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 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 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

CO2 (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 (CO2) 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