Hogyan vált a lézer terápiás eszközzé?

Annak ellenére, hogy kezdetekben a lézert nem sokrétű gyakorlati felhasználásra szánták, az orvostudományi felhasználása pár éven belül megtörtént. Egy kis történeti áttekintés.

A lézer a fizioterápia II. csoportjának, a fototerápiának a része. Ebbe a csoportba tartozik a helioterápia, az infravörös sugárzás (IR), az ultraibolya sugárzás (UIR), a LASER és a bioptron (polarizált fény) is.

A LASER az angol Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation kifejezés rövidítése (L.A.S.E.R.), tehát egy mozaikszó, ám magyarul a köznapi szóhasználatban a lézer írásmód is elterjedt. Az eredeti kifejezés azt jelenti, hogy "fényerősítés a sugárzás indukált emissziójával". A lézer működéséhez tehát az szükséges, hogy domináljon az indukált emisszió, és a fény általa erősödjön. A lézer egy olyan fényforrás, amely indukált emissziót használ egybefüggő fénysugár létrehozására. A lézerek tekintetében fény alatt bármilyen frekvenciájú elektromágneses sugárzást érthetünk, nem kizárólag csak a látható fény tartományába eső sugárzást. Ennek megfelelően beszélhetünk például infravörös sugárzást (IR) és ibolyántúli sugárzást (UVR) kibocsátó lézerekről is.

Az elmélettől a gyakorlatig

A lézerek működésének alapjául szolgáló indukált emisszió létezését elméleti úton már Einstein a XX. század elején felvetette, de a bizonyítására egészen az 1940-es évekig nem került sor. Az első lézert az amerikai Theodore Harold Maiman fejlesztette ki 1960-ban, és még ugyanebben az évben került sor az első hélium-neon-gázlézer megalkotására. 1964-ben Alexander Mihajlovics Prohorov szovjet akadémikus, Charles Hard Townes amerikai és Nyikolaj Gennagyijevics Baszov szovjet fizikus a lézer és mézer megalkotásához vezető kvantum-elektrodinamikai kutatásért megosztva Nobel-díjat kapott.

Legegyszerűbben kifejezve a lézersugár egy megfelelő szerkezettel létrehozott, összetartott (koncentrált) fénysugár. Ebből következik, hogy a lézer működési elve a fény gerjesztésén alapul. Az aktív környezetből energiát pumpálnak a rezonátorba, amiben gerjesztik a rezonátorban jelen levő elektronokat. Az alapállapotba visszaeső elektronok fotonokat bocsátanak ki, amelyek a rezonátorban további elektronokat gerjesztenek, stimulálnak. A nagy energiájú fotonok a rezonátor egy féláteresztő tükrén át lépnek ki a szerkezetből. A kilépő fénynyaláb ekkor már koncentrált és egységes hullámhosszú.

A lézer felhasználása a gyógyászatban

A lézer orvostudományi felhasználása pár éven belül megtörtént, már 1961-ben Campbell és Koester a rubin- és He-Ne-lézer szemészeti alkalmazásának lehetősségeit vizsgálata, fotocoagulatiót és a tumorok roncsolási lehetősségeit kutatták. Egy évvel később már sor került az első lézeres szemészeti beavatkozásra is, valamint ugyanebben az évben az Optical Society of America által rendezett konferencián már több előadás is a lézerek orvosi felhasználásáról szólt. 1963-ban Goldman a szájüreg képleteire és a fogakra alkalmazott lézersugár hatását vizsgálta. 1964-ben McGuff elvégezte az első lézeres tumoreltávolítást, állatkísérletes modellen. 1965-ben felismerték, hogy a CO2-lézer képes a bőrt átvágni, állatksérletben igazolták a lézeres laparotomia előnyeit (pontosság, vérzésmentesség, minimális szöveti roncsolás), majd 4 évvel később, 1969-ben forgalomba hozták az első klinikai felhasználásra szánt CO2-lézert.

1970-ben már gyomorvérzés csillaptását végezte Goodal munkatársaival, majd 1974-ben a magyar sebész orvos, Mester Endre kezdte el vizsgálni a kis teljesítményű lézerek biostimulációs hatásait, és lényegében lefektette a sokt-laser terápia alapjait. 1974-ben Mester Endre megalapította a Lézerkutató Központot Budapesten, ahol haláláig dolgozott. A fia továbbvitte munkásságát és az Egyesült Államokban fejlesztette tovább.

1975-ben megrendezésre került az első orvosi nemzetközi laser konferencia, ahol a lehetséges alkalmazási területek köre a sebészet, szemészet, fizikoterápia és gastroenterológia szakágak mellett az urológia és fül-orr-gégészet is potenciális alkalmazóként merült fel. 1986-ben elvégezték az első laseres-endoszkópos epekőzúzást (Ludwig Demling), majd a lézerek orvosi alkalmazásának területe az 1980-as, 1990-es évekre még inkább kiszélesedett, manapság már nehéz olyan orvosi területet mondani, ahol a lézer nem kerül felhasználásra akár diagnosztika, akár terápiás célból.

Az egészségügyben használt lézerek csoportosítása

A használatban lévő lézerek több szempont alapján is csoportosíthatóak, de leginkább aszerint történik a besorolás, hogy milyenek az eszközből kilépő fény jellemzői (hullámhossz-fotonenergia, folytonos vagy impulzus, milyen az impulzusenergia, teljesítmény), milyen a lézerközeg halmazállapota és milyen a pumpálás módja.

Az aktív közeg halmazállapota alapján beszélhetünk gázlézerekről, folyadéklézerekről, szilárdtestlézerekről és félvezető lézerekről.

A gerjesztés módjai is eltérőek lehetnek – az aktív közegben a lézerek működéséhez szükséges gerjesztést (populációinverziót) 3-féle módon érhetjük el: optikai pumpálással (koherens, inkoherens), elektronütköztetéssel (rugalmas, rugalmatlan), kémiai reakciókkal.

A jelenleg a gyógyászatban leginkább használt lézerek lehetnek:

• gázlézerek (hélium-neon, argon-ion, szén-dioxid, excimer és exciplex lézerek)
• festéklézerek (aktív közegük valamilyen benzolgyűrűket tartalmazó szerves festék híg – vizes vagy alkoholos – oldata)
• szilárdtestlézerek (rubinlézer, YAG- és üveglézer)
• félvezető lézerek.

A lézereket diagnosztikai és terápiás céllal egyaránt alkalmazzák a bőrgyógyászatban, a reumatológiában, daganatos betegségek kezelésében, sebészetben, sőt a fogászati és fül-orr gégészeti problémák kezelésében is. A lézerterápiáról részletesebben a cikk folytatásában olvashat.

Folytatás Lézerterápia - mit érdemes tudnunk róla?

Forrás: WEBBeteg
Orvos szerzőnk: Dr. Bálint Anita, reumatológus