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Nov 26, 2023

砕石術用の新しいレーザー源の探索

I calcoli renali sono comuni nei paesi sviluppati e colpiscono circa il 10% della popolazione.

腎臓結石は先進国でよく見られ、人口の約 10% が罹患しています。 レーザー結石破砕術は、主に高度な尿管鏡検査を介して行われ、尿管結石および腎臓結石の低侵襲外科的アブレーションの主要な技術となっています。 フラッシュランプ励起の固体ホルミウム:YAG レーザーは、過去 20 年以上にわたってレーザー結石破砕術の主流の技術でした。 ただし、この成熟したテクノロジーには基本的な制限がいくつかあります。 ツリウムファイバーレーザー、ツリウム:YAGレーザー、エルビウム:YAGレーザーなどの代替技術もレーザー結石破砕術のために研究されています。

レーザー結石破砕術は、レーザーを使用して尿路から結石を断片化して除去する低侵襲内視鏡技術 (尿管鏡検査) です。 結石が膀胱、尿管、または腎臓に局在化したら、光ファイバーを尿管鏡の作業チャンネルに挿入し、レーザーを照射して結石をより小さな断片に粉砕します。 石の断片化は主に光熱アブレーションによって行われます。 レーザー放射が直接吸収されると、熱が発生し、その後石が融解してアブレーションされます。 二次的な切除メカニズムは、光の水の吸収によって生じます。 細孔内の水は急速に蒸発または膨張し、局所的に高い圧力が発生し、その結果アブレーションも発生します。 一般に、外科医は小さなバスケットを使って尿道を通して大きな破片を除去し、小さな破片は後で排尿することで排出されます。 ただし、外科医は、使用するレーザーの種類とそのパラメーターに応じて、異なる方法で治療を進めることができます。

利用可能なパルス エネルギーは使用するレーザー システムによって異なりますが、0.2 ～ 6.0 J の間で変化しますが、腎臓結石アブレーション中の一般的な設定の範囲は 0.2 ～ 2.0 J です。

ホルミウム レーザーの技術的制約により、一般的な周波数値の範囲は 5 Hz ～ 80 Hz です。

ホルミウム レーザーの一般的なパルス持続時間の値は 150 ～ 500 μs です。

ホルミウム:YAG レーザーが現在砕石術用の標準的な臨床レーザーである主な理由は、その発光波長が 2120 nm であるためです。 この波長の光は、石の細孔やポケット内に含まれる水に強く吸収され、水の熱膨張と蒸発を引き起こし、結果としてアブレーションが強化されます。 これに加えて、Ho:YAG レーザーは、広範囲の石組成のアブレーションに成功したことを示しています。

尿路結石のアブレーションに使用されるレーザー砕石術モードの数は、近年大幅に増加しています。 ただし、これらのモードは 3 つの主要な手法にグループ化できます。

断片化では、低いパルスレートで高いパルスエネルギーを使用して結石を複数の断片に切除します。 より大きな直径 (> 2 mm) の破片は、バスケットを使用して回収されます。 ダスティングでは、腎臓結石は直径 1 mm 未満の小片に砕かれ、積極的にバスケットを回収する必要はありません。 別の技術はポップコーンとして知られており、ファイバーを所定の位置に固定し、高いパルスエネルギーを使用して乱流を生成し、石を小さな破片に繰り返し除去します。 表 1 は、各レーザー砕石術モードの典型的なパルスエネルギーとパルスレートの値をまとめたものです。

レーザー砕石術モード パルスエネルギー (J) 脈拍数 (Hz)

ダスティング 0.2～0.5 50～80

断片化 0.5—1.0 5—20

ポップコーン ~1.5 20—40

表1。ホルミウム:YAG レーザー結石破砕術で使用される最も一般的なレーザー操作モード

固体ホルミウム:YAG (Ho:YAG) レーザーは、過去数十年にわたって砕石術に最も使用されるレーザーとなっています。 その主な利点は、さまざまな種類の石の破砕において高い成功率が証明されていることと、低出力レーザーの比較的低コストであることです。 ただし、このテクノロジーには限界と欠点もあります。 最も重要なパラメータは次のとおりです。

Ho:YAG レーザーの発光波長は、2 μm 付近の水のピーク吸収と正確には一致しません。 ツリウムファイバーレーザーの放射波長は水の吸収ピークに近いですが、Monocrom は水の吸収ピークに完全に一致するように設計により放射波長を調整する可能性を提供しており、これにより結石のより効率的なアブレーションが得られることが証明されています。

最大脈拍数またはパルス周波数は通常、20 ～ 80 Hz の範囲内にあります。 これにより、特にダスティングモード動作において可能な治療戦略が制限されます。 最新の Ho:YAG レーザー システムは 100 ～ 120 Hz の繰り返し率を実現しており、この値が増加し続ける傾向にあることを示しています。

Monocrom が提供するのは、1000 Hz を超える周波数まで電子的にパルス化されるダイレクト ダイオード システムです。 これに加えて、当社のはんだフリーレーザーバー取り付け技術 (クランプ) は、半導体と電極間の CTE の不一致の影響を受けにくいため、ハードパルス用途での寿命の向上が可能になります。

同様の傾向は、出力 120 ～ 140 W を提供する最新の高出力レーザー システムの最大平均出力でも観察されます。Monocrom @FLEX レーザーは平均出力 105 W を達成しており、次世代でもこのパラメータを増加し続ける可能性があります。シリーズ。

Ho:YAG レーザーの壁面プラグ効率はかなり低く、値は約 1 ～ 2% です。 最も高い壁面プラグ効率はツリウム ファイバー レーザーによって示されており、最大値は約 10% であると報告されています。 Monocrom の直接ダイオード レーザー光源は、約 5% の最大コンセント効率を達成できます。これは、Ho:YAG レーザーで達成できる効率の少なくとも 4 倍です。

考慮すべきもう 1 つの重要な側面は、直接ダイオード レーザー ソリューションが CW およびパルス動作で効果的に使用できるという事実に関連しています。 この利点と、発光波長を低温および高温の水ピーク吸収と完全に一致させる能力と組み合わせることで、前立腺肥大症 (BPH) などの軟部組織の切除および/または凝固を必要とする治療にも使用するのに理想的な選択肢となります。 以下は、Monocrom が提供する 2 μm の Ho:YAG レーザー光源と直接ダイオード レーザー光源の長所と短所の概要です。

ホルミウム:YAG

利点:

短所:

ダイレクトダイオードレーザー

利点:

短所:

執筆者：Monocrom アプリケーション ソリューション マネージャー、Joan Montiel