Comparison of holmium : yag and hthulium fiber lasers on tissue
Comparaison des lasers holmium : yag et thulium fibre sur des applications tissulaires
Résumé
The Holmium: YAG (Ho: YAG) laser is currently the benchmark laser in urology due to its efficiency and versatility: lithotripsy, incision of strictures (endopyelotomy, ureter and urethra), coagulation of tumors of the upper urinary excretory tract, and enucleation of the prostate for benign hyperplasia. However, this laser has several limitations:- Its wavelength of 2140 nm differs from the maximum absorption peak of water in tissue which is 1940 nm,- The laser pulse duration of around 250 microseconds is not optimal for applications requiring cutting or coagulation,- The laser beam produced (of the order of 300 µm) must be focused in optical fibers of small diameter (<365 µm) in order to be able to be used in flexible endoscopes. The scattering of laser radiation in these fibers can cause a loss of transmission as well as damage to the latter, which can lead to its rupture.- Finally, a high electrical intensity is necessary in order to make it work (laser + water cooling circuit), with a low efficiency (<0.1%)For these reasons, other options have been explored to improve these limits. A promising solution is the arrival of the Thulium fiber laser which offers several theoretical advantages:- Its wavelength ranges from 1750 nm to 2220 nm and therefore includes the maximum absorption spectrum of water (1940 nm)- The laser beam is 18 µm, which allows the use of optical fibers of smaller diameter, thus providing more flexibility when using with flexible endoscopes- it is a fiber laser pumped by means of diode lamps instead of a flash lamp and offering a better efficiency (> 5%) which allows a greater compactness of the laser and a cooling system to air.Thulium fiber laser is not currently marketed in Europe and does not have any evaluations on its effects on tissue or on lithotripsy compared to them of the current reference laser (Ho: YAG laser). Preliminary work has been carried out at the tissue level with a Thulium fiber laser different from that proposed [1]. Likewise, studies evaluating the Ho: YAG laser are rare [2].The objectives of this science thesis will be to compare the pulsed Thulium fibered and Ho: YAG lasers on an ex vivo tissue application:- Material: Thulium fiber laser (IPG, 50W) and Lumenis 120 W- Comparison of the efficiencies on different tissues (urothelial (bladder and ureter) and prostate) by varying the following parameters: laser parameters (pulse duration, energy, frequency), the laser mode used (Ho: YAG standard mode and Thulium fiber in standard mode), diameter of the laser fibers, the distance between the end of the laser fiber and the fabric. The experiments will be repeated 5 times. The effect will be appreciated by a blind histological study of the laser used to study the depth of the laser incision, the area of coagulation produced.- Study the volume of prostate tissue ablation by laser vaporization by varying the following parameters: laser parameters (pulse duration, energy, frequency), the laser mode used (Ho: YAG standard mode, MOSES Technology mode for Ho : YAG and Thilium fiber in standard mode), diameter of the laser fibersClinical applications:- It will be a question of determining the laser parameters that can be recommended according to the type of surgical intervention (coagulation of tumor of the upper urinary excretory tract, prostatic enucleation, stenosis incision) and the desired effect
Le laser Holmium : YAG (Ho: YAG) est actuellement le laser de référence en urologie du fait de son efficacité et sa polyvalence : lithotripsie, incision de sténoses (endopyélotomie, uretère et urètre), coagulation des tumeurs de la voie excrétrice urinaire supérieure, et énucléation de la prostate pour hyperplasie bénigne. Cependant, ce laser présente plusieurs limites :- Sa longueur d'onde de 2140 nm diffère du pic d’absorption maximal de l’eau dans les tissus qui est de 1940 nm,- La durée d'impulsion laser de l'ordre de 250 microsecondes n'est pas optimale pour des applications nécessitant une coupe ou une coagulation,- Le faisceau laser produit (de l’ordre de 300 µm) doit être focalisé dans des fibres optiques de petit diamètre (< 365 µm) pour pouvoir être utilisées dans des endoscopes souples. La diffusion du rayonnement laser dans ces fibres peut entraîner une perte de transmission ainsi que des lésions de cette dernière pouvant aller jusqu’à sa rupture.- Enfin, une haute intensité électrique est nécessaire afin de le faire fonctionner (laser + circuit de refroidissement à eau), avec un faible rendement (<0.1%)Pour ces raisons, d’autres options ont étudiées afin d’améliorer ces limites. Une solution prometteuse est l’arrivée du laser Thulium fibré qui offre plusieurs avantages théoriques :- Sa longueur d’onde s’étale de 1750 nm à 2220 nm et comprend donc le spectre d’absorption maximal de l’eau (1940 nm)- Le faisceau laser est de 18 µm, ce qui permet d’utiliser des fibres optiques de plus petit diamètre, offrant ainsi plus de flexibilité lors de l’utilisation avec des endoscopes souples- il s’agit d’un laser fibré pompé au moyen de lampes à diode au lieu d’une lampe à flash et offrant un meilleur rendement (>5%) ce qui permet une plus grande compacité du laser et un système de refroidissement à air.De laser Thulium fibré n’est actuellement pas commercialisé en Europe et ne dispose pas d’évaluations sur ses effets tissulaires ou sur la lithotripsie en comparaison à eux du laser de référence actuel (laser Ho:YAG). Des travaux préliminaires ont été réalisés au niveau tissulaire avec un laser Thulium fibré différent de celui proposé [1]. De même, les études évaluant le laser Ho :YAG sont rares [2].Les objectifs de cette thèse de science seront de comparer les lasers pulsés Thulium fibré et Ho:YAG sur une application tissulaire ex vivo :- Matériel : Laser Thulium fibré (IPG, 50W) et Lumenis 120 W- Comparaison des efficacités sur différents tissus (urothélial (vessie et uretère) et prostatique) en faisant varier les paramètres suivants : paramètres lasers (durée d’impulsion, énergie, fréquence), le mode laser utilisé (Ho:YAG mode standard et Thulium fibré en mode standard), diamètre des fibres lasers, la distance entre l’extrémité de la fibre laser et le tissu. Les expériences seront répétées 5 fois. L’effet sera apprécié par une étude histologique en aveugle du laser utilisé afin d’étudier la profondeur de l’incision laser, la zone de coagulation produite.- Etudier le volume d’ablation tissulaire prostatique par vaporisation laser en faisant varier les paramètres suivants : paramètres lasers (durée d’impulsion, énergie, fréquence), le mode laser utilisé (Ho :YAG mode standard, mode MOSES Technology pour l’Ho:YAG et Thilium fibré en mode standard), diamètre des fibres lasersApplications cliniques :- Il s’agira de déterminer les paramètres lasers pouvant être recommandés en fonction du type d’intervention chirurgicale (coagulation de tumeur de la voie excrétrice urinaire supérieure, énucléation prostatique, incision de sténose) et de l’effet recherché
Origine : Version validée par le jury (STAR)