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Nov 26, 2023

Explorer de nouvelles sources laser pour la lithotritie

Les calculs rénaux sont fréquents dans les pays développés et touchent environ 10 % de la

Les calculs rénaux sont fréquents dans les pays développés et touchent environ 10 % de la population. La lithotripsie au laser, principalement par urétéroscopie avancée, est devenue une technique majeure pour l'ablation chirurgicale mini-invasive des calculs urétéraux et rénaux. Le laser Holmium:YAG à l'état solide pompé par lampe flash a été la technologie dominante dans la lithotritie laser au cours des deux dernières décennies. Cependant, cette technologie mature a des limites fondamentales. Des technologies alternatives, telles que les lasers à fibre Thulium, les lasers Thulium:YAG et les lasers Erbium:YAG, ont également été explorées pour la lithotripsie au laser.

La lithotripsie au laser est une technique endoscopique mini-invasive (urétéroscopie) qui utilise un laser pour fragmenter et retirer les calculs des voies urinaires. Une fois que la pierre est localisée dans la vessie, l'uretère ou le rein, une fibre optique est insérée dans le canal de travail de l'urétéroscope, puis le laser est activé pour fragmenter la pierre en plus petits morceaux. La fragmentation de la pierre est principalement obtenue par ablation photothermique. L'absorption directe du rayonnement laser conduit à la génération de chaleur et à la fusion et à l'ablation ultérieures de la pierre. Un mécanisme d'ablation secondaire résulte de l'absorption d'eau de la lumière. L'eau dans les pores se vaporise ou se dilate rapidement, créant une pression localisée élevée entraînant également une ablation. En général, le chirurgien enlève les plus gros morceaux à travers l'urètre avec un petit panier, et les plus petits morceaux peuvent être passés plus tard avec la miction. Cependant, le chirurgien peut procéder de manière différente selon le type de laser utilisé et ses paramètres.

L'énergie d'impulsion disponible dépend du système laser utilisé, mais elle peut varier entre 0,2 et 6,0 J, bien que les réglages typiques pendant l'ablation des calculs rénaux varient de 0,2 à 2,0 J.

Les valeurs de fréquence typiques vont de 5 Hz à 80 Hz en raison des contraintes techniques du laser Holmium.

Les valeurs de durée d'impulsion typiques pour les lasers Holmium sont comprises entre 150 et 500 µs.

La principale raison pour laquelle les lasers Holmium:YAG sont actuellement les lasers cliniques standard pour la lithotripsie est leur longueur d'onde d'émission à 2120 nm. La lumière à cette longueur d'onde est fortement absorbée par l'eau contenue dans les pores et les poches de la pierre, ce qui entraîne une dilatation thermique et une vaporisation de l'eau qui se traduit par une ablation améliorée. En plus de cela, les lasers Ho:YAG ont montré le succès de l'ablation d'une large gamme de compositions de pierre.

Le nombre de modes de lithotritie laser utilisés pour l'ablation des calculs urinaires a considérablement augmenté ces dernières années. Cependant, ces modes peuvent être regroupés en trois techniques principales :

Dans la fragmentation, l'ablation de la pierre en plusieurs morceaux est réalisée en utilisant une énergie d'impulsion élevée à une faible fréquence d'impulsion. Les morceaux de diamètre supérieur (> 2 mm) sont récupérés à l'aide d'un panier. Lors du dépoussiérage, le calcul rénal est brisé en petits morceaux d'un diamètre inférieur à 1 mm, dans lesquels la récupération active du panier n'est pas nécessaire. Une autre technique est connue sous le nom de popcorning, où la fibre est maintenue fixe dans un endroit et une énergie d'impulsion élevée est utilisée pour créer un flux turbulent et ablater de manière itérative les pierres en petits morceaux. Le tableau 1 résume les valeurs typiques d'énergie d'impulsion et de fréquence d'impulsion pour chacun des modes de lithotritie laser.

Mode de lithotritie laser Énergie d'impulsion (J) Fréquence d'impulsion (Hz)

Dépoussiérage 0,2—0,5 50—80

Fragmentation 0,5—1,0 5—20

Maïs soufflé ~1,5 20—40

Tableau 1.Modes de fonctionnement laser les plus typiques utilisés avec la lithotritie laser Holmium:YAG

Le laser Holmium:YAG (Ho:YAG) à l'état solide est devenu le laser le plus utilisé pour la lithotripsie au cours des dernières décennies. Ses principaux avantages sont son taux de réussite élevé éprouvé dans la fragmentation de nombreux types de pierre différents et son coût relativement faible pour les lasers de faible puissance. Cependant, cette technologie a aussi ses limites et ses inconvénients. Les paramètres les plus critiques sont :

La longueur d'onde d'émission des lasers Ho:YAG ne correspond pas exactement au pic d'absorption de l'eau autour de 2 µm. Les lasers à fibre Thulium ont une longueur d'onde d'émission plus proche du pic d'absorption d'eau, mais Monocrom offre la possibilité d'ajuster la longueur d'onde d'émission par conception pour correspondre parfaitement à l'absorption du pic d'eau, ce qui s'est avéré aboutir à une ablation plus efficace des calculs.

La fréquence d'impulsion ou la fréquence d'impulsion maximale se situe généralement entre 20 et 80 Hz. Ceci limite les stratégies de traitement possibles notamment en fonctionnement en mode dépoussiérage. Les derniers systèmes laser Ho:YAG offrent un taux de répétition de 100 à 120 Hz, ce qui montre comment la tendance est de continuer à augmenter cette valeur.

Ce que propose Monocrom est un système de diodes directes qui est pulsé électroniquement à une fréquence pouvant dépasser 1000 Hz. En plus de cela, notre technologie de montage de barre laser sans soudure (Clamping) est insensible au décalage CTE entre le semi-conducteur et les électrodes, permettant une durée de vie améliorée dans les applications à impulsions fortes.

Une tendance similaire est observée avec la puissance moyenne maximale avec les derniers systèmes laser haute puissance offrant une puissance de sortie de 120-140 W. Le laser Monocrom @FLEX atteint une puissance moyenne de 105 W, avec la possibilité de continuer à augmenter ce paramètre dans la série de prochaine génération.

L'efficacité de la prise murale des lasers Ho:YAG est plutôt faible avec des valeurs d'environ 1 à 2 %. L'efficacité de la prise murale la plus élevée a été démontrée par le laser à fibre de thulium, avec des valeurs maximales signalées autour de 10 %. Une source laser à diode directe de Monocrom peut atteindre une efficacité de prise murale maximale d'environ 5 %, soit au moins 4 fois ce qui peut être réalisé par un laser Ho:YAG.

Un autre aspect important à prendre en compte concerne le fait que les solutions laser à diode directe peuvent être utilisées efficacement en fonctionnement CW et pulsé. Cet avantage, associé à la capacité d'adapter parfaitement la longueur d'onde d'émission à l'absorption des pics d'eau à basse et haute température, en fait un choix idéal à utiliser également dans les traitements nécessitant l'ablation et/ou la coagulation des tissus mous, tels que l'hyperplasie bénigne de la prostate (HBP). Vous trouverez ci-dessous un résumé des avantages et des inconvénients des sources laser Ho:YAG et des sources laser à diode directe proposées par Monocrom à 2 µm.

Holmium: YAG

Avantages :

Désavantages:

Laser à diode directe

Avantages :

Désavantages:

Écrit par Joan Montiel, gestionnaire de solutions d'application chez Monocrom