Исследователи из Университета Базеля добились значительного прогресса в лазерной остеотомии (хирургии костей), продемонстрировав возможность резать кость гораздо глубже, чем это было ранее доступно оптическим системам. До сегодняшнего момента лазеры в хирургии кости могли проникать лишь на 2–3 см, что было недостаточно для решения многих клинических задач, прежде всего установки суставных имплантов.
Работа опубликована в журнале Scientific Reports под названием «Влияние профиля интенсивности лазерного луча на глубокую абляцию кости при лазерной остеотомии» (Influence of laser beam intensity profile on deep bone ablation in laser osteotomy).
Ключ к успеху — изменение профиля лазерного луча. Вместо традиционной «гауссовой» формы, где энергия сосредоточена в центре, команда использовала так называемый профиль top hat — равномерное распределение энергии по диаметру луча. Такая форма позволила достигать глубины реза до 4,4–4,5 см. Ученые экспериментировали на костях крупного рогатого скота.
Технология и ее преимущества
Главная сложность лазерного воздействия на кость заключается в том, что при слишком высокой энергии может возникать термическое повреждение ткани, ухудшающее процесс заживления. Именно поэтому исследователи сосредоточились не на увеличении мощности, а на перераспределении энергии в «теле» луча.
Благодаря новой технологии лазер становится более эффективным и менее травматичным, снижая риск микротрещин и ожога окружающих тканей. Использование сжатого воздуха и воды во время эксперимента помогло охлаждать поверхность и поддерживать четкость разреза, что важно для реальных оперативных условий.
Впрочем, несмотря на прогресс с глубиной, лазер по-прежнему значительно медленнее механической пилы: он удаляет около 0,4 мм3 материала в секунду против 11 мм3 при работе с традиционным инструментом. Однако достижение глубины, близкой к клинической необходимости, рассматривается экспертами как важный шаг к практическому применению лазеров в ортопедии.
Лазеры уже активно используются для разрезов мягких тканей, где они обеспечивают высокую точность и минимальную травматичность, но до недавнего времени их применение к костям было ограничено глубиной и скоростью реза.
Современные технологии, такие как аддитивные (3D-печатные) ортопедические импланты и ИИ-поддержка при операциях, активно развиваются и могут работать в связке с высокоточной лазерной хирургией, улучшая результаты сложных вмешательств.
Перераспределение энергии в лазерном луче — ключ к увеличению эффективности и глубины реза без повышения общей мощности.
О том, как пикосекундные лазеры выводят на новый уровень криоэлектронную микроскопию тканей головного мозга, читайте в материале Hi-Tech Mail.
