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Nov 26, 2023

Explorando nuevas fuentes de láser para litotricia

Los cálculos renales son comunes en los países desarrollados y afectan alrededor del 10% de la

Los cálculos renales son comunes en los países desarrollados y afectan a alrededor del 10% de la población. La litotricia con láser, predominantemente a través de ureteroscopia avanzada, se ha convertido en una técnica importante para la ablación quirúrgica mínimamente invasiva de cálculos ureterales y renales. El láser Holmium:YAG de estado sólido bombeado por lámpara de destellos ha sido la tecnología dominante en la litotricia con láser durante las últimas dos décadas. Sin embargo, esta tecnología madura tiene algunas limitaciones fundamentales. También se han explorado tecnologías alternativas, como los láseres de fibra de tulio, los láseres de tulio:YAG y los láseres de erbio:YAG, para la litotricia con láser.

La litotricia con láser es una técnica endoscópica mínimamente invasiva (ureteroscopia) que utiliza un láser para fragmentar y extraer cálculos de las vías urinarias. Una vez que el cálculo se localiza en la vejiga, el uréter o el riñón, se inserta una fibra óptica en el canal de trabajo del ureteroscopio y luego se activa el láser para fragmentar el cálculo en pedazos más pequeños. La fragmentación del cálculo se logra principalmente mediante ablación fototérmica. La absorción directa de la radiación láser conduce a la generación de calor y la posterior fusión y ablación de la piedra. Un mecanismo de ablación secundario resulta de la absorción de agua de la luz. El agua en los poros se vaporiza o expande rápidamente creando una alta presión localizada que también resulta en ablación. En general, el cirujano extrae las piezas más grandes a través de la uretra con una cesta pequeña, y las piezas más pequeñas se pueden pasar más tarde al orinar. Sin embargo, el cirujano puede proceder de forma diferente según el tipo de láser utilizado y sus parámetros.

La energía de pulso disponible depende del sistema láser utilizado, pero puede variar entre 0,2 y 6,0 J, aunque los ajustes típicos durante la ablación de cálculos renales oscilan entre 0,2 y 2,0 J.

Los valores típicos de frecuencia oscilan entre 5 Hz y 80 Hz debido a las limitaciones técnicas del láser de holmio.

Los valores típicos de duración del pulso para los láseres de holmio están entre 150 y 500 µs.

La razón principal por la que los láseres Holmium:YAG son actualmente los láseres clínicos estándar para litotricia es porque su longitud de onda de emisión es de 2120 nm. La luz en esta longitud de onda es fuertemente absorbida por el agua contenida dentro de los poros y bolsillos de la piedra, lo que lleva a la expansión térmica y la vaporización del agua que da como resultado una ablación mejorada. Además de esto, los láseres Ho:YAG han demostrado éxito en la ablación de una amplia gama de composiciones de piedra.

El número de modos de litotricia láser utilizados para la ablación de cálculos urinarios ha aumentado considerablemente en los últimos años. Sin embargo, estos modos se pueden agrupar en tres técnicas principales:

En la fragmentación, la ablación del cálculo en múltiples piezas se logra utilizando una energía de pulso alta a una frecuencia de pulso baja. Las piezas de mayor diámetro (> 2 mm) se recuperan mediante una cesta. Al desempolvar, el cálculo renal se rompe en pequeños pedazos con un diámetro de menos de 1 mm, en los que no es necesaria la recuperación activa de la cesta. Otra técnica se conoce como palomitas de maíz, donde la fibra se mantiene fija en un lugar y se usa una energía de pulso alta para crear un flujo turbulento y ablacionar iterativamente las piedras en pequeños pedazos. La Tabla 1 resume los valores típicos de la energía del pulso y la frecuencia del pulso para cada uno de los modos de litotricia con láser.

Modo de litotricia láser Energía del pulso (J) Frecuencia del pulso (Hz)

Quitar el polvo 0,2—0,5 50—80

Fragmentación 0,5—1,0 5—20

Palomitas de maíz ~1.5 20—40

Tabla 1.Modos de funcionamiento del láser más habituales utilizados con la litotricia con láser Holmium:YAG

El láser de estado sólido Holmium:YAG (Ho:YAG) se ha convertido en el láser más utilizado para la litotricia en las últimas décadas. Sus principales beneficios son su alta tasa de éxito comprobada en fragmentar muchos tipos de cálculos diferentes y su costo relativamente bajo para láseres de baja potencia. Sin embargo, esta tecnología también tiene sus limitaciones y desventajas. Los parámetros más críticos son:

La longitud de onda de emisión de los láseres Ho:YAG no coincide exactamente con el pico de absorción del agua alrededor de 2 µm. Los láseres de fibra de tulio tienen una longitud de onda de emisión más cercana al pico de absorción de agua, pero Monocrom ofrece la posibilidad de ajustar la longitud de onda de emisión por diseño para que coincida perfectamente con el pico de absorción de agua, lo que se ha demostrado que da como resultado una ablación de cálculos más eficiente.

La tasa de pulso máxima o frecuencia de pulso está típicamente entre el rango de 20-80 Hz. Esto limita las posibles estrategias de tratamiento, especialmente en el funcionamiento en modo polvo. Los últimos sistemas láser Ho:YAG ofrecen 100-120 Hz en tasa de repetición, mostrando cómo la tendencia es seguir aumentando este valor.

Lo que ofrece Monocrom es un sistema de diodo directo que se pulsa electrónicamente a una frecuencia que puede superar los 1000 Hz. Además de esto, nuestra tecnología de montaje de barra láser sin soldadura (Clamping) es insensible al desajuste de CTE entre el semiconductor y los electrodos, lo que permite una vida útil mejorada en aplicaciones de pulso duro.

Se observa una tendencia similar con la potencia media máxima con los últimos sistemas láser de alta potencia que ofrecen una potencia de salida de 120-140 W. El láser Monocrom @FLEX alcanza 105 W de potencia media, con la posibilidad de seguir aumentando este parámetro en la próxima generación serie.

La eficiencia de enchufe de pared de los láseres Ho:YAG es bastante baja, con valores de alrededor del 1-2%. El láser de fibra de tulio ha demostrado la mayor eficiencia de enchufe de pared, con valores máximos informados de alrededor del 10%. Una fuente de láser de diodo directo de Monocrom puede lograr una eficiencia máxima de conexión a la pared de alrededor del 5 %, que es al menos 4 veces lo que puede lograr un láser Ho:YAG.

Otro aspecto importante a tener en cuenta se relaciona con el hecho de que las soluciones de láser de diodo directo se pueden usar de manera efectiva en CW y operación pulsada. Este beneficio, en combinación con la capacidad de combinar perfectamente la longitud de onda de emisión con la absorción máxima de agua a baja y alta temperatura, lo convierte en una opción ideal para usar también en tratamientos que requieren ablación y/o coagulación de tejidos blandos, como la hiperplasia prostática benigna (HPB). A continuación se muestra un resumen de las ventajas y desventajas de las fuentes láser Ho:YAG y las fuentes láser de diodo directo que ofrece Monocrom a 2 µm.

Holmio:YAG

ventajas:

Desventajas:

Láser de diodo directo

ventajas:

Desventajas:

Escrito por Joan Montiel, Application Solution Manager de Monocrom