Лазеры как современная терапевтическая стратегия в урологической практике

Медицинский лазер (усиление света за счет стимулированного излучения) - один из различных эффективных и безопасных методов диагностики и лечения медицинских заболеваний. Использование лазерной технологии в области медицины расширилось на протяжении десятилетий, и ее использование в урологической практике также получило широкое распространение, особенно при лечении доброкачественной гиперплазии простаты (ДГП), фрагментации мочевых камней, разреза стриктур мочевыводящих путей, ликвидации различных опухолевых поражениях кожи и уротелиального рака мочевого пузыря. Будет полезно изучить историю и эволюцию лазеров для лучшего понимания их роли в клинической практике.

Вступление

Физические принципы действия лазера заключаются в том, что разные системы производят различные качественные и количественные эффекты в тканях в зависимости от их характеристик с точки зрения отражения, рассеяния, поглощения и длины угасания. Реальные биологические эффекты лазеров заключаются в коагуляции или испарении тканей, обусловленных их характеристиками, такими как проникновение в ткань, тепловой эффект и отражение. В наши дни самыми популярными лазерами в урологической практике являются гольмиевый: YAG-лазер и калий-титаниловый фосфат (KTP), но гольмиевый: YAG-лазер особенно хорош для фрагментации камней и абляции тканей. Введение более тонких и гибких лазерных волокон сделало их использование более эффективным и широким.

История лазеров

В 1917 году основная концепция «лазера» была выведена из теории «вынужденного излучения», впервые предложенной Альбертом Эйнштейном. В 1954 году первый MASER (микроволновое усиление за счет вынужденного излучения) был протестирован Гордоном и др. Было продемонстрировано вынужденное излучение на длинах волн СВЧ (12,5 мм) и он разрабатывался до лазера в течение 3 лет подряд.

В 1960 году Теодор представил первый в мире практический лазер с кристаллами рубина в качестве активной среды и создал первый в мире лазер в компании Hughes Research в США.

Лазер на углекислом газе (CO2-лазер), изобретенный Кумаром Пателем из Bell Labs в 1964 году, был одним из первых газовых лазеров, излучающих непрерывную волну инфракрасного света с длиной волны около 9,4 и 10,6 мкм. CO2-лазеры по-прежнему являются одними из наиболее широко используемых в промышленности для резки, сварки и гравировки из-за высокого уровня мощности и разумной стоимости.

Они также очень полезны при хирургических вмешательствах из-за их водопоглощения.

Вначале в качестве активной среды для лазеров использовался газ, например азот (N), углекислый газ (CO2), гелий (He) и неон (Ne). Жидкая среда вскоре получила название «лазер на красителях» с использованием органических красителей. Лазеры на красителях имеют то преимущество, что они способны генерировать усиленный свет с более широким диапазоном длин волн, а некоторые даже можно настраивать. Одной из первых твердотельных сред был Nd: YAG (иттрий-алюминиевый гранат, легированный неодимом), и сегодня этот лазер является наиболее популярным в медицинской практике.

Лазеры в урологической практике

Лазеры значительно эволюционировали в различные методы и типы, более эффективные и безопасные в практической медицине, в то время как лазеры в урологической практике используются уже более 40 лет. В 1980-х годах в урологической лазерной практике произошла заметная эволюция.

С 1985 года было описано множество трансуретральных методов лечения с помощью лазера Nd: YAG как при доброкачественном увеличении предстательной железы, так и при ее обструкции.

Чаще всего лазер используется в урологической практике для хирургического лечения аденомы простаты, фрагментации камней, коагуляции сосудов, удаления различных опухолей и повреждений кожи, а также для резки структур мочевыводящих путей. Кроме того, существует фотодинамическая терапия для лечения поверхностной опухоли мочевого пузыря. Типы лазера: Nd: YAG, KTP (титанилфосфат калия), Ho: YAG (гольмий: YAG), Thu: YAG (тулий:  YAG), CO2 (диоксид углерода), LBO (LiB3O5, триборат лития) и диодный лазер.

Лечение ДГП

Самым популярным и золотым стандартом хирургии аденомы простаты по-прежнему остается трансуретральная резекция простаты (ТУРП). Однако это может вызвать некоторые проблемы, такие как кровотечение во время и после операции (необходимость переливания в 5–11%), катетеризация уретры в течение 5–7 дней, нечастый, но серьезный синдром ТУРП (у 1,4% пациентов с большой ТУРП) и т. д. Чтобы избавиться от этих недостатков, в начале 1990 г. были введены различные типы лазеров. В 1986 г. было впервые описано использование лазера для удаления увеличенной доброкачественной ткани предстательной железы, и внедрение лазера «бокового срабатывания» ускорило дальнейшее развитие широкого использования этого метода.

Вначале лечение аденомы простаты с помощью лазера Nd: YAG было очень ожидаемым с низкой заболеваемостью и улучшением симптомов. Однако они больше не используются из-за их низкой способности к резекции тканей, низких отдаленных результатов, более длительной катетеризации уретры, дизурии и симптомов раздражения мочевого пузыря и т. Д. 13

Лазер KTP и Ho: YAG-лазер в последнее время наиболее популярны в урологической практике. Однако уменьшение объема аденомы простаты просто путем испарения и коагуляции этих лазеров с их помощью ограничивает хирургический эффект с точки зрения удаления аденомы увеличенной простаты. Таким образом, новая энуклеация простаты с помощью гольмиевого лазера (HoLEP), имеющая тот же эффект, что и открытая простатэктомия, станет новым золотым стандартом хирургической резекции простаты, заменяющим обычную ТУРП.

Nd: YAG лазер

Визуальная лазерная абляция простаты (VLAP) - один из первых Nd: YAG-лазеров для лечения аденомы простаты.

Интерстициальная лазерная коагуляция (ИЛК) была впервые описана в 1993 году Хофстеттером. Она выполняется путем помещения световода лазера непосредственно в аденому простаты и ее некротизации с сохранением уротелия предстательной железы.

Калий-титанил-фосфатный (КТП) лазер

КТР-лазер - один из более совершенных лазеров, который характеризуется длиной волны 532 нм, глубиной проникновения 0,8 мм и сильно фотоселективным по отношению к оксигемоглобину, а не к воде. Это показывает быстрое испарение и отличную коагуляцию ткани аденомы простаты.

В конце 1980 года был представлен маломощный (20 Вт, 34 Вт) лазер KTP для разреза шейки мочевого пузыря и структуры мочевыводящих путей. Недавно было сообщено о разработанном недавно высокомощном лазере KTP 80 Вт, который может выполняться под местным воздействием анестезии, на базе амбулаторной клиники, с редкими осложнениями и таким же терапевтическим эффектом, как и ТУРП.

Вслед за «мощным» лазером KTP (80 Вт) недавно был разработан мощный лазер KTP мощностью 120 Вт, получивший название HPS (High Performance System), который имеет систему воздушного охлаждения, а не систему водяного охлаждения обычного лазера KTP и является более быстрым и эффективным при удалении большой аденомы простаты.

Триборат лития (LiB3O5, LBO)

Лазер на триборате лития (LBO) мощностью 120 Вт был следующим поколением лазеров с длиной волны 532 нм. Было известно, что абляция тканей происходит быстрее и эффективнее, а рабочее расстояние также увеличивается до 3 мм. Однако это имеет пониженную гемостатическую способность в модели ex vivo.

Ho: YAG лазер

Недавно разработанный гольмиевый лазер обладает такими преимуществами, как эффективный разрез, меньшая потеря тепла и отличная коагуляция.  Гольмиевый лазер с длиной волны 2140 нм позволяет делать точные, без обугливания и практически бескровные разрезы в ткани предстательной железы.

Гольмиевая лазерная энуклеация простаты (HoLEP)

Энуклеация означает полное удаление аденомы простаты на уровне хирургической капсулы в целом, и этот метод HoLEP особенно зарекомендовал себя как многообещающая альтернатива ТУРП, названная золотым стандартом лечения ДГП, а также открытой простатэктомии. Этот метод имеет дополнительные преимущества, такие как короткое размещение уретрального катетера, меньшее кровотечение независимо от размера простаты даже у пациентов с сердечными заболеваниями и принимающих антикоагулянты.

Thu: YAG-лазер

Лазер Thu: YAG является новейшим, и его использование для хирургии аденомы простаты впервые было опубликовано в 2005 году. Он обладает улучшенной способностью к испарению и гладкому рассечению ткани, благодаря чему точное удаление аденомы на уровне хирургической капсулы предстательной железы стало проще и безопаснее независимо от ее размера.

Диодный лазер

Недавно сообщалось, что диодный лазер с длиной волны 980 нм улучшает гемостаз при испарении ткани предстательной железы по сравнению с лазером LBO мощностью 120 Вт. Однако он также не используется в урологической практике из-за его осложнений, таких как послеоперационные раздражающие симптомы и эпидидимит.

Фрагментация камней

Лазер на зеленом красителе кумарина

Об использовании лазера для фрагментации камней впервые было сообщено в 1987 году при использовании импульсного лазера на зеленом красителе кумарина MDL-1 Lasertripter. Это было очень эффективное эндоскопическое фрагментирование более чем на 80–95% с редкими уротелиальными повреждениями. Однако это проблематично для фрагментации твердых камней, состоящих из моногидрата оксалата кальция и цистина.

Александритовый лазер

Лазер на александрите был представлен в 1991 году, но он не применялся при фрагментации камней в качестве литотриптора из-за высокой стоимости.

Удвоение частоты Двойной импульс Nd: YAG (FREDDY)

Лазер FREDDY стал следующим шагом в лазерной литотрипсии. Этот лазер генерирует два импульса с разной длиной волны: компонент зеленого света 20% на длине волны 532 нм и компонент инфракрасного излучения 80% на длине волны 1064 нм. Эта синергетическая комбинация лазеров обеспечивает высокоэффективное дробление камней с незначительным воздействием на мягкие ткани. Однако этот лазер FREDDY позволяет эффективно дробить только темные или цветные камни, за исключением твердых и бесцветных камней. Итак, этот лазер называется «50% лазером», потому что с его помощью можно лечить только около 50% камней.

Ho: YAG лазер

В настоящее время лазер Ho: YAG стал самым популярным литотритом, потому что его фототермический механизм эффективно действует на фрагментацию камней независимо от их размера и местоположения с помощью более тонкого гибкого эндоскопа и лазерного зонда. Комбинация активно отклоняемого гибкого уретероскопа облегчила удаление камней, даже в чашечках нижнего полюса.

Эрбиевый: YAG (Er: YAG) лазер

Недавно представленный лазер Er: YAG, работающий на длине волны 2940 нм, является новым. Хотя в ранних исследованиях сообщалось, что Er: YAG-лазер кажется немного более эффективным при дроблении камней, чем гольмиевый лазер, у него есть некоторые ограничения, которые необходимо определить подробнее.

Лазер для лечения страктов верхних и нижних мочевых путей

Эндоскопический разрез и выпаривание фиброзной ткани в месте стриктуры без термического и механического повреждения окружающей нормальной ткани с использованием Ho: YAG имеет некоторые преимущества по сравнению с традиционными методами с холодным ножом, электрическим разрезом и звуковым расширением. Есть некоторые сообщения о том, что лечение с помощью лазеров казалось эффективным, но выявляет высокую частоту рецидивов - до 70,1% в среднем через 15,2 месяца. В последнее время стали известны более эффективные лазеры Thu: YAG с малой глубиной проникновения (всего 0,3 мм) и Ho: YAG.

Лечение рака и других повреждений кожи

Лечение переходно-клеточного рака почечной лоханки и мочеточника

Nd: YAG-лазер и Ho: YAG-лазер использовались для лечения переходно-клеточной карциномы. Парсонс был первым, кто экспериментально применил импульсный рубиновый лазер на открытом мочевом пузыре собаки. Разработка тонких и гибких уретерореноскопов и тонких устройств для биопсии обеспечила безопасное и эффективное лазерное лечение проблемных опухолей.

Фотодинамическая терапия (ФДТ) рака мочевого пузыря

Это, в частности, один из диагностических и терапевтических методов лечения поверхностных опухолей мочевого пузыря.

Необходимы фотосенсибилизирующие агенты, применяемые внутрипузырно или внутривенно, и воздействующий на них свет определенной длины волны. Эти фотосенсибилизаторы абсорбируются всеми видами клеток. Фотосенсибилизаторы в нормальных клетках исчезают в течение 2 дней, но те, которые накапливаются в раковых клетках, ненормально генерируют токсичный агент, активированный кислород цистоскопическим лазером с определенной длиной волны (630-690 нм), и этот токсичный агент может разрушать раковые клетки, повреждая эндотелий сосудов и локализованное воспаление.

Самым популярным лазером для этого являются диодные лазеры, способные генерировать желаемые длины волн большинства фотосенсибилизирующих препаратов (630-760 нм).

В заключение

В 2010 году исполнилось 50 лет со дня появления лазера с 1960 года, когда Теодор представил первый в мире лазер на практике. Тем временем лазерная технология претерпела огромные изменения. Однако некоторые из этих лазеров исчезли из медицинской практики из-за своей незавершенности. Есть еще много возможностей для дальнейшего улучшения. В любом случае, в ближайшее время появятся более совершенные, безопасные и эффективные лазерные технологии.