Postavljen novi rekord: Hirurški laser sada može da seče kost dublje nego ranije

Laseri seku precizno i bez kontakta, što je idealno za hirurgiju, ali - problem je što su hirurški laseri u tvrdim tkivima kao što je kost prespori i ne seku dovoljno duboko. Istraživači sa University of Basel sada su demonstrirali način da se hirurškim laserom kost seče mnogo dublje i brže nego sa prethodnim laserskim sistemima.

Hirurški laseri se već koriste za meko tkivo

Testera, dleto i bušilica provereni su alati u hirurgiji kostiju. U budućnosti, laseri bi mogli da budu dodati ovom arsenalu, posebno kada je reč o veoma preciznim rezovima. Laseri ne vrše nikakav mehanički pritisak, što znači da mogu da smanje rizik od mikropukotina i omogućiti specijalizovanije rezove. To bi olakšalo umetanje zglobnih implantata, na primer, uključujući implantate napravljene po meri, 3D štampanim implantatima.

Preporučujemo

Laseri se već koriste za meko tkivo. Međutim, u slučaju kostiju, rezovi su ranije bili mogući samo do dubine od dva do tri centimetra, što je previše plitko za zglobne implantate, na primer. Jedan od razloga za nedovoljne performanse sečenja je oblik laserskog zraka.

Istraživači predvođeni dr Ferda Canbaz sa sa Odeljenja za biomedicinski inženjering na University of Basel objavili su svoje otkriće u časopisu Scientific Reports. Postigli su rezove do dubine od 4,5 centimetara koristeći drugačiji profil laserskog zraka, odnosno drugačiju raspodelu energije u zraku. Ovo im je omogućilo da efikasnije i brže uklone koštani materijal.

Ravnomernija raspodela energije

- Povećanje energije laserskog zraka ne bi bilo dobro rešenje. Ovo bi moglo da ugljeniše kost i negativno utiče na proces zarastanja. Zato smo promenili oblik lasera, odnosno njegov profil - objašnjava dr Ferda Canbaz.

Kod uobičajenog profila, zrak je najjači u centru i postaje slabiji prema ivici. Ovo je slično zraku baterijske lampe, koji je najsvetliji u centru i ide ka spolja, a intenzitet podseća na Gausovu krivu sa zaobljenim vrhom u sredini. U novom profilu, vrh je zatvoren, što omogućava da se energija laserskog zraka ravnomernije raspodeli po celoj površini pre nego što naglo padne na ivicu - otuda i naziv „cilindar“.

- Budući da se energija prenosi ravnomernije, laser seče efikasnije i brže - ističe doktorand i prvi autor studije Mingyi Liu.

Tim naučnika testirao je dva laserska profila na goveđim kostima. Kost je očišćena i hlađena komprimovanim vazduhom i vodom kako bi se sprečilo oštećenje od toplote i rez ostao čist. Ispitivanja su pokazala da dok je laser sa uobičajenom Gausovom raspodelom sekao samo oko 2,6 centimetara duboko, onaj sa novim „cilindar“ profilom dostigao je 4,4 centimetra dububinu reza.

Veliki napredak u dubini sečenja 

- Ključni faktor za efikasnost sečenja je činjenica da kod konvencionalnog laserskog profila, zidovi reza apsorbuju deo energije. Na određenoj dubini, energija na dnu reza nije dovoljna da seče dublje. Profil „cilindar“ prevazilazi ovaj problem jer se energija u zraku raspoređuje drugačije i stoga je ne troše zidovi reza - pojašnjava Liu.

Istraživači sada rade na daljoj optimizaciji dubine sečenja i brzine svog lasera. Lasersko sečivo je i dalje znatno sporije od metalnog - u jednoj sekundi može da ukloni oko 0,4 kubnih milimetara, dok mehanička testera uklanja 11 kubnih milimetara, što je 20 puta više. To znači da je laser i dalje prespor, ali se prvi put približava potrebnoj dubini.

- Kao deo sledećih koraka, takođe ćemo morati da istražimo kako možemo da prilagodimo sistem složenijoj situaciji u telu. Tu se takođe radi o zaštiti okolnog tkiva - najavljuje dr Canbaz.

Rad istraživačkog tima je deo Miracle project, koji razvija inovativne tehnologije za hirurgiju kostiju. Razvoj je uključen u prvi korak projekta Innosuisse Laser-Blade, saradnje sa kompanijom za medicinsku tehnologiju Smith & Nephew.

(eKlinika.rs)