کاربردهای پزشکی لیزرهای مونوکسید کربن در بخش جراحی

کاربردهای پزشکی  لیزرهای مونوکسید کربن در بخش جراحی

لیزرهای مونوکسید کربن (CO) و دی اکسید کربن (CO2) منابع مادون قرمز میانی[1] تقریباً مشابهی هستند که پیشینه بسیار متفاوتی دارند. لیزرهای CO2 طی 50 سال گذشته در زمینه کاربردهای پزشکی و صنعتی به طور موفقیت آمیزی عمل کرده اند اما لیزرهای CO تا همین اواخر به دلیل قابل اطمینان نبودن، طول عمر محدود و نیاز آنها به خنک کاری، به کاربردهای آزمایشگاهی محدود شدند. با این حال، در سال 2015، مهندسین شرکت Coherent (سانتا کلارا، کالیفرنیا) مشکل اطمینان پذیری این لیزرها را حل کردند و خانواده ای از لیزرهای CO بسته[2] با طول عمر هزاران ساعت که در دمای اتاق کار می کنند را تولید کردند.
طول موج لیزر CO، حدود 5.5 میکرومتر یعنی حدوداً نصف طول موج لیزر CO2 (10.6 میکرومتر) است. بسیاری از مواد، از جمله شیشه، آب و بافت های پستانداران، ویژگی های جذب بسیار متفاوتی در این طول موج های کوتاه تر دارند. محققین شرکت Art Photonics (برلین، آلمان)، اخیراً با استفاده از یکی از لیزرهای جدید شرکت Coherent، بررسی هایی را در زمینه چگونگی تفاوت در جذب ناشی از برهم کنش لیزر با بافت انجام داده اند. این اولین قدم برای بررسی قابلیت لیزرهای CO به عنوان ابزاری متمایز برای کاربردهای جراحی و درمانی مرتبط با آن است.
بیشتر لیزرهای جراحی و پزشکی باید از طریق فیبر انتقال داده شوند. به گفته آقای ویاچسلاو آرتیاشنکو، مدیر شرکت Art Photonics، این شرکت بستر انتقال نور از طریق فیبر، از محدوده ماورابنفش تا مادون قرمز شامل ناحیه دشوار 4 تا 16 میکرومتر را فراهم کرده است. این کابل های انعطاف پذیر برپایه فیبرهای مادون قرمز پلی کریستالی (PIRs[3]) که از کریستال های هالید نقره قالب گیری شده اند، ساخته شده است.
آقای ویاچسلاو آرتیاشنکو می گوید: "آزمایش های اولیه با یک لیزر آزمایشگاهی CO نشان داد که طول موج کوتاه این لیزر می تواند مزیتی در برخی از کاربردهای جراحی باشد، زیرا در بعضی موارد طول موج کوتاهتر ممکن است سبب شود عمق نفوذ دو تا سه برابر بیشتر از لیزر CO2 شود. این مسأله باید بیشتر بررسی شود."
آقای ماتیاس اسکولز، مدیر بازاریابی شرکت Coherent، یادآور می شود که این شرکت می خواهد پتانسیل لیزر CO  را به عنوان یک لیزر جراحی بررسی کند و بدین منظور یک لیزر  CO40 وات (C-55L-5) را فراهم آوردند تا مطالعات دقیق تری را انجام دهند.

مقایسه آزمایشگاهی
این تیم برش هایی از بافت های مختلف حیوانی (قلب، ماهیچه و کبد) را که با لیزر CO2 و CO انجام شده بود، با هم مقایسه کردند. شرایط برش برای دو لیزر تقریباً یکسان طراحی شده بود، باریکه خروجی با توان 8 وات در عمق 2 میلی متری داخل بافت با قطر 0.5 میلی متر کانونی می شود. با قرار دادن نمونه های مختلف بافت بر روی یک صفحه متحرک با یک سیستم اپتیکی یکسان، می توان چندین سرعت برش (1، 2 و 4 میلی متر بر ثانیه) را مقایسه کرد. پس از برش، این نمونه ها یخ زده می شوند و با یک چاقو عمود بر جهت برش لیزر، بریده می شوند. این روش سبب می شود تصویربرداری مقطعی از برش های لیزر برای تفاوت های کیفی و کمی ممکن شود.
تیم Art Photonics در هر سه نوع بافت و در هر سرعت برش، تفاوت های قابل توجهی را از نتایج بدست آمده از دو طول موج لیزر مشاهده کردند. شکل زیر برخی از نتایج را برای نمونه های بافت عضله چربی و بافت عضله قلب نشان می دهد.


 
شکل- مقایسه برش نمونه های عضله چربی (چپ) و عضله قلب (راست) مربوط به بافت خوک که بوسیله نور لیزر CO (بالا) و CO2 (پایین) با توان 8 وات و سرعت 4 میلی متر بر ثانیه در 2 میلیمتر پایین تر از سطح بافت متمرکز شده است. منطقه سفید میزان انعقاد را نشان می دهد. این تصاویر میکروسکوپی از سطح مقطع بعد از برش عمودی با چاقو گرفته شده است.

به گفته آقای آرتیاشنکو: "دو پارامتری که با برش لیزری بافت، به راحتی قابل مشاهده است مقدار بافت جدا شده و میزان ناحیه سفیدتر اطراف آن است، که در آن ناحیه بافت تا نقطه انعقاد گرم می شود اما برداشته نمی شود. در همه موارد لیزر CO2 برش های نازک تر و عمیق تر ایجاد می کند، در حالی که لیزر CO سبب ایجاد یک منطقه انعقاد پهن تر و عمیق تر می شود. این مسئله بسیار مهم است زیرا انعقاد، عامل کلیدی برای کم کردن میزان خونریزی در جراحی لیزری است. با این وجود باید یادآوری کنیم که این تست های آزمایشگاهی با بافت های مرده انجام شده است. مقایسه واقعی در آینده باید بر روی بافت زنده انجام شود، زمانی که خون در رگ ها جریان دارد و تابش لیزر به جلوگیری از جاری شدن خون در طی برش لیزری کمک می کند."
به گفته آقای آرتیاشنکو شواهدی وجود دارد که پرتوهای کم توان لیزر CO با موفقیت سبب انعقاد و برش شاهرگ خرگوش زنده به قطر 2 میلیمتر بدون خونریزی می شود. او می گوید: توانایی بالای انعقاد لیزر CO آنها را برای جراحی بافت های شامل رگ های خونی مناسب می سازد، زیرا ریسک خونریزی بیش از حد، ممکن است مانع از استفاده لیزرهای CO2 یا حالت جامد (مثلاً اربیوم) شود. او نمونه هایی از جمله پیوند عروق، جراحی پلاستیک و پیوند عضو را ذکر می کند.
 
 
 
 
 

[1] Mid-Infrared
[2] Sealed CO Lasers
[3] Polycrystalline Infrared Fibers

 
منبع : www.laserfocusworld.com      1397/11/17 09:47