LASERİN BİYOFİZİKSEL ÖZELLİKLERİ VE MEDİKAL UYGULAMALARI Prof. Dr. Mehmet Ali KÖRPINAR
İnsan, eğitilmesi zorunlu olan tek yaratıktır. Immanule Kant (1724 -1804)
CHİP DERGİSİ ONLİNE BİLGİSAYAR KURSU: http: //www. chip. com. tr/bilgisay arkursu/
LASER tanımı • LASER (Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation) tanımının baş harflerinden oluşmuştur. Uyarılma sonucu elde edilen radyasyondan kaynaklanan ışığın kuvvetlendirilmesi anlamını taşımaktadır. • Laser ışığının ilk teorisi Albert EINSTEIN’nin de katkılarının olduğu Quantum Fiziğinin gelişimi ile ortaya çıkmıştır. • LASER fikri ilk olarak PHYSICAL REVIEW’ün Aralık 1958 sayısında yayımlanan bir makaleyle ortaya atılmıştır. Columbia Üniversitesinden, araştırmacı Artur L. SCHAWLOW ve Prof. Charles H. TOWNES’a ait olan bu makalede ışığın şiddetini arttırmanın ilkeleri açıklanıyordu.
• Buluş 1960 yılına kadar patent alamadı. Bu makaleyi okuyanlardan Hughes Aircraft Co. dan Thedore H. MAIMAN çalışan bir LASER yaratıp yaratamayacağı test etmek için çalışmalara başladı. Maiman, yakut kristalini ve her iki kenar için de gümüş ayna seçti. Aynalardan biri ışık demetinin dışarı çıkmasına izin verebilmek için daha inceydi. Kristali de, atomlarının uyarılması için gerekli enerjiyi sağlayabilecek bir flaş tüpüyle çevrelemişti. 1960 yılında geliştirilen bu ilk LASER, kesintili ışık demeti yayıyordu. • Esas makalenin yayımından 6 yıl sonra 1964 de Townes ve Moskova Lebedev Enstitüsünden Nicolay Gennadiyevich BASOV ve Aleksandr Mikhailovich PROKHOROV, mikrodalga amfilifikasyon sistemini yani MASER’leri geliştirdikleri için Nobel Fizik Ödülünü kazandılar. • 1964 yılında SCHAWLOW ödüle ortak edilmemişti. Ancak tanıtım konuşmasında anıldı ve Nobel Fizik Ödülünü 1981 de Laser Spektroskopisini geliştirdiği için kazandı.
Işığın, foton denilen taneciklerden oluştuğu ve elektromanyetik özellikteki bir ENİNE DALGA gibi davrandığı bilinmektedir.
Yani, yayılma doğrultusuna dik bir düzlemde titreşim yaparak yayılan bir ENİNE DALGA gibi davrandığı da bilinmektedir.
• Dalgaboyu (l): İki tepe noktası arasındaki mesafedir. • Frekans (f): Bir saniyede belirli bir noktadan geçen dalga sayısıdır Frekans azalır Dalgaboyu artar f 1 < f 2 < f 3 l 1 > l 2 > l 3 Birim: 1/s birim: uzunluk (m) • Dalgaboyu ve frekans çarpımı sabittir!!! λ. f = c Işık hızı c = 3 x 108 m/s (vakumda)
Çeşitli ışımaların frekans ve dalga boyları
EMİSYON Atomun enerjisi arttığında ise daha üst yörüngelere çıkmaktadır. Ancak enerjisi arttığı için üst yörüngeye çıkan elektron orada uzun süre kalmayıp tekrar alt yörüngelere inmekte ve kararlı hale gelmektedir. Bu sırada da yörüngeler arasındaki enerji farkına bağlı özelliklerde bir ışık salmaktadır (foton demeti). Tüm maddeler için geçerli olan bu olay KENDİLİĞİNDEN EMİSYON olarak isimlendirilir. Bir atom içinde üst yörüngenin enerjisi E 2 ve alt yörüngenin enerjisi E 1 olarak alındığında oluşan fotonun frekansı; f = (E 2 – E 1) / h fomülünden hesaplanabilir. ( h: planck sabiti )
Eğer verilen bir enerji sayesinde ortamdaki atomların çoğunun dış elektronlarının yüksek yörüngelerde olması sağlanabiliyorsa, bu ortam LASER ışığını üretmeye uygundur denir. Çünkü birçok laser çeşidinde katı-sıvı-gaz ortamlardaki atomların dış elektronları dışarıdan verilen bir enerji ile (ışık, elektrik deşarjı veya radyo dalgaları gibi) üst yörüngeye çıkarılır. Sonra elektronun kendiliğinden alt yörüngeye inmesinden kaynaklanan bir foton, komşu atomdaki elektronu uyararak onun dış yörüngeden inmesini ve kendisiyle aynı frekansta ve aynı fazda ikinci bir foton yayınlamasını sağlar. Bu iki foton daha sonra yine komşu iki atoma giderek onların da aynı yöntemle benzer fotonların oluşmasına neden olurlar. Zincir reaksiyonu Zincirleme reaksiyon ile laser ışığının güçlendirilmesi.
LASER ışığının oluşumu
• • Burada; 1 - UYARICI KAYNAK: Laser ortamını hareket geçiren kaynaktır. Bunlar; a) Optik kaynak: Katı ve sıvı Laserlerde kullanılır. b) Elektron çarpması: Gaz ve yarıiletken Laserlerde kullanılır. c) Kimyasal pompa: Protiplerde, Ordu-savaş sistemlerinde kullanılır. 2 - LASER ORTAMI: Foton üretmede kullanılan ortamlardır. Bunlar: a) Katı Laser: (Nd: YAG, Ruby Laserlerdir. b) Sıvı Laserler: Boya (Dye) Laserlerdir. c) Gaz Laserler: (He-Ne, Ar ve CO 2) Laserlerdir. d) Yarı İletken : Diyot Laserlerdir. 3 - IŞIK ÇIKIŞI: Biri tam yansıtıcı diğeri ise kismi yansıtıcı aynalardan oluşur.
LASER IŞIĞININ ÖZELLİKLERİ a) LASER ışıkları monokromatiktir, yani tek renkli ve tek dalga boyludur.
b) Laser ışığı dağılmadan düz gider: Laserin tek bir çizgi gibi yayılmadan gitmesi yüzünden başka aletlerle, uzaktan erişilmesi güç olan yerlere erişilmesi mümkün olur. Örneğin: Dünya ile ay arasının ölçülmesi (384. 467 km)
• c) Koherent olması; Laser ışığı, radyo dalgaları ve ses dalgalarında olduğu gibi yapıcı ve bozucu enterferans potansiyeline sahiptir. Elektromanyetik dalga teorisine göre; ışık dalgası, değişik genlik, dalga boyu ve frekansa sahip fotonların dağılmasından ibarettir (İNKOHORENT ÖZELLİK). Laser ise genliği, frekansı (TEK FREKANS-TEK RENK) ve zamansal dağılımı aynı olan bir ışık dalgasıdır. Bu da Laserin kohorentlik özelliğini gösterir. • d) Dalga özelliği; tüm periyodik dalgalar sinüs dalgalarının toplamından elde edilebildiğindan Laser ışığı da bir sinüs dalgası olarak kabul edilebilir. Bu dalganın frekansı Laser ışığının rengini, genliği Laser ışığının şiddetini ifade eder. Hızı diğer ışıklar gibi boşlukta c = 300 000 km/sn dir. Frekans ve hızı bilindiğinde dalga boyu için; λ = c / f yazılır. Frekans yerine f = (E 2 – E 1) / h yazıldığında bir laser ışığının dalga boyunun yörüngeler arasındaki enerji farkına bağlı olduğu ortaya çıkmaktadır: λ = c h / (E 2 – E 1)
LASER TİPİ: DALGA BOYU (nm): RENGİ: Argon 488 – 514, 5 Mavi-yeşil Helyum-Neon 632, 5 Kırmızı Krypton 647, 1 Kırmızı Neodmiyum: YAG 1064 Yakın kızılötesi KTP 532 Yeşil CO 2 10, 6 μm Uzak kızılötesi Dye (Boya) 400 - 700 Görünen renkler Diyot 670 - 800 Çokyakın kızılötesi Holmiyum: YAG 2100 Orta kızılötesi Erbium: YAG 2940 Orta kızılötesi Excimer 193, 248, 308, 350 Morötesi
RENK-DALGABOYU-FREKANS Renk Dalgaboyu aralığı Frekans aralığı Kırmızı ~ 625 to 740 nm ~ 480 to 405 THz Turuncu ~ 590 to 625 nm ~ 510 to 480 THz Sarı ~ 565 to 590 nm ~ 530 to 510 THz Yeşil ~ 525 to 565 nm ~ 580 to 530 THz Turkuaz ~ 500 to 520 nm ~ 600 to 580 THz Mavi ~ 430 to 500 nm ~ 700 to 600 THz Mor ~ 380 to 430 nm ~ 790 to 700 THz
1 - KRİSTAL LASERLER Nd: YAG (Y 3 Al 5 O 12 ) laseri, 1064 nm lik dalga boyuyla, quartz cam fiber optik kablolardan geçebilmesi yüzünden hem oftalmolojide ve hem de cerrahide en çok kullanılan Laserden birisidir.
2 - GAZ LASERLER En çok kullanılan Argon, Krypton, CO 2 , Excimer türleri ve pilot ışık olarak kullanılan Helyum-Neon dur.
• A) İON LASERLER: Eğer laser ortamında ionize bir soy gaz varsa buna ion laser adı verilir. En yaygın olarak kullanılan ion laser, 448 ve 514 nm lik dalga boylarında mavi-yeşil ışık çıkaran Argondur. Bunu 647 nm dalga boyunda kırmızı ve daha düşük güçlerde sarı, yeşil ve mor renkleri çıkaran Krypton Laser takip eder. Oftalmolojide 1 -5 W tüp çıkışlı Argon Laserler kullanılmaktadır. • B) KARBONDİOKSİT LASERLER: Gaz Laserler içinde verimi en yüksek olanıdır. %20 verime ulaşabilen bu aygıtlar; Tıpta 100 -150 Watt, Sanayide Kilowatt, askeri araştırmada da yüzlerce kilowatt sürekli güç vermektedir. CO 2 Laserlerin, dalga boyu uzak kızılötesinde 10, 6 μm dir. Bu dalga boyunun en önemli özelliği su tarafından çok iyi absorbe olması ve bu sayede doku ablasyonu elde edilebilmesidir. Bir başka özelliği de normal camdan geçememesidir. Fiber optik kablo ile kullanılmadıklarından CO 2 Laser cihazlarının çıkışları, mafsallı ayna kolları ile olmaktadır. Bu yüzden CO 2 Laserin endoskopla kullanımı, direkt veya aynadan yansımalı atışlarla sınırlı kalmaktadır. Ayrıca bu dalga boyundaki ışık gözün kornea tabakasından geçemediğinden, cihazın oftalmolojide kullanımı sınırlı kalmaktadır.
CO 2 - Nd: YAG - Argon Laserlerin kullanım alanları:
• C) HELİUM-NEON LASERLER: İlk gaz Laser olarak 1961 yılında çalıştırılmış olan, He-Ne Laserler (kırmızı) güvenirliği ve ışın kalitesi sayesinde Tıp alanında çok kullanılmaktadır. He-Ne tipi Laserler tedavi sistemlerinde pilot ışık olarak kullanılmaktadır. CO 2, Nd: YAG, Ho: YAG, Er: YAG, Excimer gibi Laserler gözle görülemeyen kızılötesi ve morötesi güçlü ışıklar çıkardıklarından dolayı bunların nereye gittikleri saptanamamaktadır.
D) EXCİMER LASER: Excited ve dimer kelimelerinden oluşan Excimer sözcüğü, uyarılma halinde birleşik, ancak normal durumda ayrı duran atomlardan oluşan molekülleri tanımlamakta kullanılmaktadır. 1970 yıllarında ortaya çıkmıştır. Excimer gazı olarak 193 nm dalga boyunda Argon Fluorid (Ar. F), 248 nm lik Krypton Fluorid (Kr. F), 308 nm lik Xenon Klorid (Xe. Cl) ve 350 nm lik Xenon Fluorid (Xe. F) kullanılmaktadır. Excimer Laser, Tıbbi sağaltımda 193 nm lik dalga boyu ile Oftalmoloji alanında korneanın şekil değişiminde ve miyopluk tedavisinde kullanılmaktadır. Yine 308 nm lik dalga boyu ile de kardiolojide anjioplasti uygulamalarında, oftalmolojide de katarakt parçalamasında kullanılmaktadır
3 - Boya LASERLER Boya Laserler 400 – 700 nm lik dalga boyu ile görünür ışık şeklindedir. Boya laserler, sıvı bir çözücü içinde eritilmiş bir organik boyanın ışıkla eksitasyonu ilkesine dayanır. Bilimsel çalışmalarda, oftalmolojik koagülasyon oluşturmada ve dermatoloji de kullanılmaktadır.
4 - Diyot LASERLER Tedavi işlerinde Diyot Laserler 2 amaç için kullanılır. Bunlardan birincisi pilot ışığı olarak görev yapmasıdır. İkincisi ise çok yakın kızılötesi diyotlar koagülasyon için ve fizik tedavide biostimülasyon için kullanmasıdır.
LASER ETKİME MEKANİZMALARI 1 - Çok kısa süreli bir darbeyle çok küçük bir alanda yüksek bir güç yoğunluğu elde edilerek yaratılan patlamadır (SOĞUK LASER). Bu yönteme OPTİK DAĞITMA denir.
2 - ISI ETKİSİ: Oftalmoloji ve cerrahi de birçok değişik laser türüyle uygulanabilen bu yöntem dokunun ısıtılarak koagüle olmasını veya buharlaşmasını sağlar. Laserle kesmeler, delmeler, kanamaların durdurulması, tümörlerin yakılması dokuda yaratılan ısı etkisi ve sıcaklığın artması ile olmaktadır.
3 - FOTOKİMYASAL ETKİ: Teşhis alanında Laserin fotokimyasal etkisinden yararlanılır. Ayrıca Dermatolojide cildin güzelleştirilmesi için Ne-He ve benzer laserler kullanılmaktadır; ancak etkileri hala araştırılmaktadır. Önemli Not: Bu üç etkiden aynı anda iki etkiye de sahip olan bir laser türü çeşidi daha geliştirilmemiştir. Buna karşılık kurulacak bir sistemde, birden fazla tüp, güç kaynağı, optik sistem ve kumanda devresi monte edilerek belirli bir tedavi ünitesi oluşturmak mümkündür. Örneğin; Oftalmolojide Argon ve Q tetiklemeli Nd: YAG laserleri aynı anda biomikroskoplara bağlanarak iriste delik açma işlemi (iridektomi) yapılabilir. Önce Argonla delik açılacak bölge koagüle edilir. Ardından Nd: YAG laseri ile de optik patlama yaratarak kansız ve güvenli bir şekilde yapılabilir.
• 4 - DALGA BOYU ETKİSİ: Laser seçimi yapılırken en önemli unsur dokularda değişik absorbsiyona neden olan dalga boyudur. Bu seçimi cihazın gücü ve darbe (ısıtma yöntemi ile çalışan laserlerin darbesi) özellikleri takip eder. Uygun dalga boyu ve güç seçimi aynı zamanda cihazın laser ortamını, kristal, gaz, boya veya diyot oluşunu ve dolayısıyla maliyetini, elektrik sarfiyatını, soğutma sistemini, su veya gaz gibi dış bağlantı ihtiyacını, boya veya gaz gibi sarf malzemesi gereksinimini de belirler. 400 -700 nm lik görülen ışık dalga boylarında suyun, şeffaf olduğu, buna karşın 300 nm nin altında morötesi bölgesinde ve kızıl ötesinde ise enerjiyi soğurduğu görülmektedir. Bu koşullarda: İyi bir kesim yapılmak istendiğinde suyun absorbsiyonunun kuvvetli olduğu bir dalga boyu seçilmelidir. Örneğin CO 2 laserinin dalga boyu suyun iyi soğurduğu bir yerdedir (Şekil: 12). Ancak CO 2 laserinin camdan geçememesi yüzünden fiber optik kablolar iletimini olanaksız kılıyor. Bu yüzden suyun yine iyi soğurulduğu daha düşük dalga boylarındaki (2100 ile 2940 nm arası) Holmium: YAG ve Erbium: TAG laserleri geliştirilmiştir. • Kesme yerine daha derine inen koagülasyon istendiğinde ise suyun daha az absorbe ettiği dalga boyu seçilmelidir. (1064 nm lik Nd: YAG laserleri)
Işığın; su, hemoglobin ve melanin tarafından soğurulmasının, tedavi laserlerinin dalga boylarıyla birlikte görünümü.
LASERİN OFTALMOLOJİDE KULLANIMI
LASERLE KOAGÜLASYON UYGULAMALARI: Göz dokusunu ısıtarak KOAGÜLASYON yapmakta kullanılan laserler sırasıyla Ar, Diyot ve Kr dur. Her üç laserin dalga boyu, onların kornea ve vitre sıvısından fazla güç kaybına uğramadan geçmelerini sağlamaktadır. Böylece fundus hasarlarında kullanımları çok uygun hale gelir. Ancak çıkardığı sarı ve kırmızı ışık göz içinde daha da az soğurulduğundan özellikle makula bölgesi için Kr laserleri kullanılmaktadır. Her üç laserin ışığı göze bir biomikroskop ve hastanın gözüne temas ettirilen bir laser kontakt lensi yardımıyla verilir
Fotokoagülasyon uygulamaları • a) Diabetik retinapatilerde: Şeker hastalarında en yaygın körlük sebebi, retinalarında damarların yayılmasıdır. İlk aşamada yeni ince damarların ortaya çıkmasıyla başlayan kötü durum kısa sürede damarlarda kanamalara ve fundusun büyük bir kısmının yeni damarlarla kaplanmasına neden olur. Bu durumda laser RETİNA FOTOKOAGÜLASYONU işlemi yapılır. Bunun için gözbebeğine atropin damlatılarak büyümesi sağlanır ve böylece retinasına kolayca ulaşılır. 200 -800 m. W gücünde, 100 m. Sn süreli 200 -500 μm çapında noktasal atışlar yapılarak bölgedeki yırtılmış damarlar ve retina dokuları ısıtılarak koagüle edilir. Diyot laserler hem retina hem de makulada kullanıma çok uygundur. Argon Laserler kadar iyi soğurulmamasına karşın çıkardığı 800 nm dalga boylu laser ışığı, gözle görülmediği için hastanın diğer laserdeki kuvvetli ışıktan şikayeti yoktur.
b) Retinal yırtıkları ve dekolman tedavisinde: Retina dekolmanı, sensoriyel retinanın, hemen altında bulunan pigment epitelinden ayrılması demektir. Retinada oluşacak bir yırtık nedeniyle içeriye sıvı girmesi retinanın ayrılmasına neden olur. Yırtık küçükken ve erken konulacak bir teşhisde, yırtığın kenarına yapılacak laser atışları ile yırtığın kapanması ve dolayısıyla sıvı girişi engellenebilir. Ayrıca oluşmuş retina yırtıkları laser yapıştırmaları ile yeniden yamalanabilmektedir. Ancak oldukça zor ve risklidir.
İstanbul-Adana seferini yapan Türk Hava Yolları'na ait TK-2474 sefer sayılı yolcu uçağına Ataşehir üzerinden lazer tutuldu. Pilot, durumu kuleye haber verdi, polis alarma geçti (01 Mayıs 2013)
• c) Glokom tedavilerinde: Göz içi basıncın yükselmesi sonucunda görme alanı kaybı ve papillalardaki hasara glokom denir. Gözün yuvarlak şeklini, içindeki sıvının oluşturduğu vitre basıncı sağlar. Ön kamaradaki bir tıkanıklık yüzünden dışarı çıkamayan sıvı bir basınç artmasına neden olur. Bu basınç artımı, optik sinire zarar verebilir. Bakımı ve önlemlerin ihmal edilişi sonucunda kişilerde körlük söz konusudur. Ön kamaradaki sıvı üretimi korpus siliyareden kaynaklanır. Bu sıvının büyük bir kısmı da trabekulum ve schlemm kanalı yoluyla gözü terk eder. Normal durumlarda gözde toplam sıvı üretimi ile toplam sıvı atımı eşit olduğunda göz normal şeklini doğal basıncı ile korur. Ama trabekulum ve schlemm kanalından çıkış herhangi bir nedenle tıkandığında veya azaldığında göz içi basıncı artar ve gözde de fazla bir esneklik olmadığından artan basınç papilla bölgesine baskı yaparak çukurlaşmasına sebep olur. Bu duruma AÇIK GLOKOM denir. Daha nadir rastlanan bir başka çeşit glokom da sıvının arka kamaradan, önkamaraya geçememesinden kaynaklanan GÖRÜŞ AÇISININ kapanması glokomodur. Her iki durumda da periferden başlayarak görme alanı azalmaya başlar ve tedavi edilmediği takdirde körlüğe kadar devam eder. • Glokom tedavisinde kullanılan LASER türleri: 1 - Trabekuloplasti laser tedavisi: Ar ve Diyot laserle trabekulum ile skleral mahmuz çizgisine koagülasyon yapılması, 2 - İridektomi laser tedavisi: Q-tetiklemeli Nd: YAG laseri ile irisin periferik noktasında delik açma ve sıvının atılması sağlanır. 3 - Sklerostomi laser tedavisi: Ho: YAG laseri ile limbus yanından delik açmak ve konjonktivadan sıvı akışını sağlamaktır.
Glokom ve tedavisi
• d) Refraktif Cerrahide: Göz odaklanmasının 2/3 ünü sağlayan korneanın, şekil bozukluklarının Miyopi, Hipermetropi ve Astigmatizmaya neden olduğu ortaya çıkmıştır. Bu bozukluklar, önce gözlükle, sonra kontakt lensle ve ardından da miyopi durumunda korneanın periferisinin çizilmesi içeren radial keratotomi denen cerrahi yöntemle ve en son olarak da laser kullanılarak düzeltilmektedir. Bu uygulamalar: 1 - Excimer laserle fotorefraktif koratektomi: Buradaki tedavi, korneanın belirli alanlarının laserle buharlaştırılıp eğrilik yarıçapının değişmesi sonucu yakınsamasının düzeltilmesidir. Lensmakers formülüne göre R 1 ve R 2 gibi eğrilik yarıçaplarına sahip bir merceğin yakınsaması: Y = 1 / f = (n – 1) (1 / R 1 + 1 / R 2 ) dir. Bunu içinde korneada absorbsiyonu yüksek olan 193 nm lik Ar. F Excimer Laser kullanılmaktadır. Kornea ile laser arasına konulan ve laser ışığı verildiğinde buharlaşan maske, bu yöntemle kendi eğri yüzeyi doğrultusunda, kornea yüzeyini de buharlaştırarak (ablasyon) yüzeyindeki eğrilik yarıçapının değişimine neden olmaktadır.
Excimer Laser uygulamasında maske kullanımı
2 - Laser termal kerotoplastisi: 2100 nm lik Ho: YAG laseri ile yapılan darbe atışları sonucu korneanın kollajen fiberlerinin gerilmesi suretiyle, doku ablasyonuna gerek kalmadan kornanın eğrilik düzeyinin değiştirilmesidir. 60 -75 0 C e çıkan heliks yapısındaki korneal kollajeninin organizasyonu değişmekte ve bu değişim sonucu fibrillerin uzunluğu kısalarak korneanın şekli istenen eğriliğe sahip olmaktadır. Bu yöntemde korneada doku ablasyonu olmaması ve gerektiğinde birden fazla uygulanabilirliği yüzünden miyopinin yanısıra hipermetropi ve astigmatizma tedavisinde de kullanılabilmektedir.
• e) Göz yaşı tedavisinde (Laser Dakriyosis torinortami): Gözyaşı bezlerinden salgılanan gözyaşı, lakrimal kanalikül üzerinden gözyaşı kesesine oradan da nazolakrimal kanal yoluyla burun boşluğuna dökülür. Gözyaşı yolundaki bir tıkanıklık akışı önleyerek iltihaplanmaya neden olur. Burun deliğinden girilerek yapılan müdahalede burun kemiği delinerek kanala ulaşılmakta ve Ar, KTP ve Ho: YAG laserle tıkanıklıklar buharlaştırılmaktadır. Burada Ho: YAG laser kemiği delmekte kullanılmaktadır.
LASERİN CERRAHİDE KULLANIMI • 1960’lı yıllarda cerrahi amaçlı ilk kullanılan LASER yüksek güçlü ve dokuda kolayca buharlaşma yapabilen CO 2‘li LASER olmuştur. Ancak CO 2 den daha az kesme gücü olan ama kolayca fiber optik kablolarla ve endoskopik yöntemler vücudun içlerine girebilen Nd: YAG laser’ler kullanılmaya başladı. Bu iki laserin cerrahide kullanım oranı %90 seviyelerindedir. Son zamanlarda bunlara ek olarak Argon ve KTP koagülasyonlarda, Holmium: YAG ve Erbium: YAG laserleri de dokuların kesilmesinde kullanılmaktadır. • • CO 2 ‘nin Nd: YAG lasere göre avantajları: 1. Daha iyi keser ve kesilen yerin etrafında daha az karbonizasyon yapar. 2. Dokuya uzaktan odaklanabilir, temas etmeden keser. 3. Yüzeyde kalır, alttaki dokulara zarar vermez. 4. Işığının havada paralelliği daha iyidir. Nd: YAG laserinin avantajları: 1. CO 2’nin aksine fiber optiklerden geçebilir. 2. Fiber optik kablonun ucuna safir uç takılarak bir laser bıçağı olarak kullanılabilir. 3. Dokuya temas ettirmeden koagülasyon amaçlı da kullanılabilmektedir. 4. Doku absorbsiyonu, daha derinlere giderek büyük hacimli dokuları da koagüle edebilir.
a) Jinekolojide kullanımı 1. Kolposkopi: Tümör veya kondilon benzeri hedeflere bir kolposkop üzerinden mikromanipülatör yardımıyla CO 2 laserle atış yapılmasıdır. 2. Loporoskopi: Yumurtalık, tüp, safra kesesi ameliyatlarında CO 2 laserler tercih edilir. Karnın CO 2 gazıyla şişirilmesi ve hastaya bir veya daha fazla delik açılarak teleskop ve Laser girişi yapılmasıdır. CO 2 laser seçildiğinde pilot ışık ile yönlendirilmelidir. Ayrıca Laser ışığının tedavi edilecek alanın arkasında tehlike oluşturmaması için Laparoskobun ucuna BACKSTOP ilave edilmelidir 3. Histeroskopi: CO 2 gazı veya sıvı ile genişletilmiş Uterusa histeroskoptan geçen fiber obtik kablo ile giren Nd: Laser ışığı, polip, miyom cerrahisi veya koagülasyonu ile yapışma ve perdelerin kesilmesinde veya buharlaştırılmasında kullanılmaktadır.
• • b) Ürolojide kullanımı: Yüzeysel tümör, kondilom v. s durumlarında Ar veya CO 2 laser kullanılmakta, suyun içinden geçiş özelliği dolayısıyla da daha çok Nd: YAG laserler tercih edilmektedir. Genel olarak mesane tümörlerinin tedavisinde, Prostat tedavisi ile üreter ve üretradaki damarların açılması ile tümörlerin tedavisinde kullanılmaktadır. • Taş kırmada kullanım: İdrar yolu ve safra kesesi taşlarının kırılmasında, • • fiber optik kabloyla taşın bulunduğu bölgeye girilerek, taşa darbeli atışlar yapılır. Darbeler sonucu ufak parçalar ayrılan taşlar endoskopla çıkarılır veya kendiliğinden dışarı atılacak şekilde ise bırakılır. Bu işlemler için Q-tetiklemeli Nd: YAG ve Ho: YAG LASER ler kullanılır. c) Nöroşirujide kullanımı: Beyin cerrahisinde CO 2 laserler, sadece yüzeydeki dokunun ablasyonunu sağladığı ve derine inmediği için tercih edilmektedir. Çünkü dalga boyunun su tarafından çok iyi soğurulması yüzünden beyin operasyonlarında kullanılırken, hassas sinir ve damarlar üzerlerine ıslatılmış pamukla korunabilmektedir. Ancak koagülasyon ve endoskopik giriş gereken durumlarda ise Nd: YAG ve Ho: YAG laserleri kullanılmakta ve sinire baskı yapan omurgaların ortasındaki dokunun buharlaştırılması için diskektami yapılmaktadır.
• • d) Gastroenterolojide kullanımı: Gastroenterolojik uygulamalar için esnek endoskop gerektiğinden, fiber optik kablolardan geçebilen Nd: YAG laseri tek kullanılan laser olmaktadır. 100 W lık Nd: YAG laseri ile mide kanamaları, yaraları (ülser), mide tümörleri, yemek borusu tümörleri ve tıkanıklıkları ile kolerektal tümörler ve kondilomların tedavisi yapılabilmektedir. e) Dermatolojide ve Plastik Cerrahide kullanımı: Laser bıçağı şeklinde cerrahi operasyonlarda, siğil vb yapıların yakılması, döğmelerin silinmesi, porto şarabı lekesi ve çeşitli hemanjiyomların tedavisinde kullanılmaktadır. CO 2 ve Nd: YAG laseri kullanılarak yapılan Laser bıcağı, neşter yerine kullanılmakta ve kansız kesimler yapılabilmektedir. f) K. B. B’de kullanımı: Ağız, boğaz ve gırtlak bölgelerinde CO 2 , Nd: YAG ve Ar Laserler ile tümör cerrahisi ve ablasyonu yapılmaktadır. Son yıllarda uvula (küçük dil)’nın yakılması ve horlamaların engellenmesi mümkün hale gelmişdir.
LASER’in değişik yerlerde kullanımı
• • • • g) Bronkoskopide: Nefes borusunun daralmasına sebep olan tümörlerin katı veya esnek bir bronkoskopun içinden geçirilen fiber optik kablo ile Nd: YAG laseri kullanılarak yakılması ve koagüle edilmesi mümkün hale gelmiştir. h) Ortopedide kullanım: Kemik kesilmesi veya buharlaştırılması için en iyi sonuç CO 2 ve Er: YAG laserleri ile alınmaktadır. Yumuşak dokuya müdahale edilecekse CO 2 ve Nd: YAG laserleri seçilmektedir. Menisküs veya diğer kıkırdak türü dokuları kesmede ise Ho: YAG laserleri tercih edilmektedir. i) Anjiyoplastide: Tıkanık damarların Laser ışığı ile açılmasıdır. Anjiyoplasti Laser sistemleri fiberoptik kabloların uçlarına göre: Kapalı uçlu olanlar: Laser ışığı kablodan dışarı çıkmaz ve sadece ucu ısıtır. Isıtılmış uç ise damardaki tıkanıklığı açmada kullanılır. • Açık uçlu olanlar: Daha çok kullanılan bu sistemde laser ışığı doğrudan tıkanıklığı eriterek damarı açar. Bu sistemlerde Excimer ve Ho: YAG laserler kullanılmaktadır. • Ayrıca balonlu fiber optik kablolar ile laserle eritilen tıkanıklık klasik balon tedavisi yapılarak damarın açılması daha sağlam hale getirilmektedir.
BİOMEDİKAL UYGULAMALAR İÇİN BAZI LASER SİSTEMLERİ LASER ÇALIŞMA TARZI -Katı hal -Yakut Pulslu(msn) 6. 943 Q anahtarlı 3. 471 (10 -9 sn) 0, 1 -1500 W Mikroskopi, Soğutma Hayvan araş, sistemi gerekli Göz Neodmiyum -Pulslu ve - Q anahtar 10. 600 5. 300 10 -1160 100 MW 4 -5 GW Yüksek çıkış, Soğutma kanser sistemi gerekli tedavisi değil Gaz, Argon Sürekli dalga -He-Ne 4545 -5145 6. 328 150 W 0. 001 -85 m. W Damar cer. Holografi Transilimi. Suyla soğutma Çıkışı art. CO 2 106. 000 0. 7 m. W Genel doku tahribi Soğutma sistemi gerekli 2. 300 ve 4. 000 1 -5 W Biyolojik araştırma Sürekli dalga Azot ve Pulslu Diğer iyon DALGA VERDİĞİ KULLANIM BOYU (A 0) ENERJİ YERLERİ NOTLAR
LASER KULLANIMINDA GÜVENLİK • Bir laserin değişik alanlarda ve uygulamalarda esnek bir şekilde kullanılabilmesi için gücün mümkün olduğu kadar yüksek olması tercih edilir; ancak yüksek güç ve maliyet artışı yanında, soğutma sorunu getirmektedir. 3 -4 W tüp çıkışı olan Ar laserler hava üflemeli veya devirdaimli kapalı devre su ile soğutulurken, daha yüksek çıkışlı olanlar için harici su bağlantısı gerekebilir. Örneğin, Nd: YAG laserleri gibi • • • Bazı laserlerin güç çıkışları ve kullanım alanları: Oftalmik Ar laser: tüp çıkışı 5 W ve biomikroskop çıkışı 3 W dır. Oftalmik Kr laser: tüp çıkışı en az 1 W olmalıdır. Oftalmik diyot laser: Güç çıkışı azdır. 2 W koagülasyon için yeterlidir; ama hasta uygulamaları için 3 W gereklidir. CO 2 laserdeki 100 W çıkışı her uygulama için yeterlidir. 20 – 30 W çıkışlı olan aygıt KBB de, bazı dermatolojik ve jinekolojik tedavilerde yeterlidir. Excimer, Hd: YAG, Er: YAG gibi yeni gelişen laserlerin mümkün olduğu kadar yüksek güç çıkışlı modelleri seçilmelidir.
LASER IŞIĞINDAN KAYNAKLANAN TEHLİKELER • LASER ışığının en fazla zarar vereceği organ gözdür. LASER’ler IEC 825 normuna göre 4 tehlikeli sınıfa ayrılır. 1. sınıf: Çok düşük güçte olan Laserler, • 2. sınıf: Gücleri 1 m. W altında olan ve ışığı güzel görülen Laserler ( He-Ne gibi). Doğrudan için bakılmadıkça bir tehlike teşkil etmezler. Gözün kırpma refleksi yeterlidir. • 3. sınıf: Ciltle temas ettiğinde tehlike teşkil etmeyen, yangın tehlikesi yaratacak kadar gücü olmayan ancak doğrudan veya yansıyan ışıklarına bakılmasında tedbir gerektiren Laserlerdir. • 4. sınıf: Yangın tehlikesi oluşturan, cilt ve gözler için tehlikeli olanlardır. Bunların yansıyan veya genişleyerek saçılan ışıkları dahi gözler için tehlikelidir. Tedavi laserlerin çoğu bu sınıfa girer.
TEDBİR İÇİN: a) Laser gözlüğü: Laser gözlüğü veya mikroskop-endoskop koruyucu filtresi seçiminde, kullanılan camın laserin dalga boyunu filtre edici olması, yeterli optik yoğunluğa sahip olması gerekir. b) Laser odası: Yüksek güçlü laserlerin elektronik kumandası odanın kapısının kontrol etmeli ve laser odasında ayna veya başka bir yansıtıcı yüzey bulunmamalıdır.
• • • ELEKTRİKSEL TEHLİKELER: Laserlerin çoğunun çalışabilmesi için yüksek voltaj gerektirir (Diyotlar hariç). Örneğin, Q-tetiklemeli Nd: YAG laserlerin ve gaz laserlerin flaş ışığının tetiklenmesi birkaç bin voltla oluşabilir. Elde edilen akım az olduğundan hayati tehlike oluşturmasa da bir elektrik çarpmasına neden olabilir. Elektrik tesisatı çekilirken bir yangın tehlikesi de göz önüne alınmalıdır. Eğer harici su soğutma sistemi varsa gereken periyodik bakım yapılmalıdır. KİMYASAL TEHLİKELER: Yüzeysel Laser etkimelerinde oluşacak doku buharlaşması (ablasyon) sonucu ortaya çıkacak duman sağlık personeli için zararlı olup, hemen ortamdan uzaklaştırılmalıdır. Excimer va bazı CO 2 laserlerde gaz sızıntıları kontrol edilmeli ve tehlikeli gazların depolanması, bağlanması ve atılması ile ilgili tüm güvenlik tedbirleri alınmalıdır. Dye laserlerdeki boyaların çoğu yanıcı, zehirli ve karsinojendir. Kullanırken sızıntılara karşı dikkatli olunmalıdır.
RADYASYON TEHLİKESİ: Bazı model Excimer Laserler iyonizasyon aşamasında X-ışını yayabilirler. Bu cihazların rutin bakımı sırasında, sızıntı kontrolü muhakkak yapılmalıdır.
KAYNAKLAR: Beck O : The use of Nd: YAG laser in Neurosurgery. Neurosurg. Rev. 7, 1984, 151 -158, Benedikt J and Bende T : Mid-IR Laser Applications in Medicine Experimental Ophthalmic Surgery, University Eye Hospital Tubingen Derendingerstr. 41, 72072 T¨ubingen, 2003, Germany Brancato R, Carassa R, Trabucchi G : Diode laser compared with Argon laser for Trabeculoplasty. Ame. Jur. Of Ophthalmology 112, 1991, 50 -55 Bruhat M A : CO 2 laser laparoscopy: A ten year experience, Laser in Medicine and Surgery. MZV Verlag, 4, 1988, 149 -151 Chang W. : Principles of LASERS and optics. Department of Electrical Engineering and Computer Science University of California San Diego (Cambridge University Press - 2005) Francis A Lesperance : Ophthalmic Lasers. The C. V. Mosby Company. Toronto. 1989 Frank f : Noncontact Delivery Systems and Accessories for the Application of the Nd: Yag laser in Endoscopy and Surgery, Advances in Nd: YAG Laser Surgery, Springer 1988, 10 -18 Gonnering R S, Lyon D B, Fisher C : Endoscopic Laser-Assisted Lacrimal Surgery. American Journal of Ophthalmology, 111, 1991, 152 -157 Hecht J : The Laser Guidebook, 2 nd ed. Mc. Graw-Hill, 1992
Hibbs R : Mechanical effect of Erbium: TAG Laser Bone Ablation, Lasers in Surgery and Medicine, 12, 1992, 621 -624 Lippert T : Laser Application of Polymers. Adv Polym Sci (2004) 168: 51– 246, DOI: 10. 1007/b 12682 (Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2004) Quigley M R : Percutaneous Laser Discectomy with the Ho: YAG Laser, Lasers in Surgery and Medicine, 12, 1992, 125 -130 Melek M. Tedavi Laserleri. İstanbul - 1995 Simddy W E : Diode Endolaser Photocoagulation. Arc Ophthalmol. 110, 1992, 1172 -1174 Sorokina, I. T. Vodopyanov K. L. (Eds. ): Solid-State Mid-Infrared Laser Sources, Topics Appl. Phys. 89, 511– 546 (2003), Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003 Wood R L, Sliney D H, Basye R. A: Laser Reflections from Surgical Instruments. Lasers in Surgery and Medicine, 12, 1992, 675 -678 http: //www. fda. gov/cdrh/LASIK/animation. htm http: //www. nlm. nih. gov/medlineplus/ency/imagepages/9504. htm http: //www. laser 2000 -italia. it/index. php? id=366327&L=1 http: //www. aerotech. com/pressbox/pdf/365210. pdf http: //www. laserfocusworld. com/index/photonics-technologies-applications. html
Скачать презентацию LASERİN BİYOFİZİKSEL ÖZELLİKLERİ VE MEDİKAL UYGULAMALARI Prof Dr
3b9a396d6bd6437751f577d23a9e53b2.ppt