Laser w medycynie leczenie

Definicja LASER W MEDYCYNIE: Coraz częściej w bardzo wielu dziedzinach medycyny stosuje się lasery. Są one używane w chirurgii, medycynie sportowej, dermatologii, okulistyce, reumatologii, stomatologii, w terapii bólu i w diagnostyce i terapii nowotworów sposobem fotodynamiczną. - Z definicją lasera spotykamy się bardzo regularnie, lecz chyba nie wszyscy wiedzą, co to wyraz w rzeczywistości znaczy.to jest skrót, w którym wyjaśniona jest zasada działania: LASER - Light Amplification aby Stimulated Emission of Radiation, a więc wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania. Fenomen lasera nie jest związany ze metodą działania czy skomplikowaną konstrukcją, ale z rodzajem światła, jakie urządzenie to emituje. ..to jest bardzo skupiona, równoległa wiązka światła monochromatycznego, czyli o jednej ściśle określonej barwie (długości fali) i bardzo dużej intensywności. Promieniowanie laserowe jest promieniowaniem optycznym, a więc falą elektromagnetyczną, która niesie ze sobą energię. W laserze wykorzystuje się efekty wzajemnego oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego z materią, a więc z tak zwany ośrodkiem aktywnym, którym może być ciecz, ciało stałe albo gaz. Wskutek tego oddziaływania zachodzą zjawiska prowadzące do wzmocnienia i generacji (wytwarzania) promieniowania. Laser musi zawierać materiał aktywny (ośrodek wzmacniający), źródło wzbudzenia (układ pompujący) i region umożliwiający wzmocnienie - rezonator.- Jakie typy laserów stosuje się najczęściej w medycynie?Lasery zaczęły być używane w medycynie właściwie od momentu swojego pojawienia się. Było to wywołane możliwościami, jakie daje tak spore skupienie energii w małym obszarze. Pierwsze lasery zastosowano w chirurgii gałki ocznej, z biegiem lat zaczęto korzystać coraz nowszych typów laserów w różnych dziedzinach medycyny. Niektóre schorzenia można aktualnie leczyć tylko laserem.z racji na materiał aktywny wyróżnia się lasery gazowe, cieczowe, na ciele stałym i półprzewodnikowe. Do najczęściej służących w medycynie laserów gazowych należą: lasery na dwutlenku węgla CO2, helowo-neonowe He-Ne, lasery ekscimerowe, argonowe i kryptonowe. Z laserów na ciele stałym w najwyższym stopniu znane są lasery na krysztale granatu itrowo-aluminiowego (YAG) domieszkowanego neodymem Nd, erbem Er (laser erbowy) albo holmem (laser holmowy). Jeżeli chodzi o lasery półprzewodnikowe, to stosowanych jest bardzo sporo ich typów emitujących promieniowanie od czerwieni do podczerwieni.Innym kryterium podziału jest sposób zasilania i generacji, pozwalający wyróżnić lasery ciągłego działania i impulsowe.Z punktu widzenia wartości mocy promieniowania lasery dzielimy na: małej mocy (4-5 mW), średniej mocy (6-500 mW) i dużej mocy (powyżej 500 mW).Lasery dzieli się także na wysokoenergetyczne i niskoenergetyczne. ...to jest umowny podział laserów służących w urządzeniach medycznych. Lasery wysokoenergetyczne, a więc chirurgiczne są używane w zestawach przeznaczonych do destrukcji albo usuwania tkanki (cięcie, odparowanie, koagulacja). W laserach niskoenergetycznych (biostymulacyjnych) nie wykorzystuje się termicznego oddziaływania (podgrzewania). Są one stosowane w terapii bólu, medycynie sportowej, dermatologii, reumatologii i stomatologii, a również w diagnostyce i terapii nowotworów sposobem fotodynamiczną.- W jaki sposób działa promieniowanie laserowe na tkankę ludzką (biologiczną)?Zależy to od wyznaczników promieniowania laserowego, czasu ekspozycji i właściwości tkanki biologicznej (dokładniej - od pigmentacji skóry, wieku, płci osoby poddawanej naświetlaniu). Promienie lasera działające na tkankę ulegają odbiciu od niej, rozpraszaniu i pochłanianiu (absorpcji). W sumie około 5% promieniowania odbija się od powierzchni tkanki, reszta dociera do niej i podlega tam mechanizmom wielokrotnego odbicia i rozpraszania. Pochłonięta poprzez tkankę energia świetlna zostaje przekształcona w ciepło podnoszące temperaturę tkanki. Głębokość wnikania jest uzależniona od długości fali promieniowania laserowego. W zależności od mocy promieniowania laserowego i jego czasu działania na tkankę wyróżnia się następujące systemy oddziaływania: fotochemiczne, termiczne, fotoablacyjne i elektromechaniczne.- Na czym bazuje wpływ fotochemiczne?Reakcje fotochemiczne wywołują przyrost zamiany energii pomiędzy komórkami, hiperpolaryzację błony komórkowej, przyspieszenie mitozy (pośredni podział jądra, przyczyniający się do procesu wzrostu i odnowy komórek). Ten system oddziaływania promieniowania laserowego wykorzystuje się do biostymulacji i w metodzie fotodynamicznej (o tej metodzie opowiadała prof. Alfreda Graczyk w numerze 9/99 - przyp. red.). Sposób terapii fotodynamicznej (PDT) bazuje na selektywnym utlenianiu materiału biologicznego tkanki nowotworowej poprzez tlen singletowy albo formy rodnikowe. Pozwala, najogólniej mówiąc, na wybiórcze niszczenie tkanek nowotworowych, chroniąc równocześnie tkanki zdrowe. Sposób ta jest służąca w leczeniu nowotworów skóry, dróg moczowo - płciowych, płuc, przełyku, języka, gardła, jelit, pęcherza moczowego. Jest używana również w diagnostyce nowotworów. Eksperci oceniają, iż jest bardziej selektywna od szablonowych metod (chirurgia, naświetlanie promieniowaniem jonizującym, chemioterapia) i ogólnie dobrze tolerowana poprzez pacjentów. Ostatnio wykorzystuje się ją śródoperacyjnie jako technikę wspomagającą zabiegi chirurgiczne. Stosuje się również tę metodę w leczeniu zmian nienowotworowych, w dermatologii, w inaktywacji wirusów we krwi, w usuwaniu blaszek miażdżycowych.- sporo ośrodków wykorzystuje w diagnostyce metodę laserowo indukowanej fluorescencji (LIF). Do czego ona służy?Jest stosowana do analizy stanu tkanek biologicznych w diagnostyce miażdżycy, kamicy nerkowej i moczowej i inicjalnych faz nowotworów. Promieniowanie laserowe wzbudzające fluorescencję, a więc świecenie tkanek jest doprowadzane światłowodem do analizowanego obszaru. Drugim światłowodem albo wiązką światłowodów jest odbierane promieniowanie emitowane poprzez wzbudzone tkanki. Promieniowanie to po rozszczepieniu jest następnie analizowane. Zmiany w widmach emisji chorych tkanek są wywołane różnicą ilościową i jakościową występujących w organizmie barwników, tak zwany fluoroforów. Fluorescencja w tkankach pochodzi od takich między innymi związków, jak endogenne porfiryny, melanina, beta-karoten, białka zawarte w elastynie i kolagenie, pochodne pirydoksyny. Sposób laserowo wzbudzanej fluorescencji nie jest inwazyjna, a umożliwia wykrycie chorobowo zmienionych tkanek. Światłowody można umieszczać również w endoskopach i laparoskopach.- Lasery biostymulacyjne mają szerokie wykorzystanie. Tak, są stosowane w leczeniu uszkodzeń skóry, przy zabiegach chirurgii plastycznej - w razie ran pooperacyjnych, owrzodzeń, przy przeszczepach skóry. regularnie wykorzystuje się promieniowanie laserowe w leczeniu: reumatoidalnego zapalenia stawów, zesztywniającego zapalenia stawów kręgosłupa, zespołu bolesnego łokcia, kręczu szyi, tak zwany zespołu bólów krzyża. Jako ciekawostkę można podać, iż promieniowanie laserowe stosuje się także w akupunkturze.- Na czym polegają inne systemy oddziaływania promieniowania laserowego na tkankę? w razie wspomnianego już oddziaływania cieplnego (termicznego) w pobliżu temperatury 45oC (hipertermia) obserwuje się trwałe zmiany struktury błony komórkowej. W przedziale temperatury 45-60oC rozerwane zostają błony komórkowe. Przy temperaturze ponad 60oC następuje nekroza (martwica) tkanek wskutek ich koagulacji. Skutkuje to zamykanie naczyń krwionośnych i naczyń limfatycznych, co ma spore znaczenie w miejscowym leczeniu zmian nowotworowych. Przy 100oC obserwuje się ostrą nekrozę i pełne rozbicie struktur tkanki. Przy 150oC tkanka błyskawicznie odparowuje. Ten typ oddziaływania wykorzystuje się właśnie w chirurgii.z kolei efekty ablacyjne (ablacja - odjęcie, odwarstwienie) pojawiają się wskutek oddziaływania impulsu promieniowania laserowego o krótkim czasie trwania na bardzo małej głębokości wnikania. Wykorzystuje się to w okulistyce, m. in. w zabiegach przeciwjaskrowych, do przecinania zrostów tęczówkowo - rogówkowych i w ciele szklistym, do przecinania cyst i naczyń wrastających w rogówkę. Tą sposobem odparowuje się tkankę nowotworową, usuwa skrzepy naczyniowe, przeprowadza rekanalizację naczyń krwionośnych. wpływ elektromechaniczne, określane również fotodestrukcją, występuje przy bardzo sporych wartościach gęstości mocy promieniowania laserowego. Bodziec laserowy o bardzo dużej mocy skupiony zostaje na małej powierzchni. W miejscu skupienia występuje bardzo mocne pole elektryczne, które skutkuje jonizację tkanki. Następuje sukces optycznego przebicia, powstaje mikroplazma generująca falę uderzeniową, wytwarzającą siły mechaniczne niszczące strukturę tkanki. . wpływ elektromechaniczne jest służące w mikrochirurgii przedniego odcinka oka.- Jakie typy laserów opracowano ostatnio dla celów medycznych w Instytucie Optoelektroniki WAT?Dla potrzeb chirurgii zbudowano laserowy skalpel z laserem Nd:YAG. W terapii pourazowej i uśmierzania bólu zaś znalazły wykorzystanie biostymulatory z laserami półprzewodnikowymi i helowo-neonowymi. Opracowane tu zestawy z laserem holmowym są używane w mikrochirurgii w przednim odcinku oka, przy emulsyfikacji soczewek w trakcie operacji zaćmy, w leczeniu opornych na działanie antybiotyków owrzodzeń gałki ocznej i w leczeniu schorzeń otolaryngologicznych. Zbiór laserowy z laserem erbowym stosuje się przy próbach korekty krzywizny soczewki ocznej ? w razie sporych wad widzenia i w stomatologii. Wspólnie z ppłk. dr. inżynier Mirosławem Kwaśnym opracowaliśmy w naszym zakładzie zestawy laserowe do diagnostyki i terapii zmian nowotworowych skóry i organów wewnętrznych sposobem fotodynamiczną.- Czy może Pan wymienić jeszcze inne, ciekawe możliwości wykorzystania laserowych urządzeń w medycynie?np. w stomatologii do bezbolesnego leczenia zębów. Zamiast borowania można wykonać sekwencję bodzieców laserowych, wskutek której następuje usuwanie twardej tkanki zęba. Nowym metodą leczenia niektórych postaci niedokrwiennej dolegliwości kończyn jest przezskórne udrożnienie zmienionych miażdżycowo naczyń tętniczych dzięki lasera. wykorzystanie "kontaktowego" lancetu laserowego, w którym promieniowanie laserowe doprowadzone światłowodem nagrzewa do wysokiej temperatury odpowiednią końcówkę szafirową umożliwia, zastosowanie laserów w neurochirurgii.Na świecie funkcjonują już mammografy laserowe, gdzie stosuje się nieinwazyjne promieniowanie przenikające głęboko poprzez tkankę. Ogromne nadzieje w okulistyce wzbudza laserowa chirurgia refrakcyjna rogówki, umożliwiająca korektę różnych wad wzroku poprzez modelowanie kształtu rogówki dzięki promieniowania laserowego. Prowadzone są także pró aby z "laską laserową" dla ludzi niewidomych. Mechanizmy laserowe, które się w niej znajdują, wysyłają promienie w różnych kierunkach; jeżeli napotykają przeszkodę, sygnalizują jej istnienie dzięki dźwięku albo wibracji wyczuwalnej na uchwycie laski. Coraz szerzej używane są lasery w kosmetyce, pomiędzy innymi do depilacji i usuwania naczyniaków.- Co ogranicza stosowanie laserów w medycynie?w pierwszej kolejności ich ceny. ?np. zbiór diagnostyczny LIF do badania miejsc nowotworowych w płucach kosztuje ((powyżej 200 tys. dolarów. Ceny laserów do terapii fotodynamicznej przekraczają 100 tys. dolarów. sporo szpitali w Polsce nie stać na to. Sam laser to zresztą jeden obiekt ogromnego mechanizmu, dla którego w danym ośrodku powinna zostać stworzona cała infrastruktura.- Jakie zalety laserów decydują jednak o ich coraz powszechniejszym stosowaniu w medycynie?Nie można wyobrazić sobie pewnych zabiegów chirurgicznych bez wykorzystania laserów. w trakcie operacji na silnie ukrwionych tkankach ( ?np. wątroba, nerki), użycie skalpela laserowego skutkuje natychmiastową koagulację. Po przecięciu nie ma krwawień, rany goją się wiele szybciej. Podobnie jest zestosowaniem laserów biostymulacyjnych, które ogólnie zmniejszają obrzęki i ból, przyspieszają mechanizm gojenia, likwidują ogniska zapalne. Stwarzają dzięki tym zaletom komfort i bezpieczeństwo pacjentom poddawanym różnego rodzaju zabiegom. Lasery umożliwiają ponadto rozwój coraz dokładniejszych i bezpiecznych metod diagnostycznych.Dziękuję za rozmowę *** Trochę historii W 1962 r. po raz pierwszy na świecie zastosowano lasery w dermatologii. W 1963 r. zespół naukowców z Katedry Podstaw Radiotechniki WAT pod kierunkiem prof. dr. inżynier Zbigniewa Puzewicza uruchomił pierwszy w państwie laser na ciele stałym (rubinowy). W 1965 r. na bazie tego lasera zbudowano koagulator okulistyczny i mikrodrążarkę laserową. W 1965 r. po raz pierwszy na świecie zastosowano laser CO2 w chirurgii. Od 1972 r. zaczęto powszechniej wykorzystywać lasery w medycynie światowej. Wiązało się to z możliwością prowadzenia wiązki laserowej w światłowodach, co w rezultacie pozwoliło na wprowadzanie promieni laserowych do jam ciała i narządów jamistych. W 1976 r. w Wojskowej Akademii Medycznej wykonano pierwsze zabiegi laryngologiczne aparaturą wykorzystującą promieniowanie lasera rubinowego. W latach 80. w Wydziałowym Instytucie Optoelektroniki WAT pod kierunkiem prof. dr. inżynier Zdzisława Jankiewicza zbudowano między innymi lancet chirurgiczny z impulsowym laserem Nd:YAG do zabiegów w przednim odcinku oka i zbiór do chirurgii ogólnej z laserem Nd:YAG. W 1986 r. po raz pierwszy na świecie użyto lasera do rozbicia kamieni żółciowych. Instytut Optoelektroniki Wojskowej Akademii Technicznej jest największym polskim ośrodkiem naukowo-badawczym zajmującym się urządzeniami i systemami optoelektronicznymi i techniką laserową. Prowadzone są tu prace dotyczące medycznych zastosowań laserów, ??w pierwszej kolejności w dziedzinie budowy urządzeń laserowych do fotodynamicznej sposoby diagnozy i terapii chorób nowotworowych i zbiórów laserowych dla okulistyki, stomatologii, otolaryngologii i chirurgii