Τι είναι Laser;

Η λέξη “LASER” προέρχεται από τα αρχικά γράμματα των λέξεων της φράσης “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” που σημαίνει «ενίσχυση φωτός με διεγερμένη εκπομπή ακτινοβολίας». Το Laser αποτελεί μία ειδική δέσμη φωτεινής ακτινοβολίας, που δεν υπάρχει σε φυσικές συνθήκες, αλλά παράγεται μόνο στο εργαστήριο με ειδικό τεχνολογικό εξοπλισμό.

Η φωτεινή αυτή ακτινοβολία Laser χρειάζεται μία πηγή ενέργειας (π.χ. ηλεκτρικό ρεύμα) και ένα φυσικό μέσο για να παραχθεί (π.χ. κρύσταλλος, αέριο, χρωστική κ.λπ.). Ανάλογα με το φυσικό μέσο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή της δέσμης, η ακτινοβολία Laser παρουσιάζει τις ορισμένες ιδιαιτερότητες που την χαρακτηρίζουν και καθορίζουν την δράση της στο περιβάλλον ή στους ιστούς.

Η ακτινοβολία Laser παράγεται σε ένα οπτικό πειραματικό σύστημα που ονομάζεται συνηχητής Laser (Laser resonator). Στην αριστερή εικόνα σχηματική παράσταση ενός Laser resonator και δεξιά φωτογραφία μίας πειραματικής συσκευής παραγωγής ακτίνας Laser.

Γενικές ιδιότητες των Laser

Η ακτινοβολία Laser αποτελεί μια δέσμη φωτός με τέσσερα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που την ξεχωρίζουν από το συνηθισμένο φως. Αυτά είναι τα εξής:

1. Σταθερή, μη-αποκλίνουσα πορεία. Η δέσμη φωτός του Laser δεν παρουσιάζει απόκλιση γιατί αποτελείται από κύματα που ταξιδεύουν παράλληλα μεταξύ τους προς μία κατεύθυνση χωρίς την παραμικρή απόκλιση. Αυτό επιτρέπει στην δέσμη φωτός του Laser να εστιάζεται σε πολύ μεγάλη ένταση σε ένα σημείο. Τα συνηθισμένα κύματα φωτός διαχέονται προς όλες τις κατευθύνσεις και έτσι χάνουν γρήγορα την ενέργειά τους.

2. Ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος (μονοχρωματικότητα ως προς το φάσμα). Η ακτινοβολία Laser είναι μονοχρωματικό, αποτελείται δηλαδή από ένα μόνο χρώμα ή από ένα περιορισμένο εύρος χρωμάτων. Το συνηθισμένο φως αποτελείται από ένα πολύ ευρύτερο φάσμα χρωμάτων.

3. Συνοχή (Coherence).Η φωτεινή δέσμη του Laser παρουσιάζει συνοχή, που σημαίνει ότι τα φωτεινά κύματα κινούνται μαζί σε φάσεις και στον χρόνο και στον χώρο. Από την άλλη πλευρά, το φως που δεν έχει συνοχή στον χώρο και στο χρόνο, όπως είναι το συνηθισμένο φως ενός κοινού λαμπτήρα, αποτελείται από ένα μείγμα φωτεινών κυμάτων διαφορετικών συχνοτήτων που ταξιδεύουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις. <

4. Συγκεντρωμένη ενέργεια ανά μονάδα επιφανείας. Η ακτινοβολία Laser είναι εστιασμένη μορφή ενέργειας σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Η ενέργεια που έχει η ακτινοβολία Laser σε ένα τετραγωνικό εκατοστό είναι 360.000 φορές μεγαλύτερη από εκείνη που έχει η ηλιακή ακτινοβολία! Παρεμβάλλοντας επιπλέον ειδικούς φακούς, η ενέργεια της ακτινοβολίας Laser που απελευθερώνεται σε κάθε τετραγωνικό εκατοστό μπορεί να αυξηθεί μέχρι και 1.000 ακόμη φορές!

Η ακτινοβολία Laser, δηλαδή, ξεκινάει από την πηγή της και καταλήγει στον στόχο έχοντας την ίδια διάμετρο και το ίδιο χρώμα. Η δέσμη φωτός Laser μπορεί να μεταφερθεί είτε άμεσα στον αέρα όπως το κοινό φως είτε μέσω ειδικών μεταφορέων δέσμης (όπως π.χ. αρθρωτοί βραχίονες, οπτικές ίνες κλπ).

Επίδραση των Laser στους ιστούς

Η ενέργεια που μεταφέρεται με το Laser απορροφάται από το όργανο-στόχο και μετατρέπεται σε θερμότητα. Η σημαντική αυτή ιδιότητα των Laser έχει χρησιμοποιηθεί στην βιομηχανία, στις μεταφορές, στην πολεμική βιομηχανία και στην Ιατρική.

Η βασική επίδραση της ακτινοβολίας Laser στον ανθρώπινο ιστό και ο βαθμός απορρόφησης εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, μεταξύ των κυριοτέρων είναι:

• το είδος του ιστού και η περιεκτικότητα του σε νερό, αίμα, χρωστική κ.λπ.
• ο χρόνος έκθεσης στο Laser
• το μήκος κύματος της δέσμης Laser (σε nm)
• η ισχύς της δέσμης Laser (σε Watt).

Στις χειρουργικές εφαρμογές, η ενέργεια του Laser όταν επιδρά στους ιστούς μπορεί να προκαλέσει δύο τύπους αντίδρασης:

• πήξη, όταν οι ιστοί θερμαίνονται κάτω από την θερμοκρασία βρασμού/εξαέρωσης αλλά πάνω από το σημείο που προκαλείται μετουσίωση των πρωτεϊνών, και
• εξάχνωση, όπου οι ιστοί εξαερώνονται, όταν θερμαίνονται πάνω απότην θερμοκρασία βρασμού/εξαέρωσης.

Ο ρυθμός της αφαίρεσης των ιστών με Laser ελέγχεται από ρυθμό που απελευθερώνεται η ενέργεια του Laser στους ιστούς, γεγονός που ελέγχεται με την σειρά του από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας Laser.

Τύποι Laser

Ανάλογα με το φυσικό μέσο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή του έχουν κατασκευασθεί οι παρακάτω τύποι Laser που χρησιμοποιούνται στην Ιατρική και ειδικότερα στην Ουρολογία:

1. Το Neodymium:Yttrium-Aluminium-Garnet (Nd:YAG) Laser έχει μήκος κύματος 1064nm, παρουσιάζει βαθιά διεισδυτικότητα (από 4 έως 18 χιλιοστά) και πολύ καλή αιμόσταση. Η εξάχνωση που προκαλεί είναι ελάχιστη. Χρησιμοποιείται πολύ συχνά στην ουρολογία, χειρουργική, ενδοσκοπική επεμβατική χειρουργική και γαστρεντερολογία.
2. Το Holmium:Yttrium-Aluminium-Garnet (Holmium:YAG) Laser, με ένα μήκος κύματος 2140nm και με ελάχιστη διεισδυτικότητα, λιγότερη από 1 χιλιοστό, παρουσιάζει μία άριστη κοπτική δυνατότητα. Είναι το ιδανικό αναίμακτο νυστέρι. Χρησιμοποιείται πολύ συχνά στην ενδοσκοπική λιθοτριψία, διουρηθρική προστατεκτομή κτλ.
3. Το Kalium-Titanyl-Phosphat (KTP) Laser. Με το να διέρχεται μία δέσμη Nd:YAG Laser μέσα από ένα κρύσταλλο Kalium-Titanyl-Phosphat μειώνεται στο μισό το μήκος κύματος της ακτινοβολίας Laser, δηλαδή από 1064 nm γίνεται 532 nm. Η διεισδυτικότητα ελαττώνεται σε λιγότερο από 2 χιλιοστά ενώ η εξάχνωση που προκαλεί στους ιστούς είναι πολύ εντονότερη. Χρησιμοποιείται πολύ συχνά στην διουρηθρική προστατεκτομή.
4. Το διοδικό Laser (Diode Laser = Gallium-Aluminium-Arsenid-Diode), με μήκος κύματος 830nm έχει μία ευκολότερη χρήση ενώ η διεισδυτικότητα του είναι ίδια με εκείνη του Nd:YAG Laser. Έχει χρησιμοποιηθεί στην διουρηθρική προστατεκτομή.
5. Laser διοξειδίου του άνθρακα (CO₂), με μήκος κύματος 10.600nm, το συνηθέστερα χρησιμοποιούμενο Laser στην γενική χειρουργική. Παρουσιάζει πολύ μικρή διεισδυτικότητα με επιφανειακή εξάχνωση.
6. Laser αργού, με κυμαινόμενο μήκος κύματος από 351 έως 525nm, χρησιμοποιείται στην αγγειολογία, λόγω της ειδικής δράσης στα τριχοειδή αγγεία.
7. Laser Excimer χρησιμοποιείται στην οφθαλμολογία.
8. Διάφοροι άλλοι τύποι Laser, με ειδικότερες εφαρμογές (φωτοδυναμικές θεραπείες κ.λπ.).

Ασφάλεια

Οι κίνδυνοι από την εφαρμογή Laser είναι υπαρκτοί, αλλά όχι τεράστιοι, όπως τυχόν φήμες να έχουν διαρρεύσει, βασιζόμενες σε σενάρια επιστημονικής φαντασίας. Αυτοί, στην χειρουργική πράξη, είναι μικροί λόγω της χαμηλής ισχύος των ιατρικών Laser, και αφορούν το θερμικό έγκαυμα, τις βλάβες οφθαλμών και την εισρόφηση σωματιδίων καπνού δυνητικά μολυσμένων.

Σύμβολο προειδοποίησης για την προστασία από την ακτινοβολία Laser

Η εκπαίδευση-στελέχωση οργανωμένου τμήματος Laser και η βασική εμπειρία του θεράποντος ιατρού, είναι βασική προϋπόθεση για την ασφαλή διενέργεια των εφαρμογών, γεγονός που στην Ελλάδα τα τελευταία χρόνια είναι δεδομένο και έχει εξασφαλίσει την διενέργεια πλήθος επεμβάσεων με Laser, χωρίς επιπλοκές.

Και οι χρήστες και οι χειρουργοί πρέπει να διδαχθούν και να εκπαιδευτούν σε πιστοποιημένα σεμινάρια για την ασφάλεια από την χρήση του χειρουργικού Laser και ιδιαίτερα του συστήματος Laser που χρησιμοποιούν. Ο κ. Πουλάκης έχει συμμετάσχει και εκπαιδευτεί σε πιστοποιημένα σεμινάρια για την ασφάλεια από την χρήση των Laser στην Γερμανία (βλέπετε και το ανάλογο δίπλωμα στο Βιογραφικό>Πτυχία), ήταν ο υπέυθυνος Επιμελητής για την προστασία από τα Laser στην Ουρολογική κλινική όπου εργαζόταν στην Γερμανία και ασχολείται με την χρήση των Laser στην Ουρολογία και την Χειρουργική από το 1998.

Το Κέντρο για την Υγεία των Μηχανημάτων και της Ακτινολογίας (Center for Devices and Radiological Health, CDRH) που είναι ένα παράρτημα του Αμερικανικού Οργανισμού Φαρμάκων και Τροφίμων (Food and Drug Administration, FDA) ρυθμίζει τους κανόνες της χρήσης των Laser για ιατρική χρήση. Έτσι τα Laser ταξινομούνται ανάλογα με τις φυσικές τους ιδιότητες (ισχύ, μήκος κύματος, τρόπος λειτουργίας) σε τέσσερις κατηγορίες. Ξεκινώντας από την κατηγορία I, όπου ανήκουν για παράδειγμα τα CD-player και φτάνοντας μέχρι την κατηγορία IV όπου υπάγονται τα περισσότερα ιατρικά Laser και το Laser του πράσινου φωτός. Στην κατηγορία IV ανήκουν Laser που προκαλούν βλάβες στα μάτια όχι μόνο από την άμεση αλλά και από την αντανακλούσα ακτινοβολία και μπορεί να βλάψουν το δέρμα ή να προκαλέσουν και πυρκαγιά. Λαμβάνοντας τα απαραίτητα προληπτικά μέτρα αυτοί οι κίνδυνοι είναι ουσιαστικά ανύπαρκτοι.