Energia laserowa wykorzystywana jest dopiero od połowy XX wieku. Należało się spodziewać, że szybko znajdzie zastosowanie w medycynie. Pierwszym, który opracował teoretyczne podstawy tej energii był Albert Einstein. Ten genialny naukowiec dowiódł, że światło jest energią falową emitowaną w postaci porcji, zwanych fotonami. Takie porcje energii można sztucznie wzbudzać, wzmacniać i modulować tak, aby uzyskać promieniowanie laserowe.

Pierwszy laser skonstruował Maiman w 1960 roku. Następne dwie dekady uczeni zastanawiali się nad praktycznym zastosowaniem tego wynalazku. Na początku lat 60. XX wieku Parsons zastosował po raz pierwszy wiązkę lasera rubinowego w leczeniu pęcherza psa. Od tego czasu nastąpił burzliwy rozwój wykorzystania laserów w medycynie. W latach 80. XX wieku wykorzystano go do leczenia kłykcin kończystych (laser CO2). W 1982 roku wprowadzono system PDD (photo dynamic diagnostics) do rozpoznania powierzchownego raka pęcherza moczowego. Metoda ta jest ciągle modyfikowana. Stosuje się fotouczulacze nowej generacji oraz techniki nie tylko rozpoznawania zmian nowotworowych w pęcherzu moczowym, ale także leczenia ich przez oświetlanie wiązką światła laserowego (PDT – photo dynamic therapy). Rok 1984 to początek zastosowań lasera ND:YAG do leczenia raka stercza. W 1987 po raz pierwszy zastosowano impulsowy laser barwnikowy do endoskopowego leczenia kamicy moczowej. Od lat 90. XX wieku datuje się wprowadzenie włókien światłowodowych, zakończonych zwierciadłem, załamującym promień światła pod kątem prostym, co stało się znaczącym postępem w leczeniu gruczolaka stercza.
Obserwujemy ciągły rozwój technik laserowych, zwłaszcza opartych na laserze Nd:YAG. Wprowadzono kolejno laser półprzewodnikowy, laser KTP:YAG i ostatnio laser holmowy.

Laser holmowy (ryc. 1 i 2) jest urządzeniem, którego medium stanowi ciało stałe z domieszką holmu. Pracuje on w zakresie długości fali 2100 nm, jest laserem impulsowym o parametrach 350 mJ/imp., energii 0.5 – 4.0 J/imp i częstotliwości w zakresie 5 -50 Hz (dane dla urządzenia o mocy max. 100 W ) [1,2,3,6,7]. Jego działanie jest oparte na efekcie fototermicznym, jak w przypadku waporyzacji, co powoduje niszczenie tkanek miękkich oraz chemicznej struktury kamienia. Pod wpływem dostarczonej przez laser energii środowisko wodne znacznie przegrzewa się, w wyniku czego powstaje pęcherzyk waporyzacyjny. Implozja pęcherzyka wywołuje falę udarową niszczącą strukturę tkanki [1,2,8,9,10].

Rycina 1

Rycina 2

Pomocniczy efekt fotomechaniczny polega na tym, że powstała fala uderzeniowa pomaga w dokładnym wycelowaniu energii w kamień, wytwarza się tzw. kanał waporyzacji. Fala ta dodatkowo wywołuje turbulencję płynu wokół kamienia i rozprasza fragmenty rozbitego już złogu. Należy pamiętać, że laser holmowy jest jedynym laserem kruszącym wszelkie kamienie moczowe, również kamienie cystynowe z kwasu moczowego oraz jednowodnego szczawianu wapnia [1,3,11,12,13,14,15]. Wykorzystano tutaj efekt fotochemiczny. Wysoka temperatura jaka towarzyszy energii impulsu lasera wpływa destabilizująco na strukturę chemiczną złogu. W wyniku zmian w wiązaniach chemicznych dochodzi do uwolnienia z kamienia cyjanidów, między innymi alloksanu i kwasu oksamowego co powoduje rozpad jego struktury. Substancje te są pochodnymi cyjanku i są trujące, udowodniono jednak, że ilość trucizny, jaka powstaje podczas litotrypsji nigdy nie osiąga dawek mających znaczenie dla organizmu człowieka [1,3,12,17,18,29].

Należy zaznaczyć, że laser holmowy jest narządziem tnącym tkanki. Tnie na wprost przed włóknem na głębokość 0.5-1 mm. Głębokość urazu termicznego w miejscu cięcia jest bardzo niewielka i nie ma znaczenia klinicznego. Wiązkę tnącą można doskonale ukierunkować i przewidzieć jej działanie. Bardzo dużą zaletą lasera jest możliwość koagulacji naczyń krwawiących w czasie zabiegu, co wydatnie ogranicza utratę krwi podczas operacji [1,3,19,20,21,22,23,24].

Inną cechą lasera, wykorzystywaną w endourologii, jest przenoszenie energii za pomocą długiego, cienkiego (200-1000 µm ) i elastycznego włókna. Daje się ono wprowadzić przez kanał roboczy nowoczesnych, giętkich endoskopów urologicznych, których końcówką można dowolnie sterować i penetrować mniej dostępne części układu moczowego, np. układ kielichowo-miedniczkowy nerki. Włókno można wysunąć poza endoskop i wykonać zabieg, mimo, że głębia pola operacyjnego jest większa niż długość endoskopu [1,3,24,25]. Z doświadczenia autorów wynika, że takie „przedłużenie” może sięgać nawet 3-4 cm. Ma to znaczenie w odniesieniu do kamieni znajdujących się w środkowym lub dolnym odcinku moczowodu poddawanych litotrypsji z dostępu przezskórnego (PCN) oraz w operacjach endoskopowych wykonywanych w obrębie nerki z dostępu przezcewkowego.

Kolejną zaletą lasera jest mobilność urządzenia: można je wykorzystywać w różnych salach operacyjnych w ciągu jednego dnia pracy, co znacznie zmniejsza koszty eksploatacji. Wadą jest duży koszt zakupu lasera, względnie wysoki koszt eksploatacji (głównie zakup włókien) oraz konieczność wykonywania zabiegów przez operatorów dysponujących dużym doświadczeniem w endourologii [1,2,3,15,26,27,28].

Ablacja laserowa gruczolaka stecza

Wyłuszczenie gruczolaka laserem holmowym jest obecnie najbardziej rozwojową techniką laserową, stosowana do leczenia chorych na łagodny rozrost stercza. Polega ono na wyłuszczeniu gruczolaka w granicach torebki chirurgicznej, rozcięciu go na co najmniej trzy części i przemieszczeniu ich do światła pęcherza moczowego. Tam miele się fragmenty gruczolaka na małe kawałki za pomocą morcelatora. Układ ssący odprowadza zmiksowaną tkankę stercza na zewnątrz. Można ją zważyć i ocenić wielkość wyciętego gruczolaka. Niestety trudno z tak przetworzonych skrawków uzyskać prawidłowe rozpoznanie histologiczne. Zaletą zabiegu jest operowanie w warstwie pomiędzy gruczolakiem a torebką chirurgiczną stercza, tym samym omija się duże naczynia sterczowe. Jeśli w czasie zabiegu dojdzie do krwawienia, można wiązką laserową skoagulować krwawiące naczynia. Laserowa ablacja gruczolaka stercza jest praktycznie zabiegiem bezkrwawym, nawet jeśli usuwa się duży gruczolak. Ostatnio doniesiono o wykonaniu laserowej ablacji gruczolaka o objętości ponad 100 ml bez istotnych powikłań. Wraz z doświadczeniem operatorów oraz doskonaleniem instrumentarium endoskopowego, zwiększą się możliwości operacji laserowych. Cewnik wprowadzony przez cewkę do pęcherza należy usunąć następnego dnia po operacji. Wyniki odległe leczenia są porównywalne do wyników TURP [1,3,29,30,31,32,33,34,35].

Rak przejściowokomórkowy układu moczowego

Istnieją doniesienia na temat wykorzystania lasera holmowego do resekcji guzów pęcherza moczowego. Należy pamiętać, aby przed resekcją pobrać wycinki do badania histologicznego, gdyż tkanka po usunięciu techniką laserową nie nadaje się do oceny patologa. Nie udaje się ocenić stanu miejscowego zaawansowania guza, ani głębokości penetracji efektu termicznego lasera w miejscu resekcji. Opisano powikłania w postaci perforacji ściany pęcherza, a nawet uszkodzenia jelita, spowodowane niepożądanym oddziaływaniem termicznym energii laserowej. Tego typu zabiegi nie są alternatywą klasycznej elektroresekcji przezcewkowej guza pęcherza. Jednak w przypadku niewielkich guzów moczowodu lub miedniczki nerkowej ablacja z użyciem lasera holmowego jest metodą godną polecenia. Szczególnie jeśli połączymy go z zastosowaniem giętkiej ureterorenoskopii stwarzającej możliwość wycięcia powierzchownej zmiany w nabłonku górnych dróg moczowych z jednoczesną koagulacją krwawiących naczyń oraz loży po zniszczeniu niewielkiego, powierzchownego guzka. Duże znaczenie ma możliwość okresowej kontroli leczenia za pomocą giętkiej ureterorenoskopii [1,3,5,36].

Kruszenie kamieni moczowych

Laser holmowy jest bardzo dobrym aparatem kruszącym kamienie zwłaszcza gdy zastosowano go wspólnie z cienkim endoskopem. Jest narzędziem z wyboru w przypadku „trudnej” kamicy nerkowej, zwłaszcza kielichowej, leczonej z dostepu ureteroskopowego. Laser holmowy umożliwia kruszenia wszystkich rodzajów kamieni na bardzo drobne fragmenty, co pozwala pozostawić odrobiny kamienia do samoistnego wydalenia nawet bez konieczności umieszczenia cewnika D-J w moczowodzie. W przypadku litotrypsji laserowej w moczowodzie przyłożenie włókna do kamienia i wyemitowanie energii nie powoduje zjawiska „odskakiwania” złogu i jego przemieszczenia do nerki. Znacznie łatwiej jest rozbić złóg w szerokim moczowodzie. Z doświadczenia autorów wynika, że duże rozmiary kamienia nie ograniczają skuteczności litotrypsji – największy wymiar kamienia skruszonego w górnym odcinku moczowodu wynosił około 8 cm. Oczywiście czas zabiegu wydłuża się, ale nie spotkaliśmy się z koniecznością wydłużenia czasu znieczulenia chorego z tego powodu [1,3,5,37,8,11,10,38,12,39,27,13,15,17,16,26,18].

Zwężenie moczowodu

Dobrym rozwiązaniem w leczeniu wrodzonego zwężenia moczowodu w odcinku podmiedniczkowym jest endopielotomia wykonana laserem holmowym. Zastosowanie ueretrorenoskopu półsztywnego lub giętkiego bądź wykonanie tego zabiegu z dostępu przezskórnego (PCN) jest bezpieczne, nie krwawe, stosunkowo proste i szybkie. Zaobserwowaliśmy, że można skoagulować krwawiące niewielkie naczynie w przestrzeni okołomocowodowej, co zapobiegnie powstaniu krwiaka okołonerkowego. Do endopielotomii można zastosować laser znacznie tańszy laser o mniejszej mocy. Istnieje wiele doniesień o dobrych wynikach odległych po zabiegach tego typu (tabela I).

Laserem holmowym można rozciąć zwężenie moczowodu w dowolnym odcinku. Należy jednak pamiętać o konieczności wyboru prawidłowej płaszczyzny linii cięcia.
W odcinku pod miedniczką nerkową cięcie należy prowadzić na tylno-bocznej ścianie moczowodu, w środkowym odcinku na ścianie bocznej, natomiast w dolnym oraz w ujściu pecherzowym moczowodu na ścianie przedniej. Cięcie musi być rozległe i głębokie, co najmniej 1 cm powyżej i poniżej zwężenia i musi sięgać do tkanki okołomoczowodowej. Po zabiegu należy pozostawić w moczowodzie cewnik D-J 7/14 F [19,6,20,41,1,28,21,42,7,43,4,44,25,45,46,47,48,23,24,48,49].

Bardzo przydatnym zastosowaniem lasera holmowego jest rozcięcie zwężenia zespolenia moczowodu z jelitem u chorych, u których odprowadzono mocz sposobem Brickera. Zabieg należy wykonać z dostępu przezskórnego (PCN), bo unika się wtedy możliwości uszkodzenia wstawki jelitowej. Zwężenie rozcina się wzdłuż drutu wiodącego przeprowadzonego przez zespolenie. Wprowadzenie cewnika D-J po rozcięciu zwężenia nie jest trudne. Podobnie można usunąć u tych chorych kamień z dolnego odcinka moczowodu (ryc. 3). Wszelkie manipulacje endoskopem należy przeprowadzać szczególnie ostrożnie gdyż uszkodzenie zespolenia jelitowo moczowodowego stwarza konieczność wykonania rozległej operacji naprawczej. Autorzy podkreślają, że przy tego typu zabiegach endoskopowych widoczne są zalety lasera holmowego – precyzyjne i w pełni „sterowalne” cięcie tkanek oraz koagulacji w przypadku krwawienia [1,3,5,24,44,28,37,8,11,40].

Rycina 3

Zwężenie cewki moczowej

Laser holmowy znalazł zastosowanie do endoskopowego leczenia zwężeń cewki moczowej. Uretrotomię wykonywano z użyciem uretrotomu optycznego Sachsego, w którym zamiast elementu roboczego z „zimnym” nożem wprowadzono element roboczy lasera. Wysuwalne włókno doskonale nadaje się do rozcinania wąskiego zwężenia cewki. Wyniki leczenia pierwotnych zwężeń bez zbliznowacenia są doskonałe. Nawrotowe zwężenia, zwłaszcza pourazowe rokują mniej pomyślnie. Twarda jak chrząstka bliznowata tkanka zwężenia poddaje się energii lasera nieco trudniej. Można jednak zauważyć, że laserem rozcina się zwężenia bezkrwawo. Wprowadzenie cewnika Foleya 22 F po zabiegu nie stanowi żadnych trudności. Należy poczekać na publikacje oceniające odległe wyniki leczenia oraz częstość nawrotów po rozcięciu laserem holmowym [1,5,50].

Rzadkim zastosowaniem tego lasera jest usuwanie szwów nieumyślnie pozostawionych w świetle układu moczowego. Fragment nici, pod wpływem moczu, może być przyczyną odkładania się kamieni w układzie moczowym oraz przeszkody dla odpływu moczu. Rozcięcie nici cienkim włóknem lasera holmowego i usunięcie resztek kleszczykami nie nastręcza większych trudności i doprowadza do wyleczenia. Wyjątkiem są szwy z goreteksu nie poddające się działaniu lasera holmowego [1,51].

Należy się spodziewać dalszego rozwoju laserów, zwłaszcza w połączeniu z unowocześnianiem technik endourologicznych. W tej sprawie inżynieria medyczna na pewno nie powiedziała ostatniego słowa.