Tıbbi Laser Sistemleri ve Kullanım Alanları

Melike Güney Biyomedikal Mühendisliği Bölümü

 

Laser nedir? Nasıl çalışır?

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Işınımın uyarılmış yayılımıyla ışığın güçlendirilmesi

Laser – Doku Etkileşimleri

    Hipertermi Koagülasyon Ablasyon   Termal Fotoablasyon Karbonizasyon

Laser Seçiminde Nelere Dikkat Edilmeli?

   Dalgaboyu  Doku nüfuz derinliği  Optik pencere (600-1400 nm)  Kromofor etkileşimi Hedef dokunun optik özellikleri Doku kaldırma verimliliği

Canlı dokudaki kromoforlar ve soğurma katsayıları

Tıbbi Laserlerin Avantajları ve Dezavantajları

Avantajları

• En az girişimli operasyon olanağı • En az komplikasyon • Operasyon sırası ve sonrasında en az acı/ağrı • Kanamanın tamamen durdurulması ya da en aza indirilmesi • Kısa operasyon süresi • Sterilizasyon

Dezavantajları

• Yanlış parametre kullanılması ihtimali • Termal hasar • Karbonizasyon/ doku nekrozu

Excimer (excited dimer) Laserler

  Aktif ortam = Asal gaz + halid Ultraviyole ışın    193 nm ArF – LASIK 308 nm XeCl – osteoartrit (vazgeçildi) Anjioplasti (sol ana koroner arterin açılması)

 

Diyot (yarıiletken) Laserler

Aktif ortam = yarıiletken Küçük, hafif, geniş ışın spektrumu      808 nm – diş beyazlatma 810 nm – retinoblastomanın fotokoagülasyonu 980 nm – ankiloglosi ve iyi huylu prostat büyümesi tedavisi 1318 nm – kısmi nefrektomi 1470 nm - prostatın buharlaştırılması

Nd:YAG / KTP

  Aktif ortam = Neodimyum katılmış YAG (yttrium aluminium garnet) kristali (1064 nm) Potasyum titanil fosfat (KTP)kristaliyle süzülerek (532 nm- GreenLight)   1064 nm – glokom tedavisi, retinal operasyonlar, ilaca dirençli taşikardi tedavisi, ankiloglosi 532 nm – iyi huylu prostat büyümesinin seçici buharlaştırılması, dövme silme, maküler ödem ve diyabetik retinopatinin fotokoagülasyonu, diş beyazlatma

Tulyum Fiber Laser

  Aktif ortam = tulyum katılmış fiber 1900- 2100 nm ışınım suyun soğurma eğrisindeki tepelerden biri ile örtüşür.     1908 nm – iyi huylu prostat büyümesinde buharlaştırma (yüksek zaman verimliliği) 1920 nm – nefrektomi (hızlı, iyi koagülasyon) 1940 nm – idrar yollarında oluşan taşların parçalanması(litotripsi) 2013 nm – idrar yollarındaki fazla dokunun buharlaştırılması

Ho: YAG

  Aktif ortam = Holmiyum nadir elementi katılmış YAG kristali 2100 nm ışınım su tarafından kuvvetli soğurulur, sert ve yumuşak doku kesimi için uygundur.

   Boşaltım sistemindeki taşların parçalanması (litotripsi) Ortopedik cerrahi ve dişçilikte kemik kesimi Omurlar arasındaki disklerin fıtığında fazla dokunun buharlaştırılması

 

Er : YAG

Aktif ortam = Erbiyum nadir metali ile zenginleştirilmiş YAG kristali 2940 nm ışınım hidroksiapatit ( kemiğin ana yapı malzemesi)tarafından iyi soğurulur.     Ortopedide sert doku şekillendirilmesi (minimal termal hasar, çabuk iyileşme) Dişçilikte açılan kanalların bakteri ve mekanik artıklardan temizlenmesi Diş yüzeyindeki sertleşmiş organik atıkların buharlaştırılması Dermatolojide fraksiyonel ablasyonla yeniden şekillendirme

CO

2

(Karbondioksit) Laser

  Aktif ortam = karbondioksit ve azot/helyum gaz karışımı En yüksek güçlü sürekli dalga laseri, 9400 – 10600 nm çıkış su tarafından iyi soğurulur, fiberle taşınamaz    Her türlü yumuşak ve sert dokunun kesimi ve buharlaştırılması Dişçilik, jinekoloji, ortopedi ve dermatolojinin en çok kullanılan laseri Tümor buharlaştırma, kesip çıkarma, dokunun yeniden şekillendirilmesi, çürük hazırlama

Er, Cr: YSGG

  Aktif ortam = hem erbiyum hem krom katılmış YSGG (yttrium scandium galium garnet) kristali 2790 nm ışınım hem hidroksiapatit hem de su tarafından güçlü soğurulur  Braket yapıştırılmadan önce dişin pürüzlendirilmesi

Atımlı Boya (pulsed dye) Laserler

  Aktif ortam = sıvı içerisinde çözünmüş organik boya Ayarlanabilir geniş dalga boyu spektrumu  Dermatolojide renk bozukluğu ve güneş/yaşlılık lekelerinin giderilmesi, damar genişlemeleri ve şarap lekelerinin tedavisi

   

Serbest Elektron (FEL-free electron laser) Laseri

Aktif ortam = Manyetik bir yapı içerisinde belirli bir salınımla hareket eden serbest bir elektron ışını Bütün dalga boylarına ayarlanabilir Mükemmel derecede monokromatik Büyük, ağır, pahalı, pratikte kullanımı çok zor  6100 ve 6450 nm gibi proteinlerin en iyi soğurduğu dalga boylarına ayarlanabilir, yumuşak doku için ideal

Sonuç

    Geniş kullanım alanı Dalga boyu önemli (fiberle taşınımı, etki ettiği kromofor, dokuya nüfuz derinliği) Fiberle taşınamayan laserler minimal girişim için yeterli değil (CO 2 ) Canlı doku kromoforu = su  En uygun dalgaboyları kesi ve buharlaştırma için 10600 nm karbondioksit, 1940 nm tulyum fiber, 2100 nm Ho:YAG; koagülasyon ve derin doku etkileşimleri için ise 1064 nm Nd:YAG

   Dermatoloji kromoforu = hemoglobin, melanin  Uygun dalga boyları 532 nm KTP ve ayarlanabilir atımlı boya laserleri Ortopedi ve dişçilik kromoforu = hidroksiapatit  Uygun dalga boyu 2940 nm Er:YAG Oftalmoloji kromoforu = kornea  Uygun dalga boyları = 193 nm ArF Excimer

     

Referanslar

Franzco G.,L. ve Kim P., Laser in situ keratomileusis in 2010 – a review, Clinical and Experimental Ophthalmology 2010; 38: 192–210.

Topaz O., Polkampally P.R., et al. , Excimer Laser Debulking for Percutaneous Coronary Intervention in Left Main Coronary Artery Disease, Lasers in Medical Science (2009) 24:955–960.

. Houston S.K., Wykoff C.C., Berrocal A.M.,et al., Lasers for the treatment of intraocular tumors, Lasers in Medical Science, DOI 10.1007/s10103-012-1052-0 Yang S.S., Hsieh C., Lee Y., Chang S., Diode laser(980nm) enucleation of the prostate: a promising alternative to transurethral resection of the prostate, Lasers in Medical Science, DOI 10.1007/s10103-011-1046-3.

Khoder W.Y., Sroka R., Hennig G.,et al., The 1318 nm diode laser supported partial nephrectomy in laparoscopic and open surgery: preliminary results of a prospective feasiblity study, Lasers in Medical Science, (2011) 26:689–697.

.Lock J.H., Fong K.C.S., An update on retinal laser therapy,Clinical and Experimental Optometry, 2011; 94: 1: 43–51  Fried N.M., High power laser vaporization of the canine prostate using a 110 W thulium fiber laser at 1.91 µm, Lasers in Surgery and Medicine 36:52–56 (2005).

   Theisen-Kunde D., Tedsen S., Doehn C., et al., Comparison between a 1.92µm fiber laser and a Standard HF dissection device for nephron sparing kidney resection in a porcine in vivo study, Lasers in Medical Science, (2011) 26:509–514.

Fried, N.M., Thulium fiber laser lithotripsy: an in vitro analysis of Stone fragmentation using a modulated 110 watt thulium fiber laser at 1.94µm, Lasers in Surgery and Medicine 37:53–58 (2005).

Mello, E.D.A., Pagnoncelli R.M., Munin E., et al., Comparative histological analysis of bone healing of standardized bone defects performed with the Er:YAG laser and steel burs, Lasers in Medical Science, (2008) 23:253–260    Togsverd-Bo K., Paasch U., Haak C.S., Haedersdal M., Lesion dimension following ablative fractional laser treatment in non melanoma skin cancer and premalignant lesions, Lasers in Medical Science, DOI 10.1007/s10103-011-0997-8 Beer F., Buchmair A., Körpert W., et al. Morphology of resin-dentin interfaces after Er,Cr:YSGG laser and acid etching preparation and application of different bonding systems, Lasers in Medical Science, DOI 10.1007/s10103-011-0979-x.

Mackanos M.A., Simanovskii D.M., Contag C.H., et al., Comparing an optical parametric oscillator (OPO) as a viable alternative for mid-infrared tissue ablation with a free electron laser (FEL), Lasers in Medical Science, DOI 10.1007/s10103-011-1048-1