Usar lasers em vez de bisturis e serras traz muitos benefícios na cirurgia. No entanto, eles são usados ​​apenas em casos isolados. Mas isso pode estar prestes a mudar:os sistemas laser estão cada vez mais inteligentes e melhores, como demonstra uma equipa de investigação da Universidade de Basileia.



Mesmo em 1957, quando Gordon Gould cunhou o termo “laser” (abreviação de “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”), ele já imaginava as possibilidades de seu uso na medicina. Os cirurgiões seriam capazes de fazer incisões precisas sem sequer tocar no paciente.

Antes que isso acontecesse, porém, havia – e ainda há – muitos obstáculos a serem superados. Fontes de luz controladas manualmente foram substituídas por sistemas mecânicos e controlados por computador para reduzir lesões causadas por manuseio desajeitado. A mudança de feixes contínuos para lasers pulsados, que ligam e desligam rapidamente, reduziu o calor que produzem. Os avanços técnicos permitiram que os lasers entrassem no mundo da oftalmologia no início da década de 1990. Desde então, a tecnologia também avançou em outras áreas da medicina, mas apenas em relativamente poucas aplicações substituiu o bisturi e a serra de osso.

As preocupações de segurança são o obstáculo mais importante:como podemos evitar lesões nos tecidos circundantes? Até que ponto a profundidade de corte pode ser controlada para que as camadas mais profundas do tecido não sejam acidentalmente danificadas?

Pesquisadores da Universidade de Basileia acabam de dar uma contribuição importante para o uso seguro e preciso de lasers com sua recente publicação na revista Lasers in Surgery and Medicine . A equipe de pesquisa, liderada pela Dra. Ferda Canbaz do Departamento de Engenharia Biomédica de Basileia e pelo professor Azhar Zam, ex-integrante da Universidade de Basileia, mas agora baseado na Universidade de Nova York, desenvolveu um sistema que combina três funções:corta osso, controla a profundidade de corte e diferencia entre diferentes tecidos.

Três lasers direcionados a um ponto

Essas três funções são realizadas por três lasers alinhados para focar no mesmo ponto. O primeiro laser serve como um sensor de tecido, pois examina os arredores do local onde o osso será cortado.

Pulsos são enviados com este laser para a superfície em intervalos regulares, por assim dizer, vaporizando um pouquinho de tecido a cada vez. A composição deste tecido vaporizado é medida com um espectrômetro. Cada tipo de tecido tem seu próprio espectro individual – sua própria assinatura. Um algoritmo processa esses dados e cria uma espécie de mapa que mostra onde estão os ossos e onde estão os tecidos moles.

Só quando tudo isso estiver concluído é que o segundo laser, que corta os ossos, é ativado, e somente nos locais onde os ossos, em vez dos tecidos moles, são mostrados no mapa que acabou de ser gerado. Ao mesmo tempo, o terceiro laser – um sistema óptico – mede a profundidade do corte e verifica se o laser de corte não está penetrando mais profundamente do que o planejado. Durante a fase de corte, o sensor de tecido também monitora constantemente se o tecido correto está sendo cortado.

Controle autônomo

“O que há de especial no nosso sistema é que ele se autocontrola – sem interferência humana”, diz a física laser Ferda Canbaz.

Até agora, os pesquisadores testaram seu sistema em ossos e tecidos de fêmur de porcos adquiridos em um açougue local. Eles conseguiram provar que seu sistema funciona com precisão até frações de milímetro. A velocidade do laser combinado também se aproxima da de um procedimento cirúrgico convencional.

A equipe de pesquisa está atualmente trabalhando para tornar o sistema menor. Eles já reduziram o tamanho de uma caixa de fósforos ao combinar apenas o sistema óptico e o corte a laser, conforme relatado em Optics Continuum . Depois de adicionarem o sensor de tecido e conseguirem miniaturizar ainda mais todo o sistema, eles deverão ser capazes de encaixá-lo na ponta de um endoscópio para realizar operações minimamente invasivas.

Cirurgia menos invasiva

“Fazer mais uso de lasers em cirurgia é uma ambição válida por uma série de razões”, diz o Dr. Arsham Hamidi, principal autor do estudo. O corte sem contato reduz um pouco o risco de infecções, ressalta. “Incisões menores e mais precisas também significam que o tecido cicatriza mais rapidamente e que as cicatrizes são reduzidas”.

O corte controlado utilizando lasers também permite a aplicação de novos formatos de corte para que, por exemplo, um implante ósseo possa ser fisicamente interligado ao osso existente. “Um dia poderemos prescindir completamente do cimento ósseo”, acrescenta Ferda Canbaz.

Existem também outras áreas da cirurgia onde este tipo de configuração combinada seria útil:poderia tornar possível distinguir os tumores do tecido saudável circundante com maior precisão e depois cortá-los sem remover uma quantidade desnecessária do tecido vizinho. Uma coisa é certa:a visão de Gordon Gould do laser como uma ferramenta médica versátil está cada vez mais próxima.

Mais informações: Arsham Hamidi et al, Sistemas de feedback multimodal para osteotomia a laser inteligente:controle de profundidade e diferenciação de tecidos, Lasers em Cirurgia e Medicina (2023). DOI:10.1002/lsm.23732 Arsham Hamidi et al,
Rumo à osteotomia a laser guiada por OCT miniaturizada:integração do laser Er:YAG acoplado a fibra com OCT, Optics Continuum (2023). DOI:10.1364/OPTCON.497483

Informações do diário: Lasers em Cirurgia e Medicina

Fornecido pela Universidade de Basileia