Tissue welding with 980nm and 1064nm lasers: Effect of pulse modulation

Abstract

Lazerler dokuyu buharlaştırabilme, kesi yaparken aynı zamanda kanamayı durdurabilme ve cerrahi endikasyonları en aza indirme gibi çeşitli biyolojik etkileri ile çağımız modern tıbbının vazgeçilmez ürünleri haline gelmişlerdir. Lazer ile doku kaynağı uygulaması lazer enerjisinin dokuları birleştirmek için kullanıldığı ve klinik uygulamalarda da özellikle kesilerin kapatılmasında etkili olduğu kanıtlanmış bir yöntemdir. Bu çalışmada sürekli uygulamaya nazaran daha az termal zarar oluşturduğu bilinen atımlı lazer modunun farklı iki dalga boyundaki 980 nm ve 1064 nm etkileri 18 Wistar cinsi sıçan (rasgele seçilmiş, 200-220 g arası, dişi) üzerinde araştırılmıştır. 3 çift kesi omurga ortada kalacak şekilde paralel olarak açılmış ve daha sonra her bir noktasal atış için 1 Watt' lık optik güç 10 saniye (500 ms açık – 500 ms kapalı) süre ile kesi üzerine aktarılmıştır; böylelikle her bir noktasal atışta dokuya aktarılan toplam enerji 5 Joule' dür. Lazer cerrahisinden sonra denekler iki gruba ayrılmış ve bulunduğu gruba göre iyileşme sürecinin 4. ve 7. günlerinde hayatlarına son verilmiştir. Deri örnekleri toplandıktan ve doku takibi yapıldıktan sonra histolojik termal değişim analizleri belli kriterlere bakılarak yapılmıştır. Bu kriterler: Hipertermal alan tespiti ve sayısallaştırılması, granülasyon ve koagülasyon alanlarının tespiti ve sayısallaştırılması, ve kesinin iyileşme sürecindeki açıklık kapalılık boyutlarının sayısallaştırılmasıdır. 7. Günde kesilerin genel kapanma durumları 4. Gündeki kapanma durumlarından daha iyi olduğu gözlemlenmiştir. Kesinin derinlemesine kapanma miktarı ve hipertermal alan 980 nm ile kapatılan kesilerde 1064 nm ile kapatılan kesilere göre daha azdır. Koagülasyon alanı 1064 nm ile kapatılan kesilerde her iki günde de yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Yine her iki grupta granülasyon alanlarının bulunduğu ve özellikle 1064 nm lazer ile kapatılan kesilerde granülasyonun çok daha fazla artış gösterdiği tespit edilmiştir.

Lasers have alreday become irreplacable tools in biological applications and in modern medicine as it has the power to cauterizd as it cuts, vaporize the tissue and reduce the surgical trauma. Laser tissue welding is a process that utilizes use of laser energy to join or bond tissues and has proven to be effective in clinical applications, such as tissue incision closure. Study was performed on 18 Wister rats (randomly selected) weighing 200-220g in order to study side effects of 980nm and 1064nm laser pulse modulation for which is known to cause milder thermal damages when compared to CW mode. Incisions were made on dorsal region and closed by laser irradiation at 1W for 10 seconds (exposure time) and 5J per spot. Post surgically animals were divided into two groups and sacrificed at 4th and 7th day. Once samples were taken and tissue processed, histological analysis was performed by quantifying thermal changes on tissues by determining and analysing hypothermal area, granulation and coagulation area as well as the length of the incision line. It was found that closure of incision line was better and thighter at 7th day post-irradiation than at 4th. The incision line length and hypothermal area were less in samples irradiated with 980nm laser than those irradiated with 1064nm laser yet the difference was not signifıcant. Granulation area differed significantly at 4th day where the same pattern was not observed at 7th day. Coagulation area was present in samples of both groups with no statistical difference.