент поглощения жировой ткани на этой длине волны приводит к хорошей глубине проникновения со средним поглощением, вызывая только умеренное повышение температуры и, следовательно, небольшое повреждение тканей.

Кроме того, лазерный свет на этой длине волны коагулирует крошечные кровеносные сосуды, что приводит к значительному снижению кровопотери во время лечения. По сравнению со стандартными процедурами Абделаал и Абоэлатта смогли продемонстрировать значительное снижение кровопотери (54%). Кроме того, Мордон и Плот обнаружили, что лазерный липолиз создает более равномерные результаты для кожи.

Наконец, поскольку лазеры могут специально нацеливаться на пораженные сосуды, они являются отличным источником для лечения сосудистых аномалий, таких как пятна портвейна. У пациентов не было много терапевтических вариантов для такого рода аномалий до использования лазеров. Для этой цели используются лазеры, которые преимущественно поглощаются гемоглобином, а не меланином, нанося меньше вреда эпидермису. Недавно были введены лазеры с более длинными волнами и, следовательно, потенциалом для проникновения глубже в ткани.

Абляция проводящих путей

После того, как было признано, что легочные вены (PV) являются основным источником эктопических ударов, которые вызывают пароксизмы фибрилляции предсердий (AF), разработка катетерных абляционных устройств для кольцевой фотоэлектрической изоляции (PVI) была мотивирована. Лазерный баллонный катетер в настоящее время является одной из наиболее регулярно используемых эндоскопических систем абляции (EAS) для лечения ФП. Катетер имеет совместимый баллон на кончике, который постоянно промывается оксидом дейтерия.

После введения катетера в левое предсердие эндоскоп помещается в вал катетера, чтобы обеспечить прямой обзор мишени абляции внутри сердца. 980-нм диодный лазер помещается в центральный просвет и излучает лазерную энергию перпендикулярно валу катетера, покрывая дугу 30 ° и облегчая круговую абляцию вокруг каждой PV.

Оксид дейтерия не поглощает лазер на этой длине волны. В результате он проникает за пределы эндотелия и поглощается молекулами воды, вызывая нагрев и коагуляционный некроз. Данная энергия может быть титрована путем изменения мощности в серии заданных настроек. В зависимости от того, на какую стенку сердца нацелена, энергетические уровни меняются.

Полностью трансмуральное поражение в сердце требуется, чтобы успешно привести к полному блокированию проводимости. Продемонстрированные электрические импульсы, как синхронизированные, так и ФП, все еще могут проходить через 1 мм промежутки в линии абляции Когда сравниваются эффекты различных уровней энергии, исследования показывают, что использование более высоких уровней энергии приводит к более высоким показателям PVI с более низкими частотами рецидивов ФП и без ущерба для профиля безопасности.

Термическое лечение с лазерным наведением МРТ (MRgLITT) широко используется в неврологической хирургии для лечения рефрактерной эпилепсии, либо как способ удаления эпилептических очагов, либо как метод отключения. MRgLITT сочетает в себе диодный лазер (980 нм) с технологией визуализации, чтобы предложить интраоперационные данные, необходимые для регулирования количества подаваемой энергии.

Как используются лазеры во время онкологической хирургии?

Лазерная хирургия - это тип хирургии, в котором для выполнения хирургических процедур используются определенные лазерные лучи, а не такие устройства, как скапелы. Существуют различные типы лазеров, каждый из которых обладает уникальными особенностями, которые выполняют специализированные цели во время операции. Лазерный свет может вводиться непрерывно или прерывисто, и его можно использовать в сочетании с волоконной оптикой для лечения частей тела, которые часто труднодоступны. Некоторые из многочисленных типов лазеров, используемых для терапии рака, следующие:

Углекислотные (CO2) лазеры:

CO2-лазеры могут удалять очень тонкий слой ткани с поверхности кожи, не повреждая более глубокие слои. Опухоли кожи и некоторые предраковые клетки могут быть удалены с помощью CO2-лазера.

Неодим:иттрий-алюминиево-гранатовые (Nd:YAG) лазеры:

Лазеры, содержащие неодим: иттрий-алюминий-гранат (Nd: YAG), могут проникать глубже в ткани и побуждать кровь к более быстрому свертыванию. Лазерный свет может быть послан с помощью оптических кабелей, чтобы достичь менее доступных внутренних органов. Например, лазер Nd:YAG может быть использован для лечения рака горла.

Лазерно-индуцированная интерстициальная термотерапия (LITT):

лазерно-индуцированная интерстициальная термотерапия (LITT) нагревает определенные части тела с помощью лазеров. Лазеры фокусируются на интерстициальных областях (между органами) вблизи опухолей. Тепло лазера повышает температуру опухоли, уменьшая, травмируя или устраняя раковые клетки.

Аргоновые лазеры:

Аргоновые лазеры могут проникать только в самые поверхностные слои тканей, такие как кожа. Фотодинамическая терапия (ФДТ) - это лечение, которое использует аргоновый лазерный свет для активации молекул в раковых клетках.

Кто не должен иметь лазерную терапию?

Косметические операции на коже и глазах, например, считаются плановыми лазерными операциями. Некоторые пациенты определяют, что опасность такого рода операций превышает преимущества. Лазерные процедуры, например, могут ухудшить некоторые проблемы со здоровьем или кожей. Плохое общее состояние здоровья, как и при традиционной хирургии, увеличивает вероятность возникновения проблем.

Прежде чем выбрать лазерную хирургию для любого типа операции, проконсультируйтесь с врачом. Ваш врач может посоветовать вам выбрать традиционные хирургические методы лечения, основанные на вашем возрасте, общем состоянии здоровья, плане здравоохранения и стоимости лазерной хирургии. Например, если вам не исполнилось 18 лет, вы не должны делать операцию на глазу Lasik.

Как подготовиться к лазерной терапии?

Планируйте заранее, чтобы обеспечить время восстановления после процедуры. Убедитесь, что у вас есть кто-то, кто отвезет вас домой после операции. Вы почти наверняка окажетесь под воздействием анестетика или лекарств. Вам может быть рекомендовано принять такие меры, как отказ от любых препаратов, которые могут повлиять на свертываемость крови, таких как разбавители крови, за несколько дней до операции.

Как проводится лазерная терапия?

Процедуры лазерного лечения различаются в зависимости от операции. Эндоскоп (тонкая, освещенная, гибкая трубка) может использоваться для управления лазером и наблюдения тканей в организме при лечении опухоли. Эндоскоп вводится через отверстие тела, такое как рот. Затем хирург направляет лазер на уменьшение или устранение опухоли. Лазеры обычно используются непосредственно на коже во время косметических операций.

Каковы риски?

Лазерная терапия имеет некоторые риски. Риски для кожной терапии включают в себя:

Кровотечение
Инфекция
Боль
Рубцевание
Изменения цвета кожи

Кроме того, ожидаемые результаты терапии могут быть недолговечными, что требует дальнейших сеансов. Некоторые лазерные операции проводятся, пока вы находитесь в состоянии успокоения, что имеет свой собственный набор опасностей. Они заключаются в следующем:

Пневмония
Спутанность сознания после пробуждения от операции
Сердечный приступ
Удар

Лечение также может быть дорогостоящим, что делает его недоступным для всех. В зависимости от вашего плана медицинского обслуживания и практикующего врача или учреждения, которое вы выбираете для своей процедуры, лазерная хирургия глаза может стоить от 600 до 8000 долларов ИЛИ более.

Что происходит после лазерной терапии?

Восстановление после лазерной хирургии сравнимо с восстановлением традиционной хирургии. Возможно, вам придется расслабиться в течение нескольких дней после операции и использовать безрецептурные болеутоляющие средства, пока дискомфорт и отек не исчезнут.

Количество времени, необходимое для восстановления после лазерного лечения, зависит от типа терапии, которую вы провели, и от того, какая часть вашего тела была затронута терапией. Следует строго придерживаться любых указаний, выданных лечащим врачом. Например, если у вас лазерная операция на простате, вам может потребоваться носить мочевой катетер. Это может помочь вам мочиться вскоре после операции.

Вы можете страдать от отека, зуда и сырости, окружающих обработанную область, если у вас было лечение на вашей коже. Ваш врач может нанести мазь и окрасить пораженный участок, чтобы сделать его герметичным и водонепроницаемым. Внимательно выполните следующие действия в первые несколько недель после лечения:

Используйте безрецептурные лекарства от боли, такие как ибупрофен (Advil) или ацетаминофен (Tylenol).
Регулярно очищайте территорию водой.
Применяют мази, например, вазелин.
Используйте пакеты со льдом.
Избегайте ковыряния струпьев.

После того, как область была заполнена новой кожей, вы можете нанести тональный крем или другую косметику, чтобы скрыть любое видимое покраснение.

Лечение нервов

Периферические нервы, которые не находятся в головном или спинном мозге, ответственны за большую часть боли и онемения, вызванных повреждением нервов. Невропатия - это медицинский термин для этой формы повреждения нерва. Лазеры используются в лазерной терапии нейропатии для усиления кровообращения в пораженных областях. Поскольку кровь переносит питательные вещества и кислород в область, нервы имеют более высокие шансы на заживление, и боль уменьшается.

Энергия выделяется в окружающие ткани, когда лазер проникает в кожу. Световая энергия от лазера преобразуется в клеточную энергию и используется для увеличения кровообращения. Скелетные мышцы необходимы для кровообращения. Эти мышцы сгибаются вокруг артерий крови, чтобы помочь сердцу перекачивать кровь. Инфракрасные лазеры поглощают энергию от мышечных клеток, делая их более активными и эффективными.

Заключение

Лазерная хирургия - это использование лазера (что расшифровывается как усиление света путем стимулированного излучения) для различных медицинских и эстетических операций. Лазер - это тип источника света, который может быть использован в ряде хирургических применений. В зависимости от места и цели процедуры выбирается несколько длин волн лазера.