LASER TRONG Y HỌC

LASER TRONG Y HỌC

Laser y học ứng dụng nguyên lý phân hủy quang nhiệt chọn lọc- Selective Photothermolysis để cung cấp năng lượng chính xác đến mô đích mà không gây tổn thương cho xung quanh. Một vài laser y học có chỉ định đặc biệt, một số loại khác thì linh hoạt hơn phù hợp cho nhiều chỉ định khác nhau. Tất cả các máy đều được thiết kế để tạo ra bước sóng chính xác với mức năng lượng và độ rộng xung đúng. Không một loại laser hay máy ánh sáng nào có thể điều trị cho mọi chỉ định lâm sàng.

Bước sóng-Wavelength: hầu hết các máy laser phát ra sóng đơn, một số máy gộp 2 bước sóng vào cùng “hộp” phát ra sóng đơn riêng rẽ (dual wavelenght) hay phát ra sóng kép cùng lúc (multiplex) hoặc có thể làm giảm bước sóng xuống (ví dụ 1064nm xuống KTP 532nm) để đáp ứng phù hợp cho các chỉ định lâm sàng khác nhau.

Năng lượng-Energy: tất cả các máy laser y học đều có thể điều chỉnh được công suất đầu ra và độ rộng xung, một số máy có thể hoạt động ở nhiều chế độ mở (ví dụ độ rộng xung micro giây và nano giây).

Hệ thống truyền dẫn tia-Delivery devices: có nhiệm vụ truyền năng lượng laser từ máy đến mô đích. Thông thường, năng lượng laser được truyền qua một sợi quang (fiberotic) hay tay khủy articulating arm gắn với một thiết bị đầu cuối như là một đầu điều trị (handpiece) (trong phẫu thuật hay da liễu), hoặc qua kính vi phẫu- operating microscope (trong phẫu thuật: tai mũi họng, phụ khoa và thần kinh), qua sợi cách ly-insulated fibers được sử dụng trong phẫu thuật nội soi dạ dày, thực quản hay qua một đèn kẽ hở- slit lamp (trong 1 số phẫu thuật mắt).

Năng lượng Laser hay ánh sáng đôi khi được cung cấp trực tiếp từ buồng cộng hưởng hay nguồn sáng đến mô đích:

Một số laser sử dụng thiết bị quét- scanning devices, cho phép tia  được cung cấp theo mẫu định trước để:

• Hạn chế thời gian giữ nhiệt của mô (ví dụ: tia laser dạng CW quét nhanh qua vùng mô đích)
• Giảm mệt mỏi cho người sử dụng khi điều trị vùng lớn
• Tạo nên 1 vùng điều trị tùy thuộc vào sự phân bố năng lượng (ví dụ tái tạo da từng phần- fractional resurfacing hay còn gọi là công nghệ fractional).
• 

LASER TRONG Y HỌC

Thiết bị làm lạnh: bởi vì hầu hết các chỉ định laser y học là cung cấp nhiệt cho mô đích, rất nhiều máy laser y học kết hợp với thiết bị làm lạnh để bảo vệ da (lớp biểu mô) và giảm thiểu sự khó chịu cho bệnh nhân. Làm lạnh có thể thực hiện trước, trong hoặc sau phát laser. Các phương pháp làm lạnh bao gồm:

• Làm lạnh tiếp xúc: cho điện chạy qua thanh kim loại để làm lạnh, làm lạnh bằng kính, bằng gel trong suốt lạnh hay bằng chườm lạnh;
• Làm lạnh dạng phun xịt: sử dụng chất bay hơi R-134a qua 1 thiết bị gắn với đầu điều trị có thể làm lạnh trước, trong và sau điều trị.
• Làm lạnh bằng khí lạnh: phun liên tục lên vùng điều trị từ 1 máy làm lạnh bằng khí riêng biệt.

Laser y học: tổng quan
CO2 Laser là khởi thủy của laser “phẫu thuật”. Hiệu quả tác dụng lên mô của nó tương đương với kỹ thuật phẫu thuật truyền thống của cắt, bay hơi và quang đông tổ chức.

CO2 laser là một laser khí, phát ra tia hồng ngoại có bước sóng 10,600nm, được hấp thụ mạnh bởi nước. Bởi vì nước chiếm hơn 80% ở mô mềm, CO2 laser được sử dụng như một công cụ cắt đốt, bay hơi tổ chức để rạch hay bóc tách mô mềm ở dạng từng xung, hay ở dạng liên tục (CW mode) với 1 thiết bị scan có thể điều khiển chính xác độ sâu và diện tích bóc tách. Thông thường, tia được dẫn qua tay khủy-articulating arm cho đối với công suất cao, thậm chí có thể qua sợi quang ở một số máy. Một số chỉ định bao gồm:

• Xóa các sang thương trên da như: mụn ruồi, mụn cóc, dày sừng…
• Như một “dao mổ laser” nhưng ít gây chảy máu.
• Phẫu thuật u thần kinh “không tiếp xúc”.
• Mài da, tái tạo sẹo, mũi kỳ lân và các bất thường khác của da…
• Laser bóc tách tái tạo bề mặt da thẩm mỹ: trong điều trị trẻ hóa da, xóa nhăn…

Argon Laser là một trong những laser đầu tiên được ứng dụng vào lâm sàng. Đây là laser khí và mở ở chế độ CW mode (xung liên tục), Argon laser phát ra ánh sáng xanh- blue green có bước sóng 488 và 515 nm được hấp thụ mạnh bởi hemoglobin và nước.

Mặc dù là tia liên tục-CW beam có thể được điều khiển bằng cơ học nhưng Argon Laser có thể gây ra nhiệt không chọn lọc đáng kể gây ra tổn thương nhiệt không mong muốn so với laser mạch máu dạng xung (pulsed vascular lasers). Cồng kềnh và bất tiện, Argon laser ngày nay hiếm khi được sử dụng trong da liễu và phẫu thuật, mặc dù vẫn hữu dụng trong phẫu thuật mắt và tai trong. Tia được dẫn qua sợi quang đến đầu điều trị, đèn khe hay kính vi phẫu.

YAG Lasers là loại lasers rắn sử dụng thể pha lê Yttrium-Aluminum-Garnet được phủ nguyên tố hiếm của vỏ trái đất để làm gain medium. YAG lasers có thể hoạt động ở chế độ xung liên tục-CW mode, từng xung- pulsed mode, hay Q-Switched mode (có độ rộng xung là nano giây), hầu hết các loại YAG lasers y học hoạt động ở chế độ đơn để điều trị lâm sàng.

CW hay pulsed mode thường dẫn tia bằng sợi quang; Q-switched- bằng tay khủy.

• Nd: YAG Laser: Nd= Neodymium: YAG laser phát ra tia hồng ngoại có bước sóng 1064 nm, được hấp thu tối thiểu bởi hầu hết các chromophores của mô. Ở chế độ CW, tia được dẫn qua sợi quang đến đầu điều trị bằng sapphire được sử dụng để cắt hay quang đông mô; chế độ “xung dài-long pulsed” (độ rộng xung=milli giây) hiệu quả trong điều trị triệt lông và các sang thương mạch máu bao gồm các mạch máu chân. Q-Switched Nd: YAG hiệu quả trong điều trị xóa xăm và các sang thương sắc tố cứng. Nd: YAG cũng có bước sóng 1320 nm, 1440nm… dùng đốt nóng mô, quang đông mô mềm và điều trị 1 số mạch máu.
• KTP Laser: khi ánh sáng Nd:YAG- 1064 nm đi qua thể pha lê không thẳng hàng- non-linear chứa potassium-titanyl-phosphate (KTiOPO4), bước sóng sẽ giảm một nửa xuống 532 nm, ánh sáng có màu xanh lá và được hấp thu tốt bởi hemoglobin và melanin được sử dụng ở CW mode để cắt mô, ở chế độ xung- pulsed mode dùng điều trị mạch máu: ở mặt và chân, và ở Q-Switched mode dùng xóa xăm màu đỏ. Dẫn tia qua sợi quang để tới đầu điều trị, scanne, hay kính vi phẫu ở chế độ CW/pulsed mode, và qua tay khủy ở chế độ Q-Switched mode.
• Er: YAG Laser: thường gọi là “Erbium” laser, phát ra tia hồng ngoại có bước sóng 2940 nm, hấp thu mạnh bởi nước. Được sử dụng để bóc tách mô trong tái tạo bề mặt da thẩm mỹ (laser resurfacing) để xóa nhăn. Erbium laser được quảng cáo là giảm đỏ da, giảm tác dụng phụ và nhanh lành thương so với CO2 laser dạng xung hay scan bởi vì độ xuyên sâu của nó qua mô cạn hơn; tuy nhiên hiệu quả lâm sàng thì không bằng CO2 laser. Nó cũng được sử dụng trong nha khoa để tạo hốc trong trám răng hay làm răng giả…và gần đây được sử dụng như là laser tái tạo bề mặt da từng phần – fractional laser resurfacing.
• Ho: YAG Laser: mới ứng dụng trong y khoa/nha khoa, Holmium: YAG laser phát ra tia hồng ngoại có bước sóng 2070 nm. Được sử dụng để bóc tách chính xác xương và sụn ở chế độ xung- pulsed mode, các chỉ định khác trong chỉnh hình phẫu thuật khớp nội soi, trong tiết niệu như mổ sỏi thận, trong tai mũi họng như phẫu thuật xoang nội soi, và trong phẫu thuật cộng sống như phẫu thuật nội soi đĩa đệm. Ho: YAG laser gần đây được sử dụng để phẫu thuật u tiền liệt tuyến.

YSGG Lasers: Erbium: Chromium: Yttrium-Scandium-Gallium-Garnet (Er: Cr: YSSG) laser là laser y học mới nhất có bước sóng 2790 nm, Er: Cr: YSSG hấp thu bởi nước ít hơn Er: YAG, và ở chế độ xung -pulsed mode nó được sử dụng tái tạo bề mặt da mặt lớp nông và trong nha khoa.

Là loại laser rắn giống YAG lasers, thể pha lê YSSG có thể được phủ các nguyên tố hiếm của vỏ trái đất và các ion kim loại dẫn truyền- transition metal ions như là một gain media để tạo ra nhiều bước sóng khác nhau.

Ruby Laser: Ruby laser phát ra ánh sáng đỏ có bước sóng 694 nm. Gain medium là một thể pha lê ruby tổng hợp của oxide nhôm và các nguyên tử crom, được kích hoạt bởi bóng đèn flashlamps.

Thế hệ laser ruby đầu tiên được tạo ra bởi T. H. Maiman vào năm 1960, và được sử dụng trong phẫu thuật mắt, nhưng hầu như không được sử dụng rộng rãi trong da liễu cho đến khi công nghệ Q-Switching ra đời vào giữa năm 1980 để điều trị xóa xăm. Ánh sáng Ruby laser được hấp thu mạnh bởi màu xanh dương (blue) và màu đen, và melanin ở da và lông. Máy ruby laser ngày nay có thể hoạt động ở 2 chế độ Q-Switched mode, sử dụng tay khủy hoặc pulsed mode, sử dụng sợi quang, hoặc cả hai chế độ. Chỉ định lâm sàng bao gồm:

• Điều trị xóa xăm (Q-Switched mode)
• Điều trị sang thương sắc tố: tàn nhang, đồi mồi, Nevus of Ota, cafe-au-lait spots (Q-Switched mode)
• Triệt lông (pulsed mode)

Alexandrite Laser: giống như Ruby Laser, Alexandrite Laser là laser rắn có gain medium là thể pha lê tổng hợp crom được phủ Beryllium Aluminum Oxide (chrysoberyl, BeAl₂O₄) và được kích hoạt bởi bóng đèn flashlamp, là loại đá quý được phát hiện ở Nga năm 1830 và được đặt tên theo Czar Alexander II’s thứ 13.

Nó phát ra ánh sáng đỏ sậm có bước sóng 755 nm, có tính chất giống ruby laser, nhưng có bước sóng dài hơn và ít hấp thu hơn bởi melanin, nhưng xuyên qua mô sâu hơn. Nó ít gây tổn thương cho lớp biểu mô hơn ruby laser cho nên Alexandrite laser thường sử được sử dụng rộng rãi trong điều trị triệt lông. Các chỉ định trong da liễu như: triệt lông sử dụng pulsed mode (milli giây), và xóa xăm và sắc tố sử dụng Q-Switched mode.

Laser màu dạng xung-Pulsed Dye Laser: bởi vì ánh sáng vàng có bước sóng 577-585 nm là đỉnh hấp thu của hemoglobin trong máu, Pulsed Dye Laser (PDL) đặc biệt hữu dụng cho điều trị mạch máu.

Gain medium là chất màu rhodamine dạng lỏng hòa tan trong dung môi được kích hoạt bằng bóng đèn flashlamps, tia phát ra từng xung có độ rộng xung từ 300-450 micro giây, nhỏ hơn thời gian bán hủy nhiệt- thermal relaxation time của mạch máu (gọi là pulsed dye lasers “xung dài” do phát ra một chuỗi xung ngắn hơn). Được sử dụng đầu tiên trong y học vào cuối năm 1980, Pulsed Dye Laser trở thành laser ưa thích cho điều trị mạch máu như: mạch máu mạng nhện, u máu phẳng (strawberry birthmarks hay port wine stains), thay thế cho Argon Laser trong điều trị mạch máu vì PDL ra dạng xung và giảm tối đa tác động nhiệt. Tuy nhiên, PDL xung ngắn hấp thu cao và làm vỡ mạch máu mô đích, gây ra xuất huyết- purpura (black và blue marks) có thể kéo dài đền 2 tuần. Các loại laser mạch máu khác có thể điều trị các loại mạch máu mặt và chân khác nhau một cách hiệu quả mà không gây xuất huyết da, nhưng Pulsed Dye Laser vẫn được ưa chuộng lựa chọn cho điều trị:

• Port Wine Stains, đặc biệt ở trẻ em và sơ sinh.
• Sẹo đỏ hay sẹo sung huyết.

Copper Vapor Laser (CVL)- laser hơi đồng: hơi đồng- bromide là gain medium trong loại laser này, phát ra ánh sáng vàng có bước sóng 577 nm và xanh lá có bước sóng 511 nm, được truyền dẫn qua sợi quang. Không giống như PDL, không có hiện tượng xuất huyết vì độ rộng xung dài hơn. Tuy nhiên thời gian làm nóng lâu, tuổi thọ của laser ngắn cho nên CVL ít được sử dụng hơn PDL trong điều trị mạch máu.
Diode Lasers: là loại laser rắn có cấu trúc giống đèn LED. Các loại “laser pointers” cũng là diode lasers.

Diode lasers sử dụng trong y học phát ra tia cận hồng ngoại có bước sóng từ 800-900 nm. Hoạt động ở chế độ pulsed mode có độ rộng xung=milli giây được sử dụng trong triệt lông và phẫu thuật nướu răng. Các chỉ định khác bao gồm điều trị mạch máu mặt và chân. Diode laser thường được sử dụng làm nguồn năng lượng để kích hoạt (pump) các loại laser khác có gain medium là YAG hay Vanadate (YVO4). Bởi vì bảo trì đơn giản, Diode lasers, diode kích hoạt (pumped) các loại laser rắn và các loại laser khác sẽ được sử dụng rộng rãi trong tương lai gần vì chi phí thấp của nó.

Fiber lasers: là loại laser mới nhất tham gia vào điều trị lâm sàng. Được kích hoạt bằng Diode laser, chắc chắn, thiết kế đơn giản và chi phí bảo trì rất thấp, fiber lasers cho năng lượng cao và tia tập trung cao ở quang phổ hồng ngoại.

Fiber lasers có thể hoạt động ở chế độ Q-switched hay nhân đôi tần số- frequency doubled. Hiện tại chỉ có Er: Fiber phát ra bước sóng 1550 nm được truyền dẫn qua đầu scan trong điều trị tái tạo bề mặt da từng phần.

Excimer Lasers: khi bị kích hoạt bởi điện cao áp, những khí hiếm như: neon, argon và krypton có thể kết hợp với halogens phản ứng cao như: fluorine, chlorine và bromine để hình thành “các chất nhị trùng bị kích hoạt” và phát ra ánh sáng ở dải tia cực tím (UV).

Các liên kết hóa trị trong protein hấp thu năng lượng ánh sáng tia UV và bị phân ly không nhiệt, cho phép bóc tách “lạnh” mô mềm. Bước sóng ngắn cho phép tập trung tia vào 1 điểm rất nhỏ (nano mét) và được nối với một thiết bị scan cho phép bóc tách (hay cạo) chính xác mô mềm. Chỉ định của loại laser này trong phẫu thuật Laser in-situ Keratomileusis (LASIK).

Intensed Pulse Light-IPL (ánh sáng xung cường độ cao): mặc dù không phải là laser thực sự nhưng (IPL) có ưu điểm là cường độ năng lượng cao và spot size lớn.

Cơ bản, một máy IPL bao gồm 1 bóng đèn gắn vào bộ nguồn. Các xung của ánh sáng phổ rộng được cho qua các kính lọc sóng (cut off filters) để cắt bỏ các sóng ngắn hơn tùy theo chỉ định và loại da của bệnh nhân. Giá máy và chi phí điều trị rẻ hơn lasers. Mặc dù máy IPL linh động điều trị được nhiều chỉ định và thời gian điều trị nhanh nhưng hiệu quả lâm sàng thì kém hơn laser ở cùng chỉ định.

Máy Intensed Pulsed light (IPL) trở nên rất phổ biến trong những năm gần đây. Nó được sản xuất với chi phí rẻ hơn nhiều so với laser-về cơ bản là xung laser mà không tốn chi phí cho các linh kiện laser như: gain medium, buồng cộng hưởng, phần quang và hệ thống truyền dẫn tia…quang phổ rộng được hấp thu bởi nhiều chromophores của mô đích, bao gồm máu và melanin, và mặc dù sử dụng kính lọc sóng để phát ra dải quang phổ mong muốn, nhưng nó không đạt được ánh sáng đơn sắc riêng biệt như laser. Bất cứ phần ánh sáng nào không bị hấp thu bởi chromophore đích thì sẽ bị hấp thu bởi các chromophores khác và làm tiêu hao lượng nhiệt. Một số người cho rằng nhiều ưu điểm hơn laser nhưng nhiều tổn thương không mong muốn, nhưng thực tế, năng lượng cung cấp cho vùng da cần điều trị có thể làm tổn thương vùng xung quanh bởi tác dụng không mong muốn.

Máy IPL thật hữu ích cho người sử dụng vì giá thành rẻ, “một hộp” có thể cho nhiều chỉ định điều trị. Hơn nữa ưu điểm của IPL là spot sizes lớn hơn, giúp điều trị nhanh chóng 1 vùng lớn. Mặt hạn chế của nó, đặc biệt ở loại da sậm màu thì máy IPL ít hiệu quả hơn laser ở cùng chỉ định.
Máy IPL được sử dụng cho nhiều chỉ định khác nhau như: triệt lông mạch máu, sắc tố và trẻ hóa da…