Laserska kirurgija
Pregled
Laserji se vse pogosteje uporabljajo v sodobni medicini za zdravljenje široke palete bolezni, saj raste povpraševanje v manj vsiljivih tehnikah zdravljenja. Fizika laserjev dovoljuje, da se enaki osnovni koncepti uporabljajo za širok spekter vrst tkiv z majhnimi prilagoditvami sistema. V vsaki disciplini medicine je bilo raziskanih več laserskih tehnologij.
Kaj je laserska kirurgija?
Laserske terapije so medicinski postopki, ki uporabljajo zgoščeno svetlobo za zdravljenje bolnikov. Svetloba iz laserja (ki pomeni ojačenje svetlobe s spodbujano emisijo sevanja) je prilagojena določenim valovnimi dolžinam, za razliko od večine drugih svetlobnih virov. To omogoča, da se koncentrira v močne snoje. Laserska svetloba je tako močna, da lahko oblikuje diamante in izreže jeklo.
Laserska energija se lahko varno in učinkovito uporabi za litotripsijo, zdravljenje raka, različne estetske in rekonstruktivne operacije ter ablacijo aberantnih prevodnih poti. Zdravljenje z laserji je enakovredno in morda superiorno kot, upravljanje z uporabo bolj tradicionalnih pristopov za vsako od teh bolezni.
Laserska fizika
Osnovni laser je izdelan iz laserskega medija (ki nadzoruje valovno dolžino sistema), obkrožen z dvema vzporedna ogledala, od katerih je eno delno odsevajoče in delno oddajno. Električni vir vzburja medij, dokler število atomov v vznemirjenem stanju ne presega števila v prizemnem stanju (inverzija populacije).
Ko se laserski medij napaja, začne spontano oddajati navdušene fotone v vse smeri. Vendar pa majhna manjšina teh fotonov potuje enoglasno po središču laserskega sistema med ogledali. Ogledala nato odražajo te fotone, kar pojačuje postopek spodbujanja emisij. Delno prenosno ogledalo tako omogoča emisijo močnega, koherentnega žarka fotonov kot laserske svetlobe.
Lasersko-tkivna interakcija
Vpliv laserja na vzorec tkiva določajo tako lastnosti tkiva kot tudi lastnosti laserja. Struktura, vsebnost vode, toplotna prevodnost, toplotna zmogljivost, gostota in sposobnost absorbacije, razpršenja ali odsev sevanja energije so vsi atributi tkiv. Moč, gostota, vsebnost energije in valovna dolžina so vse pomembne laserske lastnosti.
Glavni biološki cilji, ki se obravnavajo, absorbirajo svetlobo na več različnih načinov, njihova optimalna absorpcijo pa se določa z valovno dolžino vhodne fotone energije. Glavni ciljni kromoforji ( kateri koli material, ki absorbira svetlobo) za vidno svetlobo in nekateri skoraj infrardeči laserji so hemoglobin in melanin, vendar je voda edini kromofor za CO2 laserje.
Za doseganje selektivne fototermolize (uporaba energije pri visokih močeh in kratkih pulzovnih širin za uničenje predvidenega cilja samo) ne da bi oškodovalo okoliško tkivo, mora ciljno tkivo vsebovati kromoforje, ki absorbirajo specifično lasersko valovno dolžino, ki je ne najdemo v okoliškem tkivu.
Najpogostejši laserji, ki se uporabljajo v medicini in kirurgiji, so CO2, Nd:YAG in Argon laserji. CO2 laser proizvaja sevanje pri 10.600 nm in kot svoj medij uporablja ogljikov dioksid. CO2 laserjev, čeprav je tkivo selektivno, ni mogoče zaposliti za selektivno fototermolizo, ker se njegov kromofor, voda, pojavlja povsod. Vsa udarna energija se absorbira v tkivni vodi do določene globine, kar preprečuje globlje poškodbe tkiv.
CO2 laserji delujejo v nevidnem infrardečem valovnem pasu, kar zahteva uporabo merilnega žarka za natančno zdravljenje. Ko je laser osredotočen na tkivo, ustvarja izjemno visoko gostoto moči, kar ima za posledico hitro izparitev in ablacijo tkiv. Ker je obsevanje laserskega žarka povezano z inverzno vrednostjo kvadrata premera žarka, lahko kirurg z deaktivacijo žarka hitro preklopi laser iz načina rezov na razsuto izparitev ali koagulacijo.
CO2 laser ima več načinov žarka, od katerih ima vsak poseben učinek na tkivo. Neprekinjeni val (CW) je najosnovnejši način, v katerem nastaja laserski žarek, deluje določeno časovno obdobje in se nato izklopi. Vendar pa so bolj sodobni laserji kvazi-CW (ultrapulsing), kar pomeni, da proizvajajo kratke visoko vrhnje impulze moči z izjemno dolgotrajnimi medpulznimi intervali. Ker je vsak dani impulz krajši od časa, ki je potreben za hlajenje ciljnega tkivo, to omogoča natančnejšo sekcijo z manj kopičiti toplote.
Klinične uporabe laserjev
Ker minimalno invazivni postopki za zdravljenje različnih patoloških stališč postajajo vse bolj izostani, se je uporaba laserjev povečala v priljubljenosti v sodobni medicini. Laserji imajo poleg praktične uporabe v operacijski sobi tudi široko paleto aplikacij v oftalmologiji, litotripsiji, odkrivanju in zdravljenju različnih malignih obolenj, pa tudi dermatoloških in estetskih operacijah.
Litotripsijo
V zadnjih nekaj desetletjih je laserska litotripsa splošno uveljavljena terapija za drobljenje sečil in biliarnih kamnov. Laserji lahko izvedejo litotripsijo s fotoakustičnim/fotomehaničnim učinkom (lasersko poučen šok-val litotripsijo) ali predvsem fototermalni učinek. 1-μsec pulzira-dye laser je najbolj uporablja šok val laser v litotripsi in je prejel znatne raziskave. Razburjenje coumarin dye proizvaja monokromatsko svetlobo, ki razdroblja izračun v tem aparatu.
Ker kamen absorbira lasersko svetlobo, pridelani vznemirjeni ioni tvorijo hitro rastoči in utripajoči oblak, ki obdaja kamen, kar povzroča udarni val, ki razdeli račun na drobce. Ker je ta laser neučinkovit proti nonabsorbent brezbarvnem izračunu, kot je cistin, so bili fotosenzitizatorji (barvilo) učinkovito izkoriščeni kot namakalne tekočine in absorbenti za zagon postopka razdrobljenosti.
Dolgo utripa holium:YAG laser, po drugi strani, fragmenti izračunajo večinoma s fototermalnih mehanizmov. Laser oddaja svetlobo z valovno dolžino 2.100 nm, ki jo voda zlahka absorbira. V primernem ozračju tekočina absorbira energijo in se zato se greje. Oblak hlapov se oblikuje, deli vodo in omogoča preostali laserski svetlobi, da neposredno zadene kalkulatorno površino, dolgočasne luknje v nj in jo razdroblje.
V primerjavi s pnevmatsko litotripsijo je Ho:YAG laserska litotripsija učinkovitejša endoskopska tehnika za obdelavo sečnin, z višjo stopnjo fragmentacije kamna, in pregled, ki ga je opravil Teichman, je zaključil, da je ta laser varen, učinkovit, in deluje prav tako dobro, če ne bolje, kot druge modalitete, in da se lahko uporablja tudi za žolčni kamni.
Onkologija
Laserji se zdaj varno uporabijo za zdravljenje malignih obolenj v več organskih sistemih. Za posameznike, ki niso odlični kirurški kandidati, je laserska intersticijska termična terapija (LITT) favorična terapevtska možnost v nevrokirurgiji. Laserji so od začetka bolj varni za delo v nevrokirurgiji, učinkovito pa se uporabljajo za zdravljenje neosnovnih gliomov, pa tudi trdih in hemoragičnih tumorjev, kot so meniniomi, tumorji globoke lobanjske baze in tumorji globoko v pretincih.
Lasersko podprte metode ablacije sluznice so zdaj široko in učinkovito uporabljene za zdravljenje površinskih gastrointestinalnih malignih bolezni, kot so zgodnji rak želodca, površinski rak požiralnika, kolorektalni adenom, in visokokakovostni Barrettov požiralnik. Poleg tega se je ugotovilo, da je lasersko podprto fotodinamično zdravljenje (PDT) učinkovita terapevtska tehnika za nekatere vrste lezije pljučnega raka.
S pomočjo fotokemičnih, fotomehaničnih in fototermalnih učinkov je bila neposredna laserska ablacija izkoriščena za neposredno uničevanje rakavih celic. Fotokemične reakcije, ki se pojavijo sčasoma ustvarijo škodljive radikale, ki povzročajo smrt tkiv, fotomehanske odzive povzročajo tkivni stres in fragmentacijo, fototermalne reakcije pa povzročajo ogrevanje in koagulacijo, obe pa spodbujata celično smrt.
PDT je bil ustvarjen pred približno stoletjem, da bi izboljšali to tehniko in bolj natančno ciljajo na predvidene tumorske celice, in je nabora široko razširjeno privlačnost od takrat. Ta pristop terapije zajema dostavo fotosenzibilnega zdravila, ki mu sledi osvetlitev ciljne regije z vidno svetlobo, ki se ujema s fotosenzibilnimi valovnimi dolžinami absorpcije zdravila.
Ko se fotosenzitizator aktivira, najprej ustvari vznemirjeno enotno stanje in nato prehaja v stanje trojčkov, ki proizvaja reaktivne vrste kisika, ki so škodljive za neoplastične celice v prisotnosti kisika. Selektivno fototermalno zdravljenje, po drugi strani, zaposluje ciljno svetlobo absorbirajoča bojev za povečanje lasersko inducirana tumorske celice smrt.
Estetska in rekonstruktivna kirurgija
Edinstvena sposobnost laserjev, da ciljajo na določene strukture in plasti tkiv, jih naredi zelo učinkovito orodje v estetski in rekonstruktivni kirurgiji. V sodobnih letih je lasersko obnavljanje bila izpopolnjena tehnika za zdravljenje proti staranju, saj je znano, da proizvodnja novega kolagena zmanjšuje učinke fotoaginga. Prvi postopki obnavljanja kože so uporabljali ablativni CO2 in Er: YAG laserske sisteme za ciljanje na določeno regijo dermis.
Ker pa te metode tudi odstranijo veliko količino povrhnjice, je čas rekuperacije daljši in so okrepljeni škodljivi učinki, kot so okužbe in eritem. Kasneje so bili ustvarjeni nonablativni laserji, kot so močna utripajoča svetloba, Nd:YAG, dioda in Er:stekleni laserji, ki večinoma oddajajo infrardečo svetlobo.
Namen teh sistemov je ciljati na vodo v dermisu, ki segreje kolagen in povzroča preusklajenost skozi ves proces. Izhlapevanje tkiv se ne pojavi in ne nastane zunanja rana, saj obstaja mehanizem, ki sočasno hladi povrhnjico. Pred kratkim je frakcijo lasersko ponastaje postalo standardna metoda obnavljanja kože. Fini žarki visokoenergetske svetlobe so zaposleni v frakciranih laserji, da povzročijo drobne cone toplotne poškodbe ("mikroskopske toplotne cone") in zdravijo samo dele kože naenkrat.
V kozmetični kirurgiji postaja vse bolj priljubljena tudi laserska lipoliza, ki zaposluje optično vlakno, dano v 1-mm kanulo. Zaradi drobne velikosti kanile je potreben manjši zamah, kar ima za posledico manj krvavitev in razvoj brazgotin. 920 nm laserji imajo najnižji absorpcijo koeficient v tkivu od vseh laserjev, dostopnih za medicinsko uporabo, kar jim omogoča, da prodrejo globlje plasti tkiv.
Tisti z valovno dolžino v območju 1.320-1.444 nm imajo največji absorpcijo koeficient maščobe, kar ima za posledico plitvejšo globino penetracije in sposobnost površinskega zdravljenja takšnih tkiv. Najbolj obsežno uporabljena laserska naprava za lipolizo je Nd:YAG laser, saj absorpcijo koeficient maščobnega tkiva na tej valovni dolžini povzroči dobro globino penetracije s srednje absorpcijo, ki ustvarja le blago povišanje temperature in posledično majhno poškodbo tkiva.
Poleg tega laserska svetloba na tej valovni dolžini strjuje drobne žile, kar ima za posledico znatno zmanjšano izgubo krvi med zdravljenjem. V primerjavi s standardnimi postopki sta abdelaal in Aboelatta dokazala znatno zmanjšanje izgube krvi (54 %). Poleg tega sta Mordon in Plot odkrila, da laserska lipoliza ustvarja bolj tudi kožne izide.
Nazadnje, ker laserji lahko posebej ciljajo na bolno vaskulaturo, so odličen vir za zdravljenje žilnih nepravilnosti, kot so madeži pristaniških vin. Bolniki pred uporabo laserjev niso imeli veliko terapevtskih možnosti za te vrste anomalije. V ta namen se uporabljajo laserji, ki jih hemoglobin prednostno absorbira nad melaninom, kar povzroča manj škode povrhnjici. Pred kratkim so uvedli laserje z daljšimi valovnimi dolžinami, s tem pa tudi možnost, da prodrejo globlje v tkivo.
Ablacija prevodnih poti
Ko je bilo priznano, da so pljučne žile (PV) glavni vir ektopičnih utripov, ki povzročajo atrijsko fibrilacijo (AF) paroksizmov, je bil motiviran razvoj kateterskih ablacijskih naprav za obostransko izoliranost PV (PVI). Laserski balonski kateter je zdaj eden od najbolj redno izkoriščenih endoskopskih ablacijskih sistemov (EAS) za zdravljenje AF. Kateter ima na konici skladen balon, ki se nenehno splakuje z deuterijevim oksidom.
Po vstavitvi katetra v levi atrij se v kateter postavi endoskop, da se zagotovi neposreden pogled na avlacijski cilj znotraj srca. Diodeni laser 980-nm se postavi v sredinski lumen in oddaja lasersko energijo, pravokotno na katetersko gred, ki pokriva 30° lok in olajša krožno ablacijo okoli vsakega PV.
Deuterij oksid ne absorbira laserja na tej valovni dolžini. Zaradi tega prodira mimo endotela in ga absorbirajo molekule vode, kar povzroča ogrevanje in koagulacijo nekroze. Dano energijo lahko titrirajo tako, da se moč razlikuje v nizu določenih nastavitev. Glede na to, katera srčna stena je usmerjena, se raven energije spremeni.
Popolna transmuralna lezija v srcu je potrebna, da uspešno povzroči popoln prevodni blok. dokazani električni impulzi, tako časovno kot AF, bi lahko še vedno potovali več kot 1 mm vrzeli v ablacijski liniji Ko se primerjajo učinki različnih energijskih stopenj, raziskave kažejo, da uporaba višjih stopenj energije vodi v višjih stopnjah PVI z nižjimi stopnjami ponovitev AF in brez kompromisa varnostnega profila.
Z MRI vodeno lasersko inducirano toplotno zdravljenje (MRgLITT) se v nevrološki operaciji obsežno uporablja za zdravljenje ognjevarne epilepsije, bodisi kot način ablatiranja epileptičnih focijev bodisi kot tehnika odklopa. MRgLITT združuje diodni laser (980-nm) s tehnologijo slikanja za ponujanje intraoperativnih podatkov, potrebnih za uravnavanje količine dobavljene energije.
Kako se laserji uporabljajo med operacijo raka?
Laserska kirurgija je vrsta operacije, pri kateri se za kirurške posege uporabljajo specifični laserski žarki, namesto naprav, kot so skalpeli. Obstajajo različne vrste laserjev, vsak z edinstvenimi funkcijami, ki opravljajo specializirane namene med operacijo. Lasersko svetlobo lahko dajemo neprekinjeno ali prekinjeno, v povezavi z optiko vlaken pa jo lahko uporabljamo za zdravljenje delov telesa, ki jih je pogosto težko doseči. Nekatere od številnih vrst laserjev, ki se uporabljajo za zdravljenje raka, so naslednje:
- Laserji ogljikovega dioksida (CO2):
Co2 laserji lahko odstranijo zelo tanko plast tkiv s površine kože, ne da bi omehteli globlje plasti. Kožni tumorji in nekatere predkancerozno celice se lahko odstranijo z laserjem CO2.
- Neodim:itrij-aluminij-garnet (Nd:YAG) laserji:
Laserji, ki vsebujejo neodimij:itrij-aluminij-garnet (Nd:YAG) lahko prodrejo globlje v tkivo in povzročijo hitrejše strjevanje krvi. Laserska svetloba se lahko pošlje z optičnimi kabli za dosego manj dostopnih notranjih organov. Laser Nd:YAG se lahko na primer uporablja za zdravljenje raka grla.
- Intersticijska termoterapija z laserjem (LITT):
intersticijsko termoterapijo (LITT) z laserji segreva določene dele telesa. Laserji so osredotočeni na intersticijske regije (med organi) v bližini tumorjev. Laserska vročina dviga temperaturo tumorja, se krči, poškoduje ali odpravi rakave celice.
- Argon laserji:
Argon laserji lahko prodrejo le v najbolj površinske plasti tkiv, kot je koža. Fotodinamična terapija (PDT) je zdravljenje, ki zaposluje argon lasersko svetlobo za aktiviranje molekul v rakavih celicah.
Kdo ne bi smel imeti laserske terapije?
Kozmetične operacije kože in oči, na primer, veljajo za izbirne laserske operacije. Nekateri bolniki ugotovijo, da nevarnosti teh vrst operacij presegajo prednosti. Laserski postopki lahko na primer poslabšajo nekatere težave z zdravjem ali kožo. Slabo splošno zdravje, tako kot pri tradicionalni operaciji, povečuje vaše možnosti za težave.
Pred izbiro za lasersko operacijo za katero koli vrsto operacije, se posvetujte z zdravnikom. Zdravnik vam lahko svetuje, da izbirate tradicionalne kirurške tretmaje na podlagi vaše starosti, splošnega zdravja, zdravstvenega načrta in stroškov laserske kirurgije. Na primer, če ste mlajši od 18 let, ne smete dobiti Lasik očesne operacije.
Kako se pripravim na lasersko terapijo?
Načrtujte vnaprej, da omogočite čas okrevanja po postopku. Po operaciji te bo nekdo odpeljal domov. Skoraj zagotovo boste pod učinki anestetik ali drog. Morda vam je priporočljivo, da nekaj dni pred operacijo sprejmete ukrepe, kot je odpoved vseh zdravil, ki bi lahko vplivala na strjevanje krvi, kot so redčilci krvi.
Kako je laserska terapija končana?
Laserski postopki zdravljenja se razlikujejo glede na delovanje. Endoskop (tanka, osvetljena, prilagodljiva cev) se lahko uporablja za usmerjanje laserja in opazovanje tkiv znotraj telesa pri zdravljenju tumorja. Endoskop se uvaja skozi ledeno orifijo, kot so usta. Kirurg naslednji usmerja laser za zmanjšanje ali odpravo tumorja. Laserji se med kozmetičnimi operacijami običajno uporabljajo neposredno na kožo.
Kakšna so tveganja?
Laserska terapija ima nekaj tveganj. Tveganja za zdravljenje kože vključujejo:
- Krvavitev
- Okužba
- Bolečina
- Brazgotinjenje
- Spremembe barve kože
Poleg tega pričakovani rezultati zdravljenja morda ne bodo trajni, kar zahteva nadaljnje seje. Nekatere laserske operacije se izvajajo, medtem ko ste pod sedat, ki ima svoj nabor nevarnosti. So naslednji:
Tudi tretmaji so lahko drago, zaradi česar so nedostopni vsem. Odvisno od vašega zdravstvenega načrta in zdravnika ali objekta, ki ga izberete za svoj postopek, lasersko operacijo oči lahko stane kjerkoli od $600 do $8,000 ali več.
Kaj se zgodi po laserski terapiji?
Okrevanje po laserski operaciji je primerljivo s tisto v tradicionalni operaciji. Morda boste morali sprostiti za nekaj dni po operaciji in uporabite over-the-counter lajšanje bolečin, dokler ne bo neugodje in oteklina ponehajo.
Čas, potreben za okrevanje po laserskem zdravljenju, je odvisen od vrste terapije, ki ste jo imeli in koliko vašega telesa je vplivalo zdravljenje. Strogo se morate morajo narediti vse navodila, ki jih izda vaš zdravnik. Če imate na primer lasersko operacijo prostate, boste morda morali nositi sečni kateter. To vam lahko pomaga urinirati kmalu po operaciji.
Če ste imeli zdravljenje na koži, lahko trpite zaradi otekline, srbenja in surovosti, ki obdaja zdravljeno regijo. Zdravnik lahko uporabi mazilo in obleče prizadeto regijo, da je nepretesna in vodoodporna. Pazite, da v prvih nekaj tednih po zdravljenju izvedete naslednje:
- Uporabite zdravila over-the-counter za bolečino, kot so ibuprofen (Advil) ali acetaminophen (Tylenol).
- Območje redno čistite z vodo.
- Nanesite mazila, kot je zemeljski žele.
- Uporabite ledene pakete.
- Izogibajte se izbrati vse očala.
Ko je regija prežeta z novo kožo, lahko uporabite podlago ali drugo kozmetiko, da prikreš vse vidne rdečice.
Zdravljenje živcev
Periferni živci, ki jih ne najdemo v možganih ali hrbtenjači, so odgovorni za veliko bolečine in otrplost, ki jih povzroči poškodba živcev. Nevropatija je medicinski izraz za to obliko poškodbe živcev. Laserji se uporabljajo pri nevropatiji lasersko terapijo za povečanje krvnega obtoka prizadetim regijam. Ker kri prenaša hranila in kisik v regijo, imajo živci večje možnosti za ocelitev in bolečina se zmanjša.
Energija se izpušča v okoliško tkivo, ko laser prodre v kožo. Svetlobna energija iz laserja se pretvori v celično energijo in se uporablja za povečanje krvnega obtoka. Skeletne mišice so bistvenega pomena za krvni obtok. Te mišice se gibajo okoli krvnih arterij, da pomagajo srce črpati kri. Infrardeči laserji absorbirajo energijo iz mišičnih celic, zaradi česar so bolj aktivni in učinkoviti.
Sklep
Laserska kirurgija je uporaba laserja (ki pomeni ojačenje svetlobe s spodbujano emisijo sevanja) za različne medicinske in estetske operacije. Laser je vrsta svetlobnega vira, ki se lahko uporabi v vrsti kirurških aplikacij. Glede na lokacijo in cilj postopka se izbere več laserskih valovnih dolžin.