Apakah ahli bedah mengiris dengan pisau bedah tradisional atau memotong dengan laser bedah, sebagian besar operasi medis akhirnya menghilangkan beberapa jaringan sehat, bersama dengan yang buruk. Ini berarti bahwa untuk area yang sensitif seperti otak, tenggorokan, dan saluran pencernaan, dokter dan pasien harus menyeimbangkan manfaat perawatan terhadap kemungkinan kerusakan tambahan.
Sebuah foto dari rumah probe 9,6 milimeter (kanan) di sebelah rumah prototipe 18-mm probe sebelumnya (kiri) menunjukkan pengurangan ukuran probe yang dikemas. Satu sen ditampilkan untuk skala. Bar skala adalah lima mikrometer. Gambar milik Grup Ben-Yakar, Universitas Texas di Austin.
Untuk membantu menggeser keseimbangan ini sesuai keinginan pasien, tim peneliti dari University of Texas di Austin telah mengembangkan perangkat medis kecil dan fleksibel yang dilengkapi dengan "pisau bedah" femtosecond laser yang dapat menghilangkan jaringan yang sakit atau rusak sambil membiarkan sel-sel sehat tidak tersentuh. . Para peneliti akan mempresentasikan hasil kerja mereka pada Konferensi Laser dan Optik Optik tahun ini (CLEO: 2012) di San Jose, California, yang berlangsung 6-11 Mei.
Perangkat, yang direkayasa dengan bagian-bagian luar rak, termasuk laser yang mampu menghasilkan pulsa cahaya, hanya 200 kuadriliun per detik dalam durasi. Semburan ini sangat kuat, tetapi sangat cepat sehingga tidak ada jaringan di sekitarnya. Laser digabungkan dengan mikroskop mini yang memberikan kontrol tepat yang diperlukan untuk operasi yang sangat rumit. Menggunakan teknik pencitraan yang dikenal sebagai "fluoresensi dua-foton," mikroskop khusus ini bergantung pada cahaya inframerah yang menembus hingga satu milimeter ke dalam jaringan hidup, yang memungkinkan ahli bedah untuk menargetkan sel-sel individu atau bagian yang lebih kecil seperti inti sel.
Seluruh paket probe endoskop, yang lebih tipis dari pensil dan panjangnya kurang dari satu inci (keliling 9,6 milimeter dan panjang 23 milimeter), dapat masuk ke dalam endoskopi besar, seperti yang digunakan untuk kolonoskopi.
Endoskop yang dipaketkan dilapisi dengan sistem optik. Kelilingnya 9,6 milimeter dan panjangnya 23 milimeter. Gambar milik Grup Ben-Yakar, Universitas Texas di Austin.
"Semua optik yang kami uji dapat masuk ke endoskopi nyata," kata Adela Ben-Yakar dari University of Texas di Austin, peneliti utama proyek tersebut. "Probe telah membuktikan bahwa itu fungsional dan layak dan dapat secara komersial."
Sistem baru lima kali lebih kecil dari prototipe pertama tim dan meningkatkan resolusi pencitraan sebesar 20 persen, kata Ben-Yakar. Optik terdiri dari tiga bagian: lensa komersial; serat khusus untuk mengirimkan pulsa laser ultrashort dari laser ke mikroskop; dan cermin pemindaian MEMS 750-mikrometer (sistem mikro-elektro-mekanis). Untuk menjaga agar komponen optik tetap sejajar, tim merancang case miniatur yang dibuat menggunakan 3-D, di mana objek padat dibuat dari file digital dengan meletakkan lapisan material yang berurutan.
Laser tablett femecosecond sudah digunakan untuk operasi mata, tetapi Ben-Yakar melihat lebih banyak aplikasi di dalam tubuh. Ini termasuk memperbaiki pita suara atau menghilangkan tumor kecil di sumsum tulang belakang atau jaringan lain. Kelompok Ben-Yakar saat ini berkolaborasi pada dua proyek: mengobati lipatan vokal yang terluka dengan probe yang dirancang untuk laring, dan nanosurgery pada neuron otak dan sinapsis dan struktur seluler seperti organel.
“Kami sedang mengembangkan alat klinis generasi terbaru untuk bedah mikro,” kata Ben-Yakar.
Sebuah gambar yang diambil dengan mikroskop fluoresensi dua-foton probe menunjukkan sel-sel dalam sepotong pita suara tebal 70 mikrometer dari seekor babi. Bilah skala adalah 10 mikrometer. Gambar milik Grup Ben-Yakar, Universitas Texas di Austin.
Desain baru sejauh ini telah diuji di laboratorium pada pita suara babi dan tendon ekor tikus, dan prototipe sebelumnya diuji di laboratorium pada sel kanker payudara manusia. Sistem ini siap untuk pindah ke komersialisasi, kata Ben-Yakar. Namun, pisau bedah laser pertama yang layak berdasarkan perangkat tim masih akan membutuhkan setidaknya lima tahun pengujian klinis sebelum menerima persetujuan FDA untuk penggunaan manusia, Ben-Yakar menambahkan.
Pekerjaan ini didukung oleh National Science Foundation dan oleh Dewan Pengawas Texas Texas State of Regents Dana.
CLEO: 2012 presentasi ATh1M.3, "probe laser bedah laser femtosecond diameter 9,6 mm," oleh Christopher Hoy et al. pada jam 8:45 Kamis, 10 Mei di San Jose Convention Center.
Diterbitkan ulang dengan izin dari The Optical Society.