Thuật ngữ laser là từ viết tắt của “khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích”. Do đó, phát xạ laser là phát xạ ánh sáng có năng lượng được sử dụng, trong trường hợp tán sỏi trong cơ thể, để nhắm mục tiêu và phá hủy sỏi. Một số nguồn laser đã được đề xuất và đánh giá trong những thập kỷ qua trong lĩnh vực tiết niệu nội khoa [1]. Kể từ ứng dụng tiết niệu đầu tiên vào năm 1992 [2], laser Holmium – Yttrium Aluminum Garnet (Ho:YAG) đã trở thành công cụ chính trong số các loại laser hiện đang được sử dụng để tán sỏi, do tính hiệu quả, tính linh hoạt và hồ sơ an toàn của nó [3]. Laser Ho:YAG, nhờ tinh thể YAG pha tạp holmium, phát ra ánh sáng ở bước sóng 2100nm, trong quang phổ hồng ngoại.
Khi sử dụng laser Ho:YAG trong thực hành lâm sàng hàng ngày,
các bác sĩ tiết niệu có thể thiết lập ba thông số chính: năng lượng (đo bằng
Joule, J), tần số (xung trên giây hoặc Hertz, Hz) và thời lượng xung (micro
giây). Công suất laser được xác định bằng tích của năng lượng và tần số (đo bằng
Watt, J*Hz=W). Các giá trị về tần số năng lượng và tần số có thể được bác sĩ tiết
niệu quyết định riêng biệt. Các giá trị năng lượng sẽ xác định "cường độ"
của xung laser đơn lẻ và được coi là thấp trong phạm vi 0,2-0,5J và cao trong
phạm vi 1-2J. Tần số xác định tốc độ mà xung laser được truyền đi bởi sợi laser
và được coi là thấp trong phạm vi 1-5Hz và cao trong phạm vi 15-80Hz. Thời lượng
xung liên quan đến xung đơn (do đó, nó sẽ không ảnh hưởng đến công suất) và được
biểu thị bằng khoảng thời gian trong đó một xung laser đơn lẻ được phát ra. Phạm
vi thời lượng xung là 200 so với 800 micro giây và thường được các nhà sản xuất
laser phân loại là "dài" hoặc "ngắn", không thể điều chỉnh
chính xác khi sử dụng laser tiết niệu. Về vấn đề này, vẫn chưa có sự đồng thuận
mạnh mẽ về định nghĩa chính xác của thời lượng xung dài hay ngắn.
Việc thiết lập đúng các thông số laser là điều cơ bản trong
quá trình tán sỏi để đạt được hiệu quả mong muốn. Sự kết hợp đúng giữa năng lượng,
tần số và thời gian xung sẽ quyết định liệu có đạt được hiệu ứng bụi, phân mảnh
hay nổ bỏng ngô hay không (Hình 1)
Hình
1. Thông số kỹ thuật của laser theo hiệu ứng mong muốn
Để phủi bụi một viên đá, người ta chỉ định sử dụng năng lượng
thấp (~5Hz), tần số cao (15-20Hz) và xung dài (800 microgiây), với tổng công suất
là 7,5-10 W. Ngược lại, năng lượng cao (1,5-2Hz), tần số thấp (5Hz) và xung ngắn
(200 microgiây) là cần thiết để phân mảnh. Để đạt được cái gọi là hiệu ứng bỏng
ngô, nên sử dụng năng lượng cao (1-1,5J), năng lượng cao (15-20Hz) và xung dài
(600 microgiây). Các thiết bị laser mới nhất đi kèm với các cài đặt laser được
xác định trước, nghĩa là có thể nhận được các gợi ý về các thông số phù hợp nhất
theo từng hiệu ứng mong muốn cụ thể (phủ bụi-phân mảnh-bỏng ngô) và theo thành
phần của đá.
Nhìn chung, các thiết bị phát laser công suất thấp (20-30Hz)
đủ để xử lý đá và đặc biệt là để tạo ra bụi. Ưu điểm của việc sử dụng các thiết
bị công suất cao (lên đến 120W) nằm ở khả năng thực hiện các quy trình nhanh nhất
do có thể sử dụng tần số cao.
Bên cạnh các thiết lập laser, việc lựa chọn sợi laser phù hợp
là bước cơ bản khi thực hiện tán sỏi. Có nhiều loại sợi laser với đường kính
khác nhau, thường dao động từ 200 đến 550 µm. Khi xét đến tán sỏi trong nội soi
niệu quản mềm (fURS), sợi laser có kích thước nhỏ (tức là 200-273 µm) thường là
loại phù hợp nhất, vì chúng được mô tả là có cùng hiệu suất, linh hoạt hơn, tưới
tiêu nhiều hơn và ít đẩy ngược hơn so với sợi lớn hơn [4]. Đường kính sợi quyết
định trực tiếp mật độ năng lượng, tức là năng lượng được truyền trong một xung
duy nhất trên mỗi mm2 bề mặt sợi; sử dụng cùng một lượng năng lượng, sợi có đường
kính nhỏ hơn sẽ truyền mật độ năng lượng cao hơn nhờ bề mặt nhỏ hơn của nó
(Hình 2).
Hình
2. Mật độ năng lượng theo từng phần sợi laser
A. Sử dụng xung đơn 1J, mật độ năng lượng khác nhau thu được
theo mật độ sợi. Một sợi laser 273 micron (diện tích của phần 0,058mm2) sẽ có mật
độ 1J/0,058mm2 = 17 J/mm2, trong khi một sợi nhỏ hơn (sợi 150 micron) sẽ có mật
độ năng lượng gấp 3,3 lần (56 J/mm2).
B. Yêu cầu mức năng lượng thấp hơn để đạt được cùng mức mật
độ năng lượng khi sử dụng sợi nhỏ hơn
Lời khuyên thực tế để sử dụng sợi laser tốt hơn bao gồm cả
việc cắt sợi. Người ta đã chỉ ra [5] rằng việc cắt đầu sợi có thể khôi phục hiệu
quả của nó, mặc dù chỉ trong một thời gian giới hạn; do đó, nên cắt sợi laser
sau mỗi 10 KJ hoặc sau mỗi 10-15 phút, đặc biệt là trong trường hợp sợi chịu áp
lực như sử dụng năng lượng cao, thời gian xung ngắn và đá cứng. Đầu sợi có thể
được cắt an toàn bằng kéo kim loại mà không làm giảm hiệu quả của tán sỏi. Những
ưu điểm khác của việc cắt đầu sợi bao gồm bảo vệ ống soi khỏi bị hư hại trong
quá trình đưa sợi laser vào và nhận dạng đầu laser tốt hơn trong quá trình tán
sỏi [6]. Để sử dụng sợi laser đúng cách mà không làm tăng nguy cơ làm hỏng ống
soi trong quá trình phát xung, một quy tắc chung hữu ích là hình dung đầu sợi ở
1/4 đường kính màn hình (Hình 3);
Hình 3. Vị
trí đầu sợi laser liên quan đến đầu ống soi niệu quản mềm
Đầu sợi laser (màu xanh lam, ở vị trí 9 giờ) được định vị trực quan ở phần tư đầu tiên của màn hình bắt đầu từ phía bên trái. Theo nguyên tắc chung, màn hình có thể được lặn theo chiều dọc trên đường giữa, tiếp tục chia nhỏ phần bên trái một lần nữa trên đường giữa theo chiều dọc để có được chỉ báo về vị trí thích hợp của sợi laser. Với cài đặt như vậy, khoảng cách giữa sợi laser và đầu ống soi niệu quản là 3mm. khoảng cách này tương ứng với khoảng cách 3mm từ ống ngắm, đủ an toàn để tránh thiệt hại liên quan đến hiệu ứng cháy ngược.
Mặc dù laser Ho:YAG vẫn được coi là tiêu chuẩn vàng của tán
sỏi nội soi bằng laser [3], nhu cầu về một phương pháp tán sỏi bằng laser hiệu
quả hơn đã thúc đẩy nghiên cứu hướng tới phát triển các nguồn laser mới. Đây là
trường hợp của laser sợi thulium (TFL), một loại laser có hoạt động dựa trên sợi
10 đến 30m với lõi 10µm được pha tạp bởi các ion thulium hoạt động và được bơm
bằng laser diode. Bước sóng phát xạ TFL là 1940nm, phù hợp hơn với đỉnh hấp thụ
nước chính trong mô và sỏi so với Ho:YAG. Mặc dù các thông số lý tưởng cho tán
sỏi TFL vẫn chưa được xác định, các nghiên cứu tiền lâm sàng trong phòng thí
nghiệm đã đưa ra những hiểu biết thú vị. TFL có khả năng hoạt động ở tần số rất
cao (lên đến 2000Hz), mức năng lượng rất thấp (50mJ) và sử dụng các sợi nhỏ hơn
(tối thiểu 50µm): nhìn chung, các đặc điểm này có thể giải thích hiệu quả tạo bụi
cao hơn (cả về tốc độ và lượng bụi tạo ra) được quan sát thấy trong quá trình
tán sỏi trong phòng thí nghiệm. Các nghiên cứu lâm sàng và trong phòng thí nghiệm
trong tương lai sẽ cho biết liệu TFL có phải là một phương pháp mới hiệu quả
trong tán sỏi nội tạng bằng laser hay không.
Nguồn: Eugenio Ventimiglia
Tài liệu tham khảo
[1]Talati JJ, Tiselius HG, David MA, Ye Z, Abbas F, Ather H,
et al. Sỏi niệu: Khoa học cơ bản và thực hành lâm sàng. Urolithiasis Basic Sci
Clin Pract 2012:1–982. doi:10.1007/978-1-4471-4387-1.
[2]Johnson DE, Cromeens DM, Price RE. Sử dụng tia laser
holmium:YAG trong tiết niệu. Lasers Surg Med 1992;12:353–63.
[3]Türk C, Neisius A, Petrik A, Seitz C, Skolarikos A,
Thomas K, et al. Hướng dẫn của EAU về sỏi tiết niệu 2018.
[4]Kronenberg P, Traxer O. Hiệu quả phân mảnh trong ống nghiệm
của holmium: tán sỏi bằng laser yttri-nhôm-garnet (YAG) – một nghiên cứu toàn
diện bao gồm các tần số, năng lượng xung, mức công suất tổng thể và đường kính
sợi laser khác nhau. BJU Int. 2014 tháng 8;114(2):261-7.
[5]Haddad M. et al. Tác động của việc cắt đầu sợi laser lên
công suất đầu ra cho nội soi niệu quản và điều trị sỏi. Tạp chí Urol Thế giới.
Tháng 11 năm 2017; 35 (11): 1765-1770.
[6]Talso M, Emiliani E, Haddad M, et al. Nội soi niệu quản bằng
sợi laser và mềm dẻo: Khái niệm khoảng cách an toàn. J Endourol. 2016 tháng
12;30(12):1269-1274.
