Láser es un acrónimo que significa amplificación de luz por la emisión de radiación estimulada. Albert Einstein propuso el concepto de emisión estimulada de radiación en 1917. No obstante, hasta 1960, esta teoría fue puesta en práctica por T.H. Maimen para producir el primer láser de luz visible. Usó un cristal de rubí sintético con extremos recubiertos de plata rodeados por un tubo de flash para producir energía lumínica. En 1966, Parsons, usando un láser de rubí similar en modo pulsado, fue el primer urólogo en experimentar con luz láser en las vejigas caninas. Mulvany intentó fragmentar los cálculos urinarios 2 años más tarde, nuevamente usando el láser de rubí. Posteriormente, los investigadores probaron muchos sustratos nuevos o materiales láser, lo que generó diversidad en su aplicación clínica.
Tipos de láser y aplicaciones clínicas
Esta sección se centra en los diferentes tipos de energías láser que tienen aplicaciones urológicas y sus propiedades físicas básicas. Las aplicaciones urológicas específicas de cada tipo de láser se describen a continuación.
Láser de rubí
El láser de rubí fue el primer láser visible producido utilizando un cristal de rubí sintético rodeado por un tubo de flash. El láser produce luz roja a una longitud de onda de 694 nm. Las propiedades láser del cristal se degradan con altas temperaturas; por lo tanto, es mejor usarlo a frecuencias de pulso de repetición bajas, aunque un modo corto de conmutación de Q está ahora a favor.
El láser de rubí es menos eficiente que los materiales de láser más modernos. La emisión de 695 nm, sin embargo, es altamente absorbida por la melanina y actualmente se usa en modo Q-switched para eliminar lesiones pigmentadas y tatuajes, con poca cicatrización. Este láser tiene poco uso en urología fuera del tratamiento de lesiones cutáneas y eliminación de vello (por ejemplo, de la piel perineal antes de la uretroplastia).
CO
El láser de CO2 emite en la porción del infrarrojo lejano invisible del espectro electromagnético, a 10.600 nm. Por lo general, se combina con un haz de helio y neón visible como guía. Su haz es altamente absorbido por el agua; por lo tanto, vaporiza los tejidos densos en agua a una profundidad superficial de menos de 1 mm. La conducción de calor da como resultado la coagulación térmica hasta una profundidad de aproximadamente 0,5 mm, con solo vasos pequeños de menos de 0,5 mm coagulados eficazmente. La viga se entrega utilizando un brazo articulado con espejos y una pieza de mano, que puede enfocar o desenfocar la lente. Un tubo guíaondas también puede usarse para uso laparoscópico.
Neodymium: láser de itrio-aluminio-granate
Los estudios en 1961 mostraron emisiones estimuladas producidas por neodimio. El ion (Nd3 +) se usó para dopar muchos cristales diferentes. El Y3 Al5 O12 cristal conocido cariñosamente como YAG se utiliza comúnmente hoy en día debido a su eficiencia, calidad óptica y alta conductividad térmica, lo que permite altas tasas de repetición.
El láser Nd: YAG emite un rayo a 1064 nm (infrarrojo cercano) y puede entregarse en modo continuo, pulsado o con conmutación de Q. La longitud de onda de 1064 nm permite una penetración relativamente profunda de hasta 10 mm porque esta frecuencia está fuera de los picos de absorción de la hemoglobina y el agua. Tiene una buena hemostática (coagula vasos sanguíneos de hasta 5 mm de diámetro) y propiedades de corte, y es adecuada para la litotricia cuando se cambia de Q.
Se utiliza una fibra óptica para la entrega, que puede pasar a través de todo tipo de endoscopios. Una punta de zafiro o cristal, que disminuye la retrodispersión y permite un corte preciso mediante una técnica de toque directo, también se puede usar en el extremo de una fibra óptica.
El láser Nd: YAG (FREDDY) de frecuencia doble y doble pulso es un láser de estado sólido de doble frecuencia y pulsos cortos con longitudes de onda de 532 y 1064 nm. Es un láser de bajo consumo y bajo costo desarrollado para litotricia intracorpórea que ha sido objeto de investigación reciente. Aunque el láser FREDDY es eficaz para la litotricia, no tiene una aplicación de tejido blando.
Láser de cristal de fosfato de potasio y titanilo
Este láser, también conocido como láser de potasio-titanilfosfato (KTP), produce un haz de luz verde visible de 532 nm al pasar un haz producido por Nd: YAG (1064 nm) a través de un cristal KTP que duplica su frecuencia (por lo tanto, mitades su longitud de onda). Esta luz penetra menos que Nd: YAG debido a su longitud de onda más corta y su absorción por la hemoglobina. Se utiliza para incisiones, resección y ablación y se puede pasar a través de una fibra óptica y, por tanto, a través de instrumentos endoscópicos. Una desventaja de la energía del láser KTP es que se puede observar la carbonización del tejido, en lugar de un verdadero efecto ablativo.
Dye láser
El medio láser es un tinte líquido orgánico que debe ser excitado ópticamente por otro láser o lámpara de destellos. La longitud de onda emitida depende del tipo de tinte usado, que puede cambiarse o ajustarse. La luz emitida, por lo tanto, puede ajustarse para cubrir un amplio espectro de luz visible. En el modo pulsado, este láser se usa para la litotricia y la ablación de lesiones vasculares. El tinte más común utilizado es cumarina, que produce una longitud de onda de 504 nm cuando se excita con una lámpara de destello. A diferencia de un láser de estado sólido, el colorante en la cámara de láser requiere reemplazo, lo que puede ser inconveniente y costoso en comparación con el mantenimiento de sistemas láser más nuevos.
Láser de Alejandrita
Este es otro láser sintonizable compuesto por un mineral dopado con cromo conocido como alejandrita (BeAl2 04). El rango de longitud de onda es de 380-830 nm y es más fuerte a 700-830 nm. Esta luz es bien absorbida por la melanina; por lo tanto, puede usarse para lesiones cutáneas. En un modo pulsado de 1 ms entregado con una fibra óptica, se utiliza para litotricia de cálculos pigmentados. Combinado con tinte verde de indocianina aplicado a los tejidos, este láser también se puede usar para la soldadura de tejidos.
Láser de diodo semiconductor
La luz láser se produce utilizando diodos emisores de luz (LED) entre espejos reflectantes en un tubo resonador. Son más pequeños, más eficientes y potencialmente más baratos que la mayoría de los demás láseres ahora en uso. Su longitud de onda puede ajustarse agregando varios elementos (por ejemplo, aluminio, indio). Se produce un láser de 805 nm usando AlGaAs, y se produce un haz de 1000 nm a partir del compuesto activo InGaAs.
Estos láseres se utilizan actualmente para la coagulación tisular y el tratamiento térmico de órganos sólidos, incluida la próstata. En este contexto, la energía del láser se envía al tejido con fibras ópticas y aumenta la temperatura local. El tejido de próstata benigno se ve afectado y, a medida que la proteína desnaturalizada se reabsorbe con el tiempo, la obstrucción de la salida de la vejiga debe disminuir.
Holmium: láser de itrio-aluminio-granate
Holmium: YAG (Ho: YAG) es una adición algo reciente. Consiste en el holmio del elemento de tierras raras dopado en un cristal YAG que emite un haz de 2150 nm. Esta energía láser se administra con mayor frecuencia de forma pulsátil, utilizando un mecanismo de acción termomecánico. Sobrecalienta el agua, que absorbe fuertemente la energía de la luz a esta longitud de onda. Esto crea una burbuja de vaporización en la punta de una fibra de cuarzo o de sílice de baja densidad de agua utilizada para el suministro. Esta burbuja de vapor se expande rápidamente y desestabiliza las moléculas con las que entra en contacto. Esto es ideal para la litotricia de todos los tipos de cálculos, como se muestra en la imagen a continuación. La profundidad de absorción en el tejido es de 1-2 mm, siempre que se use en un medio a base de agua. Esta energía de luz específica proporciona una buena hemostasia cuando se usa en un modo pulsado de 250 ms de duración y a una baja tasa de repetición de pulsos. A tasas de repetición más altas, también se puede usar para incisiones.
Láser de nitrógeno
El láser de nitrógeno incorpora gas nitrógeno inerte (N2) como medio láser y, cuando se excita mediante energía óptica, emite luz con una longitud de onda de 337 nm.
Este láser se ha estudiado como un componente de una prueba de diagnóstico para el carcinoma de células transicionales (CCT) y otras neoplasias de la mucosa mediante autofluorescencia. Para este uso, el haz se entrega utilizando una fibra óptica de cuarzo y la fluorescencia estimulada produce luz, que se transmite de vuelta a través de la misma fibra a un sistema de detección.