Налаштування лазера Holmium-YAG в ендоурології Urofrance
Імпульсний лазер Holmium: YAG є основним джерелом лазера в ендоурології. Оптимізація параметрів лазера, безумовно, є найважливішим фактором, який не залежить від оператора, що забезпечує успіх ендо-урологічної процедури.
Параметри лазера
Три параметри визначають біологічну ефективність лазерного променя: частота імпульсу, тривалість імпульсу та енергія на імпульс. Визначено 4 основні профілі параметризації лазера для ендоурології верхніх сечових шляхів: пилення та фрагментація для лікування каменів, секція для стриктур сечоводу та коагуляції/абляції при пухлинах видільного тракту. Для розрахунку, пилення має ту перевагу, що уникає утворення залишкових уламків. Фрагментація більше підходить для щільних каменів.
Діаметр волокна
Волокно малого діаметру (200–270 мкм) за своєю ефективністю еквівалентне волокну більшого діаметру і забезпечує кращі зрошення та маневреність.
Вступ
За останні роки ендоскопічне лікування каменів у сечовивідних шляхах зросло, як завдяки вдосконаленню ендоскопів, так і літотрипсії. Імпульсний лазер Holmium: YAG став основним джерелом лазера з двох основних причин: енергія лазера може подаватися через гнучке оптичне волокно, придатне для жорстких та гнучких ендоскопів, і цей лазер здатний фрагментувати розрахунки незалежно від їх щільності та їх складу.
Як і будь-яка хірургічна операція, майстерність оператора важлива, але саме в оптимізації параметрів лазера найбільший запас прогресу лежить в режимі роботи, повному лікуванні без залишкових фрагментів за мінімум зустрічей. У цій статті ми пропонуємо узагальнити знання та технічні дані, необхідні для налаштування та використання, в кращому випадку, лазерного джерела Holmium-YAG для всіх його ендоурологічних застосувань у верхніх сечових шляхах.
Принцип дії лазера
Слово лазер є абревіатурою англійською мовою посилення світла за рахунок стимульованого випромінювання (Фігура 1). Це лише скорочення підсумовує фізичний принцип отримання лазерного променя. Це передбачає збудження кристала джерелом світла (найчастіше діодом або спалахом). Фотони, що утворюються збудженим кристалом, зосереджені між двома дзеркалами і випромінюються у вигляді лазерного променя.
Принцип виробництва лазерного променя.
Найпоширенішим кристалом, що використовується в медичних лазерах, є ітрієвий алюмінієвий гранат (Y3 Al5 O12), більш відомий під своїм абревіатурою: YAG. Гольмій-ЯГ означає, що кристал поєднується з рідкісноземельним металом класу - голмієм, - роль якого полягає в посиленні вироблення фотонів збудженим твердим кристалом. Для медичних лазерів основною альтернативою Ho-YAG є Nd-YAG (для неодиму-YAG).
Параметри лазерного променя
Лазер Holmium-YAG - це імпульсний лазер з довжиною хвилі 2100 нм. Це один з найпопулярніших видів лазерів для медичного використання. Потужності 20 Вт цілком достатньо для лікування каменів, стриктур і пухлин верхніх сечових шляхів. Вища ефективність стає необхідною для ендоскопічного лікування доброякісної гіпертрофії передміхурової залози. Більшість пристроїв пропонують 3 пресети, що відповідають 3 ефектам:
Щоб зрозуміти, як один і той же лазер може виробляти ці 3 різні біологічні ефекти, необхідно знати 3 параметри, що визначають кожен імпульс лазера Ho-YAG: енергію, тривалість імпульсу та частоту (Рисунок 2).
8 профілів конфігурації лазерного променя.
Для 20-ватного лазера енергетична панель зазвичай починається з 200 мДж, що є низьким енергоспоживанням, і може досягати або навіть значно перевищувати 2000 мДж для найпотужніших лазерів. Кількість енергії визначається в Джоулях (J). Частота квантована в герцах, від 1 Гц (1 імпульс в секунду) до 20 Гц (20 імпульсів в секунду).
Тривалість імпульсу вимірюється в мкс, від 280 мкс, який є коротким імпульсом, до 885 мкс, що є довгим імпульсом.
Енергія, частота та потужність пов’язані наступним рівнянням: потужність (у ватах) = енергія (у джоулях) × частота (у герцах).
Лазер можна порівняти з пістолетом. Частота відповідала швидкості стрільби або кількості вистрілених куль за секунду. Енергія відповідала б калібру кулі, що саме відображало б вагу снаряда (1/2 × маса × швидкість 2 = кінетична енергія, для лазера швидкість світла була постійною, лише маса снаряда - група фотонів, що складає імпульс - збільшує доставлену енергію). Тривалість імпульсу могла відповідати профілю кулі; з еквівалентним калібром: довга та загострена куля гвинтівки, що відповідає довгому імпульсу, кругла і коротка куля пістолета, відповідна короткому імпульсу.
Схематично розглядаючи 2 налаштування для кожного з 3 параметрів, низьку або високу частоту, короткий чи довгий імпульс та низьку або високу енергію, можна отримати 8 комбінацій або профілів пострілу (Рисунок 2). Насправді мало хто з лазерів пропонує ручну настройку тривалості імпульсу. Більшість сучасних джерел лазера можуть змінювати тривалість імпульсу, але цей час автоматично встановлюється в заданих режимах.
Серед 8 теоретичних комбінацій імпульсу, енергії та частоти лише 4 комбінації є цікавими та відповідають 4 використанням лазера Гольмію-ЯГ в ендоурології: фрагментація, пилення або випаровування, надріз, абляція/коагуляція.
Обробка розрахунку: дроблення та запилення
Роздробленість і пилення є установками, пристосованими до обробки каменів [1 Chawla S.N., Chang M.F., Chang A., Lenoir J., Bagley D.H. Ефективність високочастотного гольмію: фрагментація каменю лазером YAG: "ефект попкорну" J Endourol Endourol Soc 2008; 22 (4): 645-650 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб переглянути розділ Довідкова література, 2 Kronenberg P., Traxer O. Ефективність фрагментації in vitro Гольмію: лазерна літотрипсія Ітрій-Алюміній-Гранат (YAG) - всебічне дослідження, що охоплює різні частоти, енергії імпульсів, загальну потужність та лазерне волокно діаметри BJU Int 2014; 114 (2): 261-267 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб побачити розділ `` Список літератури '', 3 Sea J., Jonat L.M., Chew B.H., Qiu J., Wang B., Hoopman J., et al. Оптимальні налаштування потужності для Гольмію: літотрипсія YAG J Урол 2012 р .; 187 (3): 914-919 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. Ці 2 профілі зйомки характеризуються налаштуваннями 3 абсолютно протилежних параметрів:
Згідно з дослідженнями in vitro, найбільш ефективною параметризацією (такою, яка дозволила б максимально знизити вагу конкременту за мінімум часу) була б, скоріше, фрагментація. Для того самого рівня потужності висока енергія та низька частота дозволять розрахувати розрахунки в 4-10 разів швидше, ніж у пилення [2 Kronenberg P., Traxer O. Ефективність фрагментації in vitro Гольмію: лазерна літотрипсія ітрію-алюмінію-гранату (YAG) - всебічне дослідження, що охоплює різні частоти, енергію імпульсів, загальну потужність та діаметри волокон лазера. BJU Int 2014; 114 (2): 261-267 [перехресне посилання]
Однак дослідження in vitro відтворюють не всі реальні умови ендоскопії: природу каменю, розмір уламків, що обумовлює спонтанну елімінацію, і перш за все ефект ретропульсії (тобто рухи розрахунку при кожному лазерному впливі) [4 Bader MJ, Pongratz T., Khoder W., Stief CG, Herrmann T., Nagele U., et al. Вплив тривалості імпульсу на лазерну літотрипсію Ho: YAG: фрагментація та продуктивність пилу Світ J Urol 2015 рік; 33 (4): 471-477 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. У реальних умовах пилення має принаймні 3 переваги:
З практичної точки зору, не існує єдиного і стандартного налаштування параметрів, що дозволяє обробляти всі розміри та всі типи розрахунків. Оптичний аспект розрахунку або його відома хімічна природа також можуть зумовити початковий вибір параметрів. Для пухкого каміння (OxCa diOH) режим пилення використовується спочатку, для більш стійких каменів (OxCamonoOH, PhCa) переважно починати в режимі фрагментації.
Щоб знайти оптимальне налаштування за допомогою пилення, необхідно встановити частоту імпульсів на 15-20 Гц і не змінювати його. Збільшуйте енергію на імпульс крок за кроком з 500 мДж до отримання гарного компромісу між характерним аспектом "хуртовини" пилення і мінімальний задній привід. 5-міліметровий фрагмент літіазу в кінці лікування обов’язково матиме більшу віддачу, ніж камінь 15 мм на початку лікування. Потрібно буде імпульсно адаптувати енергію протягом усього жесту.
Розріз
Розріз використовується в урологічній ендоскопічній хірургії на всіх рівнях екскреторного шляху: пієло-сечовідний з’єднання (лазерна ендопієлотомія), стриктури сечоводів, сфінктеротомія та енуклеація передміхурової залози. Для використання лазера в режимі «розрізу» всі параметри є максимальними: висока енергія від 1,2 до 2 джоулів, швидка частота від 12 до 20 Гц і тривалий імпульс (800 мкс) (таблиця I). Отже, це настройка, яка найбільше вимагає потужності джерела лазера і яка є найбільш обмеженою його максимальною потужністю. Для ендоскопічного лікування синдрому пієло-сечовідного з’єднання, стриктур сечоводу або навіть сфінктеротомії достатньо стандартного 30-ватного лазера для числення. Але для енуклеації аденоми простати необхідна потужність не менше 50 Вт.
Коагуляція та абляція
Коагуляція/абляція - це установка, яка використовується для ендоскопічного лікування пухлин вивідного тракту. Налаштування параметрів близькі до розрізу: висока частота (10 Гц), тривалий імпульс (800 мкс), але трохи менша енергія (1 джоуль), ніж для розрізу (таблиця I).
Технічні параметри
На додаток до 3 параметрів лазера (енергії, імпульсу та частоти) додаються 3 технічні параметри: діаметр волокна та відстань між волокном та ціллю.
Відстань лазерної цілі
Лазер Holmium-YAG - це лазер із прямим контактним вогнем. Енергія, що подається на кінець волокна, дифундує у водному середовищі менше ніж на 1 мм. Коли необхідно подавати велику енергію за імпульс (фрагментація та переріз), контакт кінця волокна з мішенню дозволяє обмежити втрати енергії та втрату ефективності, концентруючи світлову енергію. І навпаки, для налаштувань, які використовують низьку енергію і віддають перевагу високій частоті ( пилення і згортання), кінець волокна повинен бути подалі від цілі: 0,2-0,4 мм.
Діаметр волокна
Існує 3 категорії волокон відповідно до їх діаметру: малий діаметр (від 200 до 270 мкм), проміжний діаметр (від 300 до 370 мкм) і великий діаметр (> 500 мкм). При поточних джерелах лазера діаметр волокна має дуже незначний вплив на біологічну ефективність лазера [2 Kronenberg P., Traxer O. Ефективність фрагментації in vitro Гольмію: ітрій-алюміній-гранат (YAG) лазерна літотрипсія - комплексне дослідження, що охоплює різні частоти, енергії імпульсів, загальні рівні потужності та діаметри лазерного волокна BJU Int 2014; 114 (2): 261-267 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. Діаметр не впливає на ефективність дроблення, волокно малого діаметру (200-270 мкм) дозволяє підтримувати краще зрошення, кращий зір та кращу маневреність [6 Akar EC, Knudsen BE Оцінка 16 нових Гольмію: Ітрій-Алюміній-Гранат лазерні оптичні волокна для уретероскопії Урологія 2015 рік; 86 (2): 230-235 [інтер-посилання]
Клацніть тут, щоб побачити розділ `` Список літератури '', 5 Lusch A., Heidari E., Okhunov Z., Osann K., Landman J. J Endourol Endourol Soc 2016 рік; 10.1089/кінець 2015.0600
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. Для верхнього пристрою рекомендується використовувати волокна малого діаметру (від 200 до 270 мкм).
З іншого боку, якість волокна та моніторинг погіршення його кінця під час втручання є важливими параметрами, які впливають на ефективність лазера.
На практиці на початку операції потрібно відрізати дистальний кінець багаторазового волокна (1 см). Незалежно від того, чи є кінець чи ні, для ефективності мало важливого значення. Ми вважаємо за краще використовувати нерозрізне кінцеве волокно. Під час операції кінець волокна повинен бути зрізаний на 1 см кожні 10-20 хв зйомки або кожні 10 000 джоулів, особливо в режимі дроблення, малорозсипному конкременті або роботі в нижній чашечці.
Висновок
3 параметрами лазерного променя є тривалість імпульсу (мкс), частота (Гц) та енергія на імпульс (Дж). Встановлення тривалості імпульсу є заздалегідь визначеним параметром відповідно до профілю стрільби виробником. пилення і фрагментація - це 2 режими внутрішньониркової літотрипсії, які відповідно визначаються високочастотною та низькою енергією, низькою частотою та високою енергією. Фрагментація має недолік генерування макрофрагментів, вилучення яких може продовжити час роботи. При еквівалентній ефективності волокно малого діаметра забезпечує маневреність, зір та зрошення більше, ніж волокно великого діаметру. Відстань між волокном і ціллю також є параметром, який слід враховувати для оптимальної ефективності: при контакті з ціллю для фрагментації та перетину, на відстані для пилення і коагуляція/абляція. Нарешті, якість та підтримка волокна під час втручання повинні бути перевірені.
Декларація інтересів
Автори заявляють, що не мають конкуруючих інтересів.
Дякую
Завдяки професору О. Траксеру, урологічному відділенню, лікарні Тенон, AP-HP, Париж.