Operacje chirurgiczne niemal spowszedniały, niemniej subtelność procedur medycznych dotyczących mózgu i rdzenia kręgowego zmusza lekarzy i pacjentów do rozważania rozwiązań alternatywnych. Europejscy naukowcy mogą jednak to zmienić dzięki opracowaniu lasera, umożliwiającego przeprowadzanie minimalnie inwazyjnej operacji neurochirurgicznej. Osiągnięcie to jest wynikiem prac prowadzonych w ramach interdyscyplinarnego projektu unijnego przez partnerów z siedmiu państw europejskich, którzy opracowali stołowy system laserowy na ciele stałym do cięcia tkanki mózgowej z bezprecedensową precyzją. Wyniki stanowią dorobek projektu MIRSURG (Systemy laserowe na ciele stałym w podczerwieni średniej do minimalnie inwazyjnych zabiegów chirurgicznych), który otrzymał niemal 2,8 mln EUR dofinansowania z tematu "Technologie informacyjne i komunikacyjne" (TIK) Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

Inspiracji do projektu należy szukać w roku 1999, kiedy to naukowcy z Uniwersytetu Vanderbilt w USA usunęli guza mózgu za pomocą lasera na swobodnych elektronach o długości fali 6,45 mikrona. Długość fali ma istotne znacznie, gdyż zakres widmowy podczerwieni średniej został uznany w toku wielu wczesnych eksperymentów z różnymi tkankami miękkimi za najlepiej sprawdzający się w operacjach chirurgicznych. Mimo tego, specjalistyczna wiedza technologiczna nie trafiła do sal operacyjnych, gdyż potrzebnego sprzętu nie można było tam zmieścić. Na przykład lasery na swobodnych elektronach to ogromne obiekty bazujące na akceleratorach, które są zarówno drogie, jak i zazwyczaj nieprzystosowane do rutynowego używania w warunkach klinicznych.

Celem rozpoczętego w 2008 r. projektu MIRSURG było opracowanie źródła laserowego, które emitowałoby falę o długości zbliżonej do 6,45 mikronów (µm) i zapewniało wysoką energię pojedynczego impulsu oraz średnią moc, umożliwiając minimalnie inwazyjny zabieg neurochirurgiczny. Partnerzy projektu są przekonani, że to osiągnięcie wypełni lukę w zakresie laserów na ciele stałym pompowanych diodami w zakresie widmowym średniej podczerwieni około 6,45 mikronów.

"Nie było jak do tej pory zwartych i niezawodnych laserów na ciele stałym o pożądanej długości fali średniej podczerwieni" - zauważył dr Valentin Petrov z Instytutu Optyki Nieliniowej i Spektroskopii Krótkich Impulsów im. Maxa Borna (MBI), który kierował pracami w ramach projektu.

W czasie niedawnego spotkania w Saint-Louis we Francji zespół MIRSURG zaprezentował dosyć zwarty prototyp na ciele stałym, który mieści się na blacie. Pożądana fala optyczna o długości 6,45 mikronów jest generowana poprzez przemianę częstotliwości. Wiązka laserowa o długości fali niemal 2,0 mikronów jest przekształcana na średnią podczerwień za pomocą nieliniowych kryształów optycznych.

Nowy laser emituje krótkie impulsy o długości dokładnie 6,45 mikronów o częstotliwości powtarzania 100 - 200 herców (Hz), co zapewnia docelową, średnią moc ponad 1,0 wata. Znacząco zredukowane straty poboczne przy tej długości fali wynikają z połączenia absorpcji wody i rezonansowego nagrzewania laserowego niewodnych komponentów (białek). Głębokość penetracji w tej długości fali stanowi rząd kilku mikronów, co jest porównywalne z wielkością komórki, a przez to bliskie wartości optymalnej, nieosiągalnej dla żadnego innego, nowoczesnego lasera.

Partnerzy MIRSURG planują dalszą optymalizację nowego lasera stołowego, ocenę jego zdolności do ablacji tkanek oraz, być może w toku kolejnego projektu, zaprezentowanie rzeczywistej operacji z użyciem lasera 6,45 mikrona na ciele stałym "Mam nadzieję, że w najbliższej przyszłości tego typu laser będzie mógł się stać praktycznym narzędziem chirurgicznym w każdej, specjalistycznej sali operacyjnej" - stwierdził dr Petrov.

Źródło: CORDIS