Đề tài ứng dụng laser CO2 trong phẫu thuật, đại học BK TPHCM

Đề tài môn học :


Ứng dụng Laser CO
2

trong phẫu thuật






Sinh viên thực hiện :
Nguyễn Anh Hiền
Huỳnh Văn Hiệp
Nguyễn thị Hiệp
Nguyễn Đăng Khoa
Lê Văn Phú



GVHD: PGS Trần Minh Thái

Nội dung

I. Lịch sử ra đời của laser CO
2

II. Cơ sở lý thuyết laser CO
2

III. Tương tác laser CO
2
với mô sống
IV. Ứng dụng laser CO
2
trong phẫu thuật
V. Kết luận

Lời nói dầu
Một trong nhưng giới hạn của phương pháp phẫu thuật thông thường kể cả
phương pháp nội soi để tương tác với mô đó là khả năng gây chảy máu, mà trong một
chừng mực nào đó đó thể gây nguy hiểm đến tính mạng của con người. Mặc dù với sự ra
đời của của dao mổ lạnh và dao mổ điện đã mang lại nhiều thành công mới trong phẫu
thuật tuy nhiên về mức độ khả năng hủy hoại đến mô ở cả hai phương pháp này là không
thể dự đoán được. Ý niệm về một phương pháp đáng tin cậy nhưng không gây tiếp xúc
đến mô cơ quan để cắt bỏ những khối u luôn là sự khác vọng của các nhà phẫu thuật,

điều đó đã dẫn đến việc phát triển công nghệ laser như là một phương pháp mới trong
phẫu thuật.

Những thử nghiệm đầu tiên được thực hiện bởi Polanyi và Mihashi đã cho thấy
những tiềm năng thật sự của việc ứng dụng laser vào trong phẫu thuật. Thực nghiệm
bằng laser CO
2
cho thấy : laser CO
2
tương tác với mô với độ chính xác khá cao và đồng
thời việc tác động đến các mô xung quanh là rất ít. Ở nhiệt độ khoảng 100
o
C hoặc cao
hơn được xem là là nhiệt độ mà ở đó lượng nước trong mô bắt đầu bay hơi, để lại những
lớp mô nhỏ bị than hóa, chính lớp than này tạo nên một hàng rào chống lại sự chảy máu
khi phẫu thuật. Như vậy với tia laser ta có được một com dao phẫu thuật lý tưởng. Trong
nhiều trường hợp nó được xem là phương tiện phẫu thuật duy nhất mà các phương pháp
khác không thể thực hiện được.

Dựa trên khả năng ứng dụng laser trong phẫu thật ngày càng được phổ biến. Bài
tiểu luận nhỏ này chúng tôi xin giới thiệu đến các bạn một thiết bị laser hiện nay được sử
dụng rất phồ biến trong y học, đặc biệt là trong phẫu thuật, đó là laser CO
2
. Nói chung
lĩnh vực ứng dụng của laser CO
2
trong y học rất rộng lớn. Do đó mục đích của tiểu luận
này chỉ tập trung vào lĩnh vực ứng dụng laser CO
2
trong phẫu thuật. Đây là một trong

những vấn đề liên quan đến việc ứng dụng laser công suất cao trong y học.






















I. Vài nét về lịch sử phát triển của laser CO
2

Sau 4 năm kể từ khi máy laser đầu tiên được phát minh ra bởi Theodore Maiman,
vào năm 1964 Kumar Patel đã chế tạo thành công được laser CO
2
và đây cũng chính là

laser khí đầu tiên được ứng dụng vào phẫu thuật










Kumar Patel (1938), người đã chế tạo ra laser CO
2
tại phòng thí nghiệm Bells ở
Hoa Kỳ vào năm 1964

Từ khi ra đời, laser CO
2
được xem là laser công suất cao, ở chế độ liên tục có thể
đạt tới 50W. Qua nhiều thế hệ, công suất của laser CO
2
ngày càng được nâng lên, hiện
nay có thể đạt đến 10kW ở chế độ phát liên tục. Tuy nhiên việc ứng dụng laser CO
2
trong
phẫu thuật chỉ đòi hỏi ở mức độ khoảng từ 1 – 100W.

Để có thể sử dụng được laser CO
2
trong phẫu thuật, chiếc laser CO

2
đầu tiên cần
phải được cải tiến. Trước tiên hệ thống phải nhỏ gọn, do công suất đầu ra không cần lớn
lắm nên cần tối thiểu hóa các bộ phận. Thứ hai là để có thể sử dụng laser CO
2
trong phẫn
thuật một cách linh hoạt, thì cần phải thiết kế hệ thống tay cầm, hệ thống điều khiển
hướng của chùm tia hay hệ thống rãi tia…

II. Cơ sở lý thuyết

1. Khái niệm về laser

LASER - Sự khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức - là một trong những
thành tựu lớn nhất của vật lý hiện đại trong thế kỷ 20. Từ khái niệm về hiện tượng bức xạ
cưỡng bức được Einteins đưa ra năm 1918, chiếc laser đầu tiên được ra đời năm 1960,
cho đến ngày nay, công nghệ laser đã phát triển rất mạnh mẽ, được ứng dụng rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuât và trong y học.

Các laser bức xạ ánh sáng rất đặc biệt, đó là ánh sáng kết hợp. Ánh sáng do laser
phát ra là một sóng điện từ có tần số và pha hoàn toàn xác định. Tính kết hợp ấy đạt được
là do kết quả ở lối ra được chuẩn trực đơn sắc. Những ứng dụng của laser liên quan mật
thiết đến tính chất kết hợp này.Thí dụ ánh sáng có số pha hoàn toàn xác định có thể chuẩn
trực qua kính viễn vọng để áp dụng chẳng hạn trong việc quan sát và kiểm tra hoặc có thể
hội tụ lại trên một điểm khá nhỏ ở đó cường độ đạt được rất cao. Phần lớn những ứng
dụng rộng rãi của laser là sử dụng đặc trưng này.
Để phát ánh sáng kết hợp, một laser cần phải có một môi trường khếch đại và các
gương phản xạ mà ta gọi chung la buồn cộng hưởng. Bằng một mô tả một trong số rất
nhiều laser đã được dùng rộng rãi hiện nay, các chất khí, chất lỏng (các dung dịch thuốc
nhuộm), tinh thể (YAG - grơnát ittri alumin), thủy tinh và chất bán dẫn GaAs đều có thể

dùng trong laser. Ngay cả các excimer (các phân tử gồm khí hiếm và các halogen như
ArF) và các khí ngoài vũ trụ cũng được chứng minh là thể hiện tính chất laser. Vùng
bước sóng của laser kéo dài từ vùng cực tím xa ( <200 nm) đến vùng hồng ngoại xa
(>200 mm). Các laser có thể hoạt động với lối ra là một bước sóng liên tục hay là một
xung nhờ các kỹ thuật chuyển mạch như “chuyển mạch Q” (QS), “khoá mod” (ML)
hay “phóng điện bằng điện trường ngang trong khí quyển” (TEA). Công suất bức xạ
của các laser rẻ tiền (như He - Ne, GaAs) là vài milioát mW, trong lúc đó công suất cực
đại của các laser xung có thể đến hàng gigaóat GW. Các đặc tính khác như tính hiệu quả
và bền vững có thể cũng là bền vững đối với một số ứng dụng cụ thể.

Sự kết hợp pha cho phép hội tụ ánh sáng laser thành một điểm nhỏ có đường kính
khoảng bằng bước sóng (10
-4
cm). Như vậy laser 1 oát có thể hội tự để có một cường độ
10
8
W/cm
2
. Ngay sau khi phát minh ra laser hồng ngọc (công suất ở đỉnh là 10
8
oát (W))
được hội tụ để có cường độ ở đỉnh là 10
16
W/cm
2
có thể khoan những lổ trên các dao cạo
râu và ion hóa không khí. Độ sáng rất cao (cường độ) của những laser này làm cho chúng
trở nên nguy hiểm. Một laser He-Ne công suất 1 milioát chưa hội tụ đã có cường độ bằng
độ sáng của Mặt Trời vào ngày nắng (0,1xW/cm
2

) và khá nguy hiểm khi nhìn thẳng vào
chùm laser. Các tia laser có công suất mạnh hơn có thể gây ra những tổn thương rất
nhanh. Bằng kinh nghiệm cay đắng tôi biết đích xác rằng một laser Argon 1 oát chưa hội
tụ có cường độ 100xW/cm
2
có thể làm cháy một lổ trên áo. Các sinh viên ở trung tâm
nghiên cứu laser đều được yêu cầu phải tuân thủ những qui tắc về an toàn laser.

2. Laser CO
2

Với tên gọi là laser CO
2
bởi vì sự bức xa cưỡng bức phát ra tia laser được thực
hiện bởi các phân tử CO
2
. Đây là một loại laser phân tử có công suất rất cao. Sự chuyển
mức tạo ra laser có bước sóng 9.4 hoặc 10.6µm thuộc vùng hồng ngoại xa.

Một máy laser CO
2
cũng gồm những thành phần quang trọng mà một máy laser
thông thường phải có như: mội trường hoạt chất, nguồn nuôi, buồng cộng hưởng, hệ
thống dẫn chùm tia. Trong đó môi trường hoạt chất là sự pha trộn các khí CO
2
, He, N
2.
.
Nguồn nuôi là nơi cung cấp năng lượng để duy trì môi trường đảo lộn mật độ dân số,
năng lượng này thường được lấy trực tiếp từ nguồn điện năng. Môi trường hoạt chất và

nguồn nuôi cùng phối hợp hoạt động trong một cấu trúc đặc biệt đó là buồng cộng hưởng.
Trong buồng cộng hưởng có 2 gương phản xạ ở 2 đầu có vai trò rất quan trọng vì nhờ nó
mà các photon sẽ qua lại nhiều lần, được khuếch đại theo nhiều tầng, tạo nên sự ổn định
cả về hướng truyền và cường độ tia rồi sau đó phát ra tia laser qua một gương bán mạ.
Laser CO
2
thì được bơm bằng điện, có nghĩa là buồng cộng hưởng laser lúc này bị kích
thích bởi sự phóng điện tử



Sơ đồ mức năng lượng














Laser CO
2
được nuôi bằng nguồn DC hoặc AC, tạo ra sự phóng điện giữa các
điện cực. Các phân tử CO

2
không trực tiếp nhận năng lượng bơm do đó để có thể phát ra
laser ta sử dụng thêm một lương khí nitơ. Khi hấp thụ năng lượng bơm, N
2
chuyển lên
trạng thái kích thích. Vì mức năng lượng cần thiết để phát ra laser của CO
2
gần giống với
trạng thái kích thích của N
2
nên trong quá trình va chạm, CO
2
nhận năng lượng của N
2
và
chuyển lên trạng thái kích thích (00
o
1). Chuyển mức phát laser xảy ra giữa hai mức 00
o
1
và 10
o
0 có bước sóng 10.6µm. Các quá trình chuyển mức năng lượng từ 10
o
0 về múc
01
1
0 và mức cơ bản phát ra bức xạ nhiệt.

Trong hỗn hợp khí, He đóng vai trò như là một chất khuyếch tán nhiệt. Khí CO

2

có hệ số tản nhiệt thấp trong khi đó hệ số tản nhiệt của He rất cao, trong quá trình làm
việc, khí CO
2
luôn ở trạng thái nhiệt độ cao do đó nếu không nhanh chóng làm nguội khí
CO
2
thì không thể phát ra laser được do khó tạo nên sự đảo lộn mật độ dân số. Quá trình
trao đổi nhiệt diễn ra qua sự đối lưu của chất khí trong hỗn hợp. Như vậy vai trò của He
là làm tăng đáng kể hiệu suất làm việc của laser CO
2
, làm cho quá trình phát laser được
diễn ra liên tục.

Với các thiết bị laser CO
2
ứng dụng trong y học, tia laser CO
2
được nối với hệ
thống dẫn chùm tia, đó là hệ thống khớp quang cơ do chưa chế tạo được quang sợ thích
hợp cho loại laser này. Hệ thống khớp quang cơ gồm nhiều đoạn khác nhau liên thông
quang học qua một dãy các thấu kính được chế tạo thật chính xác.Vì thế dao mổ laser
CO
2
hiện nay vẫn đảm bảo được tính cơ động cao do cấu tạo đặc biệt này. Bước sóng của
laser CO
2
nằm trong vùng không nhìn thấy nên người ta ghép vào hệ thống khớp quang
cơ một laser khí He-Ne có ánh sáng đỏ đồng trục làm tia dẫn đường.

Hình : hệ thống khớp quan cơ

3. Các mô hình của laser CO
2
phát ở chế độ liên tục

a) Slow Flow Lasers

Với mô hình phát laser này, dòng hỗn hợp khí đi vào và đi ra buồng cộng hưởng
với tốc độ chậm. Hệ thống dẫn nước có tác dụng làm mát, tản nhiệt làm tăng hiệu suất
laser. Sự phóng điện được thực hiện dọc theo buồng cộng hưởng. Với các thiết bị chế tạo
ứng dụng trong y học, hỗn hợp khí được giữ cố định trong buồng cộng hưởng. Với loại
laser này, cơ cấu thiết kế nhỏ gọn nhưng hiệu suất làm việc thấp, công suất có thể đạt tới
50W khi phát ở chế độ liên tục. Tuy nhiên, nếu ta có thể tăng chiều dài buồng cộng
hưởng thì kết quả sẽ làm tăng thêm công suất đầu ra của laser




b) Fast Axial Flow Lasers

Đây là mộ hình laser CO
2
trong đó công suất được nâng lên đáng kể do hiệu suất
làm việc được cải thiện. Trong mô hình này, tốc độ dòng hỗn hợp khí đựoc tăng lên rất
lớn, và di chuyển theo trục quan học (Fast Axial Flow). Tốc độ dòng khí từ 100–500m/s,
sau khi ra khỏi buồng cộng hưởng hỗn hợp khí được trao đổi nhiệt với bên ngoài và lại
tiếp tục với chu trình. Mục đích của việc tăng tốc độ dòng không khí là làm giảm thiểu tối
đa thời gian khí CO
2
ở trong buồn cộng hưởng, khí CO
2
cần phải được lưu chuyển liên
tục để làm nguội và với tốc độ rất nhanh. Với mô hình này, hiệu suất laser CO
2
tăng đáng
kể, công suất đầu ra có thể lên tới 600W khi phát ở chế độ liên tục. Thêm một ưu điểm
của mô hình này cùng với mô hình dòng chậm là chùm tia laser phát ra có dạng đối xứng
và có phân bố Gauss.

c) Transverse Flow Lasers

Nói chung, khi khí CO
2
ở trong buồng cộng hưởng càng lâu thì hiệu suất làm việc
của laser CO
2
càng thấp. Do đo, bằng mọi kỹ thuật người ta tìm cách rút ngắn thời gian
khí CO
2
trong buồn cộng hưởng ngắn bấy nhiêu thì hiệu suất làm việc laser càng tăng
bấy nhiêu. Một trong những kỹ thuật đó là cho dòng khí CO
2
di chuyện ngang qua buồng
cộng hưởng (transverse), vng góc với trục quan học. như vậy thời gian khí CO
2
ở
trong buồn cộng hưởng sẽ rất ngắn và do đó hiệu suất làm việc rất cao. Trong kỹ thuật
này, nguồn phóng điện được đặt doc theo phí hai bên buồng cộng hưởng hay ta gọi là
phóng điện ngang.

Mơ hình transverse flow laser với buồng cộng hưởng được thiết kế đặc biệt. Mơt
hệ gồm nhiều gương lai tia sang dia theo đường gấp khúc, thường gồm 7 đoạn. Mục đích
của việc bố trí này là để sử dụng triệt để trạng thái kích thích của CO
2
(trong một số
trường hợp do thời gian ở trong buồn cộng hưởng rất ngắn, các phân tử CO
2
ở trạng thái
kích thích chưa kịp phát ra bức xạ đã thốt ra ngồi). Mơ hình này cho ta một laser CO
2

với cơng suất rất cao và thường chỉ ứng dụng trong cơng nghiệp. Nhượng điểm của mơ
hình này là chùm tia laser đối xứng, khơng có dạng phân bố Gauss.

VI. Tương tác laser CO
2
với mơ sống

1. Sự truyền qua của chùm tia trong mô:

Khi laser CO2 tương tác với bề mặt da, độ suy giảm của chùm tia tuân theo
đònh luật Beer, nghóa là cường độ chùm tia bò suy giảm theo quy luật hàm mũ. Sự hấp
thụ và tán xạ của chùm tia trong mô được gọi là độ xuyên sâu quang học (optical
penetration depth (OPD)). Chùm laser bò suy giảm mạnh gấp đôi (khoảng 85% ở độ
sâu 40 um) ở những thành phần chứa nhiều nước của biểu bì và chân bì.

Một câu hỏi đặt ra là, nếu chùm tia suy giảm quá nhiều chỉ sau 20– 40um, vậy

thì tại sao nó có thể tạo vết cắt sâu hàng trăm thậm chí hàng ngàn um? Lý do ở đây là
đònh luật Beer chỉ mô tả sự suy giảm cường độ ánh sáng của chùm tia chỉ sau một lần
chiếu. Tuy nhiên, trong thực tế, sự cắt bỏ và làm nóng mô là liên tục, kết quả là tổn
thương mô ngày càng sâu hơn.

2. Sự hấp thụ năng lượng laser tức thời của mô.

Bước kế tiếp trong sự tương tác của laser và mô là sự chuyển năng lượng laser
thành nhiệt. Với tất cả các loại laser, trừ laser siêu xung (ultra-superpulse) và laser
excimer, việc phá huỷ mô là do sự chuyển đổi từ ánh sáng sang nhiệt. Sự cung cấp
nhiệt đó cho mô sẽ tạo ra hiệu ứng bốc bay hoặc hiệu ứng quang đông, phụ thuộc vào
mật độ công suất và thời gian chiếu của chùm tia.

Mật độ công suất của chùm tia laser có thể được chọn tuỳ ý tuỳ theo mục đích
cụ thể. Tuy nhiên, sự chọn lựa đó phải theo nguyên tắc là cứ 2,5J trong 1/10 s sẽ
chuyển 1mm
3
nước thành hơi, tức công suất trung bình 25w.

Hình: sơ đồ hấp thụ của các thành phần trong mô ứng với từng
loại bước sóng laser.

Hiệu ứng bay hơi tổ chức: xảy ra khi mật độ công suất đạt đến giá trò trong
khoảng 500w/cm
2
đến 100.000 w/cm
2
,
với thời gian chiếu khoảng 1/1000 s đến 1s.

Hiệu ứng quang đông: xảy ra khi mật độ công suất đạt đến giá trò trong khoảng
0.5w/cm
2
đến 1000 w/cm
2
, thời gian chiếu 1/1000 s đến 10 s, nhiệt độ vào khoảng
60
o
C đến 100
o
C

Với mật độ công suất cao nhất sẽ đựơc sử dụng sẽ cho phép điều khiển độ sâu
tổn thương của mô. chế độ liên tục (CW), với mật độ công suất thâp, nhà phẫu

thuật sẽ khó điều khiển độ sâu của vết cắt do hiệu suất bốc bay của nó thấp, phần
nhiệt còn lại sẽ gây bất lợi cho vết mổ. Khi sử dụng mật độ công suất cao, năng lượng
phát ra nhanh chóng sẽ tạo hiệu ứng bốc bay nhanh hơn, hạn chế sự lan toả nhiệt thứ
cấp.

Quy luật ở đây là: công suất bức xạ càng lớn thì vết cắt càng sâu, tuy môi quan
hệ là không tuyến tính. Và thời gian tương tác càng lớn thì tổn thương càng lớn về cả
độ rộng và chiều sâu.

3. Sự tổn thương nhiệt thứ cấp.

nh sáng laser chuyển thành nhiệt sau khi được chiếu vào mô, phần lớn làm
bốc bay hơi tổ chức, một phần còn lại sẽ
lan toả ra xung quanh, làm nóng các mô
lân cận. Nếu nhiệt làm bốc bay mô nhanh
hơn tốc độ khuếch tán nhiệt thì sự tổn
thương sẽ nhỏ nhất.

Khi quan sát người ta thấy vết cắt
bằng tia laser có hình chử V. Hình thái tổn
thương nhiệt của laser CO2 cũng không có
gì khác so với dao mổ điện nhưng tổn
thương nhiệt thứ cấp do nó sinh ra nhỏ hơn
nhiêu lần. Phủ quanh vết cắt bao giờ cũng
là lớp than hoá , tiếp theo là vùng quang
đông có xen sự tạo khoang do nở nhiệt,
cuối cùng là vùng phù nề có khả năng
phục hồi. Kích thước các vùng tổn thương
rất giới hạn, đảm bảo cho ưu thế phẫu
thuật laser.

Bảng 1: Độ sâu tổn thương nhiệt (um) khi mổ dạ dày bằng laser CO
2
Thành dạ dày
Hoại tử, Quang đông
Loạn dưỡng, rối loạn vi tuần hoàn
Niêm mạc
Dưới niêm mạc
Bao cơ
36.5 5.6
46.4 5.8
32.6 4.8
87.6 6.1
128.6 9.4
56.7 6.3
Hình: vết cắt của laser CO
2
trên mô

Hàng rào sinh học của Plenev (1978):

Nghiên cứu sự phân bố chất màu trên vết cắt laser trên động vật, Plenev phân
biệt trực quan hình thái tổn thương nhiệt của laser CO
2

- Ngay dưới vết cắt là màng quang đông mỏng (45 – 90 um) bao phủ kín vùng
hoại tử do quang đông (200 – 300 um)
- Nằm giữa vùng hoại tử và vùng tổ chức không bò biến đổi là vùng cận hoại tử
rộng (450 – 750 um) có thể hồi phục.
Điều quan trọng là chất màu không khuếch tán được từ vùng hoại tử do quang
đông sang vùng có tổ chức lành. Plenev gọi đó là hàng rào sinh học, nó có ý nghóa rất
lớn trong phẫu thuật:
- Hạn chế khả năng di căn của tế bào ung thư.
- Vết mổ hạn chế được sự nhiễm trùng.


IV. Ứng dụng laser CO
2
trong phẫu
thuật

1. Khái niệm về phẫu thuật và các phương pháp phẫu thuật thơng thường

Nhiệm vụ cơ bản của phẫu thuật là cắt bỏ những tổ chức dư thừa những tổ chức
bệnh lý của cơ thể và tiến hành phục hồi các chức năng của chúng. Để thực hiện nhiệm

vụ này, ngồi kiến thức chun mơn, khơng thể thiếu được một hệ thống dụng cụ đáp
ứng những u cầu trên. Để cắt bỏ cần có dao kéo, cũng như kìm chun dụng để cầm
máu, kim chỉ để khâu nối phục hồi. Chính trong các lĩnh vực này đã xuất hiện nhiều cuộc
cách mạng về kĩ thuật, trong đó dao mổ laser có vị trí nổi bật.

Dao mổ thông thường bằng kim loại giúp cắt bỏ được những tổ chức cần
thiết một cách dễ dàng nhưng sẽ bò chảy nhiều máu và phải cầm máu bằng
kìm. Với lưỡi dao thông thường, phẫu thuật viên có sự thuận lợi vì quen tay,
dụng cụ lạ đơn giản dể thao tác. Do không cầm máu tại chổ được nên lượng
máu bò mất rất nhiều, ngoài ra trong các ca ung thư do các mạch bạch huyết
vẫn để hở nên đây là điều kiện cho các tế bào ung thư di căn dễ dàng

Dao mổ nhiệt _ sử dụng dòng cao tần để đốt cháy tổ chức _ ra đời đã
khắc phục được hiện tượng chảy máu. Nhưng bề mặt vết cắt xuất hiện lớp
than, bỏng do nhiệt có diện tích lớn tạo vùng hoại tử sâu tạo sẹo.

Dao mổ lạnh, tổn thương bề mặt trong trường hợp này là khá lớn, tạo
sẹo, tốc độ cắt chậm, phá hủy tổ chức khó khăn, thường áp dụng cho những
vết mổ khọng cần độ chính xác cao

Dao mổ plasma, có khả năng đốt cháy tổ chức và tạo ra đường cắt nhưng
loại dao mổ này tạo ra vết bỏng lớn.

2. Dao mổ laser CO
2

Qua những thiết bò phẫu thuật mà ta vừa khảo sát trên, chúng ta sẽ thấy
dao mổ laser tỏ ra có những ưu điểm nổi bật. Dao mổ laser dựa trên hiệu ứng
nhiệt của laser công suất cao. Các tác động cụ thể sinh ra khi đó là cắt, quan
đông, bốc bay tổ chức bóc lớp, phân hủy nhiệt chọn lọc. Từ các hiệu ứng cụ thể

này, dễ dàng thấy Laser có thể tham gia vào hầu hết các kỹ thuật trong ngoại
khoa. Từ việc cắt, cầm máu loại bỏ các tổn thương trên bề mặt, khâu nối đến
hủy diệt tế bào một cách chọn lọc. Dao mổ laser có ưu điểm là độ chính xác rất
cao, đường rạch laser không chỉ thực hiện kỹ thuật cắt một cách chính xác, mà
còn đem lại rất nhiều lợi thế như :
Giảm hoặc không cần thuốc tê – mê.
Không gây ra sự tiếp xúc giữa dụng cụ và đường rạch.
Vô khuẩn đường rạch nhờ nhiệt độ cao tại đây.
Cầm máu tốt.
Giảm phù nề, tiết dòch, xung huyết.
Gây chấn thương tại đường rạch thấp nhất.
Từ đường rạch đã tạo ra hàng rào sinh học.
Rút ngắn thời gian mổ.
Hậu phẫu nhẹ nhàng.
Mở rộng khả năng điều trò ngoại trú.
Cho phép can thiệp vào một số loại hình phẫu thuật mà các biện pháp
phẫu thuật thông thường không can thiệp được.

Có thể nói laser CO
2
đã trở thành con dao mổ quan học lý thưởng. Khả
năng cắt của laser CO
2
rất tốt, nó có khả năng cầm máu tốt với các mạch có
đường kính 0,5 – 1mm, bòt tắc các mạch bạch huyết và quan đông các đầu day
thần kinh cảm giác trên đường cắt.

Ở đây đáng chú ý nhất là vai trò của hàng
rào sinh học. Chính hàng rào sinh học là nhân tố rất có ý nghóa trong dao mổ
laser. Một mặt, nó tạo ra khả năng hạn chế sự di căn của tế bào ung thư. Mặt

khác, dao mổ laser hạn chế được sự nhiễm trùng và sự chảy máu. Đó là chưa
kể khả năng hạn chế tổn thương do bỏng.

3. Những áp dụng điển hình của laser CO
2
trong phẫu thuật
a) Laer CO
2
phát ở chết độ liên tục, mật dộ công suất trung bình với
thời gian chiếu dài.

Đây là chế độ tạo ra quá trình bốc bay tổ chức mạnh mẽ nhất. Cơ chế
làkhi chùm tai laser chiếu lên bề mặt mô, năng lương tia laser nhanh chóng
chuyển nước trong mô thành hơi. Lớp biểu bì bò tiêu hủy nhanh chóng tạo điều
kiện cho hơi nơức tiếp tục thoát ra bên ngoài.

Ở chế độ này, ứng dụng của nó là để cắt bỏ những tổ chức bệnh lý của
cơ thể, những tổn thương trên bề mặt da, cắt bỏ sẹo lồi, ung nhọt…

Laser CO
2
phát liên tục khi tương tác với nước trong mô với thời gian
chiếu dài , nước bị hấp thụ ở lớp sâu 20μm trên bề mặt mô. Do đó để đạt tới
mao mạch bề mặt, laser phải làm bay hơi biểu bì vùng mô nằm ở trên. Điều này
làm hạn chế khả năng ứng dụng vào tổn thương mạch da vì nguy cơ tạo sẹo từ
vết laser tác động. Nó có thể có ích để cầm máu mạch lớn, nhưng có thể tạo sẹo
không mong muốn nếu tổn thương liên quan đến biểu bì và mô.

b) Laser CO
2

phát ở chế độ liên tục, mật độ công suất cao với vệt tiêu
nhỏ (0.1 – 0.3 mm).

Chế độ phát này chính là con dao mổ laser lý tưởng với hầu hết các ưu
điểm của dao mổ laser mà ta đề cập ở trên. Do mật độ công suất cao, vệt tiêu
nhỏ, tổn thương nhiệt do tia laser gay ra là rất thấp. Nó có thể vừa cắt vừa quan
đông, có thể phẫu thuật ở nhiều độ sâu khác nhau. Thực hiện được những vết
cắt vi phẫu mà trong một số trường hợp không thể thay thế bằng dao mổ thông
thường. Với cơ chế này laser có thể tham gia vào hầu hết các kỹ thuật ngoại
khoaa.

4. Laser CO
2
và những chỉ đònh có tính chất ưu thế trong ngoại khoa

Chúng ta đã đề cập nhiều về những tính năng ưu việc cảu laser CO
2
so
với các phương pháp phẫu thuật thông thường. Tuy nhiên để làm tăng thêm
tính ưu thế nổi bật của nó, chúng ta nên sử dụng laser CO
2
trong một số trường
hợp như :

o Trong các phẫu thuật có xu hướng mất máu nhiều, đặc biệt sự mất máu
trong phẫu thuật có ý nghóa tới tính mạng.
o Trong phẫu thuật ung thư : nhờ việc tạo ra được hàng rào sinh học trên
đường cắt, bò các mạch bạch huyết giúp không những cầm máu tốt mà
còn ngăn chặn sự khuyếch tán của các tế bào ung thư vào những tổ chức
lành xung quanh.

o Những vết mổ có thể mất máu nhiều.
o Phẫu thuật ung thư tránh di căn các tế bào ung thư.
o Phẫu thuật trên các vùng và cơ quan giàu mạch máu.
o Cắt bỏ hay phá hủy u mạch.
o Các bệnh nhân có yếu tố đông máu kéo dài hoặc có bệnh ưa chảy máu.
o Phẫu thuật trên các vùng bò nhiễm trùng hoặc dễ nhiễm trùng.
o Phẫu thuật tại các tạng rỗng với việc sử dụng các thiết bò nội nội soi ống
cứng.
o Các phẫu thuật cần có các thiết bò cảnh giới trong quá trình mổ.
o Các phẫu thuật tinh tế dưới kính hiển vi.
o Các phẫu thuật đòi hỏi tính thẩm mỹ cao.
o Trong một số loại hình phẫu thuật mà phẫu thuật thông thường không
can thiệp nổi, hoặc có thể can thiệp nhưng có kết quả hạn chế.

5. Những nhựơc điểm của laser CO
2
.

Một câu hỏi đặt ra là tại sao với một con dao mổ laser lý tưởng như vậy
mà trong thực tế còn áp dụng rất hạn chế? Đó là do một nhược điểm không
đáng có của laser CO
2
. Như đã đề cập ở phần trên, ưu điểm của dao mổ thông
thường đó là sự quen tay tay với người bác só, dụng cụ sử dụng dể dàng, người
các só có cảm giác với mô cơ quan cần phẫu thuật. Ngượic lại với laser CO
2
, do
không chế tạo được quan sợi thích hợp, với hệ thống khủy cở cồng kềnh, người
bác só gặp nhiều khó khăn trong phẫu thuật. Có một cảm giác không thoải mái
đó là lý do mà hầu hết các nhà phẫu thuật ngại phải sử dung laser CO

2
mặc dù
nó có nhiều ưu điểm.


Bên cạnh đó laser CO
2
còn một số khuyết điểm như :
- Khi mổ cần phải có thiết bò hút khói liên tục
- Do tia laser có năng lương cao nên rất nguy hiểm với bệnh nhân và
ngay cả với những người tham gia phẫu thuật
- Nhìn chung, vết mổ laser CO
2
lâu lành sẹo hơn một số thiết bò laser
phẫu thuật khác
Thực tế đã cho thấy rằng, ngoại trừ những ca phẫu thuật đặc biệt. Đối với
nhưng ca phẫu thuật thông tương thì laser CO
2
không phải là sự lựa chọn đầu
tiên của người bác só.

6. một số chỉ đònh an toàn khi sử dụng laser trong phẫu thuật

Mắt là nơi rất nhạy với ánh sáng, vì vậy tránh tuyệt đối để chùm tia
laser chiếu vào mắt. Tia laser có thể gây tổn hại mắt khi chiếu khoảng 0,25s.
Bảo vệ mắt bằng kính chuyên dụng
Để tia laser gần các bề mặt có thể phản xạ ánh sáng.
Cần phải nối đất các thiết bò khi sử dụng. Đây là khâu bắt buộc khi lắp đặt
thiết bò.
Bảo vệ da (từng loại laser có khả năng xuyên sâu và gây tổn thương ở bề mặt

da khác nhau): do các kỹ thuật viên và bệnh nhân tiếp xúc trực tiếp với chùm laser
Trong quá trình phẫu thuật cần thiết có hệ thống thông gió và hút khí ra ngoài.
Laser CO
2
có vệt tiêu lớn không được sư ûdụng để phẫu thuật ở bề mặt da vì
tác dụng nhiệt của laser CO
2
rất lớn, sẽ tạo sẹo khó lành. Thay vào đó là laser CO
2
có
vệt tiêu nho û(được dùng trong phẫu thuật mi mắt).

V. Kết luận

Với laser CO
2
đã tạo ra một giải pháp hiệu quả trong phẫu thuật. Với rất
nhiều những tính chất ưu việt so với các dao mổ thông thường. Với laser CO
2
người
bác só phẫu thuật có thể thực hiện được những ca phẫu thuật tưởng chừng như không
thể. Giải quyết được vấn đề lớn của các nhà phẫu thuật đó là không gay tiếp xúc với
dụng cụ nhưng vẫn có độ chính xác cao. Chức năng cầm máu tốt và không gây hủy
hoại lớn tới các mô xung quanh khi so sánh với các loại dao mổ nhiệt.

Hiệu ứng sinh học quan trong nhất ở đây đó là từ đường cắt đã tạo nên một
hàng rào sinh học. Đây là một đặc tính mà chỉ có tia sáng laser mới có thể tạo ra
được. Từ hàng rào sinh học này đã tạo ra nhiều ưu điểm trong đó hiệu ứng đông máu
là nổi bậc nhất.

Hiện nay các nhà khoa học đang nghiên cứu hệ thống quan dẫn dùng cho laser
CO
2
nhằm để khắc phục nhược điểm của nó. Nếu như điều đó có thể thì dao mổ laser
CO
2
sẽ còn tuyệt vời hơn nữa. Với hệ thối sợi quan, việc sử dụng laser sẽ dể dàng
hơn rất nhiều và do đó các nhà phẫu thuật sẽ ngày cảm nhận được nhưng ưu điểm
thiết thực của nó và dao mổ laser sẽ trở thành một dụng cụ thiết yếu trong phẫu thuật.



Tài liệu tham khảo:

- “Cơ sở kỹ thuật laser” Nguyễn Minh hiển – Trần Đức Huyên
- “ Đại cương về laser y học và laser ngoại khoa” – Vũ Công Lập – Trần Công
Duyệt – Đổ Kiên Cường
- “ Principles and Practices in cutaneous laser surgery” – Arielle N.B .
Kauvar
- “Laser CO
2
” University of California at Berkeley - Physics 111 Laboratory
- “ Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm ứng dụng laser trong y học” PGS Trần
Minh Thái
- “Use of CO2 laser” Stanley M. Shapshay, M.D.; andJohn F. Beamis, Jr., M.D.
- “CO
2
LASER SYSTEMS” từ Internet