Τα lasers στην Ιατρική

Γιολάντα Σαλαπάτα, Msc, Οδοντίατρος, Επιστημονική συνεργάτης ΙΠΤ-ΕΚΕΦΕ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ», paedodontist@admin

Μέρος 2ο

Το Laser αποτελεί μία ειδική δέσμη φωτεινής ακτινοβολίας, η οποία δεν υπάρχει σε φυσικές συνθήκες, αλλά παράγεται στο εργαστήριο με ειδικό τεχνολογικό εξοπλισμό.

Πιό συγκεκριμένα, το laser είναι μια συσκευή που εκπέμπει φως (ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία) μέσω μιας διαδικασίας οπτικής ενίσχυσης με βάση τη διεγερμένη εκπομπή φωτονίων. Είναι το βασικό δομικό συστατικό των τεχνολογιών για την παραγωγή σύντομων παλμών φωτός. Μόνο δύο δεκαετίες μετά την εφεύρεσή του, η διάρκεια του συντομότερου παλμού που μπορεί να παραχθεί είχε συρρικνωθεί προς τα κάτω έξι τάξεις μεγέθους, από το νανοδευτερόλεπτο στο femtosecond.

Ο όρος laser προέρχεται από την αγγλική λέξη Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) και αποδίδεται στα ελληνικά ως ενίσχυση φωτός με εξαναγκασμένη εκπομπή ακτινοβολίας. Ο όρος χρησιμοποιείται για να περιγράψει τόσο τις συσκευές όσο και την αντίστοιχη ακτινοβολία που αυτές παράγουν. Η λειτουργία των laser ερμηνεύεται από την θεωρία της κβαντικής μηχανικής και της θερμοδυναμικής (Rullière, 2004).

Η παραγωγή της laser ακτινοβολίας ξεκινά όταν ενεργοποιείται το µέσο (αέριο, κρύσταλλος, υγρό ή ηµιαγωγός). Είναι διαθέσιµες διάφορες πηγές διέγερσης, ανάµεσα στις  οποίες είναι η  ακτινοβολία από  flash  lamps,  η  συνεχόµενη ακτινοβολία, η ραδιοσυχνότητα, αποφόρτιση υψηλής τάσης, διοδικά, ακόµα και η ακτινοβολία από άλλο laser.

Καθώς ενεργοποιείται το µέσο,(αέριο, κρύσταλλος, υγρό ή ηµιαγωγός) τα µόρια του υποκινούνται σε υψηλότερα ενεργειακά επίπεδα. Τα ενεργοποιηµένα αυτά µόρια  τείνουν αυθόρµητα στην  µετάβασή τους στο αρχικό χαµηλότερο ενεργειακό τους επίπεδο απελευθερώνοντας ένα φωτόνιο,  και η ακτινοβολία laser που παράγεται κατά τη διαδικασία αυτή έχει πολλαπλές ιδιότητες, όπως συνεπή µονοχρωµατικότητα, παράλληλη και υψηλή ακτινοβολία.

Η ακτινοβολία του laser συγκεντρώνεται σε µια στενή σειρά µηκών κύµατος, παράγοντας το καθαρότερο διαθέσιµο φως.

Όλα τα εκπεµπόµενα φωτόνια υπόκεινται σε µια φάση σταθερής σχέσης µεταξύ  τους  στο  τόπο  και  το  χρόνο,  έτσι  ώστε  η  ακτινοβολία  είναι συνεχόµενη. Στη συνέχεια, τα φωτόνια της ακτινοβολίας του laser οδηγούνται προς την ίδια κατεύθυνση µε µικρή απόκλιση, έτσι ώστε η ακτινοβολία να είναι παράλληλη. Τέλος, το φως του laser έχει υψηλή ακτινοβολία, αφού όλο το φως συγκεντρώνεται σε µια στενή χωρική ζώνη καταλήγοντας σε µια υψηλή ακτινοβόλο δύναµη ανά µονάδα περιοχής.
Για να γίνει καλύτερα κατανοητός ο τρόπος λειτουργίας των laser θα παραθέσουμε ορισμένα στοιχεία από την Ατομική Φυσική.

Σύμφωνα με το Ατομικό Πρότυπο του Bohr (το οποίο δε θεωρείται ορθό σύμφωνα με τα σημερινά δεδομένα, αλλά εξυπηρετεί καλύτερα από το μοντέλο της Κβαντομηχανικής την ανάγκη για απλότητα και κατανόηση), το άτομο αποτελείται από έναν πυρήνα γύρω από τον οποίο περιφέρονται τα ηλεκτρόνια (e-) σε καθορισμένες, θερμοδυναμικά επιτρεπτές τροχιές συγκεκριμένης ενέργειας.
Υπό συνθήκες ενεργειακής ισορροπίας, τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τις χαμηλότερες δυνατές ενεργειακές στάθμες, οπότε το άτομο βρίσκεται στο κατώτερο επίπεδο ενέργειας που λέγεται θεμελιώδης κατάσταση (E0). Στην κατάσταση αυτή βρίσκεται σε ηρεμία και διατηρείται σταθερό. Για την προσέγγιση των φαινομένων θα θεωρήσουμε ένα άτομο που φέρει ένα ηλεκτρόνιο σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα του (Εικόνα 1.1.α).

Η θεωρητική τεκμηρίωση της λειτουργίας των laser ξεκίνησε στις αρχές του 20ου αιώνα, όταν ο Planck, στηριζόμενος στην Ηλεκτρομαγνητική Θεωρία του Maxwell (1862), ανέπτυξε την ιδέα της δυαδικής φύσης του φωτός, δηλαδή ότι το φως εμφανίζει τόσο κυματικές όσο και σωματιδιακές ιδιότητες.

Επεκτείνοντας την παραπάνω θεώρηση του φωτός, ο Einstein (1917) το 1905 πρότεινε την Κβαντική Θεωρία του Φωτός, βασικό στοιχείο της οποίας ήταν η παραδοχή ότι η μεταφορά ενέργειας με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία γίνεται σε ασυνεχείς ποσότητες με τα φωτόνια.

To 1913 o Bohr έδωσε την θεωρητική ερμηνεία της αυθόρμητης εκπομπής ενώ ο Einstein διατύπωσε λίγα χρόνια μετά (1917) την αρχή της εξαναγκασμένης εκπομπής.

Το 1951 οι Purcell και Pound έθεσαν τη θεωρητική βάση της λειτουργίας του maser, προγόνου του laser. Η λέξη MASER προέρχεται από τα αρχικά των λέξεων microwave amplification by stimulated emission of radiation (Ενίσχυση Μικροκυμάτων με Εξαναγκασμένη Εκπομπή Ακτινοβολίας). Το πρώτο maser κατασκευάστηκε το 1955 από τους Gordon και συν (1955).

Το 1958 οι Schawlow και Towens υποστήριξαν τη δυνατότητα κατασκευής ενός laser βασιζόμενοι στο maser.

Το 1960 ο Maiman κατασκεύασε το πρώτο laser με ενεργό μέσο έναν κρύσταλλο ρουμπινίου και τον ίδιο χρόνο έγινε η πρώτη εφαρμογή του στην οφθαλμολογία.

Τα Laser μπορούν να διαχωριστούν με βάση το ενεργό υλικό, την ισχύ της ακτινοβολίας και τη βιολογική τους δράση σε διάφορες κατηγορίες, οι οποίες φαίνονται παρακάτω.

Με βάση το ενεργό υλικό που χρησιμοποιείται ταξινομούνται σε:

• στερεάς κατάστασης, με ενεργό υλικό π.χ. το Γάλλιο, το Ρουβίδιο, το Αρσενικό, το Νεοδύμιο και το Αλουμίνιο.
• υγρής κατάστασης, που το ενεργό υλικό είναι διάλυμα μεγάλων οργανικών μορίων χρωστικών διαλυμένων σε υγρούς διαλύτες (μεθανόλη, αιθελυνογλυκόλη, διοξάνη, κλπ) σε συγκεντρώσεις της τάξης 1:10.000.
• αέριας κατάστασης, με ενεργό υλικό π.χ. το Αργό, το Νέο και το CO2.
• ημιαγωγών, που το ενεργό υλικό αποτελούν επεξεργασμένοι κρυσταλλοδίοδοι π.χ. GaAs (γαλλιούχο αρσενικό), GaP (γαλλιούχος φώσφορος), InSb (ινδιούχο αντιμόνιο), InAs (ινδιούχο αρσενικό), InP (ινδιούχος φώσφορος) (Κατσικαλάκη, 2013).

Ως ενεργό μέσο μπορεί να χρησιμοποιηθεί κάθε ουσία που έχει τη δυνατότητα να υφίσταται διαδοχικές διεγέρσεις και αποδιεγέρσεις των ατόμων της χωρίς να προκαλούνται αλλαγές στη δομή της και ταυτόχρονα να διατηρεί την αναστροφή πληθυσμών [ύπαρξη ενεργειακών σταθμών υψηλότερων από τη θεμελιώδη και ενδιάμεσων (μετασταθερών) ενεργειακών σταθμών. Κάθε συσκευή laser παράγει ακτινοβολία διαφορετικού μήκους κύματος, ανάλογα με το ενεργό μέσο που διαθέτει (Εικόνα 2.1), το οποίο συνήθως δίνει και την ονομασία στην συσκευή.

Από τη συσκευή ως το σημείο εφαρμογής, η ακτινοβολία laser μεταφέρεται:

• Με οπτικές ίνες: παρέχουν ευελιξία αλλά προς το παρόν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ακτινοβολίες με μήκος κύματος έως 3000nm.
• Με αρθρωτούς βραχίονες με κάτοπτρα: έχουν πολύ μικρές απώλειες, μπορούν να μεταφέρουν ακτινοβολία οποιουδήποτε μήκους κύματος, αλλά δεν είναι ευέλικτοι και απαιτούν προσοχή στην χρήση λόγω ευαισθησίας σε μικρές παρεκκλίσεις των κατόπτρων.
• Με κοίλους μεταλλικούς κυματαγωγούς: έχουν μεγάλες απώλειες ενέργειας, περιορισμένη ευελιξία, δεν επιτρέπουν την άριστη εστίαση της δέσμης και κατασκευάζονται για συγκεκριμένο μήκος κύματος.
• Απευθείας, όπως στα laser ημιαγωγών (Gutknecht, 1999).

Με βάση τον τρόπο λειτουργίας:

• συνεχές (continuous wave, cw)
• παλμικό (pulsed)

Με βάση την ισχύ της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας ταξινομούνται σε:

• Τάξη I: Ισχύς < 0,4 μW, ακίνδυνο
• Τάξη II: 0,4< Ισχύς < 1 mW, CW, ορατή ακτινοβολία, ακίνδυνο για στιγμιαία άμεση έκθεση 0,25s
• Τάξη IIIa: 1< Ισχύς < 5 mW, CW, ορατή ακτινοβολία, ακίνδυνο για στιγμιαία άμεση έκθεση 0,25s
• Τάξη IIIb: 5< Ισχύς < 500 mW, CW, καμιά άμεση έκθεση
• Τάξη IV: CW με Ισχύς > 500 mW, παλμικά, ιδιαίτερα επικίνδυνα (Μπενής, 2011).

Τα Laser στην ιατρική χρησιμοποιούνται κυρίως με τρεις διαφορετικούς τρόπους

Χειρουργική με laser

Τα ισχυρά χειρουργικά laser μπορούν να κόψουν, να απανθρακώσουν ή να ατμοποιήσουν έναν ιστό εξαιτίας της απορροφητικότητας της υψηλής ενέργειας του φωτός από τους ιστούς μετατρέποντάς την σε θερμική ενέργεια, κάτι ανάλογο που συμβαίνει με την εστίαση γυαλιών σε μια επιφάνεια – κάτοπτρο. Αυτός είναι ο λόγος που αυτός ο τύπος laser καλείται επίσης ως θερμά χειρουργικά laser.

Εκτός της χρήσης τους για καθαρά χειρουργικούς λόγους, αυτά τα laser μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν στην οδοντιατρική για παρασκευή κοιλοτήτων στα δόντια (εμφράξεις-σφραγίσματα δηλαδή) για ενδοδοντικές θεραπείες και για αισθητικούς σκοπούς όπως π.χ. στη δερματολογία για ριζική αποτρίχωση, σβήσιμο ενός τατουάζ, εξομάλυνση ρυτίδων , πανάδων προσώπου καθώς και στην οφθαλμολογία.

Η Οφθαλμολογία είναι η πρώτη ειδικότητα της ιατρικής που εδώ και πενήντα χρόνια χρησιμοποιεί Laser. Στην Οφθαλμολογία έχουν εφαρμοσθεί κατά καιρούς και εφαρμόζονται και σήμερα διάφορα Laser ανάλογα με το μήκος κύματος που έχουν.

Αυτά είναι:

1. Argon Laser
2. Green Laser
3. Krypton Laser
4. Dye Laser
5. Nd-Yag Laser
6. Excimer Laser
7. Femtosecond Laser.

Σήμερα έχουν ευρεία χρήση τα εξής Laser:

Argon Laser

Είναι θερμικό Laser (δηλ. προκαλεί έγκαυμα). Μονάδα παραγωγής είναι το αέριο Argon. Τα μηχανήματα παραγωγής είναι ογκώδη, βαριά και αναπτύσσουν υψηλές θερμοκρασίες. Είναι υδρόψυκτα ή αερόψυκτα.

Green Laser

Είναι θερμικό Laser. Μονάδα παραγωγής είναι ένας κρύσταλλος Nd-Yag (1064nm). Η μονάδα κάνει υποδιπλασιασμό στο μήκος κύματος και εκπέμπει στα 532nm. Είναι μικρά, ελαφρά και δεν αναπτύσσουν υψηλές θερμοκρασίες.

Τα Argon και Green Laser προκαλούν μικρό έγκαυμα 50-500μ, η ενέργεια που χρησιμοποιούμε είναι από 100-400mw και ο χρόνος εκπομπής δέσμης 0,1-0,2sec. Έχουν εφαρμογή στις παρακάτω παθήσεις:

• Αγγειακές παθήσεις του αμφιβληστροειδούς όπως Διαβητική αμφιβληστροειδοπάθεια, απόφραξη φλέβας αμφιβληστροειδούς κ.α.
• Παθήσεις ωχράς κηλίδας όπως η κεντρική ορώδης, εξωβοθρική υπαμφ/κή νεοαγγείωση κ.λ.π.
• Περιχαράκωση ρωγμής αμφιβληστροειδούς
• Χρόνιο απλούν γλαύκωμα
• Τραμπεκουλοπλαστική
• Νεοαγγειακό γλαύκωμα
• Παναμφιβληστροειδική φωτοπηξία.

Από παλιά αλλά και σήμερα εφαρμόζεται το Argon ή το Green Laser με μεγάλη επιτυχία στην Διαβητική αμφιβληστροειδοπάθεια. Οδηγός είναι η ψηφιακή φλουοραγγειογραφία. Εφαρμόζεται στην περιοχή της ωχράς επιλεκτικά σαν εστιακή φωτοπηξία ή δίκην δικτύου(grid pattern), για την αντιμετώπιση του διαβητικού οιδήματος της ωχράς. Στη παραγωγική Διαβητική αμφ/πάθεια εφαρμόζεται η παναμφιβληστροειδική φωτοπηξία σε 3 ή 4 συνεδρίες(συνολικά περισσότερα από 2000 spots).

Nd-Yag Laser

To Laser αυτό προκαλεί σχάση μεμβρανών και ιστών. Εφαρμόζεται στην Οφθαλμολογία κατά κόρον για την διάνοιξη του θολωμένου οπ.περιφακίου ύστερα από εγχείρηση καταρράκτη, για την δημιουργία ιριδοτομής στο γλαύκωμα κλειστής γωνίας, για την λύση μεταφλεγμονωδών ή μετατραυματικών συνεχειών. Είναι ένα πολύ χρήσιμο αναίμακτο χειρουργικό εργαλείο για κάθε Οφθαλμίατρο.

Excimer Laser

Είναι η τελευταία λέξη της τεχνολογίας των Laser στην Οφθαλμολογία. Εχουν δημιουργήσει επανάσταση στην διαθλαστική χειρουργική τα τελευταία 20 χρόνια. Εφαρμόζονται με μεγάλη επιτυχία στην διόρθωση της Μυωπίας, της Υπερμετρωπίας, του Αστιγματισμού, των εκτροπών ανωτέρας τάξης και στην δημιουργία υπερόρασης.

Femtosecond Laser

Το πιο καινούργιο Laser που χρησιμοποιείται κυρίως στην διαθλαστική χειρουργική για την δημιουργία του κερατοειδικού κρημνού (flap) στο Lasik, αλλά και σε κάποιες φάσεις στην χειρουργική του καταρράκτη.

Το Excimer Laser εφαρμόζεται στον κερατοειδή και αφαιρεί κερατοειδικό ιστό διά της εξάχνωσης. ‘Ετσι μεταβάλλεται η επιφάνεια και η κυρτότητα του κερατοειδή κατά το δοκούν, με αποτέλεσμα την μεταβολή της διαθλαστικής δύναμης του κερατοειδούς. Η εξέλιξη στην τεχνολογία των Excimer Laser τα τελευταία χρόνια είναι μεγάλη. Σήμερα έχουμε στην διάθεση μας τα Excimer Laser 7 ης γενιάς τα οποία έχουν εκπληκτική ακρίβεια, είναι πολύ γρήγορα(500 ή και 700Mhz) με πολύ γρήγορο eye tracker(1050Mhz), έχουν προηγμένο σχεδιασμό δέσμης Laser και ομαλό προφίλ και έτσι είναι ασφαλή και φιλικά στο μάτι.

Για να υποβληθεί κάποιος ‘’ασθενής’’ σε φωτοδιαθλαστική επέμβαση πρέπει να εκπληρώνονται κάποιες προϋποθέσεις. α) Η ηλικία του να είναι άνω των 18 ετών. β) Η διάθλαση να είναι σταθερή τουλάχιστον για 1 έτος. γ) Να μην έχει χρ.παθήσεις κερατοειδούς και βυθού. δ) Οι γυναίκες να μην είναι έγκυες και να μην θηλάζουν. ε) Να μην φορά φακούς επαφής για 2 εβδομάδες.

Προεγχειρητικός έλεγχος

O υποψήφιος για διαθλαστική επέμβαση υποβάλλεται σε ενδελεχή προεγχειρητικό έλεγχο, ο οποίος είναι μια σημαντική διαδικασία. Απ΄αυτόν θα εξαρτηθεί η ασφάλεια και η επιτυχία της επέμβασης. Ελέγχονται α) Η διάθλαση, β) Η τοπογραφία και η παχυμετρία του κερατοειδούς, γ) Αμπερομετρία για τον έλεγχο των εκτροπών, δ) Ελεγχος του βυθού μετά από μυδρίαση, ε) Ατομικό ιστορικό για τυχόν συστηματικά νοσήματα όπως διαβήτης, αυτοάνοσα κ.λ.π. Αφού ολοκληρωθεί ο προεγχειρητικός έλεγχος αποφασίζουμε εάν ο υποψήφιος είναι κατάλληλος για Laser, ποια μέθοδο θα κάνουμε και εισάγονται τα δεδομένα στον Η/Υ του μηχανήματος.

Στο Χειρουργείο

Η διαδικασία γίνεται με τοπική αναισθησία με σταγόνες και είναι τελείως ανώδυνη. Είναι πολύ γρήγορη-δεν ξεπερνά συνολικά τα 10 min. Υπάρχουν αρκετές μέθοδοι όπως PRK, Lasik, Lasek, Epi-Lasik. Σήμερα έχουν επικρατήσει η PRK και η Lasik.

Η PRK είναι η πρώτη μέθοδος που εφαρμόσθηκε. Ακόμη και σήμερα είναι πρώτη μέθοδος εκλογής στο 40% των περιστατικών. Εφαρμόζεται σε μικρές έως μεσαίες Μυωπίες και Αστιγματισμούς. Γίνεται αφαίρεση του επιθηλίου του κερατοειδούς με απόξεση ή διάλυμα αλκοόλης ή με το ίδιο το Laser με κάποια μηχανήματα (Transepithilial PRK). Το Laser εφαρμόζεται στην πρόσθια επιφάνεια του κερατοειδούς και κατόπιν τοποθετείται ένας θεραπευτικός φακός επαφής για 3-4 μέρες μέχρι να αναπλαστεί το επιθήλιο του κερατοειδούς. Η αποκατάσταση της οράσεως γίνεται προοδευτικά σε 5-10 ημέρες. Οι επιπλοκές είναι ανύπαρκτες εφ’όσον τηρηθούν επιμελώς τα πρωτόκολλα και οι μετεγχειρητικές οδηγίες.

Η Lasik είναι η πλέον εξελιγμένη μέθοδος η οποία εξελίσσεται ακόμη και σήμερα. Κατ’αρχήν δημιουργείται ένας κερατοειδικός κρημνός (Flap) πάχους 100-160μ. Αυτό γίνεται ή με μηχανικό μικροκερατόμο ή με το ειδικό Laser το Femtosecond Laser το οποίο έχει ιδιαίτερη ακρίβεια. Το Excimer Laser εφαρμόζεται μέσα στο στρώμα του κερατοειδούς και επανατοποθετείται το flap το οποίο επανακολλάται με φυσικό τρόπο. Η αποκατάσταση της όρασης είναι πολύ γρήγορη. Από την επόμενη μέρα οι ασθενείς βλέπουν πολύ καλά. Εφαρμόζεται για μυωπίες έως 10-12d, αστιγματισμούς έως 5-6d και υπερμετρωπία έως 5d εφ’όσον το επιτρέπουν οι μετρήσεις του κερατοειδούς (παχυμετρία-τοπογραφία).

Τα Laser στη Δερματολογία.

Η Δερματολογία είναι μια ειδικότητα που χρησιμοποιεί ευρέως τα λέιζερ.

Στα χειρουργικά Lasers η επιλεκτική θερµική καταστροφή του στόχου    θα       εµφανιστεί    όταν    χρησιµοποιηθεί    ικανοποιητική    ένταση    σε συγκεκριµένο µήκος κύµατος, σε χρόνο ίσο περίπου µε τον χρόνο ηρεµίας του στόχου. Πρέπει να σηµειωθούν µερικοί όροι που χρησιµοποιούνται ώστε να περιγράψουν την ακτινοβολία του laser.

Η ενέργεια αναφέρεται στο ποσό των φωτονίων    που απελευθερώνονται και µετριέται σε joules. Η ισχύς µετριέται σε watts και αναφέρεται στο ποσοστό ενέργειας που παραδίδεται. Η ένταση είναι η ολική ενέργεια ανά µονάδα επιφάνειας και µετριέται σε j/cm2. Η διάρκεια παλµού είναι ο συνολικός χρόνος στον οποίο εφαρµόζεται η ενέργεια. Η παλµική συχνότητα µετριέται σε herz. Το µήκος κύµατος µετριέται σε nanometers και αναφέρεται στην απόσταση µεταξύ των αιχµών των κυµάτων φωτός. Κυρίως το µήκος κύµατος χρησιµοποιείται για να χαρακτηρίσει τον  τύπο του φωτός. Μόλις η ακτινοβολία χτυπήσει το δέρµα, η ενέργεια µπορεί να ανακλαστεί, να διασπαρθεί, να απορροφηθεί ή να διαβιβαστεί. Περίπου το 5% του ορατού φωτός ανακλάται στο κερατινικό στρώµα της επιδερµίδας. Στη συνέχεια, εξαιτίας της µεγάλης περιεκτικότητας του σε κολλαγόνο, ελαστίνη και αγγεία, το δέρµα πρωτίστως διασπείρει την ακτινοβολία.

Μόνο η απορροφούµενη ακτινοβολία έχει άµεση επίδραση στο στόχο, προκαλώντας θερµική, χηµική ή µηχανική καταστροφή του ιστού.

Η θερµική βλάβη µπορεί να είναι από µια  απλή αλλοίωση των  πρωτεϊνών, έως µια κυψελοειδή εξάτµιση και σχηµατισµό άνθρακα. Τα χρωµοφόρα είναι ουσίες που επιλεκτικά απορροφούν την ακτινοβολία και µπορεί να είναι ενδογενή (µελανίνη, αιµογλοβλίνη, οξυαιµογλοβίνη) ή εξωγενή (µελάνι tattoo). Η θέρµανση του ακτινοβολούµενου ιστού οφειλόµενη στην άµεση απορρόφηση του φωτός    είναι µια λειτουργία διαφόρων παραµέτρων των lasers και των ιστών.

Από το 1996, υπήρχε µεγάλη πρόοδος όσον αφορά το laser σαν µέθοδο αποτρίχωσης. Όλες οι συσκευές στο εµπόριο µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε άτοµα µε ανοιχτόχρωµη επιδερµίδα (φωτότυπο I-III) και να µειώσουν τη παραγωγή των τριχών κατά περίπου 75%. Για την αντιµετώπιση της ελαφριάς τριχοφυΐας, συνδυασµός ραδιοσυχνότητας και οπτικών συσκευών, καθώς και φωτοδυναµική εφαρµογή βρίσκονται ακόµα σε ερευνητικό στάδιο. http://en.wikipedia.org/wiki/Laser

Ποιές δερματικές παθήσεις μπορούν να αντιμετωπιστούν με lasers;

1. Λέιζερ για αγγειακές βλάβες: Τα λέιζερ έχουν χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για τη θεραπεία μιας ποικιλίας αγγειακών βλαβών, συμπεριλαμβανομένων επιφανειακών αγγειακών δυσπλασιών (λεκέδες), τηλεαγγειεκτασιών προσώπου, αιμαγγειώματα, πυογόννα κοκκιώματα, το σάρκωμα Kaposi και το ποικιλόδερμα του Civatte.
2. Λέιζερ που έχουν χρησιμοποιηθεί για την αντιμετώπιση αυτών των καταστάσεων περιλαμβάνουν αργόν, APTD, KTP, Crypton, χαλκού, βρωμίδιο του χαλκού, παλμικά λέιζερ χρωστικής και Nd: YAG.
3. Το αργό (CW) προκαλεί σε υψηλό βαθμό μη ειδική θερμική βλάβη και ουλές και τώρα έχει αντικατασταθεί σε μεγάλο βαθμό από το κίτρινο φως CW και παλμικές θεραπείες με λέιζερ.
4. Το παλμικό λέιζερ θεωρείται το λέιζερ επιλογής για τις περισσότερες αγγειακές βλάβες λόγω της ανώτερης κλινικής αποτελεσματικότητας και το χαμηλό προφίλ κινδύνου. Έχει δυνατότητα να στοχεύει μεγάλη επιφάνεια, 5 έως 10mm, επιτρέποντας στις μεγάλες βλάβες να αντιμετωπίζονται γρήγορα. Οι παρενέργειες περιλαμβάνουν μετεγχειρητικές μώλωπες (πορφύρα), οι οποίες υποχωρούν στις 1-2 εβδομάδες και παροδικές αλλαγές της μελάγχρωσης. Ξηρότητα, αλλαγές στην υφή και ουλές είναι σπάνιες.
5. Λέιζερ για τατουάζ και μελαγχρωματικές βλάβες
6. Λέιζερ για αποτριχωση
7. Λέιζερ για ρυτίδες προσώπου, ουλές προσώπου και δέρμα κατεστραμμένο από τον ήλιο
8. Λέιζερ για χηλοειδή και υπερτροφικές ουλές
9. Άλλες χρήσεις: Τα λέιζερ χρησιμοποιούνται μερικές φορές για την αφαίρεση των κονδυλωμάτων με εξάτμιση (laser CO2) ή την καταστροφή των αιμοφόρων αγγείων του δέρματος (PDL). Το λέιζερ CO2 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αφαιρέσει βλάβες του δέρματος όπως σμηγματορροϊκή υπερκεράτωση και κάποιους τύπους καρκίνου του δέρματος με εξάτμιση ή κοπή. Ωστόσο, η συμβατική χειρουργική επέμβαση ή η ηλεκτροχειρουργική μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για αυτές τις περιπτώσεις και έχουν λιγότερο κόστος. Το βιολετί-μπλε φως αλογονιδίου μετάλλου (407-420 nm) έχει χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία της ακμής, επειδή έχει μια τοξική επίδραση στα βακτήρια της ακμής (Proprionibacterium acnes). Το λέιζερ Excimer χρησιμοποιεί ευγενές αέριο και αλογόνο για να παράγει υπεριώδη ακτινοβολία (308 nm), που θεραπεύει την ψωρίαση, όμως λόγω του μειονεκτήματος να καλύπτει μικρή επιφάνεια και η τάση να προκαλεί φλύκταινες κάνει την θεραπεία χρονοβόρα και δύσκολη στην εκτέλεση.

Τα Laser στην οδοντιατρική

Τα λέιζερ εισήχθησαν στην Οδοντιατρική το 1960 και παρέχουν αποτελέσματα συγκρίσιμα η ανώτερα με συμβατικά εργαλεία η τεχνικές.Υπάρχουν δεκάδες ενδείξεις για τη χρήση τους που ποικίλουν από απλη ουλική διάνοιξη για αποκάλυψη μύλης των δοντιών έως ανίχνευση τερηδόνας,αφαίρεση τερηδόνας,Παρασκευή κοιλότητας και χειρουργεία.

Η ενέργεια των λέιζερανακλάται,απορροφάται,μεταδίδεται η διαχέεται μεσα στον ιστό στόχο η μπορεί να διέλθει μέσα από αυτόν χωρίς οποιαδήποτε επίδραση.Τα λειζερ διοδικού τύπου ποικόλλουν σε μήκη κύματος από 600-1064 nm(νανόμετρα).

Πρόκειται για λέιζερ μαλακών ιστών και απορροφώνται στην αιμοσφαιρίνη,άλλα αιματικά συστατικά και μελανίνη.

Ο υδροξυαπατίτης δεν απορροφά τα ανωτέρω μήκη κύματος,αλλά τα λείζερ ερβίου ErYAG αποτελούν τα δύο μοναδικά λέιζερ σκληρών ιστών στην οδοντιατρική με μήκη κύματος 2780 και 2940nm.Αυτή η ενέργεια απορροφάται καλύτερα στο νερό και τους οδοντικούς ιστούς.

Αυτό που κάνει τη διαφορά στη χρήση  των lasers σε σχέση με το συμβατικό τρόπο θεραπείας με τη χρήση airotor, είναι η πλήρης εξάλειψη με τη χρήση του laser του λεγόμενου smear layer, δηλαδή της μεμβράνης μικροβίων που παραμένει στην επιφάνεια του δοντιού μετά την αφαίρεση της τερηδόνας με τους συμβατικούς τρόπους.

Η κλινική χρησιμότητα αυτής της ιδιότητας των lasers είναι το αυξημένο ποσοστό επιτυχίας των εμφράξεων που γίνονται με τη χρήση τους. Επίσης το laser, σαν φώς που είναι, χτυπά μόνο την περιοχή όπου και απορροφάται, με αποτέλεσμα να διώχνει μόνο τον τερηδονισμένο ιστό σε αντίθεση με το airotor που αναπόφευκτα καταστρέφει και μεγάλο μέρος υγιούς  ιστού.

Η διατήρηση λοιπόν του  υγιούς ιστού, η αποφυγή αναισθησίας και οι σπουδαίες του  αντιμικροβιακές ιδιότητες, είναι τα μεγάλα πλεονεκτήματα της χρήσης των Er YAG lasers για τα σφραγίσματα νεογιλών και μόνιμων δοντιών.

Η χρήση των Lasers στην Οδοντιατρική εξασφαλίζει μια σειρά απο καινοτομίες οι κυριότερες των οποίων αφορούν στην εξάσκηση της οδοντιατρικής υπο το νέο πρίσμα των τεχνολογικών και βιολογικών πλεονεκτημάτων της συνδυαστικής χρήσης των Lasers Er:YAG Nd:YAG όπως:

1. Καταπολέμηση της τερηδόνας χωρίς τη χρήση τροχού με ταυτόχρονη αποφυγή χρήσης αναισθησίας στην πλειοψηφία των περιπτώσεων απλών εμφράξεων στα παιδιά. Στα παιδιά είναι δυνατή η εφαρμογή της θεραπείας σε μία μόνο επίσκεψη.
2. Οι θεραπείες ούλων και περιοδοντίου είναι πλέον πρωτοποριακές με τη χρήση και των δύο Lasers τα οποία εξασφαλίζουν το μεν ένα από-επιθηλιοποίηση στη στοιβάδα των ούλων που φλεγμαίνει (Er:YAG) το δε άλλο με τη δυνατότητα να εκπέμπει αόρατο φως με λαμπρότητα 1 δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από το φως του ήλιου (Nd:YAG) εξασφαλίζει τη δυνατότητα χρήσης του πρωτοκόλλου closed curettage δηλαδή κλειστού και αναίμακτου χειρουργείου καθώς και της αναγέννησης των κυττάρων κολλαγόνου με δυνατότητα εξαφάνισης του μικροβιακού φορτίου σε ποσοστό 97,5 %.
3. Οι ενδοδοντικές θεραπείες χάρη στη χρήση των οπτικών ινών του Nd:YAGπου εξασφαλίζουν βάθος διείσδυσης της αποστείρωσης σε 1000μ (ενώ με τις συμβατικές μεθόδους φθάναμε έως τα 100μ) πραγματοποιούνται πλέον με αυξημένα ποσοστά επιτυχίας.
4. Η θεραπεία των αφθών, του έρπητα και άλλων βλαβών είναι εφικτή χωρίς τη χρήση φαρμακευτικής αγωγής.
5. Οι χειρουργικές θεραπείες όπως αφαιρέσεις χαλινού ογκιδίων κλπ. χάρη στη συνδυαστική χρήση των δύο lasers γίνονται πλέον με πλήρη αιμόσταση, χωρίς τη χρήση των ενοχλητικών ραμμάτων.
6. Οι θεραπείες λεύκανσης των δοντιών είναι πλέον αποτελεσματικές χάρη στη χρήση του laser και με διατήρηση του αποτελέσματος.
7. Η βιο-διέγερση, η εξάλειψη του μικροβιακού φορτίου και η επιλεκτική αφαίρεση μόνο τερηδονισμένου ιστού, είναι απο τις πιο ενδιαφέρουσες καινοτομίες της χρήσης των lasers.

Θεραπευτικά Lasers

Με τη χρήση χαμηλών συχνοτήτων και χαμηλής ισχύος των διαφόρων τύπων lasers γίνεται τώρα πλέον πληθώρα θεραπειών βασισμένων στις ιδιότητες της βιοδιέγερσης  και αναγέννησης κυτταρικών σειρών. Πολλές απο αυτές τις θεραπείες αφορούν σε αυτοάνοσα νοσήματα και υπόσχονται πολλά για το μέλλον της ιατρικής.

Με ειδικά πρωτόκολλα χαμηλής ισχύος όπου το λείζερ είναι ένα ιατρικό εργαλείο για θεραπευτική χρήση σε αντίθεση με τα χειρουργικά laser τα οποία μπορούν να κόψουν, να πήξουν ή να εξαχνώσουν ιστούς.Αυτά τα λέιζερ λέγονται και ψυχρά λέιζερ.

Η Ιστορία των θεραπευτικών LASER χαμηλής ισχύος, ξεκινά «επίσημα» το 1967 όταν ένας Γερμανός ερευνητής, ο Μέστερ, προσπάθησε να εξερευνήσει το το καρκινογενετικό δυναμικό του φωτός λέιζερ, τη δυνατότητά του δηλαδή να προκαλεί καρκίνο! Στην έρευνά του αυτή ο Μέστερ, ακτινοβόλησε με φως λέιζερ χαμηλής ισχύος μία ξυρισμένη περιοχή του δέρματος κάποιων ποντικιών. Προς έκπληξή του και σε αντίθεση με τις προσδοκίες του, το φως από το λέιζερ όχι μόνο δεν προκάλεσε καρκίνο αλλά υποβοήθησε ισχυρά την ανάπτυξη των τριχών της περιοχής του δέρματος που είχαν ξυριστεί στην ομάδα των ποντικών που χρησιμοποιήθηκε.

Tα laser που έχουν μικρότερη ισχύ (milli watt), και χρησιμοποιούνται για θεραπευτικούς σκοπούς, προκαλούν φωτοχημικές αντιδράσεις, μέσω της απορρόφησης των ακτίνων laser από τους ιστούς. Αυτά τα laser που αποκαλούνται επίσης soft laser ή laser χαμηλής ισχύος, δεν έχουν θερμική αντίδραση και είναι απολύτως ασφαλή. Επειδή αυτά τα laser έχουν μια άκρως τονωτική επίδραση στα κύτταρα και στους ιστούς, ονομάζονται και biostimulating laser (βιοδιεγερτικά laser) και η θεραπεία που γίνεται με αυτά Photobiostimulation therapy η Φωτοβιοτροποποίηση.

Οι περισσότεροι άνθρωποι σήμερα έχουν κάποια άποψη σχετικά με το τι είναι ή τι μπορεί να προσφέρει ένα laser.

Γνωρίζουν π.χ. ότι ένα laser μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θεραπείες αποτρίχωσης της ανεπιθύμητης τριχοφυΐας, εξαέρωσης παθολογικών ιστών σε χειρουργικές επεμβάσεις, ως βιομηχανικό εργαλείο κοπής μετάλλων, ή μέτρησης αποστάσεων που μπορεί να απέχουν χιλιάδες χιλιόμετρα μεταξύ τους ή απλά να χρησιμοποιηθεί ως φωτεινός δείκτης σε κάποιο σεμινάριο ή ως προβολέας σε κάποια συναυλία.

Είναι όμως λιγότερο γνωστό ότι αυτή η ίδια δέσμη έχει και θεραπευτικές ιδιότητες όπως π.χ. μείωση του πόνου σε ασθενείς καθώς και επιτάχυνση της διαδικασίας επούλωσης του τραύματος ενός πάσχοντος οργανισμού.

Οι ερευνητές επιστήμονες αυτό το είχαν κάνει γνωστό από τα μέσα της δεκαετίας του ’60 σε ότι αφορά τα αποτελέσματα των Θεραπευτικών μη επεμβατικών laser σε διάφορες παθήσεις.
Αξιοποιώντας όλα τα στοιχεία που αφορούν αυτή την απόλυτα φυσική θεραπεία έδωσαν μια πληρέστερη εικόνα τόσο για τον τρόπο εργασίας ενός θεραπευτικού laser αλλά και της δράσης του κατά τον χρόνο της θεραπευτικής πράξης καθιστώντας την αναγκαία και μοναδική στις ανάγκες των ασθενών.

Το φως των ακτίνων εξέρχεται από την άκρη της κεφαλής του θεραπευτικού laser και εισχωρεί διαμέσου του δέρματος στο σώμα και από εκεί στους εν τω βάθει ιστούς του οργανισμού. Έτσι, προβλήματα ασθενών με παθήσεις και πόνους σε όλο τον ανθρώπινο οργανισμό μπορούν εύκολα, απλά και γρήγορα να πάρουν τέλος στους πονεμένους ασθενείς.

Ο τρίτος τρόπος χρήσης των laser στην Ιατρική είναι από πολλές απόψεις ίσως o πιο ενδιαφέρον από όλους. Η χρήση αφορά σαφώς χαμηλότερες σε ισχύ δέσμες φωτός laser σε βαθμό που ο ασθενής να μην αισθάνεται τίποτα κατά τον χρόνο της θεραπείας του.

Κλινικά έχει αποδειχθεί ότι με το φως του laser μπορεί κανείς να επηρεάσει τη φλεγμονή, τον πόνο και την διαδικασία συντόμευσης της επούλωσης μιας πληγής.

Η μέθοδος δεν βασίζεται στην αύξηση της θερμότητας στην περιοχή όπως αλλά καθαρά σε φωτοβιολογικές και φωτοχημικές επιδράσεις στην πάσχουσα περιοχή.

Όταν ερευνητές από την Βοστόνη, ήδη το έτος 1963 ακτινοβόλησαν με το φως του laser όγκους ποντικών και χωρίς καμιά άλλη αιτία, αυτοί οι όγκοι μειώθηκαν στο μισό, οι ερευνητές δεν κατάλαβαν για ποιο λόγο αυτό συνέβη.

Όταν άλλοι ερευνητές από το τμήμα έρευνας του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Semmelweis της Βουδαπέστης εκτέλεσαν θεραπεία σε χρόνια άτονα έλκη, που με τη συμβατική ιατρική δεν υπήρχε αποτέλεσμα επούλωσης, έστω και με βραδύ ρυθμό, βρέθηκαν προ εκπλήξεως μπροστά στην διαδικασία ταχείας επούλωσης αυτών των ελκών καθώς και της άμεσης υποχώρησης του πόνου των ασθενών, είχαν την ίδια έκπληξη και απορία διότι παρόλο που ο μηχανισμός δράσης αυτού που ερευνούσαν ακόμη ήταν άγνωστος εν τούτοις είχε αποτέλεσμα, «δούλευε».  

Τι συνέβαινε στον ιστό και υπήρξαν αυτά τα αποτελέσματα; Ποιος άραγε μηχανισμός είχε διεγερθεί από το φως του laser; 

Λίγα λόγια για το μηχανισμό δράσης

Γνωρίζουμε π.χ. ότι τα κύτταρά μας περιέχουν φωτοϋποδοχείς που έχουν μεγάλη ευαισθησία στο φως και βρίσκονται π.χ. στα μιτοχόνδρια των κυττάρων μας και τα οποία λειτουργούν ως φωτο-συλλέκτες. Αν και εδώ έχουμε να κάνουμε με μια πολύ περίπλοκη διαδικασία του οργανισμού, εκείνο που τελικά φαίνεται είναι ότι επηρεάζεται ολόκληρη η κυτταρική λειτουργία.

Μέχρι σήμερα ερευνητές επιστήμονες έχουν ερευνήσει το αποτέλεσμα που μας δίνει το φως του laser όπως και άλλα είδη φωτός σε κυτταρικό πληθυσμό με καλλιέργειες, σε ποντικούς και άλλα ζώα, όπως και στον άνθρωπο, σε όλο και περισσότερο ποιοτικότερες έρευνες συχνά και σε όλα τα κλινικά σχήματα όπως οι διπλές τυφλές μελέτες.

Το φως του laser φθάνει σε όλο το βάθος ενός μυός ή μιας πονεμένης άρθρωσης!

Αυτά τα θεραπευτικά συστήματα προσφέρουν αυτό που χρειάζεται ένας ασθενής φθάνοντας το φως του laser σε κάθε πτυχή των προβλημάτων του, εν αντιθέσει με το φως των χειρουργικών laser όπου όλη η δέσμη απαιτείται να παραμείνει στην επιφάνεια που στοχεύουμε προκειμένου το θερμικό αποτέλεσμα να δημιουργήσει το φαινόμενο της κοπής ή της εξάχνωσης.

Αυτό συμβαίνει διότι, η θεραπεία με laser στην πραγματικότητα δεν έχει καθόλου κάποιες αντενδείξεις σαν αυτές που συνήθως διαβάζουμε σε ένα φάρμακο. 

Τι μπορεί κανείς να θεραπεύσει;

Από την στιγμή που μπορούμε να επηρεάσουμε θετικά τα θεμέλια του οργανισμού που είναι το κύτταρο, μπορούμε να φθάσουμε πολύ μακριά.

Έχει αποδειχθεί ότι κατά τη θεραπεία με laser υπάρχουν άμεσα και έμμεσα αποτελέσματα.  Τα άμεσα αποτελέσματα οφείλονται στην άμεση επαφή που έχει το φως του laser στους ιστούς του οργανισμού, ενώ τα έμμεσα φαίνονται αργότερα αφού τα κύτταρα του οργανισμού που βρίσκονται ενδότερα μετακινούνται σε άλλα σημεία του σώματος μεταφέροντας μαζί τους το θεραπευτικό φως του laser.  
Δημιουργούνται επίσης ουσίες όπως οι ενδορφίνες που διαχέονται σε πιο αργό ρυθμό και μεταδίδονται σε άλλες πιο βαθιές περιοχές ή σημεία του οργανισμού στο στοιχείο αυτό οφείλεται η αντικαταθλιπτική δράση του φωτός,είτε πρόκειται για ορατό φως η αόρατο laser η led.  Είναι γνωστό επίσης ότι το φως λειτουργεί ως ρυθμιστής αυξομείωσης των τιμών της Μελατονίνης στο αίμα, αποδεικνύοντας την χαλάρωση και την ψυχική ηρεμία που κατακλύζει καταθλιπτικούς ασθενείς όταν αντικρύσουν το φως της Άνοιξης.

Αυτό που πρώτα από όλα επηρεάζεται είναι τα σημεία του πόνου – υποχωρεί ο πόνος του ασθενούς, έπειτα η θεραπεία προσφέρει καλή αντιφλεγμονώδη δράση, ενίσχυση του ανοσοποιητικού συστήματος και φυσικά πολύ καλή κυκλοφορία του αίματος του αρρώστου.

Μερικές συγκεκριμένες παθήσεις που αποτελούν απόδειξη των ανωτέρω είναι π.χ. οι αυχεναλγίες, οσφυαλγίες, τενοντίτιδες, αρθροπάθειες, έλκη διαβητικών ασθενών και κατακλίσεων, παθήσεις δέρματος όπως ο έρπης ζωστήρας και πολλές άλλες παθήσεις.

Σ’αυτό το ενημερωτικό άρθρο περιγράφηκε όσο πιο απλά γινόταν αυτή η τόσο σημαντική για τον ασθενή και άγνωστη για πολλούς ιατρική (κλινικά τεκμηριωμένη) μέθοδος – Θεραπευτική με laser.

Ότι το φως, πρακτικά μας κάνει καλό γενικά, παρέχοντας θεραπευτικά τις ακτίνες του είναι γνωστό από καταβολής κόσμου όπως είδαμε στο πρώτο μέρος της ιστορικής αναδρομής στη θεραπευτική του φωτός στο Αρμονία και Ζωή.

τα μηχανήματα laser που χρησιμοποιούνται γι’ αυτό το σκοπό καλούνται Θεραπευτικά ή Ιατρικά Laser.

Καταπολέμηση της νόσου του καρκίνου με laser

Αυτό το σημαντικό πεδίο χρήσης λέγεται Φωτοδυναμική Θεραπεία. Θα αναφερθούμε στη Φωτοδυναμική θεραπεία εκετεταμένα σε άλλο κεφάλαιο που έπεται τους επόμενους μήνες.

Βιβλιογραφία

• Βικιπαίδεια, http://en.wikipedia.org/wiki/Laser
• Δούκας Κατσαβάκης ομιλία στο Ανοιχτό Πανεπιστήμιο Δήμου Χολαργού
• Buratto, L. Ferrari, M. Rama, P. (1992) Excimer laser intrastromal keratomileusis. Am
• J Ophthalmol, 113, 291 – 295.
• Einstein, A. (1917) Zur quanten theorie der stralung. Phys Zeit, 18, 121.
• Gordon, JP. Zeigler, HJ. Townes, CH. (1955) The maser – new type of amplifier, frequency standard and spectrometer. Physiol Rev, 99, 1264.
• Gutknecht, N. (1999) Lasertherapie in der zahnarztlichen praxis. Berlin: Quintessenz Verlags-GmbH, 11-60.
• Κατσικαλάκη, Αικ. (2013) Βιβλιογραφική Ανασκόπηση: femtosecond laser εφαρμογές στη διαθλαστική χειρουργική. Μεταπτυχιακή Εργασία. Πανεπιστήμιο Κρήτης Οπτικής και Όρασης
• Κωστάκης, Π. Δρεκόλια, Ε. Παναγιώτη, Δ. Λάριος, Γ. (2013) Laser εφαρμογές στη δερματολογία. Ανασκόπηση. Ελληνική Επιθεώρηση Δερμ. Αφρ., 24(3), 153-162.
• Krueger, RR. Potvin, R. (2012) Flap Technology Review – The Case for Femtosecond Laser Flaps in Laser In Situ Keratomileusis. US Ophthalmic Review, 5(1), 18 – 21.