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exp(E/kT)
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Principi fisici dei laser e sorgenti
Riccardo Pratesi
Ordinario di Struttura della Materia, Università degli Studi di Firenze
Presidente della Società Italiana di Laser Chirurgia e Medicina, SILCM
Principi fisici dei laser
Livelli energetici
Le leggi fisiche richiedono agli atomi (e molecole) di occupare stati di energia (livelli
energetici) ben definiti, tra i quali possono effettuare transizioni con variazione (aumento
o diminuzione) della propria energia. Un insieme di atomi all’equilibrio termico occupa i
vari livelli energetici con una distribuzione di tipo esponenziale, ovvero il numero di atomi
Ni che occupa il livello di energia Ei è dato da
Ni = N0 exp (- Ei/kT)
assoluta a cui si trova il sistema di atomi. I livelli di
Energia
dove k è una costante e T indica la temperatura
exp(E/kT)
energia più bassa sono, quindi, favoriti rispetto a
quelli di energia più alta.
Assorbimento, emissione e fotoni
La transizione da uno stato di energia inferiore ad uno
con energia superiore richiede l’assorbimento di una
quantità equivalente di energia, mentre per la
Numero di atomi
transizione inversa avremo una cessione di energia da parte dell’atomo (molecola) pari
alla differenza delle energie dei due stati tra cui avviene la transizione. L’assorbimento e
l’emissione di radiazione elettromagnetica sono i processi d’interesse per la realizzazione
delle sorgenti laser.
Descriveremo le interazioni con la radiazione elettromagnetica in termini di assorbimento
e emissione di fotoni, che possiamo considerare come particelle di massa (di riposo)
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nulla e dotate di energia, E, proporzionale alla frequenza, n, dell’onda elettromagnetica
corrispondente. Più precisamente abbiamo: E = hn, dove h rappresenta la costante di
Planck (6.62 10-27 erg secondo). Se un fotone incide su un atomo (o molecola) e la sua
energia coincide con la differenza di energia tra due livelli energetici c’è una certa
probabilità che l’atomo assorba il fotone e si porti nel livello ad energia superiore. Questo
assorbimento da parte dell’atomo è un processo stimolato dal campo elettromagnetico
incidente sull’atomo.
Figura: L’atomo nel livello inferiore
assorbe il fotone incidente e si porta
nel livello superiore, separato in
energia di DE.
Nel processo, l’energia del fotone hn
viene acquisita dall’atomo. Per la
conservazione dell’energia dev’essere:
hn = DE
Emissione spontanea
Un atomo in un livello eccitato (ovvero di energia maggiore di quello di energia minima,
detto stato fondamentale) ha una certa probabilità di diseccitarsi spontaneamente con
emissione di un fotone di energia pari alla differenza delle energie dei due livelli di
partenza e di arrivo. L’emissione del fotone avviene in tutte le direzioni e la frequenza è
compresa entro una certa banda di valori, detta riga di emissione.
Figura: L’atomo nel livello eccitato emette un
fotone e si porta nel livello inferiore.
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Figura: Il processo avviene spontaneamente.
La direzione del fotone è casuale e la sua
frequenza è distribuita in una riga spettrale di
larghezza dell’ordine di 100 MHz. La
distribuzione in frequenza dell’intensità I(n)
emessa è indicata in Figura.
Emissione stimolata
Esiste un processo inverso all’assorbimento, chiamato emissione stimolata, in cui un
fotone incidente sull’atomo ne stimola il decadimento verso un livello inferiore, con
emissione di un fotone. La probabilità dei due processi di assorbimento e di emissione
stimolata è uguale, e risulta proporzionale al numero di fotoni incidenti. Di estrema
importanza è il fatto che il fotone emesso per emissione stimolata è identico in frequenza
e direzione di propagazione del fotone incidente.
Figura: L’atomo nel livello
eccitato emette un fotone identico
al fotone incidente e si porta nel
livello inferiore.
Figura: Il processo è stimolato
dal fotone incidente. La direzione
e la frequenza del fotone emesso
sono identiche a quelle del fotone
incidente.
ν0
fotone incidente
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Assorbimento da parte di un sistema di atomi in equilibrio termico
In condizioni di equilibrio termico, gli atomi tendono ad occupare i livelli energetici di
energia più bassa: la distribuzione del numero di atomi nei vari livelli segue una legge
esponenziale, con il livello fondamentale fortemente popolato. Se indichiamo con N1 il
numero di atomi presenti nel livello 1 e con N2 il numero di atomi presenti nel livello 2,
avremo N2 < N1 (figura a): in questo caso, un fascio di fotoni che attraversa il sistema
atomico risulta attenuato, poiché il numero di transizioni verso l’alto è proporzionale a N1,
mentre il numero di transizioni verso il basso è proporzionale a N2. In formule
DN1 = Passorbimento N1 Dt
dove DN1 rappresenta il numero di
transizioni dal livello 1 al livello 2 nel
tempo Dt
DN2 = Pemis-stim N2 Dt
dove DN2 rappresenta il numero di
transizioni dal livello 2 al livello 1 nel
tempo Dt
Poiché all’equilibrio termico è N2 < N1 segue che DN1 > DN2 essendo le due probabilità
di assorbimento e di emissione stimolata uguali. Il numero degli assorbimenti sarà, quindi,
maggiore del numero delle emissioni stimolate: il risultato netto sarà perciò
l’attenuazione del fascio di fotoni.
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Amplificazione da parte di un sistema di atomi NON in equilibrio termico
Se il sistema di atomi NON è in equilibrio termico e siamo riusciti a mettere un numero di
atomi nel livello 2 maggiore di quello nel livello 1, allora il numero degli assorbimenti sarà
minore del numero delle emissioni stimolate. In formule
DN1 = Passorbimento N1 Dt
dove DN1 rappresenta il numero di
transizioni dal livello 1 al livello 2 nel
tempo Dt
DN2 = Pemis-stim N2 Dt
dove DN2 rappresenta il numero di
transizioni dal livello 2 al livello 1 nel
tempo Dt
Poiché è N2 > N1 segue che
DN1< DN2. Il numero delle emissioni stimolate sarà,
quindi, maggiore del numero degli assorbimenti : il risultato netto sarà perciò
l’amplificazione del fascio di fotoni. Un fotone in ingresso da luogo all’emissione di altri
fotoni (identici), con amplificazione del fascio di fotoni. La situazione indicata in figura è
chiamata inversione di popolazione.
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Pompaggio e inversione di popolazione
Per ottenere la situazione di inversione di
popolazione tra due livelli è necessario
alterare la distribuzione di equilibrio termico
del sistema atomico, fornendo in maniera
opportuna energia al sistema. Nella figura
accanto è illustrato in via schematica il
processo
del
pompaggio
per
ottenere
l’inversione di popolazione. L’energia di
pompa (realizzata con un flash di fotoni
emesso da una potente lampada, o con
un’intensa scarica elettrica) eccita gli atomi
attivi del mezzo laser, che si portano dal
livello fondamentale (E0) ad un livello
eccitato (il livello E3 in figura); da qui
decadono rapidamente nel livello E2, e quindi
nel livello E1, da cui ritornano nello stato
fondamentale. Se il livello E2 ha un tempo di
permanenza medio (vita media) abbastanza
maggiore del livello E1 (ovvero, se gli atomi
hanno un tempo di permanenza nel livello 2
maggiore di quello nel livello 1), tra questi
due
livelli
si
realizza
l’inversione
di
popolazione e la possibilità di amplificare
fotoni incidenti dall’esterno aventi energia uguale alla differenza E2 -
E1. Per un
efficiente funzionamento del sistema è necessario che il tempo con cui si svuota il livello
inferiore della transizione laser sia molto piccolo, altrimenti l’inversione si riduce e
l’emissione laser si interrompe.
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Amplificatore ottico
Un mezzo in cui è presente un’inversione
di popolazione tra due livelli è possibile
avere l’amplificazione ottica. Nella figura è
illustrato un fascio di fotoni che entra in un
mezzo atomico invertito e che viene
Fasci
o di
Fascio
di uscita
amplificato nell’attraversamento del mezzo. Nel processo di amplificazione gli atomi che
si diseccitano per emissione stimolata emettono fotoni tutti in fase con quelli incidenti, e la
radiazione in uscita dall’amplificatore è detta coerente (ha elevate proprietà di
direzionalità e di monocromaticità).
Sovrapposto al fascio di fotoni coerenti,
collimati, è presente sempre una
componente spontanea
(incoerente) non collimata.
Oscillatore laser
Per ottenere un oscillatore laser è sufficiente racchiudere il materiale pompato tra due
specchi. I fotoni spontanei originati, ad esempio, all’estremità destra del materiale attivo
che si propagano verso sinistra lungo l’asse della cavità ottica formata dai due specchi
daranno luogo a un certo numero di emissioni stimolate, che cresceranno in numero via
via che i fotoni si propagano lungo il materiale. Giunti sullo specchio sinistro, questi fotoni
saranno riflessi e attraversando nuovamente il materiale subiranno un nuovo processo di
amplificazione; riflessi, poi, dallo specchio di destra, daranno luogo a altri fotoni stimolati,
e questo processo di amplificazione a catena porterà il sistema a una situazione di
regime in cui il numero di fotoni generati ad ogni attraversamento del materiale attivo sarà
uguale al numero di fotoni fuoriusciti dallo specchio (parzialmente trasmittente) di destra
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(oltre quelli perduti per altre cause). Dallo specchio semiriflettente uscirà quindi un fascio
laser estremamente collimato e monocromatico.
Schemi di funzionamento e caratteristiche di alcuni tipi di laser
Elementi essenziali del laser sono la cavità ottica, il materiale attivo, e il sistema di
pompaggio. Questi elementi cambiano, in genere, da un tipo di laser all'altro, dipendendo
dal mezzo attivo impiegato (e dal suo stato di aggregazione: solido, liquido, gassoso) e
dalle condizioni di funzionamento richieste per il laser (emissione continua, impulsata,
singolo modo longitudinale e trasversale, ecc.). Mostriamo, come esempio, alcuni schemi
realizzativi dei principali tipi di laser.
Laser a stato solido
Il materiale attivo è in forma di bacchetta cilindrica, con diametro molto minore della
lunghezza; il pompaggio è di tipo ottico ed è effettuato con una lampada flash di alta
potenza. La lampada e la bacchetta sono posizionate lungo le linee focali di riflettore
metallico di geometria ellittica, per un efficiente focheggiamento della radiazione di
pompa sul mezzo laser.
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Il laser a rubino
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Banda di assorbimento
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Livello laser superiore
1
Il laser a rubino è un laser a 3 livelli, ovvero la transizione laser ha come livello terminale
quello fondamentale: l’inversione di popolazione richiede, quindi, che prima si eguaglino
le due popolazioni, con notevole dispendio di energia di pompaggio.
Foto di un laser a rubino
eccitato da una lampada
flash elicoidale
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Il Laser a Neodimio (Nd:YAG)
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Banda di
3
Livello laser superiore
2
Livello laser inferiore
1
Livello
Il laser a Nd:YAG è un laser a 4 livelli, ovvero la transizione laser ha come livello
terminale un livello eccitato, quindi scarsamente popolato.
L’inversione di popolazione richiede, quindi, un’energia di pompaggio molto minore di
quella del laser a 3 livelli.
Mezzo attivo
Il mezzo laser è costituito da un cristallo di granato di alluminio ed ittrio (YAG) drogato
con neodimio (Nd). La specie laser-attiva è lo ione Nd+3. L'inversione di popolazione si
presenta per alcune coppie di livelli del Nd+3 e l'emissione del laser può essere
selezionata sulla riga desiderata con una scelta opportuna della riflettività degli specchi. Il
cristallo laser è in forma di barretta cilindrica, 6-8 mm in diametro e 10 cm circa in
lunghezza.
Pompaggio
Lo ione Nd+3 presenta ampie bande di assorbimento nel visibile (rosso), che sono
utilizzate per eccitare otticamente gli ioni laser-attivi utilizzando lampade flash di alta
potenza. L'uso di un riflettore ellittico permette di focheggiare efficientemente la
radiazione della lampada sulla bacchetta laser.
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Caratteristiche
L'emissione principale avviene a 1064 nm. Il rendimento ha un valore intermedio tra
quello del laser a CO2 e quello del laser ad Ar, pari a circa 0.1% nei sistemi commerciali
per uso medico.
Sistema laser
La radiazione è trasportata sul bersaglio tramite fibra ottica. Il basso rendimento fa sì che
buona parte della potenza elettrica di pompaggio sia trasformata in calore: il sistema è
dotato quindi di un impianto di raffreddamento ad acqua. Le potenze laser disponibili nei
sistemi medicali sono di circa 100 W. Sono disponibili laser operanti anche a 1320 nm:
sebbene la potenza laser sia circa un terzo di quella del laser a 1064 nm, il maggior
assorbimento dell'acqua (circa un fattore 10) rende questo laser d'interesse medico per le
maggiori capacità di taglio.
Applicazioni mediche
In virtù del basso assorbimento dei pigmenti corporei e dell'acqua alla lunghezza d'onda
di emissione del laser a Nd:YAG, la radiazione laser penetra sensibilmente nei tessuti
corporei, ove è sottoposta ad un forte processo di scattering dovuto alle disomogeneità
del mezzo biologico. Lo scattering fa sì che un fascio laser collimato incidente sul tessuto
diventi rapidamente diffuso in tutte le direzioni dopo un breve percorso nel tessuto. Ciò
viene sfruttato nelle applicazioni mediche per irradiare volumi di tessuto ben maggiori di
quelli interessati dal fascio collimato.
L'elevata capacità penetrativa della radiazione a 1064 nm nei tessuti rende il laser a
Nd:YAG un cattivo strumento di taglio e un buon dispositivo per produrre necrosi
coagulative e/o per la vaporizzazione di ampie masse patologiche. L'ampia diffusione
presente in profondità nei tessuti richiede molta cautela per il controllo del riscaldamento
prodotto, e quindi dei danni termici associati.
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Laser a diodo semiconduttore (CLED)
Il principio di funzionamento del laser a diodo semiconduttore è sostanzialmente diverso
da quello degli altri laser di interesse medico. Esso è una lampada a stato solido
coerente, ovvero un LED (Light Emitting Diode) coerente, da cui anche l'acronimo CLED
(Coherent LED). Un diodo semiconduttore è realizzato drogando positivamente (p) e
negativamente (n) due parti di un cristallo semiconduttore. L'interfaccia tra zona p e zona
n si chiama giunzione p-n. Nella regione p vi è una carenza di elettroni (nella banda di
valenza), o, equivalentemente, un eccesso di lacune positive; nella regione n, invece, vi è
un eccesso di elettroni (nella banda di conduzione).
Applicando una tensione diretta (polo + della batteria connesso con la regione p) gli
elettroni fluiscono dalla regione n a quella p; nell'attraversamento della giunzione vi è
elevata probabilità che un elettrone decada nella banda di valenza, andando ad occupare
una delle lacune presenti in questa banda nella regione p. Nella ricombinazione
elettrone-lacuna, l'energia può essere emessa o in forma di calore o di radiazione.
Nei LED la ricombinazione avviene con l'emissione di fotoni, la cui energia risulta
necessariamente superiore all'energia che separa il livello inferiore della banda di
conduzione dal livello superiore della banda di valenza (gap). Per molti semiconduttori,
quali l'arseniuro di gallio (GaAs), la lunghezza d'onda della radiazione di ricombinazione
cade nel vicino infrarosso.
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Mezzo attivo
Il diodo laser è una struttura complessa
costituita da una zona laser-attiva nella
regione della giunzione p-n, immersa in
una struttura multistrato costituita da
vari semiconduttori con composizione,
concentrazione e drogaggio (p-n)
diversi. La zona attiva è costituita da un
sottilissimo (100-300 nm) strato di
materiale semiconduttore (in genere
GaAs) posto tra due strati di materiale
diverso (in genere AlGaAs).
Pompaggio
Il pompaggio è effettuato iniettando
una corrente elettrica nel diodo, a
polarizzazione diretta. La presenza
dei vari strati adiacenti allo strato
attivo permette il confinamento in
una stretta regione (5-100 mm), sia
della corrente elettrica iniettata nel
diodo, che del fascio laser, in
direzione parallela e perpendicolare
al piano della giunzione.
Caratteristiche
Il guadagno di un CLED è incredibilmente alto, sì da permettere rendimenti di
conversione di potenza elettrica in potenza ottica superiori al 50%. I CLED di maggior
potenza sono a GaAs, ed emettono tra 780 e 850 nm; altri materiali semiconduttori sono
stati sviluppati e allo studio per estendere lo spettro di emissione ulteriormente verso
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l’infrarosso e a tutto il visibile. Potenze laser di alcuni watt sono oggi disponibili alla
lunghezza d'onda tra 630 e 700 nm, e di varie decine di watt tra 800 e 1000 nm.
Sistema laser
La miniaturizzazione di questi laser e l'alto rendimento
consentono di realizzare sistemi estremamente compatti,
con efficiente accoppiamento alle fibre ottiche, mentre il
pompaggio per iniezione elettrica rende il sistema molto
affidabile.
Applicazioni mediche
I CLED hanno notevoli prospettive in medicina, per la sostituzione degli attuali laser ad
argon, a colorante organico e a Nd:YAG.
Laser a stato solido accordabili (vibronici)
Questa classe di laser è di particolare interesse per l'accordabilità in frequenza. I cristalli
oggi disponibili consentono azione laser nel rosso. L'accordabilità in frequenza in un laser
a stato solido è ottenibile quando i processi di rilassamento radiativi e non radiativi sono
fortemente accoppiati tra loro. Accade, quindi, che l'emissione di un fotone è
accompagnata dall'emissione di un fonone (il quanto delle oscillazioni reticolari del
cristallo). In questi materiali laser, detti vibronici, l'energia della transizione laser è fissata;
essa può, però, essere ripartita tra fotone e fonone con continuità, dando luogo ad un
ampio spettro di possibili frequenze laser.
Mezzo attivo
Nella maggior parte dei cristalli vibronici, lo ione attivo è il cromo. I cristalli di maggior
interesse sono: l'alessandrite (Cr+3:BeAlO); il titanio:zaffiro (Ti:AlO); lo smeraldo (silicato
di berillio e alluminio) drogato con cromo.
Pompaggio
Viene effettuato sia con lampada flash, che con laser ad argon.
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Laser a alessandride (Cr: BeAl2O4)
Caratteristiche
Il laser ad alessandrite è un laser vibronico, con un intervallo di emissione che si estende
da 700 a 820 nm. Il Ti:zaffiro è uno dei materiali più efficienti per realizzare laser a stato
solido accordabili in frequenza, in quanto presenta uno dei più ampi intervalli di
accordabilità, 300 nm, con picco a 800 nm, ed elevato guadagno, circa il 50% del
guadagno del Nd:YAG.
Il cristallo di alessandrite è drogato con lo ione Cr3+ allo 0.01-0.1%. Lavora su una
transizione vibronica nel vicino infrarosso. C'è un picco di assorbimento a 590 nm, uno a
680 nm e uno a 640 nm, sfruttabili per pompaggio rispettivamente con lampade flash,
laser a semiconduttore e a diodi. L'intervallo di accordabilità a temperatura ambiente va
da 701 a 829 nm e si estende fino a 858 nm a 360°C. Hanno generalmente
funzionamento impulsato ad alta potenza.
Ti: Zaffiro (Ti: Al2O3)
Il cristallo è drogato allo 0.1% con Titanio, il cui ione trivalente sostituisce quello dello
Alluminio. L'effetto laser è stato scoperto nel 1982 ma i primi dispositivi sono stati resi
commerciali solo nel 1988. Lavorano nel vicino infrarosso e tendono a sostituire i laser a
coloranti rispetto ai quali mostrano maggiore stabilità, inferiore rumore e ampiezza di riga
di circa 1kHz.
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Laser a stato gassoso
Laser a ioni
Nei laser a gas il mezzo laser è contenuto in un tubo di vetro o quarzo, a bassa
pressione. Gli specchi sono usualmente esterni al tubo, che è quindi terminato con due
finestre ottiche inclinate rispetto all'asse del tubo per minimizzare le perdite per riflessione
(angolo di Brewster). All’interno del tubo sono presenti due elettrodi per permettere
l’innesco di una scarica elettrica, necessaria per il pompaggio del gas. Nel caso dei laser
a argon, kripton, ecc. l’emissione laser avviene tra livelli degli ioni del gas, per cui la
corrente elettrica deve prima ionizzare il gas e quindi produrre l'inversione di popolazione.
Sono necessarie densità di corrente molto elevate, ottenute usando un alimentatore
potente, un tubo capillare, e un campo magnetico per confinare la corrente elettrica lungo
l’asse del tubo, evitandone il contatto con le pareti del capillare, che ne verrebbe eroso.
Laser ad argon (Ar)
Mezzo attivo
Il mezzo laser è costituito da argon a bassa pressione, contenuto in un tubo con finestre
di uscita in quarzo. La specie laser-attiva è l'atomo di argon ionizzato una volta.
L'inversione di popolazione si presenta per numerose coppie di livelli dell'Ar ionizzato e
l'emissione del laser ad Ar è solitamente multi-riga.
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Pompaggio
La formazione dell'inversione di popolazione nel laser ad Ar richiede una forte eccitazione
del gas in modo da formare una notevole densità di atomi ionizzati eccitati. Una corrente
elettrica di varie decine di ampere in un tubo capillare (diametro circa 2 mm) realizza
queste condizioni. Le caratteristiche tecnologiche del tubo devono, quindi, essere molto
sofisticate nei materiali usati, al fine di offrire la necessaria resistenza alle azioni termiche
ed erosive dovute alla corrente elettrica.
Caratteristiche
Le righe laser più intense sono la riga a 488 nm (blu) e la riga a 514 nm (verde). Il
guadagno è tra i più bassi, e il rendimento è circa 0.1% nei sistemi commerciali per uso
medico.
Sistema laser
La radiazione è trasportata sul bersaglio tramite fibra ottica. Per alcune applicazioni
mediche è necessario selezionare una sola riga laser, ciò che viene realizzato inserendo
nella cavità ottica un prisma, la cui rotazione porta in allineamento con gli specchi una
sola riga per volta. Il basso rendimento fa sì che la quasi totalità della potenza elettrica di
pompaggio sia trasformata in calore: il sistema è dotato quindi di un notevole impianto di
raffreddamento ad acqua, che per i modelli di minor potenza può essere sostituito da uno
ad aria. Le potenze laser disponibili nei sistemi medicali vanno tipicamente da 1 a 20 W.
Laser ad argon (dettagli)
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Le due righe più intense sono
la 488 nm (blue) e 514 nm
(verde).
Laser ad anidride carbonica (CO2)
Mezzo attivo
Il mezzo laser è costituito da una miscela gassosa di anidride carbonica, azoto ed elio; la
specie laser attiva è l'anidride carbonica. La miscela è contenuta all'interno di un tubo di
vetro, chiuso da due finestre ottiche inclinate all’angolo di Brewster.
Pompaggio
L'eccitazione del mezzo attivo è effettuata tramite scarica elettrica tra due elettrodi posti
nel tubo contenente la miscela laser. Gli elettroni della scarica elettrica instaurata nel tubo
eccitano le molecole laser-attive per mezzo di collisioni inelastiche. Nel processo di
decadimento dagli stati altamente eccitati della molecola si possono realizzare le
condizioni di inversione di popolazione tra una o più coppie di livelli, e quindi avere azione
laser.
La presenza dell'elio favorisce la stabilità della scarica elettrica; quella dell'azoto è
necessaria per avere un elevato guadagno, in quanto vi è un efficiente trasferimento di
energia tra le molecole di azoto eccitate dalla scarica a quelle di CO2, nello stato
fondamentale.
Caratteristiche
La lunghezza d'onda principale è 10.6 mm; il guadagno è tra i più elevati, circa 100 nei
sistemi commerciali per uso medico. Tra questi sistemi il gas viene fatto fluire
longitudinalmente nel tubo laser in modo da garantire il necessario ricambio della miscela
degradata dal processo di scarica. La potenza laser risulta circa proporzionale alla
lunghezza del tubo (40-80 W/m). Nei laser di minor potenza (1-30 W) il tubo laser è
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spesso costituito da un capillare di diametro di circa 2 mm, che guida la radiazione laser,
producendo una migliore distribuzione spaziale del fascio laser.
Sistema laser
Per l'uso medico la sorgente laser è inserita in un sistema che consente il trasporto a
distanza del fascio laser tramite un braccio articolato contenente specchi per la riflessione
del fascio, e terminante con una lente di focale appropriata per il focheggiamento della
radiazione laser sul tessuto. Non vi è ancora disponibilità di fibre ottiche sufficientemente
flessibili e a basse perdite per questa lunghezza d'onda. Per interventi di microchirurgia il
sistema laser è accoppiato al microscopio operatore, con il posizionamento dello spot
focale effettuato tramite un preciso micromanipolatore. Il laser lavora usualmente in
regime di scarica pulsata: le potenze medie per uso medico vanno da 15 a 80 W (sul
bersaglio).
Laser ad alogenuri di gas nobile (excimers)
Mezzo attivo
Il mezzo laser è una miscela gassosa di un alogeno e di un gas nobile, e di elio.
L'eccitazione della miscela con una scarica elettrica produce l'eccitazione del gas nobile e
la susseguente formazione di una molecola di alogenuro di gas nobile (excited dimer =
"excimer"), che risulta instabile: nella diseccitazione, radiativa, la molecola emette
radiazione UV, e si scinde nei componenti atomici di partenza. Il processo può ripetersi,
per cui è possibile ottenere emissione laser in regime impulsato. Le coppie alogeno-gas
nobile più note sono: KrF, XeCl, ArF, con emissione a 249, 308, 193 nm, rispettivamente.
Pompaggio
Il pompaggio è effettuato tramite scarica elettrica in una miscela gassosa a pressione
prossima a quella atmosferica. L'instaurarsi di una scarica omogenea tra gli elettrodi (in
modo da avere una efficiente azione laser in tutto il volume del gas) a pressione elevata
richiede un accurato schema di pre-ionizzazione del gas e di sagomatura degli elettrodi.
La scarica è impulsata, e il tempo di salita deve essere molto breve in modo da
accumulare nel livello laser superiore un numero elevato di molecole, senza che il
decadimento spontaneo riduca troppo questo valore. La scarica avviene, perciò,
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perpendicolarmente all'asse della cavità ottica del laser, in modo da ridurre la
separazione tra gli elettrodi ed il tempo di salita della scarica.
Caratteristiche
I laser a eccimeri hanno funzionamento impulsato e rendimento alquanto elevato (1-2%
nei sistemi commerciali). La vita media della miscela è limitata da varie cause di inquinamento del gas, e deve essere sostituita periodicamente. Per ottenere una potenza
media laser adeguata alle applicazioni, la frequenza di ripetizione della scarica deve
essere sufficientemente elevata: ciò richiede a sua volta un ricambio rapido della miscela
tra gli elettrodi affinché il riscaldamento della miscela prodotto dalla scarica non deformi il
cammino ottico in cavità, con riduzione conseguente dell'emissione laser. Tale
circolazione è realizzata con opportune ventole inserite all'interno della cella-laser stessa.
Sistema laser
I sistemi per applicazioni mediche sono dotati di dispositivi di trasporto della radiazione
laser a specchi o a fibra ottica. In quest'ultimo caso vi è un limite alla potenza
accoppiabile in fibra, in quanto il focheggiamento della radiazione laser sulla faccia di
ingresso della fibra può produrre densità di potenza così elevate da danneggiare la fibra
stessa. Per aumentare l'energia laser trasportabile in fibra sono stati sviluppati
accorgimenti speciali per allungare la durata dell'impulso laser.Le energie laser
tipicamente disponibili nei sistemi medicali commerciali sono di circa 100 mJ per impulso,
con durata di impulso di circa 50 ns.
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Gas esaurito alla
Alimentazione ed elettroniche
di commutazione
pompa a vuoto
filtro
alogeni
specchio posteriore
elettrodo
principale
Regione di
scarica del laser
ottiche di uscita
acqua
raffreddamento
serbatoio del gas
scambiatori di calore
ventilatore cilindrico
Raggio
laser
Entrata dei gas
modulo per la miscelazione del gas
Schema di un tipico dispositivo laser ad eccimeri
Laser a vapori metallici
Mezzo attivo
Il mezzo laser è costituito da vapori metallici. Il vapore è prodotto mediante riscaldamento
(circa 1500 °C) del tubo laser ove è contenuta una dose opportuna di metallo. Un gas
tampone, quale l'elio, è presente nel tubo in modo da rendere possibile l'innesco della
scarica elettrica, che serve a eccitare e, in parte, a riscaldare il vapore.
Pompaggio
Il pompaggio è effettuato tramite scarica elettrica. Varie coppie di livelli atomici vengono
invertite, per cui l'azione laser avviene usualmente su varie lunghezze d'onda, che
possono essere selezionate, come nel caso dei laser a ioni, con elementi dispersivi in
cavità ottica.
Caratteristiche
L'emissione laser è di tipo pulsato, ad alta frequenza di ripetizione (1-10 kHz), e avviene
nel visibile. Il guadagno è alquanto elevato: nel caso del rame il rendimento complessivo
è di 0.5% circa. Rispetto ai laser a ioni, i laser a vapori metallici richiedono una tecnologia
meno sofisticata, e sistemi di raffreddamento assai più ridotti, dato che la potenza
dissipata nel pompaggio è utilizzata per mantenere elevata la temperatura del tubo laser.
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Sistemi laser
I sistemi laser a vapori metallici sono apparsi potenziali candidati per la sostituzione dei
più complessi laser a ioni (argon e kripton), ma presentano essi stessi attualmente
problemi di ingombro, di tempi lunghi per il riscaldamento del tubo, ecc., e la loro
diffusione è limitata.
Laser a stato liquido
Laser a colorante organico (dye laser)
Il pompaggio è ottico, in genere effettuato tramite un laser ad argon o a Nd:YAG duplicato
in frequenza. In questo caso il colorante viene fatto fuoriuscire ad alta velocità da un
ugello, in modo da formare una lamina liquida, sulla quale viene focheggiato il fascio laser
tramite un sistema lente e specchio. La cavità ottica del laser a colorante è costituita da
tre specchi, in modo da poter inserire in cavità anche l'elemento di selezione della
frequenza di emissione.
Alcuni schemi di laser a dye con
pompaggio a laser
24
Il pompaggio del colorante può
essere fatto anche tramite lampada
flash, come nel caso dei laser a
stato solido. La figura mostra un
riflettore ellittico con la lampada
flash in una linea focale e il tubicino
contenente il colorante nell’altra.
Cambiando il tipo di colorante è
possibile avere azione laser su
differenti lunghezze d’onda. La banda di emissione del colorante è molto ampia, per cui è
possibile sintonizzare con continuità l’emissione laser su tutta la banda.
La figura mostra gli spettri di emissione di vari tipi di dye.
25
A cura di
Riccardo Pratesi
26
ENDOUROLOGIA ALL’AUA 2003
B. Rocco , G. Musi
Anche quest’anno, il congresso dell’American Urological Association, tenutosi a Chicago
dal 25 Aprile al primo Maggio 2003, è stato arricchito da numerosi contributi scientifici in
tema di endourologia. Come l’anno scorso, all’incirca il 10% dei circa 1900 lavori
presentati parlavano di laparoscopia o di tecniche mini-invasive.
Si conferma l’interesse per il trattamento laparo-endourologico della patologia renale che
è stato oggetto di più di 80 abstract; più di 30 sono stati i lavori sulla terapia endoscopica
dell’IPB, volti ad individuare tecniche alternative alla TURP, mentre sembra in lieve calo, il
numero di comunicazioni presentate sul trattamento laparoscopico del carcinoma
prostatico, rispetto all’anno scorso a Orlando. Abbiamo cercato di selezionare e
riassumere le comunicazioni a nostro avviso più significative riguardo a questi argomenti,
presentati a Chicago 2003.
Molto interesse per il trattamento della neoplasia renale è stato manifestato da grandi
scuole di laparoscopia, prima fra tutte la Cleveland Clinic che in questo incontro di
Chicago ha proposto numerosi lavori e video che ancora una volta dimostrano quanto
possano essere ampi i margini di applicazione della tecnica laparoscopica nel campo
dell’oncologia renale.
L’approccio laparoscopico per la nefrectomia radicale per tumore sta acquistando sempre
più credito e le scuole di maggiore esperienza propongono un costante ampliamento
delle indicazioni. Un’analisi di Steinberg sulle nefrectomia laparoscopica nei tumori con
dimensioni >dei 7 cm ha dimostrato lo stesso outcome chirurgico rispetto ai casi di
tumore di minori dimensioni, ma minori complicanze e giorni medi di degenza rispetto alla
chirurgia a cielo aperto, mentre Wille ha portato la sua esperienza positiva, dei primi 100
casi di nefrectomia radicale laparoscopica, nei tumori di dimensioni maggiori di 12 cm
con un follow-up oncologico a 30 mesi.
Ramani, oltre ad evidenziare in un suo lavoro come l’uso della 3d TC pre-operatoria e
della ecografia introperatoria associata al color-doppler offrono un fondamentale apporto
nella pianificazione e nella corretta esecuzione della nefrectomia parziale laparoscopica
27
ha spinto le indicazioni alla
nefrectomia radicale
laparoscopica anche nei casi di
neoplasia renale con trombo nella vena renale di I livello. Meraney si è spinto oltre anche
se a livello sperimentale, descrivendo 6 casi di nefrectomia radicale laparoscopica su
cavia, con trombo nella vena renale di 3°-4° livell o e trombectomia atriale destra in
toracoscopia utilizzando l’arresto circolatorio in ipotermia.
Le tecniche organ-sparing sono state oggetto di numerosi studi; prima fra tutti un’analisi
comparativa retrospettiva di Gill, su 100 casi open vs. 100 casi laparo di nefrectomia
parziale per neoplasia renale di dimensioni inferiori o uguali a 7 cm. L’analisi evidenzia un
aumento statisticamente significativo delle complicanze intraoperatorie, (anche se non
viene specificato di quali complicazioni si tratta), della tecnica lap vs. open, a fronte dei
noti vantaggi in termini di ospedalizzazione e analgesia. In merito alle indicazioni relative
al trattamento chirurgico delle neoplasie renali, il gruppo di Vallanicen, rivalutando la
propria casistica, sostiene che il trattamento organ sparing laparoscopico possa essere
riservato ai pazienti con tumore di dimensioni inferiori a 5 cm, mentre un trattamento
radicale, sempre per via laparoscopica, sia l’approccio corretto per le malattie fino a 9
cm.; solo nei casi di maggiori dimensioni, viene consigliato un approccio open.
Per quanto riguarda gli aspetti tecnici dell’intervento, in particolare la prevenzione del
sanguinamento nella tecnica nephron sparing, molte sono state le soluzioni proposte che
permettessero di avere un buon controllo dell’emorragia e di minimizzare i danni
determinati dall’eventuale clampaggio dell’ilo.
Ramakrishna ha analizzato 31 casi di nefrectomia parziale con tecnica laparoscopica; il
70% delle lesioni esofitiche non hanno richiesto il clampaggio del peduncolo vascolare
Vanlangendonk, in un video propone la nefrectomia parziale laparoscopica senza il
clampaggio dell’ilo renale utilizzando un bisturi a radiofrequenza ( Tissue Link Floating
Ball-FB) allo scopo di evitare l’utilizzo di suture emostatiche intraparenchimali.
Dal gruppo di Gill, una valutazione sulla funzione renale effettuata su 175 casi di
nefrectomia parziale laparoscopica con ischemia renale calda, ha permesso di rilevare
che 1 solo paziente è stato sottoposto a emodialisi ( 54 min. di ischemia), e nessun rene
è stato asportato per i danni dell’ischemia. Secondo gli autori,
il clampaggio del
peduncolo vascolare renale per un tempo maggiore di 30 min, in corso di nefrectomia
28
parziale laparoscopica, determina un deterioramento della funzione renale solo
temporaneo.
Abreu e Christopher hanno descritto una tecnica di nefrectomia parziale laparoscopica
con ipotermia renale intracorporea da contatto, effettuata con ghiaccio secco posizionato
in endocatch bag per una decina di minuti e poi rimosso.
Nuove soluzioni per l’emostasi sul parenchima in corso di resezione parziale sono state
eseguite da
Richter che ha valutato l’uso della
gelatine matrix-thrombin tissue (
FLOSEAL) come mezzo emostatico nella chirurgia parziale del rene. Da Jacomides viene
proposto l’utilizzo del laser con collante di albumina trattata con 81-nm pulsazioni di diodo
laser: studio sperimentale eseguito su 5 maiali, offre sicuramente delle buone prospettive
per il futuro.
Oltre alla chirurgia tradizionali dati interessanti sono stati pubblicati sulla Crioablazione,
Shingleton ha descritto la sua tecnica percutanea di crioablazione dei tumori del rene di
piccole dimensioni con l’utilizzo di RMN e del Gali Medical Cryohit System. Sono stati
trattati 70 pz . 60 pazienti sono viventi senza evidenza radiografiche di recidiva, 9 pz
hanno richiesto un ri-trattamento, 5 pazienti sono morti per cause non
correlate al
tumore, 1 solo caso ha richiesto emotrasfusione per ematoma perirenale. ( follow up
medio: 2 anni). Dati molto interessanti sono stati presentati anche da Harmon JD che ha
valutato l’outcome di 76 pazienti trattati con crioablazione per RCC ( 37 laparoscopica). Il
follow-up medio è stato di 17 mesi. La sopravvivenza complessiva è stata del 95% con
una sopravvivenza libera da malattia del 100%. Sono stati successivamente biopsiati 5
pazienti che presentavano evidenza radiografica di persistenza di tumore: 3 biopsie sono
risultate positive 1 pz è stato ritrattato.
L’utilizzo della radiofrequenza nell’ablazione dei tumori piccoli del rene mediante accesso
percutaneo e laparoscopico è stato presentato da Johnson con tecnica percutanea TAC
guidata o con tecnica laparoscopica. I pazienti sono stati trattati con RF generatore. Il
follow-up medio di 4 mesi (valutato in 38 pz) non ha evidenziato recidive locali o a
distanza. Un’altra valutazione dell’utilizzo delle radiofrequenze nel trattamento di tumori
renali di piccole dimensioni nei soggetti con ad alto rischio operatorio è stato eseguito da
Lisson , sono stati trattati 22 pz , con dati di follow up ancora incompleti.
29
A proposito della tecnica laparoscopica per esecuzione di espianto di rene da vivente
per il trapianto Johnstone, Perry, Munver, sono concordi nell’affermare che l’utilizzo della
laparoscopia migliora la sopravvivenza, la quality of life e outcome dei pazienti anche se
Duchen ricorda la necessità che la manovra avvenga in centri altamente specializzati.
Il trattamento dell’ipertrofia prostatica è stato anch’esso oggetto di grande interesse
all’ultimo AUA. La TURP, che ancora è oggi è considerata il gold standard del trattamento
dell’ipertrofia prostatica è stata frequente oggetto di confronto con tecniche mini-invasive
innovative.
L’utilizzo dei laser ha consentito di ottenere buoni risultati in termini di efficacia, valutata
come Q. max e in termini di sanguinamento, anche nei casi di prostata di grande volume,
come nel lavoro presentato da Lingeman che ha effettuato uno studio con il laser ad
olmio su volumi prostatici maggiori di 75 g. La vaporizzazione laser fotoselettiva sembra
ottenere risultati eccellenti, sia in termini di outcome, anche a lungo termine ( flusso
massimo fino a 30 ml/sec a un anno) sia in termini di rapidità e semplicità di utilizzo e
bassa morbilità. Buoni risultati anche con il laser Indigo. L’impiego della termoterapia si
conferma una buona alternativa alle tecniche tradizionali; interessante il lavoro di Schelin
sull’utilizzo della mepivacaina e dell’adrenalina per ridurre la complicanza emorragica. Le
diverse tecniche di termoterapia, anche nelle versioni di ultima generazione, sembrano in
grado di fornire significativi miglioramenti in termini di parametri flussimetrici, anche se a
lungo termine la resezione endoscopica tradizionale è ancora nettamente superiore.
L’ablazione con etanolo ha consentito di ottenere risultati discreti in termini di incremento
del flusso e di miglioramento della qualità di vita ma con morbilità trascurabili.
Sull’elettrovaporizzazione bipolare sono stati condotti alcuni studi prospettici randomizzati
da Love, Tefekli e Kapasi che hanno dimostrato l’efficacia della metodica, con risultati
apprezzabili in termini di ridotta cateterizzazione post operatoria e dimissione rapida ma
con un alto rischio di ritenzione acuta di urina tale da richiedere cateterizzazione postoperatoria ( fino al 30%)
30
Per quanto riguarda, infine, il trattamento laparoscopico dell’adenocarcinoma prostatico i
dati più interessanti vengono, a nostro avviso, a proposito dell’utilizzo del Da Vinci. In
particolare il gruppo del Vattikuti Urology Institute, ha presentato alcuni lavori di confronto,
dai quali sembrano emergere notevoli vantaggi grazie all’utilizzo del Robot, sia in termini
oncologici, che in termini di analgesia e degenza. In particolare viene sottolineato come la
tecnica da loro proposta consenta la preservazione dei bundles in tutti i pazienti con
indicazioni all’intervento, pur senza aumentare in modo consistente, il rischio di margini
positivi.
Il gruppo francese di Abbou, riporta la loro esperienza di margini positivi nei T2 ( 18,9%)
dopo prostatectomia radicale laparoscopica, sottolineando l’importanza dell’escissione
dei legamenti pubo-prostatici e l’ampia resezione del collo della vescica per limitare
rispettivamente i margini apicali e i margini posteriori. Gli stessi autori, analizzano, inoltre,
l’outcome della tecnica laparoscopica sul risparmio della sessualità che si attesta, nel
caso di pazienti sottoposti a nerve sparing bilaterale, su valori prossimi al 90% a 1 anno
di distanza dall’intervento.
31
A cura di
B. Rocco , G. Musi
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HIGHLITS FROM XX WCE
Salvatore Bartolotta
Chi ha partecipato al XX congresso mondiale di endourologia, tenutosi a Genova nel
Settembre del 2002, si è reso conto, semmai qualcuno non se ne fosse ancora accorto,
che l’urologia è, tra tutte le specialità chirurgiche, quella che maggiormente si è evoluta
grazie alle innovazioni tecnologiche che negli ultimi anni hanno fatto compiere all’urologia
passi da gigante. In particolar modo l’endourologia ha permesso di raffinare le procedure
chirurgiche urologiche rendendole più sicure e certamente mininvasive.
Nella prima giornata dedicata ai simposi e durante le giornate congressuali, sono stati
presentati studi su tecniche laparoscopiche, per ampliarne le indicazioni e rendere più
sicura la procedura: “Laparoscopic ileocystoplasty and continent ileovesicostomy in
porcine model” Paterson Ryan e coll. “Estimation of acute blood loss in the
anticoagulated rabbit model using radiofrequency energy ablation” Adam J Ball e coll.
Tenendo conto che la laparoscopia prevede una considerevole curva d’apprendimento,
molti autori (Perry Kent, Andrei Nadu etc.) hanno proposto modelli di simulatori, sia
meccanici che virtuali, per testare la pazienza del novello laparoscopista e per
perfezionarne la manualità.
Sembra che la crioablazione laparoscopica abbia trovato nell’esperienza di diversi autori
la giusta collocazione, mentre la ricerca di sistemi di coagulazione sempre più efficaci ed
affidabili non si sia ancora conclusa.
L’intervento eseguito per via laparoscopica è sicuramente più scomodo rispetto alla via
tradizionale laparotomica, si cerca così di limitare i disagi che la laparoscopia stessa
presenta, a tal fine, ed al fine di evitare feroci litigi tra l’operatore ed il povero
“cameraman”, è conveniente utilizzare i robot che diligentemente, e senz’altro, con
“mano” più ferma, sostituiscono il malcapitato di turno deputato alla visione. Su questo
argomento sono state numerose le esperienze presentate, laddove poi non si badi a
spese la laparoscopia porge il fianco alla telemedicina ed anche qui qualcuno ha
comunicato la propria costosissima esperienza sui vari sistemi meccanizzati applicabili
alla pratica laparoscopica.
Un altro dilemma comune agli urologi laparoscopisti si è puntualmente presentato durante
tale incontro tra esperti mondiali: è meglio procedere per via trans od extra peritoneale?
E la conclusione comunque pare essere sempre la stessa: visto che i risultati sono
sovrapponibili in termini di efficacia, è meglio fare quello che si è abituati a fare!
33
La stessa conclusione vale sul dubbio che ha diviso gli urologi contemporanei, ossia: la
prostatectomia radicale conviene farla per via laparoscopica o laparotomica?
Dall’esperienza di Genova 2002 infatti si deduce ancora una volta che non vi è alcuna
differenza tra le due tecniche, sia in termini di incontinenza che di impotenza post
intervento, attenderei un maggior follow up prima di esprimere giudizi sulla radicalità
oncologica della prostatectomia radicale eseguita per via laparoscopica! Comunque tra i
“radicalizzatori laparoscopisti” si è discusso sull’opportunità di suturare la vescica con
l’uretra con due semisuture continue o con punti staccati, il brasiliano Travassos risolve
comunicando che lui non esegue l’anastomosi vescico-uretrale ponendo in trazione il
catetere per 48 ore.
Ancora una volta gli italiani si sono messi in evidenza con Cestari che esegue per via
laparoscopica la moderna tecnica di “nerve grafting” per aumentare le possibilità di
preservare la potenza sessuale dopo prostatectomia radicale.
Sulle tecniche hand assisted, nonostante il considerevole numero di presentazioni viste
sotto varie forme (poster, comunicazioni e video), preferisco un laconico no comment,
personalmente ritengo che il, seppur piccolo, taglietto che si esegue per infilare la mano,
vada contro ogni principio laparoscopico vanificando l’intervento stesso.
Per concludere il capitolo laparoscopia, credo siamo tutti concordi nell’affermare che, per
rispondere a
chi disse:
“l’urologo
non ha
ancora
trovato la
sua
colecisti”;
laparoscopicamente parlando ribattiamo che: l’urologo ha individuato la sua colecisti nel
surrene.
La povera prostata dopo averla congelata, cucinata in vari modi (laser, microonde, alta
frequenza & co.) comunque maltrattata, adesso la stiamo ubriacando: Gutierrez ha
analizzato le modificazioni istologiche del tessuto prostatico dopo ablazione transuretrale
con etanolo. W la TURP!
Schulman ha standardizzato i tempi di trattamento della TUNA per prevenirne le lesioni
uretrali e mentre tutti attendiamo gli stent ureterali biodegradabili, il finlandese Talja ha
proposto un modello sperimentale di stent uretrale biodegradabile.
Nel rispetto della mininvasività, Russell della Mayo Clinic, ha presentato una esperienza
preliminare sulla cistoscopia ed ureteroscopia virtuale, seguita da studi, di altri autori,
sulle applicazioni della realtà virtuale nella dignostica urologica.
Il laser, pur senza trascurare le varie fonti di energia utilizzate per la litotrissia
endoscopica, sembra essere il più efficace ma resta comunque il più costoso, laddove lo
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si impieghi però anche per l’adenomectomia prostatica transuretrale l’ampliamento delle
indicazioni giustifica senza ombra di dubbio l’impegno economico dell’acquisto dello
stesso.
E con un pizzico d’orgoglio campanilistico permettetemi di segnalare i lavori di Ivano
Vavassori sulla enucleazione prostatica trans uretrale con laser ad olmio.
Trattando di calcolosi, si cerca di rendere sempre più sicura la ESWL, analizzando, nelle
varie esperienze, i fattori responsabili dei danni sul parenchima renale cercando il modo
di ridurne gli effetti iatrogeni.
La percutanea attualmente vive meritatamente un periodo di grande successo e sembra
che ormai, grazie ai sempre più moderni device, non ci siano più limiti all’aggressione del
calcolo; si tratta la calcolosi in reni a ferro di cavallo così come i più complessi calcoli a
stampo che Salvatore Micali propone in procedura two steps. Una volta eseguito il tramite
gli urologi si sbizzarriscono sull’uso delle varie fonti di trissia; nelle numerose esperienze
presentate si descrivono pregi e difetti di ogni singola procedura puntualizzandone le
indicazioni e le metodiche di utilizzo.
Una piccola parentesi è stata aperta a Genova sulla brachiterapia per il trattamento del
CaP: si sono analizzati, oltre l’indiscutibile efficacia, gli effetti indesiderati, in particolare
l’impotenza e i disturbi sullo svuotamento vescicale, ma Nava e Losa concordano con gli
altri colleghi sul fatto che tali sintomi scompaiono nel tempo. Come trattamento
mininvasivo del CaP è stato proposto l’HIFU (trattamento ad alta frequenza) per la termo
ablazione dell’adenocarcinoma prostatico, il maggior numero di casi (300 pz) l’ha
presentato Christian Chaussy, impiegando la tecnica sia in combinazione con la TURP
sia come singolo trattamento.
Se mi è permessa una riflessione conclusiva, riprendo il concetto iniziale secondo cui
l’urologia è senz’altro la branca chirurgica che più si è evoluta negli ultimi anni, le
applicazioni tecnologiche hanno aperto nuovi orizzonti agli urologi, permettendo in
assoluta sicurezza manovre che fino a poco tempo addietro potevano essere definite
miracoli; i nostri pazienti ci richiedono con crescente insistenza procedure mininvasive
che ci impegnano in faticose curve di apprendimento. Questo vuol dire crescere, ma
attenzione, è facile trasformare un lavoro scientifico in un banale “consigli per gli acquisti”,
i congressi non sono carrozzoni da fiera bensì occasioni di scambi culturali ed esperienze
personali che se lealmente confrontate migliorano la crescita professionale.
35
A cura di
Salvatore Bartolotta
36
Highlights dal 3° Congresso Nazionale
della Società Italiana di Endourologia
(7-9 Aprile 2003, Bari)
Si è tenuto quest’anno a Bari il 3° Congresso della Società Italiana di Endourologia
(IEA), organizzato con grande cura ed attenzione dal Prof. A. Pagliarulo, coordinatore del
Comitato Scientifico della stessa IEA.
Dopo gli appuntamenti di Milano e di Torino, si è confermato, in questa edizione, il
crescente interesse del mondo urologico italiano, e non solo, per questa giovane ma
promettente Società, grazie ai numerosi ed interessanti argomenti trattati nei tre giorni di
Congresso, con la partecipazione dei massimi opinion leaders nazionali nel campo della
chirurgia urologica mini-invasiva e di alcuni prestigiosi Ospiti stranieri.
Nella giornata inaugurale i partecipanti hanno potuto assistere ad una sessione di
live-surgery durante la quale sono stati eseguiti due interventi di prostatectomia radicale
laparoscopica con ausilio di robot, una del sistema AESOP, da parte del Prof. V. Di
Santo, l’altra con ausilio del sistema Da Vinci, da parte del Prof. R. Gaston. La sessione
si è poi completata con una dimostrazione di telechirurgia mediante l’esecuzione di
un’intervento di surrenectomia laparoscopica da parte del Prof. G. Bianchi, assistito dal
Prof. F. Porpiglia.
Nella seconda giornata l’attenzione è stata rivolta alle diverse possibili applicazioni
delle tecniche mininvasive nel trattamento di patologie quali l’incontinenza urinaria da
stress, l’IPB, la litiasi urinaria, la giuntopatia, le neoplasie dell’alta via escretrice. Diversi
sono stati gli interventi eseguiti da alcuni tra gli Operatori con riconosciuta esperienza nei
rispettivi campi. Si è in questo modo potuto focalizzare l’attenzione sulle tecniche e
strategie chirurgiche attualmente più in voga, con l’obiettivo di analizzarne i diversi aspetti
e confrontare le diverse esperienze maturate.
Oltre alla coinvolgente sessione di live-surgery, il Congresso ha potuto offrire
diversi altri momenti interessanti.
Le Letture Magistrali hanno rappresentato uno spunto di riflessione sugli standard
più attuali:
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G. Preminger ha offerto una ampia ed esauriente panoramica delle opzioni di
trattamento, alle soglie del nuovo millennio, della litiasi urinaria, con uno sguardo
intelligente al mercato sempre più ricco di offerte e una analisi di alcuni punti chiave.
A. Tubaro ha egregiamente rappresentato la European Society of Urotechnology
(ESUT) con una lettura sulle possibilità della moderna didattica endourologica.
Il presidente del Congresso A. Pagliarulo ha descritto lo Stato dell’Arte nel
trattamento della Stenosi del Giunto pieloureterale, mettendo in luce gli aspetti negativi e
positivi di ciascuna delle metodiche a dispozione dell’urologo.
Nell’ultima giornata congressuale, infine, G. Breda ha fatto il punto sulle indicazioni
attuali ed eventualmente future della laparoscopia urologica, tenendo ben presente la
necessità di analisi dei dati esistenti e quella di definizione di nuovi opportuni standard
terapeutici.
In tre diverse Tavole Rotonde ci si è confrontati in maniera esauriente su
argomenti quali:
•
le nuove tecniche di Imaging in Urologia, grazie al confronto serrato tra radiologi
da una parte (G. Angelelli, A. Stabile, G. Gandini, A. Ragazzino, A. Rotondo), che
hanno dato una dimostrazione affascinante delle possibilità offerte oggi dalla
diagnostica strumentale e urologi dall’altra (T. Lotti, G. Carmignani), attenti
all’evoluzione di tali tecniche ma anche alla necessità di definirne il ruolo nella
pratica clinica
•
la Chirurgia retrograda intrarenale ed ureterale,
durante la quale sono state
innanzitutto definite le diverse indicazioni (P. Cortellini) ed illustrati gli strumenti e
gli accessori a disposizione dell’operatore (E. Montanari), con una successiva
analisi di alcuni punti maggiormente dibattuti, quali il diverticolo caliciali (A. Saita),
l’endopielotomia retrograda (G. Preminger), il trattamento conservativo del
carcinoma uroteliale dell’alta via escretrice (R. M. Scarpa).
•
l’Endourologia nel ventennio 1980-2000, nel corso della quale si è fatto un
interessante excursus sull’evoluzione delle tecniche endourologiche che hanno di
fatto rivoluzionato l’Urologia, dagli esordi di alcuni pionieri alla sempre maggiore
evoluzione ed applicazione di tali tecniche, quali l’ESWL (F. Rocco), la Chirurgia
percutanea (G. Bianchi), l’Ureteroscopia (M. D’Armiento), le alternative alla TURP
(A. Tubaro) alla oncotecnologia (A. Traficante).
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Un appuntamento ormai “classico” del Congresso è stato rappresentato dai Corsi
Didattici, realizzati con il fondamentale contributo delle Aziende specializzate nel settore.
Essi sono stati un momento realmente formativo per i partecipanti, che hanno potuto
provare da vicino alcune novità del mercato e mettere a confronto le proprie esperienze
con quelle dei maggiori esperti del settore, impegnati nel ruolo di “docenti”.
Oltre alle tradizionali Sessioni di Comunicazioni, ricche di contributi di ottimo livello,
a testimonianza della crescita e della affermazione dell’endourologia in sempre più
numerosi Centri urologici italiani, interessanti sono state le Sessioni Video, divise per
argomenti trattati:
•
Laparoscopia: tra gli altri, F. Gaboardi et al hanno presentato la tecnica di
confezionamento di neovescica MILaN, il gruppo del San Raffaele ha illustrato la
tecnica di innesto del nervo surale in corso di prostatectomia radicale
laparoscopica, il gruppo torinese di F. Porpiglia e R. Scarpa ha invece presentato
la tecnica di TURP e successiva diverticulectomia laparoscopica
•
Neoplasie uroteliali/stenosi: sono state illustrate le possibilità offerte dalle nuove
fonti laser nel trattamento delle neoplasie vescicali (Moretti M et al), del ca.
uroteliale pielico o delle stenosi ureteroileali (Scoffone C et al). Altri gruppi hanno
presentato la loro esperienza nella risoluzione endoscopica delle stenosi
ureteroileali (Cormio L et al, Cagnazzi E et al, Bianchi G et al, Rippa A et al).
•
Chirurgia percutanea intrarenale: Rippa A et al hanno proposto i risultati ottenuti
con l’approccio combinato URS-PCN nel trattamento della calcolosi renoureterale
multipla affrontando anche il problema della posizione del paziente; il trattamento
per cutaneo del GPU è stato invece affrontato da Usai P et al e da Carluccio G et
al; il gruppo di Modena (Spagni M et al) e quello di Parma (Salsi P et al) hanno
mostrato l’esperienza avuta con l’impiego del nuovo litotritore a doppia energia
(ultrasuoni e balistica); Montanari E et al hanno presentato la loro iniziale
esperienza con tecnica miniperc.
Per finire, un augurio che la IEA cresca positivamente, in modo da avere lo spazio
e l’interesse meritati nel panorama urologico italiano. Arrivederci, quindi, al 4° Congresso
della Società, che si terrà il prossimo anno a Sorrento (NA), organizzato dal Prof. M.
D’Armiento.
39
A cura di
Andrea Oliva e Riccardo Autorino

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