Thulium Fiber Laser – la svolta nella tecnologia laser
Cos’è la tecnologia laser a fibra di Tulio?
Il laser a fibra di Tulio (TFL) utilizza fibre di silicio, lunghe e sottili, drogate con Tulio quale materiale attivo (medium). Laser a diodi multipli pompano energia attraverso la fibra, eccitando gli ioni di Tulio. I fotoni sono emessi con una lunghezza d’onda di 1940 nm e sono indirizzati sull’area di intervento tramite la fibra d’uscita.
È possibile scegliere fra due modalità di funzionamento: con emissione continua o pulsata. Inoltre il TFL può operare con diverse impostazioni riguardanti l’energia, la frequenza e la forma dell’impulso. Un sistema di pompaggio ad alta efficienza consente di ottenere elevate potenze, generando piccole quantità di calore. Per questa ragione, rispetto ad altri sistemi laser, l’apparato di raffreddamento è notevolmente più piccolo con conseguente riduzione del peso totale del sistema TFL. Grazie al sottile amplificatore di luce e al profilo maggiormente uniforme, si possono utilizzare fibre chirurgiche più piccole.
Principali applicazioni cliniche della tecnologia TFL
Trattamento dei calcoli
Una delle principali applicazioni della tecnologia laser (fra cui i laser Ho:YAG e TFL) è l’ureteroscopia flessibile utilizzata per il trattamento dei calcoli renali e dell’uretere. Questa procedura, sia diagnostica che terapeutica, consente un trattamento dei calcoli mini-invasivo che non danneggia la barriera cutanea.
Trattamento dei tessuti molli
La tecnologia d’avanguardia del laser al Tulio permette l’esecuzione di procedure finalizzate alla diagnosi e al trattamento di patologie dei tessuti molli, fra cui l’iperplasia prostatica benigna (IPB).
Trattamento dell'IBP
Le opzioni terapeutiche con utilizzo del laser per la IPB comprendono: vaporizzazione, enucleazione endoscopica della prostata (EEP), resezione e ablazione. Nella maggioranza dei casi, l’EEP è la procedura di elezione. Sebbene vari laser siano stati testati per l’EEP, la notevole efficacia dei laser a Olmio ha determinato la preferenza per l’enucleazione con tali strumenti (HoLEP) che consentono di rimuovere grandi quantità di tessuto nella prostata, a prescindere dalle sue dimensioni.
Tuttavia la recente comparsa nell’armamentario urologico del laser al Tulio potrebbe modificare questo paradigma. Infatti, pur generando identiche potenze medie e di picco (100 W), il TFL non brucia i tessuti ed esegue tagli precisi e puliti.
Quali sono le differenze fra la tecnologia Ho:YAG e quella a fibra di Tulio?
“Più fine e veloce”
Il laser a Olmio è usato in urologia da oltre vent’anni (approfondimenti sul laser Ho:YAG qui). Alcuni vantaggi fondamentali rispetto ad altre tecniche esistenti per litotrissia lo hanno consacrato come principale strumento per tale impiego [1, 2]. Tuttavia recenti progressi hanno consentito l’avvento di una nuova tecnologia promettente: il laser a fibra di Tulio. In base a studi effettuati, il laser al Tulio offre i seguenti vantaggi per la litotrissia rispetto al laser Ho:YAG [1, 2]:
Frantumazione e polverizzazione altamente efficaci
Sebbene il laser per litotrissia a Olmio (Ho:YAG) possa operare con impulsi laser ad alta energia, un funzionamento efficiente durante la litotrissia è limitato dalla bassa frequenza di emissione degli impulsi (∼10 Hz). Per contro, il laser al Tulio eroga una bassa energia per singolo impulso, ma opera in modo efficiente con elevate frequenze di emissione degli impulsi (fino a 1000 Hz). La più elevata frequenza di emissione degli impulsi migliora notevolmente la polverizzazione (dusting) con una maggiore quantità di polvere e un minor volume di particolato [1, 2].
Maggiore sicurezza
La lunghezza d’onda del TFL (λ = 1908 nm) è abbinata a un maggiore coefficiente di assorbimento dell’alta temperatura da parte dell’acqua nei tessuti, rispetto alla lunghezza d’onda del laser Ho:YAG (λ = 2120 nm). Di conseguenza si può ottenere una migliore ablazione del calcolo [2]. Inoltre i tessuti più profondi e la profondità di penetrazione dell’acqua sono un vantaggio per la sicurezza del TFL [1].
Migliore manovrabilità grazie alle fibre più sottili e a una maggiore operatività
Il fascio laser in uscita dal connettore chirurgico in fibra è circa 16 volte più sottile, con una conseguente diminuzione del diametro della fibra da 200 µm a 50 µm. È pertanto possibile aumentare l’energia erogata dal laser, generando una luce laser più focalizzata: 70 µm nel TFL rispetto ai 300 µm del laser Ho:YAG. La flessibilità delle fibre più sottili agevola notevolmente l’impiego di un minuscolo ureteroscopio in zone anatomiche difficili da raggiungere [1, 2]. Inoltre le fibre del TFL sono più resistenti alla rottura e meno suscettibili alla degradazione da bruciatura, assicurando quindi una maggiore durata e minori costi d’impiego.
Il sistema TFL si presenta come uno strumento più piccolo e leggero, generalmente più silenzioso e impiega una presa di corrente standard. Inoltre non necessita di raffreddamento ad acqua né di allineare la lampada e lo specchio laser prima dell’uso. In sala operatoria tali caratteristiche fanno risparmiare spazio prezioso e costi di installazione. Consentono inoltre un utilizzo immediato, se si decide sul momento di intervenire con il laser.
Migliore visibilità e minore retropulsione
Rispetto al laser Ho:YAG si osserva una notevole riduzione della retropulsione. Inoltre le fibre più sottili consentono una maggiore irrigazione attraverso il minuscolo canale all’interno dello strumento con migliore visibilità per una procedura anche più sicura.
E per concludere, ma non meno importante, generazione di super impulsi
La fibra al Tulio di questo laser permette di aumentare la durata dell’impulso fino a 12 ms. Gli impulsi sono regolari, per cui la loro potenza di picco è costante: si creano così dei super impulsi. Questo effetto è stabile nel tempo, rendendo affidabile la potenza in uscita. Al contrario, gli impulsi generati dal laser Ho:YAG non sono uguali tra loro.
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Bibliografia
- Traxer O, Keller EX. Thulium fiber laser: the new player for kidney stone treatment? A comparison with Holmium:YAG laser. World J Urol. 2020 Aug;38(8):1883-1894. doi: 10.1007/s00345-019-02654-5. Epub 2019 Feb 6. PMID: 30729311; PMCID: PMC7363731
- Blackmon RL, Irby PB, Fried NM. Comparison of holmium:YAG and thulium fiber laser lithotripsy: ablation thresholds, ablation rates, and retropulsion effects. J Biomed Opt. 2011 Jul;16(7):071403. doi: 10.1117/1.3564884. PMID: 21806249
- Kronenberg P, Traxer O. The laser of the future: reality and expectations about the new thulium fiber laser-a systematic review. Transl Androl Urol. 2019 Sep;8(Suppl 4):S398-S417. doi: 10.21037/tau.2019.08.01. PMID: 31656746; PMCID: PMC6790412.
- Panthier, Frédéric et al. “Comparison of the ablation rates, fissures and fragments produced with 150 µm and 272 µm laser fibers with superpulsed thulium fiber laser: an in vitro study.” World journal of urology vol. 39,6 (2021): 1683-1691. doi:10.1007/s00345-020-03186-z
- Keller, Etienne Xavier et al. “Thulium fiber laser: ready to dust all urinary stone composition types?.” World journal of urologyvol. 39,6 (2021): 1693-1698. doi:10.1007/s00345-020-03217-9
- Andreeva, Viktoria et al. “Preclinical comparison of superpulse thulium fiber laser and a holmium:YAG laser for lithotripsy.” World journal of urology vol. 38,2 (2020): 497-503. doi:10.1007/s00345-019-02785-9
- Kronenberg, Peter et al. “Outcomes of thulium fibre laser for treatment of urinary tract stones: results of a systematic review.” Current opinion in urology vol. 31,2 (2021): 80-86. doi:10.1097/MOU.0000000000000853
- Khusid JA, Khargi R, Seiden B, Sadiq AS, Atallah WM, Gupta M. Thulium fiber laser utilization in urological surgery: A narrative review. Investig Clin Urol. 2021;62(2):136-147. doi:10.4111/icu.20200467