Лазерна хірургія
Огляд
Лазери все частіше використовуються в сучасній медицині для лікування широкого спектру захворювань, оскільки зростає попит на менш нав'язливі методи лікування. Фізика лазерів дозволяє застосовувати ті ж основні поняття до широкого спектру типів тканин з невеликими системними коригуваннями. У кожній дисципліні медицини досліджено кілька лазерних технологій.
Що таке лазерна хірургія?
Лазерна терапія - це медичні процедури, які використовують концентроване світло для лікування пацієнтів. Світло від лазера (що розшифровується як посилення світла за рахунок стимульованого випромінювання випромінювання) налаштовується на певні довжини хвиль, на відміну від більшості інших джерел світла. Це дозволяє сконцентрувати його в міцні балки. Лазерне світло настільки потужний, що може формувати діаманти і різати сталь.
Лазерна енергія може бути безпечно та ефективно використана для літотрипсії, терапії раку, різноманітних естетичних та реконструктивних операцій та абляції аберантних провідних шляхів. Лікування лазерами еквівалентно і, можливо, перевершує управління з використанням більш традиційних підходів для кожного з цих захворювань.
Лазерна фізика
Базовий лазер складається з лазерного середовища (яка контролює довжину хвилі системи), оточеного двома паралельними дзеркалами, одне з яких частково відбиває, а частково передає. Електричне джерело збуджує середу до тих пір, поки кількість атомів в збудженому стані не перевищить число в основному стані (інверсія популяції).
Коли лазерне середовище знаходиться під напругою, вона починає мимовільно випромінювати збуджені фотони в усіх напрямках. Однак крихітна меншість цих фотонів в унісон подорожує по центральній лінії лазерної системи між дзеркалами. Потім дзеркала відображають ці фотони, посилюючи процес стимульованого випромінювання. Таким чином, частково передає дзеркало дозволяє випромінювати сильний, когерентний пучок фотонів у вигляді лазерного світла.
Лазерно-тканинна взаємодія
Вплив лазера на зразок тканини визначається як якостями тканини, так і лазера. Структура, вміст води, теплопровідність, теплоємність, щільність і здатність поглинати, розсіювати або відображати випромінювану енергію - все це тканинні атрибути. Потужність, щільність, вміст енергії та довжина хвилі - все це важливі якості лазера.
Основні біологічні мішені, що розглядаються, поглинають світло різними способами, а їх оптимальні спектри поглинання визначаються довжиною хвилі вхідної енергії фотона. Основними хромофорами-мішенями (будь-який матеріал, який поглинає світло) для видимого світла і деяких ближніх інфрачервоних лазерів є гемоглобін і меланін, але вода є єдиним хромофором для CO2-лазерів.
Для досягнення селективного фототермолізу (використання енергії на високих пікових потужностях і коротких широтах імпульсів для руйнування наміченої мети поодинці) без пошкодження навколишніх тканин, тканина-мішень повинна містити хромофори, які поглинають певну довжину хвилі лазера, яка не знаходиться в навколишній тканині.
Найчастішими лазерами, що використовуються в медицині та хірургії, є CO2, Nd:YAG та аргонові лазери. CO2-лазер генерує випромінювання на 10 600 нм і використовує вуглекислий газ як своє середовище. CO2-лазери, хоча і є тканинно-селективними, не можуть бути використані для селективного фототермолізу, оскільки його хромофор, вода, зустрічається повсюдно. Вся енергія удару поглинається в тканинній воді на певну глибину, запобігаючи більш глибоке травмування тканин.
CO2-лазери працюють у невидимій інфрачервоній смузі хвиль, що вимагає використання прицільного променя для точної терапії. Коли лазер фокусується на тканині, він генерує надзвичайно високу щільність потужності, що призводить до швидкої випаровування та абляції тканини. Оскільки опромінення лазерного променя пов'язане з оберненістю квадрата діаметра променя, хірург може швидко переключити лазер з режиму розрізу на об'ємну вапоризацію або коагуляцію шляхом розфокусування променя.
СО2-лазер має кілька режимів променя, кожен з яких надає особливий вплив на тканини. Безперервна хвиля (КВ) - це самий базовий режим, в якому генерується лазерний промінь, експлуатується протягом заданого періоду часу, а потім відключається. Однак більш сучасними лазерами є квазі-CW (ультрапульсуючі), що означає, що вони виробляють короткі імпульси високої пікової потужності з надзвичайно тривалими міжімпульсними інтервалами. Оскільки кожен наданий імпульс коротший, ніж час, необхідний для охолодження цільової тканини, це дозволяє зробити більш точні розрізи з меншим накопиченням тепла.
Клінічні застосування лазерів
У міру того як малоінвазивні процедури лікування різних патологічних станів стають все більш помітними, в сучасній медицині популярність застосування лазерів зросла. Лазери мають широкий спектр застосування в офтальмології, літотрипсії, виявленні та лікуванні різних злоякісних новоутворень, а також дерматологічних і естетичних операціях, крім практичного використання в операційній.
Літотрипсія
Протягом останніх кількох десятиліть лазерна літотрипсія була загально встановленою терапією для фрагментації сечових і жовчних каменів. Лазери можуть виконувати літотрипсію фотоакустичним/фотомеханічним ефектом (лазерно-індукована ударно-хвильова літотрипсія) або переважно фототермічним ефектом. Імпульсно-фарбувальний лазер 1-Мсек є найбільш використовуваним ударно-хвильовим лазером в літотрипсії і отримав значні дослідження. Збудження кумаринового барвника виробляє однотонне світло, яке фрагментує конкременти в цьому апараті.
Оскільки камінь поглинає лазерне світло, вироблені збуджені іони утворюють швидко зростаючу і пульсуючу хмару, що оточує камінь, викликаючи ударну хвилю, яка розщеплює числення на черепки. Оскільки цей лазер неефективний проти неабсорбентних безбарвних конкрементів, таких як цистин, фотосенсибілізатори (барвник) були ефективно використані як зрошувальні рідини та абсорбенти для початку процесу фрагментації.
Довгоімпульсний лазер Holium:YAG, з іншого боку, фрагменти обчислюються переважно фототермічними механізмами. Лазер випромінює світло з довжиною хвилі 2 100 нм, яке легко поглинається водою. У відповідній атмосфері рідина поглинає енергію і тому нагрівається. Утворюється хмара парів, що розділяє воду і дозволяє залишився лазерному світлу безпосередньо потрапляти на поверхню конкременту, розточуючи в ній отвори і фрагментуючи її.
У порівнянні з пневматичною літотрипсією, лазерна літотрипсія Ho:YAG є більш ефективною ендоскопічною технікою для лікування каменів сечоводу, з більш високими показниками фрагментації каменів, і огляд, проведений Тейхманом, дійшов висновку, що цей лазер безпечний, ефективний і працює так само добре, якщо не краще, ніж інші модальності, і що він також може бути використаний для жовчних каменів.
Онкології
Зараз лазери безпечно використовуються для лікування злоякісних новоутворень у багатьох системах органів. Для осіб, які не є відмінними кандидатами на хірургічне втручання, лазерна інтерстиціальна теплова терапія (LITT) є улюбленим терапевтичним варіантом у нейрохірургії. Лазери стали більш безпечними для використання в нейрохірургії з моменту їх створення, і вони були ефективно використані для лікування нерезективних гліом, а також твердих і геморагічних пухлин, таких як менініоми, пухлини глибокої основи черепа та пухлини глибоко в шлуночках.
Методи абляції слизової оболонки з лазерною підтримкою в даний час широко і ефективно використовуються для лікування поверхневих злоякісних новоутворень шлунково-кишкового тракту, таких як ранній рак шлунка, поверхневий рак стравоходу, аденома прямої кишки та стравохід Барретта високого ступеня. Крім того, було встановлено, що лазерна фотодинамічна терапія (PDT) є ефективною терапевтичною технікою для деяких видів уражень раку легенів.
Завдяки своїм фотохімічним, фотомеханічним та фототермічним ефектам пряма лазерна абляція була використана для безпосереднього знищення ракових клітин. Фотохімічні реакції, що відбуваються, в кінцевому підсумку генерують шкідливі радикали, які викликають загибель тканин, фотомеханічні реакції викликають стрес і фрагментацію тканин, а фототермічні реакції викликають нагрівання і коагуляцію, обидва з яких сприяють загибелі клітин.
PDT був створений близько століття тому, щоб удосконалити цю техніку і точніше орієнтуватися на передбачувані пухлинні клітини, і з тих пір він отримав широку привабливість. Цей підхід до терапії включає доставку фотосенсибілізуючого препарату з подальшим освітленням цільової області видимим світлом, що відповідає довжині хвилі поглинання фотосенсибілізуючого препарату.
Коли фотосенсибілізатор активується, він спочатку створює збуджений синглетний стан, а потім переходить у триплетний стан, який виробляє активні види кисню, шкідливі для неопластичних клітин у присутності кисню. Селективна фототермічна обробка, з іншого боку, використовує цілеспрямований світлопоглинаючий барвник для збільшення загибель пухлинних клітин, викликаних лазером.
Естетична та реконструктивна хірургія
Унікальна здатність лазерів націлюватися на певні структури та шари тканини робить їх дуже ефективним інструментом в естетичній та реконструктивній хірургії. У сучасні роки лазерна шліфовка була видатною технікою, що використовується для антивікової обробки, оскільки відомо, що виробництво нового створення колагену зменшує ефекти фотостаріння. Перші процедури шліфування шкіри використовували аблятивні лазерні системи CO2 та Er: YAG для націлювання на певну область дерми.
Однак, оскільки ці методи також видаляють велику кількість епідермісу, час відновлення сил є довшим, а побічні ефекти, такі як інфекції та еритема, посилюються. Для вирішення цих проблем пізніше були створені нонабальні лазери, такі як потужне імпульсне світло, Nd:YAG, діодні та Er:скляні лазери, які в основному випромінюють інфрачервоне світло.
Призначення цих систем полягає в націлюванні на воду в дермі, яка зігріває колаген і викликає ремоделювання протягом усього процесу. Випаровування тканин не відбувається, і зовнішня рана не утворюється, так як існує механізм, який одночасно охолоджує епідерміс. Останнім часом фракціонована лазерна шліфовка стала стандартним методом шліфування шкіри. Тонкі пучки високоенергетичного світла використовуються в фракціонованих лазерах для індукування крихітних зон теплового ураження («мікроскопічних теплових зон») і обробки лише ділянок шкіри за раз.
Лазерний ліполіз, в якому використовується оптичне волокно, введене в 1-мм канюлю, також стає все більш популярним в косметичній хірургії. Через крихітного розміру канюлі потрібно менший розріз, що призводить до меншої кровотечі та розвитку рубця. Лазери 920 нм мають найнижчий коефіцієнт поглинання в жировій тканині будь-якого лазера, доступного для медичного застосування, дозволяючи їм проникати в більш глибокі шари тканини.
Ті, у кого довжини хвиль знаходяться в діапазоні 1,320-1,444 нм, мають найвищий коефіцієнт поглинання жиру, в результаті чого менша глибина проникнення і здатність поверхнево обробляти такі тканини. Найбільш широко використовуваним лазерним пристроєм ліполізу є лазер Nd:YAG, оскільки коефіцієнт поглинання жирової тканини на цій довжині хвилі призводить до хорошої глибини проникнення з середнім поглинанням, що призводить лише до легкого підвищення температури і, отже, незначного пошкодження тканин.
Крім того, лазерне світло на цій довжині хвилі згортає крихітні кровоносні судини, що значно зменшує крововтрату під час лікування. Якщо порівнювати зі стандартними процедурами, Абделаал і Абоелатта змогли продемонструвати значне зниження крововтрати (54%). Крім того, Мордон і Плот виявили, що лазерний ліполіз створює більш рівні результати шкіри.
Нарешті, оскільки лазери можуть спеціально націлюватися на хвору судинну систему, вони є відмінним джерелом для лікування судинних аномалій, таких як плями портвейну. Пацієнти не мали багато терапевтичних варіантів такого роду аномалій до використання лазерів. Для цієї мети використовуються лазери, які переважно поглинаються гемоглобіном над меланіном, завдаючи меншої шкоди епідермісу. Нещодавно були введені лазери з довшими довжинами хвиль, а отже, і потенціалом проникнення глибше в тканини.
Абляція провідних шляхів
Після того, як було визнано, що легеневі вени (ПВ) є основним джерелом позаматкових ударів, що викликають пароксизми миготливої аритмії (АФ), була мотивована розробка пристроїв катетерної абляції для окружної PV-ізоляції (PVI). Лазерний балонний катетер в даний час є однією з найбільш регулярно використовуваних ендоскопічних систем абляції (EAS) для лікування АФ. Катетер має на кінчику відповідний балон, який постійно промивається оксидом дейтерію.
Після введення катетера в ліве передсердя в шахту катетера поміщають ендоскоп, щоб забезпечити прямий огляд мішені абляції всередині серця. 980-нм діодний лазер поміщений в центральний просвіт і випромінює лазерну енергію перпендикулярно валу катетера, покриваючи дугу 30° і полегшуючи кругову абляцію навколо кожного PV.
Оксид дейтерію не поглинає лазер на цій довжині хвилі. В результаті він проникає повз ендотелію і поглинається молекулами води, викликаючи нагрівання і коагуляційний некроз. Дана енергія може бути титрована шляхом зміни потужності в ряді заданих параметрів. Залежно від того, на яку стінку серця націлена, змінюються рівні енергії.
Повністю трансмуральне ураження серця потрібно, щоб успішно призвести до повного блоку провідності. продемонстровані електричні імпульси, як приурочені, так і AF, все ще можуть переміщатися через 1 мм розриви в лінії абляції Коли порівнюються ефекти різних енергетичних рівнів, дослідження показують, що використання більших енергетичних рівнів призводить до більш високих показників PVI з нижчими частотами повторення AF і без компромісу профілю безпеки.
Лазерно-індукована термічна обробка під контролем МРТ (MRgLITT) широко використовується в неврологічній хірургії для лікування рефрактерної епілепсії, або як спосіб абляції епілептичних вогнищ, або як метод відключення. MRgLITT поєднує діодний лазер (980-нм) з технологією візуалізації, щоб запропонувати інтраопераційні дані, необхідні для регулювання кількості енергії, що поставляється.
Як лазери використовуються під час операції на рак?
Лазерна хірургія - це тип хірургії, в якому для виконання хірургічних процедур використовуються специфічні лазерні промені, а не такі пристрої, як лопатки. Існують різні типи лазерів, кожен з яких має унікальні особливості, які виконують спеціалізовані цілі під час операції. Лазерне світло може вводитися безперервно або з перервами, і його можна використовувати разом з волоконною оптикою для обробки частин тіла, до яких часто важко дістатися. Деякі з численних типів лазерів, що використовуються для терапії раку, такі:
- Лазери з вуглекислим газом (CO 2):
CO2-лазери можуть видалити дуже тонкий шар тканини з поверхні шкіри, не пошкоджуючи більш глибокі шари. Пухлини шкіри та деякі передракові клітини можуть бути видалені за допомогою CO2-лазера.
- Неодим:ітрій-алюмінієво-гранатові (Nd:YAG) лазери:
Лазери, що містять неодим:ітрій-алюміній-гранат (Nd:YAG), можуть проникати глибше в тканини і спонукати кров швидше згортатися. Лазерне світло може бути надіслано за допомогою оптичних кабелів, щоб досягти менш доступного доступу всередині органів. Наприклад, лазер Nd:YAG можна використовувати для лікування раку горла.
- Лазерно-індукована інтерстиціальна термотерапія (LITT):
лазерно-індукована інтерстиціальна термотерапія (LITT) нагріває конкретні частини тіла лазерами. Лазери зосереджені на інтерстиціальних ділянках (між органами) поблизу пухлин. Тепло лазера підвищує температуру пухлини, скорочуючись, травмуючи або усуваючи ракові клітини.
- Аргонові лазери:
Аргонові лазери можуть проникати тільки в самі поверхневі шари тканин, наприклад, шкіру. Фотодинамічна терапія (PDT) - це лікування, яке використовує аргонове лазерне світло для активації молекул у ракових клітинах.
Кому не варто проводити лазерну терапію?
Косметичні операції на шкірі і очах, наприклад, вважаються плановими лазерними операціями. Деякі пацієнти визначають, що небезпеки такого роду операцій перевищують переваги. Лазерні процедури, наприклад, можуть погіршити деякі проблеми зі здоров'ям або шкірою. Погане загальне здоров'я, як і при традиційній хірургії, збільшує ваші шанси на проблеми.
Перш ніж вибрати лазерну операцію для будь-якого типу операції, проконсультуйтеся з лікарем. Ваш лікар може порадити вам вибрати традиційні хірургічні методи лікування на основі вашого віку, загального стану здоров'я, плану охорони здоров'я та вартості лазерної хірургії. Наприклад, якщо вам не виповнилося 18 років, вам не варто робити операцію на оці Ласік.
Як підготуватися до лазерної терапії?
Плануйте заздалегідь, щоб забезпечити час відновлення після процедури. Переконайтеся, що у вас є хтось, хто відвезе вас додому після операції. Ви майже напевно опинитеся під впливом анестетика або ліків. Вам можуть порекомендувати вжити таких заходів, як відмова від будь-яких препаратів, які можуть вплинути на згортання крові, наприклад, розріджувачів крові, за кілька днів до операції.
Як проводиться лазерна терапія?
Процедури лазерного лікування відрізняються в залежності від операції. Ендоскоп (тонка, освітлена, гнучка трубка) може використовуватися для управління лазером і спостереження за тканинами всередині тіла при лікуванні пухлини. Ендоскоп вводиться через тілесний отвір, наприклад, рот. Далі хірург направляє лазер для зменшення або усунення пухлини. Лазери зазвичай використовуються безпосередньо на шкірі під час косметичних операцій.
Які ризики?
Лазерна терапія має деякі ризики. До ризиків для шкірної терапії відносяться:
- Кровотеча
- Інфекція
- Біль
- Рубців
- Зміна кольору шкіри
Крім того, очікувані результати терапії можуть бути не довговічними, що вимагає подальших сеансів. Деякі лазерні операції проводяться під час заспокоєння, що має свій набір небезпек. Вони полягають в наступному:
Лікування також може бути дорогим, що робить їх недоступними для всіх. Залежно від вашого медичного плану та практикуючого лікаря або закладу, який ви виберете для своєї процедури, лазерна хірургія очей може коштувати від 600 до 8,000 доларів США або більше.
Що відбувається після лазерної терапії?
Відновлення після лазерної операції можна порівняти з відновленням традиційної хірургії. Можливо, вам доведеться розслабитися протягом декількох днів після операції і використовувати безрецептурні знеболюючі засоби, поки дискомфорт і набряк не вщухнуть.
Кількість часу, необхідного для відновлення після лазерного лікування, залежить від типу терапії, яку ви мали, і від того, наскільки на ваше тіло вплинула терапія. Слід строго дотримуватися будь-яких вказівок, виданих лікарем. Наприклад, якщо вам зробили операцію лазерної простати, можливо, вам доведеться носити сечовий катетер. Це може допомогти вам помочитися незабаром після операції.
Ви можете страждати набряком, свербінням і сирістю, що оточує оброблений регіон, якщо у вас було лікування на шкірі. Ваш лікар може нанести мазь і одягнути уражену область, щоб зробити її герметичною та водонепроникною. Обережно виконувати наступне в перші кілька тижнів після обробки:
- Використовуйте безрецептурні ліки від болю, такі як ібупрофен (Адвіл) або ацетамінофен (Тайленол).
- Регулярно очищайте територію водою.
- Застосовують мазі, наприклад, вазелін.
- Використовуйте пакети з льодом.
- Уникайте пікіровки будь-яких струпів.
Після того, як регіон був переповнений новою шкірою, ви можете нанести тональний крем або іншу косметику, щоб приховати будь-яке видиме почервоніння.
Лікування нервів
Периферичні нерви, які не знаходяться в головному або спинному мозку, відповідають за більшу частину болю і оніміння, викликаних травмою нерва. Нейропатія - це медичний термін для цієї форми пошкодження нерва. Лазери використовуються в лазерній терапії нейропатії для посилення кровообігу до уражених областей. Оскільки кров переносить поживні речовини і кисень в регіон, нерви мають більш високі шанси на загоєння, і біль зменшується.
Енергія розряджається в навколишні тканини, коли лазер проникає в шкіру. Світлова енергія від лазера перетворюється в клітинну енергію і використовується для посилення кровообігу. Скелетні м'язи необхідні для кровообігу. Ці м'язи згинаються навколо кровоносних артерій, щоб допомогти серцю перекачувати кров. Інфрачервоні лазери поглинають енергію з м'язових клітин, роблячи їх більш активними і ефективними.
Висновок
Лазерна хірургія - це використання лазера (що розшифровується як посилення світла за рахунок стимульованого випромінювання випромінювання) для різноманітних медичних і естетичних операцій. Лазер - це тип джерела світла, який може бути використаний у ряді хірургічних застосувань. Залежно від місця розташування і мети процедури вибирається кілька довжин хвиль лазера.