La Laser chirurgia in ginecologia
La tecnologia [Parte 1 di 2]
Il termine
LASER rappresenta l'acronimo di
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
Si tratta quindi di un dispositivo in grado di emettere il raggio laser, una particolare radiazione luminosa caratterizzata dal fatto di essere:
monocromatica, essendo costituita da onde luminose aventi la stessa lunghezza d'onda,
coerente, nel senso che le onde luminose viaggiano in fase sia spaziale che temporale,
collimata, poiché le onde sono emesse in modo parallelo e non tendono alla divergenza.
PRINCIPI DI FISICA
Perché si produca un fenomeno laser è necessario un mezzo attivo, costituito da una raccolta di atomi, molecole o ioni.
In base al materiale attivo i laser possono essere divisi in quattro classi:
- a stato liquido (rodamina, cumarina, xantene)
- a stato solido (neodimio, titanio, cromo)
- a gas (anidride carbonica, argon, eccimeri, elio-neon )
- a semiconduttore (diodo)
Il laser più frequentemente utilizzato in ginecologia è il laser ad anidride carbonica, ed è a questo tipo di laser che si farà in seguito riferimento.
COME AVVIENE L'EMISSIONE LASER
Un atomo, una molecola, uno ione si trova normalmente nello stato di energia più basso, ma se assorbe energia, sotto forma di calore, di luce, di elettricità, si porta ad uno stato cosiddetto "eccitato", per ritornare poi, dopo un breve periodo di tempo, al suo stato di normalità.
L'energia in precedenza assorbita viene emessa sotto forma di fotoni.
Ma, se l'atomo, ancora in condizione di eccitazione, viene investito da un fotone, si ha l'emissione di due fotoni. E' il fenomeno descritto come "emissione stimolata", che se sostenuto, produce il raggio laser. Nel laser CO2 la miscela contenente l'anidride carbonica fluisce attraverso la
cavità ottica, un tubo con specchi paralleli ad ogni lato, che provoca la continua riflessione dei fotoni in modo che, urtando, eccitino altri atomi.
Il
sistema di pompa è la fonte di energia che eccita gli atomi o le molecole della sostanza impiegata fino a raggiungere uno stato di energia attivata. La sorgente di energia è l'energia elettrica, che stimola la sostanza che emette radiazioni direttamente o attraverso reazioni elettrochimiche.
I fotoni liberati nella cavità, aumentano la probabilità di incontrare un atomo eccitato, con emissione di 2 fotoni, poi di 4, e così via fin quando si avrà un'inversione di popolazione e cioè il numero degli atomi eccitati sarà maggiore di quelli allo stato normale.
Ad una delle estremità della cavità ottica, lo specchio riflette i fotoni solo parzialmente, favorendo la fuoriuscita solo di quelli che sono esattamente in fase (coerenti) e stanno seguendo la stesso decorso parallelo(collimati) dando luogo così al fascio di luce laser. Vi è poi un
sistema operativo che controlla il passaggio del raggio laser al tessuto, determina la potenza in watt e la modalità di conduzione all'esterno. Per trasportare la radiazione laser nel punto di applicazione si utilizzano bracci articolati con specchi accuratamente allineati in modo da conservare la configurazione e la potenza del raggio.
L'emissione nell'infrarosso (10.6 mm) del laser CO2 crea un raggio invisibile, per cui si usa sovrapporre coassialmente una luce rossa prodotta da un laser ad elio-neon, che serve da guida per l'operatore. Quando lasciano il braccio articolato, il raggio laser CO2 ed elio-neon sono composti da onde parallele, che necessitano di essere focalizzate, mediante lenti convergenti per aumentare la loro densità di potenza.
Il
micromanipolatore è l'elemento di raccordo fra la sorgente laser ed il microscopio operatore. Esso consente la focalizzazione - defocalizzazione del raggio e permette di dirigere lo spot, mediante un joystick, con precisione e facilità in qualsiasi punto del campo operatorio.
L'emissione del raggio laser può avvenire in modo
continuo,
pulsato con pulsazioni singole o ripetute e
superpulsato. Con quest'ultima modalità si ha l'emissione di una rapida frequenza di brevi pulses con un alto picco di potenza e periodi relativamente lunghi di raffreddamento fra i pulses successivi. L'intervallo fra le emissioni laser favoriscono la dissipazione del calore generatosi sul tessuto d'impatto, evitando che questo possa trasmettersi sui tessuti adiacenti, riducendo al minimo il danno termico.
INTERAZIONE LASER-TESSUTI
Considerando un fascio laser che incida perpendicolarmente sulla superficie del tessuto, si può notare come una piccola frazione, generalmente il 5 % viene riflessa all'indietro, una parte si diffonde nel tessuto ed una parte assorbita e trasformata in energia termica.
Il raggio laser CO2, per la sua lunghezza d'onda nell'ambito dell'infrarosso (10.6 mm), è fortemente assorbito dall'acqua intracellulare ed extracellulare. L'energia assorbita viene trasformata in calore che porta l'acqua ad ebollizione con passaggio dallo stato liquido a quello gassoso. Si ha così l'esplosione della cellula per la produzione di vapore al suo interno.
Dei detriti cellulari una parte viene carbonizzata e resta in loco, mentre una parte raggiunge temperature altissime (oltre i 1000° gradi) passando allo stato volatile con conseguente formazione di fumi.
Dopo un trattamento di laser CO2 si possono individuare 4 zone di effetto termico:
vaporizzazione, carbonizzazione, coagulazione, ipertermia
La qualità dell'effetto termico è condizionata dal contenuto di acqua e deve essere considerata in funzione del tempo.
Se la temperatura non supera i 45° per molti minuti o i 95° per più di 1 msec non si producono cambiamenti irreversibili. Con l'aumento della temperatura si realizzano i seguenti fenomeni : la denaturazione del collagene a 60°C (esposizione 1 sec), la denaturazione del DNA a 75°C, la vaporizzazione dei tessuti a 100°C, fenomeni di carbonizzazione a temperature superiori a 300 °C.
Dopo un trattamento con Laser CO2, si produce una zona di vaporizzazione circondata da una zona di danno irreversibile e di tessuto necrotico , delimitata a sua volta da una zona di danno reversibile.
Nell'area di ipertermia le singole cellule ed i vari tessuti possono tollerare l'insulto solo in via temporanea, diventando il danno irreversibile dopo tempi prolungati di esposizione.
DENSITA' DI POTENZA
L'entità della distruzione è proporzionale al prodotto della durata dell'esposizione per la potenza.
La densità di potenza è il parametro regolabile più importante nell'uso del laser:
essa determina la capacità dello strumento di vaporizzare, di escidere o coagulare.
DP (watt/cm2) = Watt /
Spot size
La densità di potenza è la risultante dell'effetto combinato della potenza espressa in watt e del diametro dello spot in cm2.
Con la stessa potenza si possono avere effetti di lieve entità, quando il raggio viene applicato su una superficie molto vasta, utilizzando uno spot largo, oppure effetti molto più intensi quando il diametro dello spot è piccolo.
Per modificare la densità di potenza si può quindi agire o sulla potenza o sul diametro dello spot.
Più largo è lo spot, maggiore è la potenza richiesta per mantenere la stessa
densità di potenza:
ad esempio
1900 watt/cm2 = 10 watt/0.60 mm spot 60 watt/2.0
ciò significa che per ottenere una densità di potenza di 1900watts/cm2 possiamo utilizzare una potenza di 10 watt con uno spot di 0.6 mm oppure una potenza di 60 watt con uno spot di 2.0 mm.
Si utilizzano spot larghi quando si vuole vaporizzare il tessuto, mentre qualora si usa il laser per incidere bisogna utilizzare il più piccolo spot possibile.
Il laser consente un'azione termica precisa ed efficace sulle lesioni da trattare con relativo risparmio delle zone contigue perilesionali, garantendo così una guarigione ottimale. L'area della necrosi tissutale adiacente all'incisione è minore di 100 micron. La zona del danno cellulare, suscettibile di riparazione oscilla tra 0.3 e 0.5 mm.
NORME PER UN IMPIEGO OTTIMALE DEL LASER
In virtù delle sue caratteristiche la laser terapia garantisce una precisione notevole con minimo danno ai tessuti circostanti, un ridotto rischio di sanguinamento e infezioni, la distruzione dei microrganismi nell'area di impatto, la chiusura dei vasi sanguigni più piccoli di 0.5 mm, la riduzione del numero di recidive ed infine buoni risultati estetici e funzionali.
Naturalmente, perché si possano sfruttare al meglio le caratteristiche della strumento, è necessario che se ne faccia un uso appropriato. Il rispetto delle seguenti norme garantisce risultati sicuramente soddisfacenti:
- L'utilizzo di una potenza elevata e la breve esposizione causano un danno termico inferiore rispetto all'uso di una bassa densità di potenza e un'esposizione prolungata. Per minimizzare il danno termico sui tessuti circostanti è opportuno impiegare la massima densità di potenza che si è in grado di controllare senza rischi, entro i limiti della
coordinazione mind-eye-hand.
- È importante allontanare i residui carboniosi prima di ritrattare con il laser la stessa area, in quanto vi è un aumento di temperatura considerevole passando dai 100 gradi al primo passaggio, ai 1500° gradi quando il laser attraversa i tessuti carbonizzati.
- In una logica di riduzione del danno provocato dal calore, si può utilizzare il metodo pulsato o superpulsato, che fornisce una rapida frequenza di brevi pulses con un alto picco di potenza e periodi relativamente lunghi di raffreddamento fra i pulses successivi.
- Il laser possiede un'azione emostatica per chiusura "a cul di sacco" dei vasi aventi un diametro fino a 0.5 mm. Per vasi aventi un diametro compreso fra 0.5 e 2 mm l'emostasi si ottiene defocalizzando il raggio in modo tale da causare una denaturazione delle proteine con formazione del trombo di fibrina.
