کندو سوز لیزری نوید دهنده جراحی‌های آسانتر مفصل ران
سیمان استخوان پلی متیل متاکریلات (PMMA)
استفاده از کند و سوز لیزری[۱] به همراه سیستم تصویر برداری داخلی دقیق راهکاری با کمترین دردسر برای عمل‌های پیچیده ارتوپدی فراهم کرده است. این پروژه توسط مرکز لیزر هانور[۲] به منظور ایجاد شرایطی برای تصویر برداری و حذف سیمان استخوانی[۳] در حین جراحی مفصل سازی ایجاد شده است.
سیمان استخوانی ترکیبی شیمیایی از جنس سرامیکها و پلیمرها است که در عمل‌های جراحی ارتوپدی و استئوتومی برای اتصال استخوانها یا مفصلهای مصنوعی به یکدیگر استفاده می‌شود. سیمان استخوانی حفرههای میان بافت استخوان بدن و اندام جایگزین شده استخوانی را مانند چسب سختی پر می‌کند و امکان جوش خوردن اندام جایگزین شده را فراهم می‌کند.
پروتزهای مفصل ران می‌توانند ده تا پانزده سال بدون اینکه بیمار مشکلی را تجربه کند، دوام بیاورند. اما گاهی اوقات باید مفصل ران و لگن جایگزین شده، حذف شود و اتصالی جدید ایجاد شود.
در چنین مواردی سیمان استخوان قدیمی که حامل پروتز موجود در استخوان است، باید برداشته شود که این روش می‌تواند پیچیده و از نظر جسمی طاقت‌فرسا باشد. اگرچه Ultrasound (سونوتراپی) به عنوان ابزاری برای کمک به از بین بردن این سیمان شناخته شده است، اما معمولاً جراحان باید از روش مکانیکی برای از بین بردن آن استفاده کنند.
پروژه‌ای که در مرکز لیزر هانور در حال انجام است، با عنوان LaZE، در حال توسعه یک سیستم مبتنی بر لیزر است که پزشکان با کمک آن می‌توانند سیمان قدیمی را با ملایمت بیشتری برداشته و در حین انجام این عمل جراحی، دید واضح‌تری از محل جراحی داشته باشند.
این پروژه با هدف طراحی یک سیستم آندوسکوپی با امکان تصویربرداری با تضاد رنگی[۴] بالا و از بین بردن سیمان استخوان با کمک لیزر در جراحی‌های تعویض یا اصلاح پروتزهای داخلی پایه گذاری شده است.
بودجه این پروژه را یک بنیاد غیرانتفاعی تحقیقاتی-پزشکی[۵] در کشور تأمین و مرکز لیزر هانور در این پروژه با یک کلینیک پزشکی در هامبورگ همکاری می‌کند. گروه فوتونیک مرکز لیزر هانور مسئول توسعه تجزیه و تحلیل طیفی، اجرای خود فرآیند کند و سوز لیزری و نمایش دهنده بالینی این پروژه است.
مرکز لیزر هانور قصد دارد تا با کمک یک پرتوی لیزر و یک دوربین هدایت شده، آندوسکوپی سخت[۶] ایجاد کند. آندوسکوپ‌های سخت به دلیل بعضی از مزیتهایشان نسبت به اندوسکوپهای معمولی در برخی جراحیها مورد استفاده قرار میگیرند. نمونه برداری و اقدامات درمانی با اندوسکوپهای سخت که دارای ضخامت و استقامت بیشتر هستند معمولاً راحت تر انجام می‌شود. در این پروژه نیز به سبب سختی بافت استخوان و سیمان به اندوسکوپی سخت نیاز است.
در این روش جراح باید با کمک لیزر، سیمان قدیمی را خرد کند تا برداشتن آن راحت‌تر شود و دوربین با نوری قابل تنظیم، این امکان را فراهم می‌کند تا جراح مستقیماً داخل استخوان را مشاهده کند. تضاد (کنتراست) ایجاد شده باعث می‌شود تا جراح به راحتی تفاوت بین سیمان و استخوان را متوجه شود.
کندگی لیزر با انرژی زیاد و کم
سیمان‌های استخوانی که در جراحی تعویض مفصل ران و همچنین در روی مفاصل زانو، شانه و آرنج استفاده می‌شوند، رزین‌های اکریلیک بر پایه پلی متیل متاکریلات ([۷]PMMA) هستند که از دهه ۱۹۴۰ فقط با تغییراتی جزئی برای این کاربرد استفاده میگردند.
این بدان معناست که لیزر مورد استفاده برای حذف سیمان باید بتواند بر روی مواد پلی متیل متاکریلات تأثیر فرسایشی داشته باشد که امکان اجرای سرراست آن در سیستمهای بالینی ثابت شده نیست.
تحقیقات اولیه در سال‌های گذشته متمرکز براستفاده از لیزرهای دی‌اکسیدکربن بود. زیرا تصور میشد این منابع لیزری توانایی برطرف کردن مواد با نرخ حذف بالا را دارند. با این حال، آزمایشات نشان داد که لیزرهای دی اکسید کربن باعث تنش گرمایی غیر قابل قبول استخوان در اطراف سیمان PMMA می‌شوند. این مسئله حتی اگر از یک رژیم لیزر پالس کنترل شده و دقیق استفاده شود، پابرجا بود.
لیزرهای اگزایمر[۸] به عنوان یک گزینه جایگزین مورد بررسی قرار گرفتند، اما مشخص شد که با این لیزرها میزان حذف پلی متیل متاکریلات بسیار کم و تنها به اندازه‌ی یک دهم عملکرد لیزر دی اکسید کربن را دارا هستند.
سایر روش‌ها، از جمله افزودن جوهرهای رنگی[۹] به پلی متیل متاکریلات به منظور افزایش جذب نور لیزر پالسی برای تغییر خصوصیات کندگی نیز مورد تحقیق قرار گرفته است.
پروژه LaZE به بررسی پیشرفت‌های اخیر در کنترل پالس لیزر و خروجی توان پرداخته است و به دنبال منبع مناسبی برای حذف بالینی سیمان استخوان PMMA است. از جمله این منابع که مورد مطالعه قرار گرفته، کند و سوز PMMA با استفاده از پالسهای انرژی زیاد و کم است. هدف بلند مدت این است که مدت زمان عمل مفصل ران کاهش پیدا کند و این روش برای کسانی که پروتز جایگزین دریافت می‌کنند ایمن‌تر و کمتر تهاجمی شود.
حذف سیمان استخوانی بر پایه لیزر با استفاده از یک سیستم آندوسکوپی مناسب می‌تواند یک گزینه کارآمد و بسیار ملایم برای بیمار باشد.