Ласерска хирургија

Ласерска хирургија
Ласерска хирургија
	Ласер фотокоагулација мрежњаче
МеСХ	Д053685
	[уреди на Википодацима]

Ласерска хирургија је област хирургује која за оперативне захвате користи снагу резања ласерског снопа, како би на бескрван начин у ткиву или неком органу уклонила површинске лезије као што су нпр тумори коже. Постоји велики број различитих типова ласера који се међусобно разликују; према врсти таласне дужине емитованих светлосних таласа, снаге и способности ласерског зрака да згрушају, исеку или испаре ткива.^[1]

Основне информације уреди

Ласери

Ласер су уређаји који емитују монохроматску и кохерентну (од таласа који су међусобно у фази) светлост, само једне таласне дужине (боје) усмерену у уском снопу и истом смеру. Користећи се овим карактеристикама светлости ласери емитују струју многобројних фотона,који могу преносити велику количину енергије, која се може користити у неким медицинским поступцима, најчешће претварањем ласерског зрака у топлинску енергију.^[2]

Ласерска операција

Ласерска операција је врста оперативног захвата која за резање ткива, уклањање патолошких промена, заустављање крварења, уклањање бора, сунчевих пега, тетоважа, младежа итд, уместо класичног хируршког ножа (скалпела) користи ласерску светлост.

Када се користи ласер, сноп светлости је фокусиран на веома мали простор у коме се ћелија загрева у третираној области, при чему се не оштећују околна ткива, јер он реже на принципу растварања молекуларних веза у ткиву када се правилно подеси.

Методе ласерске хирургије

директно уклањање супстанце (аблација),
коагулација,
заваривање (повезивање) ткива,
дробљење (користећи ударни талас) ткива.

Типови ласера

Постоји неколико типова ласера, зависно од спецификације и апликације. Међу најчешће коришћеним ласерима у зависности од супстанцом која побуђује ласерско зрачење, јесу — ласери пулсирајућих боја, YАГ ласер, ЦО₂ (угљен-диоксидни) ласер, аргонски ласер, еxцимер-ласер, КТП-ласер и диодни ласер.

Карактеристике ласерског зрачења уреди

Ласерско зрачење је врло брзо нашло широку примену у ласерској медицини због следећих карактеристика:

Усмеравање, монохроматизам, кохерентност, могучност одређивања локализације енергије
Широк спектар постојећих ласера (ово је посебно важно у случају када је апсорпција резонантна),
Могућност контролисања трајања изложености у широком опсегу (постојећи ласери обезбеђују трајање изложености у опсегу од милисекундне до континуираног излагања),
Могућност глатке промене у широком опсегу интензитета излагања,
Могућност промене фреквентних карактеристика изложености,
Широке могућности оптичке контроле процеса, укључујући и могућност организовања повратних информација,
Широк спектар механизама деловања: термалне, фотохемијске, чисто биофизичке, хемијске,
Једноставност испоруке зрачења,
Могућност бесконтактног излагања, што осигурава стерилност,
Могућност спровођења безкрвних операција применом топлоте, односно коагулационим дејством зрачења.^[3]

Дакле, ласер је изузетно прецизан, свестран и једноставан сноп сетлости за употребу који има велики потенцијал за пимену у медицинске сврхе у будућности.

Врсте ласера уреди

Гасни ласери уреди

Карбон диоксидни ласер

Иако је конструисан 1964. године,^[4] овај ласер и даље је један од најчешће коришћених медицинских ласера. Садржи смешу хелијума (60–80%), азота (%25%) и ЦО₂ (%5%). Гас се побуђује било са електричним или истосмерним пражњењем или са радио фреквентним (РФ) пољем. Он се разлаже на ЦО и О₂ и обично се допуњује континуираним током, или се производима за гас допушта рекомбинација у затвореним епруветама.

Карбон диоксидни ласери могу бити направљени са емисијом до неколико киловата, али је 10-20 V довољан за већину хируршких процедура. Таласна дужина је 10.6 µм, а сноп је високог квалитета у односу на монохроматичност и колимацију. Они раде у CV или пулсном режиму, у зависности од примене.

Радијација овог ласера се не може преносити кроз стандардна оптичка влакна од силицијум диоксида. Међутим, систем огледала, шупљих валовода или влакана од металних халогенида, нпр. талијум бромид.

Има велику ефикасност: 10–15% улазне снаге се претвара у ласерску емисију.

Пошто је инфрацрвено зрачење на 10.6µм невидљиво, ХеНе ласери се користе за генерисање цилиндричних греда. Дубина продирања у воду је око 10µм, а дубине продирања у ткива углавном зависе од садржаја воде.

Овај типласер се користи за бројне хируршке, офталмолошке и козметичке апликације.

Карбон моноксидни ласер

Карбон моноксидни ласер(ЦО) ради у CV режиму и има емисионе линије између 5 и 6 µм. Светлост у овом дужем региону снажно се апсорбује у ткивима, а ласер се користи за термичко заваривање крвних судова. .

Аргонски и криптонски ласер

За разлику од карбон оксидног ласера, гасови у овим ласерима морају бити јонизован због електричног пражњења. Они нису веома ефикасни и велики део улазне енергије се губи као топлота, која захтева ефикасне системе хлађења. Ар-јонски ласер има свој главне излазне линије на 488 и на 514.5 нм, док су главне линије криптонског ласера на 530.9, 568.2 и 676.4 нм.

Док аргонски јонски ласер може дати излаз већи од 20 V, излаз на свакој од линија криптона је мањи од 10 V. Емисија из ових ласера је углавном у видљивом опсегу, може бити пренета кроз оптичка влакна а апсорбују је бројне ткивне хромофоре. Значајно је да, хемоглобин снаћно апсорбује аргон. Због тога, ласер има одличну коагулациона својства и може се користити за испаравање пигментираних лезије на кожи, ендометријуму и мрежњачи..

Хелијум-неонски ласер

Основни састојци овог ласера су хелијум и неон. Он ради у непрекидном режиму и има просечну снагу од неколико миливата. Ласер се може направити тако да емитује на различитим таласним дужинама, нпр. 543 нм (зелено), 594 нм (жуто) и 633 нм (црвено).

Његова поузданост, мала тежина и добар квалитет конструкције чине га погодним за разврставање и аналитичке сврхе.

Хелијум-кадмијски ласер

Хелиј-кадмијумски (ХеЦд) као један из класе гасних ласера користе хелијум у комбинацији са металом који испарава на релативно ниској температури. Слаб је и има ниску ефикасност (< 0.05%) и мали излаз од око 50 мВ и 150 мВ на две главне линије 325 нм и 442 нм.

Ексимерски ласер

Године 1971. откривен је први ексимерски ласер, који ради уз помоћ ксенонског димера (Ксе2) који је побуђен електронским снопом да би произвео стимулисану емисију на таласној дужини 172 нм.^[5] Ексимер је кратак облик израза „побуђени димери". Неки молекули, као што су халогениди ретких гасова (АрФ, КрФ, КсеЦл, КсеФ), стабилни су само у својим побуђеним стањима, а не у свом основном стању. Ласерски медијум се састоји од таквих молекула у пуферу (хелијум или неон). Они имају ниску ефикасност (%2%), дају кратке импулсе (10–100 нс) и емитирају у УВ области. Типичне таласне дужине су 193 нм (АрФ), 249 нм (КрФ), 308 нм (КсеЦл) и 351 нм (КсеФ).

Пенетрација зрачења на овим таласним дужинама у ткивима је ниска, што чини ласере погодним за многе хируршке примене. УВ зрачење, нарочито на 193 и 249 нм, може јонизовати молекуле у ткиву, разбити везе и довести до абразивних реакција. Висока енергија (просјечна снага до 200 V) и кратки импулси су одличан за ово укључујући и неке апликације у поље офталмологије [28,29]. Због високог кванта и енергетски ниске просечне стопе флуенце ови ласери могу да секу без грејања, па се, они понекад називају „хладни ласери".

Хидроген ﬂуоридни ласер

Ови типови ласера се називају хемијским ласером, јер се генеришу инверзијом из егзотермних хемијских реакција између слободног флуора и водоника да би се произвео побуђени водоник флуор.

Излази од више од 100 V могу се добити у модусима наносекундних импулса. Током рада троше СФ6, О2, Хе и Х2 и генерише зрачење у подручју таласне дужине 2.6–3.0 µм.^[6] Због тога су интересантне за хируршке захвате као и њему слични типови ЦО2 и ЦО ласери.^[6]

Приказ нивоа Нд:YАГ ласера

Чврстотелни ласери уреди

Чврстотелни ласери имају језгро направљено од кристала или аморфног материјала, често у облику цилиндра. Огледала могу бити изведена као танки сребрени филмови напарени на крајеве овог цилиндра. На тај начин он чини ласерску шупљину. Побуђивање атома од којег се састоји језгро се обично врши неким интензивним извором светла. У ту сврху се често користе ксенонске бљескалице, а у новије вриеме ЛЕД диоде, или полупроводнички ласери, чиме се повећава енергетска ефикасност. Први ласер који је давао видљиву свјетлост је био рубински ласер, који користи језгро од рубина као извор зрачења. Рубински ласер даје црвену светлост таласне дужине 694.3 нм. Данас се често користи Нд:YАГ ласер, који за језгро има итријум алуминијум гранат (YАГ), допираног атомима неодијума. Нд:YАГ ласер даје инфрацрвено зрачење.

Хемијски ласери уреди

Одређене хемијске реакције могу произвести молекуле у побуђеном стању. Хемијски ласери користе такве реакције како би се постигла инверзија насељености. Пример је флуороводонични ласер који користи реакцију водоника и флуора, за производњу флуороводоника у побуђеном стању. Ласерски зрак настаје у реакциској комори, у коју стално дотичу реактанти, а продукти излазе напоље. На тај начин је постигнута инверзија насељености, јер је у реакцијској комори стално присутно више побуђених молекула од оних у основном стању. Овакви ласери могу постићи јако велику снагу у континуалном моду. Једна врста хемијских ласера користи ексцимере. Ексцимер је молекул који је стабилан само у побуђеном стању. Ласер се састоји од смесе гасова кроз које се нарине високи напон, слично као код гасних ласера. Електрична струја ствара мноштво иона и побуђених атома у ласерској шупљини, који могу реаговати и створити ексцимер. Након што ексцимер доживи ласерски прелаз, он се распада јер не може постојати у основном стању. То је и разлог инверзије насељеност у овом ласерском медијуму.

Полупроводнички ласери уреди

Полупроводнички ласер представља ласер малих димензија произведен од полупроводничких материјала, изведен на различитим структурама као што су квантна јама, квантна жица или квантна тачка. Најједноставнију структуру има диодни полупроводнички ласер, код кога на н-страни вишак електрона представља носиоце струје, док на п-страни превладавају шупљине које представљају недостатак електрона. Кад се на п страну примени позитиван напон, а на н-страну негативан, електрони и шупљине се крећу једни према другима. Честице се сретну у ултратанком простору који се назива квантна јама, где се врши рекомбинација електрона и шупљина при чему долази до емисије фотона. Ако су крајеви диоде уједно и високорефлектирајућа огледала долази до ласерског ефекта, емитовања истоврсних кохерентних фотона. Енергија фотона (боја свјетлости) одређена је својствима полуводичког споја, износом енергијског процепа (енгл. банд-гап). Нпр. за ласере на ГаАс тај енергијски процеп износи око 1,45 еВ, што одговара емисији фотона таласне дужине 885 нм. Плави ласер је појам (синтагма) који означава полуводичке ласере у подручју 400-450 нм, а чије би остварење представља значајан напредак у развоју ласерских дисплеја и повећању капацитета оптичких меморија.

Ласери на бојама уреди

Ласери на бојама користе одређена органска једињења, која служе као активни ласерски медијум. Молекули, за разлику од атома имају тракаст спектар, који се састоје од много спектралних линија. Код ових једињења, енергетским нивоима се може манипулисати (електричним пољем, магнетским пољем, температуром ...). На тај начин је могуће подесити ласер за рад на одговарајућој таласној дужини. Побуда молекула се обавља помоћу неког другог ласера.

Ласери на слободним електронима уреди

Ласери на слободним електронима користе сноп релативистичких електрона који пролази кроз магнетско поље које наизменично мења смер дуж пута електрона. У нормалним околностима, релативистички електрони, који пролазе кроз магнетско поље емитују синхротронско зрачење. Код ласера са слободним електронима, пут који електрони пролазе између наизменичо постављених магнета се ставља у ласерску шупљину, тако да фотони, који су ухваћени између огледала, изазивају стимулисану емисију слободних електрона у магнетном пољу, као и код електрона у побуђеним атомима. Ласери на слободним електронима се могу подешавати променом густине распореда магнета, јачине њиховог магнетног поља и променом енергије електрона. Тако да се могу направити и ласери на слободним електронима који раде на таласним дужинама које су недоступне класичним ласерима, јер не постоји погодан ласерски медијум који би могао произвести светлост задате таласне дужине. Могуће је направити и ласер са јако дугачком ласерском шупљином, без огледала, чији фотони онда не би требало да пролазе много пута дуж оптичког пута ласера, већ би прошли само једанпут. Такав ласер се назива суперрадијантни ласер. Данас се покушава направити суперрадијантни ласери на слободним електронима, који би радили у спектралним подручјима, у којима не постоје огледала која би то зрачење рефлектовала; нпр. у рендгенској обласи спектра

Примена уреди

Фотодинамичка терапија ласером

I док се у свим другим области ласерске медицине користи ласерско зрачење релативно мале снаге, при чему зрачење не узрокује директно оштећење ткива и ћелија живог организма, у ласерској хирургији, користсе се довољно снажни ласери, којима се током операција уништавају ткива након директног излагања ласерском зраку.

Основне индикације употребе ласера у хирургији су:

микрокирургија (посебно на оку),
уклањање малих тумора,
операције које захтевају селективни утицај (пигментни мрље, винске мрље, друге поткожне формације, као што су тетоваже),
реканализација или стварање пролазности крвних судова,
заустави крварење и операција крвљу засићених органа,
заваривање ткива.
стоматологија, лечења каријеса, избељивање зуба, заустављање крварења итд^[7]

Ласерска хирургија користи довољно снажне ласере, чија густина и снаге зрачења треба да буде довољна да уклони, уништи или изазове термалну некрозу ћелија, ткива или других структура које треба елиминисати. То је на пољу ласерске хирургије учинило велики напредак у односу на друге области ласерске медицине.^[8]

Фотодинамичка терапија (ПДТ,фотохемотерапија) је форма ласерске фототерапије која користи нетоксична, на светлост сензитивна једињења, која се селективно излажу светлости, након чега она постају токсична за циљне малигне и друге оболеле ћелије. Потврђено је да ПДТ има способност убијања ћелија микроба, укључујћи бактерије, гливе и вирусе. Популарна је примена ПДТ у третману акни. Она налази клиничку примену у третирању широког опсега медицинксих обољења, укључујући старосну макуларну дегенерацију и малигне канцере, и сматра се терапеутском стратегији са која је минимално инвазивна и токсична.^[9]

Уобичајене врсте медицинских ласера и њихове главне индикације уреди

Област медицине	Врста ласера	Главне индикације
Дерматологија	Пулсед дyе, рубy, КТП, диоде, алеxандрите, аргон, ЦО2, Нд : YАГ, Б еxцимер	Васкуларне лезије Бенигни и малигни тумори инфективне лезије Пигментисане лезије и козметичка корекција тетовирања
Офталмологија	Рубy, аргон, Нд : YАГ, диоде, еxцимер	Дијабетична ретинопатија Старосна дегенерација макуле Глауком Поремећај рожњаче.^[10]
Стоматологија	Аргон, КТП, ХеНе, диоде, Нд : YАГ, ЕрЦр : YСГГ, Ер : YАГ, ЦО2	Каријес Периодонтитис Инфицирани коренски канали Припрема кавитета Операција меког ткива Избељивање зуба
Оториноларингологија	ЦО2, КТП, аргон, Нд : YАГ, Хо : YАГ, диоде	Полипи, нодули, цисте леукоплакија Субглотична стеноза Мрежа крвних судова, капиларни хемангиоми,
Гастроентерологија	Нд : YАГ, диоде	Хемостаза Васкуларне лезије Дисплазија у Барретт-овом једњаку Резање и уклањање тумора Фрагментација камења у жучи
Урологија	Пулсед дyе, Хо : YАГ, КТП, Нд : YАГ, диоде	Литотрипсија Бенигна хиперплазија простате Тумор простате Тумор мокраћне бешике
Гинекологија	Нд : YАГ, ЦО2, КТП, дyе, диоде	Спаљивање кондилом Леукоплакиа ЦИН, ВИН, ВАИН Ектопична трудноћа Дисменореја, ендометриоза цисте јајника Хистеректомија
Кардиоваскуларна хирургија	Аргон, еxцимер, Хо : YАГ, ЦО2	Атеросклеротске лезије Уклањање тромба и емболуса Трансмиокардијална реваскуларизација Перкутана реваскуларизација миокарда
Неурохирургија	ЦО2, Нд : YАГ, диоде, аргон	Менингиоми Акустички неуриноми Спинални тумоури Метастасе тумора Васкуларне малформације Стереотаксична неурохирургија
Ортопедија	Нд : YАГ, Хо : YАГ	Сечење и аблација меког и/ли тврдог ткива Глатка хрскавица Операција колена Декомпресија лумбалног диска

Нежељена дејства (акциденти) уреди

Нежељана дејства или акциденти који могу настати током употребе ласесрских уређаја узроковани су:

Неадекватним тренингом особља свих категорија
Спровођењем процедура без адекватних клиничких трајала
Кваровима у блокирању снопа или рефлектованог зрачења
Неадекватном применом или одсуством заштитиних средстава у опасним ситуацијама
Непоштовањем одобрених стандарда и радних процедура за безбедну радну праксу.

Види још уреди

Извори уреди

^ А.И.Неворотин. Введение в лазерную хирургию. СПб.: Спецлит, 2000.
^ Лазеры в биологии и медицине. Сост. А.В.Кириленко. СПб, 1994.
^ Лазеры в клинической медицине. Под ред. С.Д.Плетнева. М.:Медицина, 1996.
^ Факхоури, ТМ; Ел Тал, АК; Аброу, АЕ; Мехреган, ДА; Бароне, Ф (фебруар 2012). „Ласер-ассистед липолyсис: а ревиеw”. Дерматологиц Сургерy. 38 (2): 155—69. .
^ Ролле А, Пересзленyи А, Коцх Р ет ал. Ис сургерy фор мултипле лунг метастасес реасонабле? А тотал оф 328 цонсецутиве патиентс wитх мултипле-ласер метастасецтомиес wитх а неw 1318-нм :YАГ ласер. Ј Тхорац Цардиовасц Сург 2006; 131(6): 1236-1242
^ ^а ^б Функ,, Wиллиам Тед. „А хyдроген флуориде/деутериум флуориде ласер ат тхе Навал Постградуате Сцхоол” (ПДФ). Приступљено 6. 2. 2023.
^ Доналд Ј. Цолуззи; Роберт А. Цонвиссар (2007). Атлас оф Ласер Апплицатионс ин Дентистрy. Qуинтессенце Публисхинг Цомпанy.
^ И.А.Михайлова, Г.В.Папаян, Н.Б.Золотова, Т.Г.Гришачева. Основные принципы применения лазерных систем в медицине. Под ред. акад.Н.Н.Петрищева. СПб, 2007, 44с.
^ Wанг, СС; Ј Цхен, L Келтнер, Ј Цхристопхерсен, Ф Зхенг, M Кроусе, А Сингхал . „Неw тецхнологy фор дееп лигхт дистрибутион ин тиссуе фор пхототхерапy”. Цанцер Јоурнал. 8 (2): 154—63. 2002. Недостаје или је празан параметар |титле= (помоћ).
^ Фанкхаусер Ф анд Кwасниеwска С 2003 Цлиницал еффецтс оф тхе Нд : YАГ ласер оператинг ин тхе пхотодисруптиве анд тхермал модес: а ревиеw Опхтхалмологица 217 1

Спољашње везе уреди

Молимо Вас, обратите пажњу на важно упозорење
у вези са темама из области медицине (здравља).

[1] А.И.Неворотин. Введение в лазерную хирургию. СПб.: Спецлит, 2000.

[2] Лазеры в биологии и медицине. Сост. А.В.Кириленко. СПб, 1994.

[3] Лазеры в клинической медицине. Под ред. С.Д.Плетнева. М.:Медицина, 1996.

[4] Факхоури, ТМ; Ел Тал, АК; Аброу, АЕ; Мехреган, ДА; Бароне, Ф (фебруар 2012). „Ласер-ассистед липолyсис: а ревиеw”. Дерматологиц Сургерy. 38 (2): 155—69. .

[5] Ролле А, Пересзленyи А, Коцх Р ет ал. Ис сургерy фор мултипле лунг метастасес реасонабле? А тотал оф 328 цонсецутиве патиентс wитх мултипле-ласер метастасецтомиес wитх а неw 1318-нм :YАГ ласер. Ј Тхорац Цардиовасц Сург 2006; 131(6): 1236-1242

[:0-6] а ^б Функ,, Wиллиам Тед. „А хyдроген флуориде/деутериум флуориде ласер ат тхе Навал Постградуате Сцхоол” (ПДФ). Приступљено 6. 2. 2023.

[7] Доналд Ј. Цолуззи; Роберт А. Цонвиссар (2007). Атлас оф Ласер Апплицатионс ин Дентистрy. Qуинтессенце Публисхинг Цомпанy.

[8] И.А.Михайлова, Г.В.Папаян, Н.Б.Золотова, Т.Г.Гришачева. Основные принципы применения лазерных систем в медицине. Под ред. акад.Н.Н.Петрищева. СПб, 2007, 44с.

[9] Wанг, СС; Ј Цхен, L Келтнер, Ј Цхристопхерсен, Ф Зхенг, M Кроусе, А Сингхал . „Неw тецхнологy фор дееп лигхт дистрибутион ин тиссуе фор пхототхерапy”. Цанцер Јоурнал. 8 (2): 154—63. 2002. Недостаје или је празан параметар |титле= (помоћ).

[10] Фанкхаусер Ф анд Кwасниеwска С 2003 Цлиницал еффецтс оф тхе Нд : YАГ ласер оператинг ин тхе пхотодисруптиве анд тхермал модес: а ревиеw Опхтхалмологица 217 1

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]