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Nov 26, 2023

Esplorazione di nuove sorgenti laser per la litotrissia

Kidney stones are common in developed countries affecting around 10% of the

I calcoli renali sono comuni nei paesi sviluppati e colpiscono circa il 10% della popolazione. La litotrissia laser, prevalentemente tramite ureteroscopia avanzata, è diventata una tecnica importante per l’ablazione chirurgica minimamente invasiva dei calcoli ureterali e renali. Il laser Olmio:YAG a stato solido pompato con lampada flash è stata la tecnologia dominante nella litotrissia laser negli ultimi due decenni. Tuttavia, questa tecnologia matura presenta alcune limitazioni fondamentali. Per la litotrissia laser sono state esplorate anche tecnologie alternative, come i laser a fibra Thulium, i laser Thulium:YAG e i laser Erbium:YAG.

La litotrissia laser è una tecnica endoscopica minimamente invasiva (ureteroscopia) che utilizza un laser per frammentare e rimuovere i calcoli dal tratto urinario. Una volta localizzato il calcolo nella vescica, nell'uretere o nel rene, una fibra ottica viene inserita nel canale di lavoro dell'ureteroscopio e quindi viene attivato il laser per frammentare il calcolo in pezzi più piccoli. La frammentazione dei calcoli viene ottenuta principalmente mediante ablazione fototermica. L'assorbimento diretto della radiazione laser porta alla generazione di calore e alla successiva fusione e ablazione della pietra. Un meccanismo di ablazione secondario risulta dall'assorbimento d'acqua della luce. L'acqua nei pori vaporizza o si espande rapidamente creando un'elevata pressione localizzata che provoca anche l'ablazione. In generale, il chirurgo rimuove i pezzi più grandi attraverso l'uretra con un piccolo cestello, e i pezzi più piccoli possono essere eliminati successivamente con la minzione. Tuttavia il chirurgo può procedere in modo diverso a seconda del tipo di laser utilizzato e dei suoi parametri.

L'energia dell'impulso disponibile dipende dal sistema laser utilizzato, ma può variare tra 0,2 e 6,0 J, sebbene le impostazioni tipiche durante l'ablazione dei calcoli renali siano comprese tra 0,2 e 2,0 J.

I valori di frequenza tipici vanno da 5 Hz a 80 Hz a causa dei vincoli tecnici del laser ad olmio.

I valori tipici della durata dell'impulso per i laser ad olmio sono compresi tra 150 e 500 µs.

Il motivo principale per cui i laser Olmio:YAG sono attualmente i laser clinici standard per la litotrissia è perché la sua lunghezza d'onda di emissione è pari a 2120 nm. La luce a questa lunghezza d'onda viene fortemente assorbita dall'acqua contenuta nei pori e nelle tasche della pietra, determinando l'espansione termica e la vaporizzazione dell'acqua che si traduce in una migliore ablazione. Oltre a ciò, i laser Ho:YAG hanno dimostrato il successo dell’ablazione di un’ampia gamma di composizioni di calcoli.

Il numero di modalità di litotrissia laser utilizzate per l’ablazione dei calcoli urinari è aumentato notevolmente negli ultimi anni. Tuttavia, queste modalità possono essere raggruppate in tre tecniche principali:

Nella frammentazione, l'ablazione del calcolo in più pezzi si ottiene utilizzando un'elevata energia di impulso a una bassa frequenza di impulso. I pezzi di diametro maggiore (> 2 mm) vengono recuperati mediante un cestello. Nella spolveratura, il calcolo renale viene frantumato in piccoli pezzi con un diametro inferiore a 1 mm, in cui non è necessario il recupero attivo del cestello. Un'altra tecnica è nota come popcorning, in cui la fibra viene tenuta fissa in un punto e viene utilizzata un'energia ad alto impulso per creare un flusso turbolento e ablare ripetutamente le pietre in piccoli pezzi. La Tabella 1 riassume i valori tipici dell'energia dell'impulso e della frequenza dell'impulso per ciascuna delle modalità di litotrissia laser.

Modalità litotrissia laser Energia dell'impulso (J) Frequenza del polso (Hz)

Spolverare 0,2—0,5 50—80

Frammentazione 0,5—1,0 5—20

Popcorn ~1,5 20—40

Tabella 1.Modalità operative laser più tipiche utilizzate con la litotrissia laser Olmio:YAG

Il laser a stato solido Olmio:YAG (Ho:YAG) è diventato il laser più utilizzato per la litotrissia negli ultimi decenni. I suoi principali vantaggi sono l'elevato tasso di successo comprovato nel frammento di molti tipi diversi di pietre e il costo relativamente basso per i laser a bassa potenza. Tuttavia, questa tecnologia ha anche i suoi limiti e i suoi svantaggi. I parametri più critici sono: