Медицинские лазеры в урологии

Углекислотный лазер
Углекислотный лазер излучает в инфракрасном диапазоне (длина волны 10 600 нм) и работает в непрерывном режиме. Излучение этой длины волны сильно поглощается водой и другими компонентами клеток. Глубина проникновения в ткани не более 0,1 мм. Поскольку для передачи излучения этого лазера нельзя применять кварцевые волоконные световоды, используют систему зеркал, помещенных внутрь шарнирного манипулятора, поэтому для эндоскопических вмешательств этот лазер не пригоден. Поскольку большая часть излучения углекислотного лазера поглощается на поверхности ткани, она почти мгновенно испаряется, а глубже образуется узкая полоса коагуляции. Углекислотный лазер применяют преимущественно для вапоризации мягких тканей. При этом образуется дым. Ассистент должен постоянно удалять его электроотсосом, поскольку дым может содержать частицы тканей и вирусы.
ИАГ-неодимовый лазер
ИАГ-неодимовый лазер работает в непрерывном режиме, его излучение с длиной волны 1064 нм плохо поглощается водой и гемоглобином, поэтому глубина проникновения составляет 3—5 мм. Хотя, несмотря на высокую плотность мощности, этот лазер можно применять для вапоризации, его основное предназначение -коагуляция тканей. При этом достигается идеальный гемостаз, а коагулированная ткань постепенно — втечение нескольких недель или месяцев — рассасывается.
ИАГ-неодимовый лазер с кристаллом калий титанил фосфата
Этот лазер также известен как ИАГ-неодимовый лазер с удвоенной частотой, ибо дня удвоения частоты в нем используют кристалл калий титанил фосфата. Этот лазер излучает зеленый свет с длиной волны 532 нм. Излучение этой длины волны хорошо поглощается гемоглобином, но не водой, поэтому этот лазер можно применять для деструкции тканей во время эндоскопических вмешательств.
Аргоновый лазер
Активной средой в этом лазере является газ аргон. Лазер излучает голубовато-зеленый свет с несколькими длинами волн от 488 до 514 нм. Это излучение хорошо поглощается гемоглобином и в пигментированных тканях проникает на глубину 1—2 мм (как излучение ИАГ-неодимового лазера с кристаллом калий титанил фосфата). Поскольку выходная энергия аргонового лазера невелика, в урологии он применяется при стриктурах небольшой протяженности и небольших опухолях мочевого пузыря.
Импульсные лазеры на красителях с перестраиваемой длиной волны
В лазерах этого типа длину волны меняют, используя в качестве активной среды разные красители. Другой способ — поместить в оптический резонатор призму с красителем, который при возбуждении генерирует излучение разной длины волны, а затем повернуть призму так, что вдоль оси оптического резонатора будут отражаться только волны определенной длины. Импульсный режим работы обеспечивается накачкой газоразрядной лампой. Урологам особенно хорошо знаком импульсный лазер на кумарине, излучающий зеленый свет с длиной волны 504 нм. Импульсный лазер на кумарине широко используют для лазерной контактной литотрипсии. С этой же целью применяют и импульсные лазеры на производных родамина.
Энергия излучения с длиной волны 504 нм, генерируемая импульсным лазером на кумарине, поглощается большинством мочевых камней, однако эта длина волны совпадает с некоторыми пиками поглощения излучения гемоглобином. Для лазерной контактной литотрипсии используют импульсные лазеры с импульсами длительностью 0,5—2 мс и энергией импульса 0,05—0,14 Дж. Частота импульсов составляет 1—20 Гц. Из-за малой длительности импульса и слабого поглощения излучения гемоглобином значительного термического повреждения эпителия мочевых путей во время литотрипсии не происходит. Энергии одного импульса недостаточно, чтобы повысить температуру до величины, необходимой для коагуляции ткани. В промежутках между импульсами ткань успевает остыть. На мочевой камень лазерное излучение действует иначе. Если из-за цвета камень хорошо поглощает излучение, на его поверхности образуются пузырьки плазмы. Когда они лопаются, возникают ударные волны, разрушающие камень. Цистиновые камни не поглощают излучение с длиной волны 504 нм. В этом случае в жидкость для промывания можно добавить краситель. Кроме того, плохо разрушаются при лазерной контактной литотрипсии плотные камни, например из оксалата кальция моногидрата. Тем не менее лазерная контактная литотрипсия с использованием импульсных лазеров на красителях гораздо безопаснее других видов контактной литотрипсии.
Импульсный лазер на красителе можно оснастить автоматической системой поиска камня. Когда камень поглощает лазерное излучение, образуется плазма (при этом выделяется излучение определенной длины волны) и возникает ударная волна. Устройство для лазерной контактной литотрипсии имеет датчик, который регулирует работу лазера по механизму обратной связи. Если датчик регистрирует фотоакустический эффект, работа лазера продолжается. В противном случае лазер отключается. Такие устройства уже используются для разрушения желчных камней. Возможно, в будущем удастся разработать прибор, который позволит вслепую, без эндоскопического контроля, разрушать мочевые камни.
Александритовый лазер
Александритовый лазер характеризуется длиной волны 755 нм (видимый красный свет), выходной энергией 0,03—0,08 Дж и длительностью импульса 150—800 не. При лазерной контактной литотрипсии александритовый лазер, как и импульсные лазеры на красителях, действует за счет генерации ударных волн. В целом александритовый лазер лучше разрушает темные мочевые камни, так как светлые слабо поглощают фотоны с этой длиной волны. Этот лазер довольно безопасен, но несовершенство световодов снижает мощность и эффективность александритового лазера.
ИАГ-неодимовый лазер с модуляцией добротности
Иначе этот лазер называют лазером, генерирующим в режиме гигантских импульсов. Импульсный режим этого лазера обеспечивается за счет использования лазерного затвора или переключателей добротности. Теоретически, этот лазер может разрушать камни любого цвета. При первых попытках использовать ИАГ-неодимовый лазер с модуляцией добротности при передаче высокой энергии повреждался конец световода. Эту проблему отчасти решили, разработав особую волоконную оптику и добавляя присадки к жидкости для промывания. Тем не менее при плотных мочевых камнях этот лазер (как и импульсные лазеры на красителях) бывает неэффективным. Генерировать ударные волны у конца световода можно с помощью оптико-механических переходников. Однако они очень громоздки.
ИАГ-гольмиевый лазер
В ИАГ-гольмиевом лазере в кристалл ИАГ вместо атомов неодима добавлены атомы гольмия. Длина волны излучения этого лазера — 2100 нм (инфракрасный диапазон), режим работы импульсный. Поскольку излучение с этой длиной волны хорошо поглощается водой, в жидкой среде конец световода должен касаться камня или ткани. Глубина проникновения в ткани не более 0,5 мм. Этот лазер высокоэффективен при деструкции и рассечении мягких тканей, например при стриктурах или опухолях, пригоден также для контактной литотрипсии. Вероятный механизм действия — фототермическая деструкция поверхности камня (буквально испарение части камня) и в некоторой степени фотоакустический эффект (как при использовании других лазеров). Этот лазер одинаково эффективен при мочевых камнях любого цвета. Из-за хорошего поглощения водой излучение ИАГ-гольмиевого лазера безопасно, если в жидкой среде конец световода отстоит от ткани более чем на 1 мм. При контакте этот лазер легко рассекает эпителий мочевых путей. Для лазерной контактной литотрипсии требуется мощность 5—10 Вт, длительность импульса 300 мс, энергия одного импульса 0,5—1 Дж, частота 5—12 Гц, для деструкции крупных мягкотканных образований — 60—80 Вт. В эксперименте этот лазер оснащают автоматической системой поиска камня.
Полупроводниковые лазеры
Как понятно из названия, активной средой в полупроводниковых лазерах являются полупроводники. По габаритам этот лазер гораздо меньше других, он легко помещается на небольшом столике. Выходная мощность относительно мала. В урологии используют полупроводниковые лазеры, излучающие в диапазоне 810—830 нм. Их применяют для коагуляции и лазерной сварки тканей.