Bienvenue dans le futur... prévenir et guérir
FAQ Laser
LASER est un acronyme anglais qui veut dire : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
Einstein : “L’émission d’une lumière par un atome peut être stimulée par le rayon lui-même »
Principales dates historiques
1960 : Premier Laser (Th Maiman)
1962 : Première photocoalgulation
1972 : Laser Co2
1983 : Laser pulsé
1989 : Laser Q-Switched (déclanchés)
Le principe consiste à stimuler un corps gazeux, liquide, solide pour l’amener à un état transitoire d’excitation avec une énergie d’origine variable.
Lors du retour à un état stable il va émettre une lumière sous forme de photons qui correspondent au différentiel d’énergie entre l’état excité et l’état stable.
Le milieu excité suivant son origine anatomique dans la classification périodique des éléments émettra une longueur d’onde spécifique qui sera exploitée pour de nombreuses applications industrielles par exemple, imagerie, armement, et notamment médical.
Dans ce processus, le nombre d’atomes à l’état excité sera supérieur au nombre d’atomes susceptibles d’absorber, on parle « d’inversion de population ».
Principe du LASER équivaut à une chambre d’activation : le miroir de gauche est réflectif, celui de droite est semi perméable et laisse passer une partie de la lumière.
Entre les deux un dispositif d’occultation dit Q-Switch permettant un temps d’émission d’énergie court ici (microseconde ou µs – 10-6 s).
Un peu de physique :
L’énergie d’un photon est proportionnelle à la fréquence, inversement proportionnelle à la longueur d’onde produite le tout selon la formule suivante (Relation de Planck-Einstein):
E = h.f
E est l’énergie est exprimée en joules (J)
La fréquence F est exprimée en Hertz (Hz), en optique, la lettre grecque ν (nu) remplace la lettre f.
h est la constante de Planck soit 6,62606957 × 10-34 (m².Kgs).
Si l’on veut établir la relation avec la longueur d’onde (m) l’équation est la suivante :
E = h.c
λ
c correspond à la vitesse de la lumière soit dans le vide 300 000 km/s,
λ correspond à la longueur d’onde exprimée en mètres.
L’énergie est couramment exprimée en électronvolts (eV). La relation relève de l’équation suivante :
E = 1,2398
Λ (µm)
Si l’on veut calculer par exemple l’énergie d’un photon à une fréquence de 1 Hz, elle = 4,135 667 516.10-15 joules.
Afin d’exploiter cette lumière à des fins notamment thérapeutiques,
les lasers comprennent une cavité optique que l’on appelle aussi un résonateur, définissant un volume dans lequel les atomes seront excité entre deux miroirs dont l’un est réfléchissant l’autre en partie transmetteur de la lumière ce qui peut conférer une transmission directionnelle exploitable à travers une fibre optique,
on parle de lumière cohérente quand la lumière est pure au niveau de son spectre, monochromatique pour une longueur d’onde spécifique et directionnelle.
Le Diagramme de Jablonski explique les différents niveaux d’excitation atomique
et le délai de retour d’un état excité à un état stable.
Lasers bleus (405-445 nm), verts (520-532 nm) et rouges (635-660 nm).
Sources lasers médicales avec leurs vecteurs de lumières raccordés en suite aux pièces à main optiques pour le traitement des lésions vasculaires cutanées
(980 nm à gauche et 532 nm à droite).
Différents types de pièces à main optiques destinées au traitement des pathologies vasculaires cutanées.
L’invention et l’innovation qui a fait l’objet de deux brevets notamment américain et européen consiste à introduire une fibre optique à l’intérieur d’une aiguille qui est biseautée un angle spécifique correspondant aux normes de pénétration d’une aiguille normale.
La longueur de cette aiguille, son diamètre peuvent être adaptés suivant les différentes applications auxquelles elle est destinée. Techniquement il est possible de placer une fibre deux 100 µm soit 0,1 mm à l’intérieur d’une aiguille de 300 µm soit 0,3 mm par exemple ce qui permet de traiter de toutes petites lésions pour une application ophtalmologique.
Une aiguille de 1 à 2 mm peut être exploitée pour des applications de détersion tissulaire comme les ulcères la conisation laser d’une dysplasie ou d’un cancer du col. Pour une application endoveineuse une aiguille de 500 µm avec une fibre de 300 µm sur une longueur de 25 mm correspond aux dimensions utilisées en sclérose sous échographie.
Ex : Le vecteur de lumière est ici raccordé au niveau de sa source laser par une prise standard de type SMA.
Ex : Voici à l’autre extrémité, une aiguille qui est raccordée avec le même type de prise standard (SMA) sur son vecteur de lumière en gris au-dessus qui contient une fibre optique.
Ex : Nous voyons ici l’extrémité d’une aiguille qui véhicule la lumière de guidage émise par le laser (630 nm correspondants à l’hélium-néon).
L’extrémité de la fibre ayant la forme d’une ellipse elle constitue la « surface optique » qui est majorée par le caractère elliptique de sa forme par rapport à une fibre optique dite à embout nu qui correspond à la section d’un cylindre. Ceci permet de majorer cette surface optique avec un diamètre beaucoup plus faible. La tâche de lumière correspond à l’ouverture numérique de la fibre qui véhiculera l’onde du laser.
Ex : Ouverture numérique d’une fibre optique avec son calcul suivant les index de réfraction (n) par analogie à l’ouverture d’un objectif photographique.
On distingue à fort grossissement le biseautage de l’aiguille après plusieurs tests tissulaires afin d’appréhender l’éventuelle usure de son extrémité. On peut voir que les qualités optiques sont conservées le matériau n’ayant pas été altéré. L’extrémité de la fibre qui est ici en silice pure est matérialisée par la flèche bleue.
Il s’agit d’un dispositif simple à fabriquer, peu coûteux, exploitable dans les pays en développement afin de pouvoir apporter une médecine de haute technologie pour le traitement de nombreuses applications pour lesquelles elle pourra épargner le bloc opératoire qui a un coût beaucoup plus élevé.
Cette technologie est caractérisée comme « diffusante » le développement scientifique se faisant au fur et à mesure du développement des applications et des publications qui y réfèrent. Son but est de remplacer les fibres optiques classique plus coûteuses, plus difficile à manipuler et plus fragiles qui sont employés au bloc opératoire. Elle est facilement repérable dans les tissus notamment sous scope radiologique, sous échographie.
Son faible coût permet de renouveler le traitement si l’objectif thérapeutique n’est pas atteint parfaitement ; on pense notamment à la détersion des ulcères, la conisation du col, le laser endoveineux sur les varices résiduelles.
Le but est de pratiquer cette technologie en cabinet sécurisé. Elle peut aussi être appliquée dans les domaines de l’industrie alimentaire, de la médecine vétérinaire, de la médecine dentaire. Cette technologie permet aussi de réaliser une imagerie tissulaire dite « biopsie Optique » aidant au diagnostic tumoral est conforté par l’immunofluorescence en injectant un produit par un double chenal revendiqué dans le brevet.
Une fois diagnostic effectué en peut injecter par ce double chenal un chromophore qui permettra la destruction tumorale sur le site même de la tumeur sans exérèse nous appelons cette technologie la photothérapie dynamique. Elle permet donc d’entrée dans les domaines de la photo pharmacologie notamment en pathologie cancéreuse oncologie.
Ex : Visualisation de l’aiguille dans le tissu musculaire.
Ex : On observe ici sur le tissu graisseux une véritable liquéfaction (flèche bleue). Cet exemple illustre les applications potentielles dans le domaine de la lipolyse laser esthétique ou tumorale notamment les lipomes touchant 1% de la population.
L’effet biologique est conditionné par la puissance ou l’intensité du laser correspondant à l’onde lumineuse émise par la source ainsi que le temps d’émission.
Les domaines thérapeutiques sont très larges de la photothérapie dynamique avec des temps d’émission longs de l’ordre de la seconde ou de l’ophtalmologie par exemple avec des temps d’émission de l’ordre de la nanoseconde (un milliardième de seconde ou 1 ns = 10-9 s) ou de la picoseconde (1 ps = 1000 milliardièmes de seconde – 10-12 s).
Ex : En ordonnée l’intensité du laser, en abscisse le temps d’émission.
Plus le temps d’émission est court plus la puissance crête est élevée ce qui amène un effet biologique différent qui n’est plus thermique mais disruptif sur la lésion comme le LASIK en ophtalmologie permettant de corriger la cornée sans effet thermique pouvant léser les autres structures de l’œil (en haut à gauche en orange).
Ex : Les indications vasculaires, la destruction tumorale, se situent plutôt dans le domaine du temps d’émission de l’ordre de la milliseconde (1 ms = 10-3 s).
Il s’agit d’une pathologie touchante 56% des femmes adultes (au-dessus de 18 ans) 27% des hommes adultes. On l’évalue environ à 13 millions de variqueux dans la population française et probablement 20 millions de personne souffrant de symptôme veineux.
Ils sont liés aussi bien à des vraies varices, qu’à des petites varices qui sont multiples et qui finalement arrivent au même volume variqueux. Le préjudice n’est pas uniquement esthétique puisque les échelles de qualité de vie faisant le consensus mondial recensent le retentissement psychologique et esthétique de cette maladie.
Elle conduit de plus à des complications comme les thromboses veineuses et l’embolie pulmonaire qui présente un taux de mortalité au moins équivalent à celui des accidents vasculaires cérébraux en France.
Les enjeux sont donc considérables en termes de bénéfice à la population, et de coûts de santé. Il se pratique en France environ 5 Millions de scléroses par/an.
L’ulcère et les troubles trophiques (dermite ocre, eczéma, hypodermite avec rétraction cutanée) marquent l’évolution.
Ex : Varicose évoluée du membre inférieur droit.
Ex : Ulcère veineux surinfecté en haut à gauche et 15 jours après une détersion par laser dans le cadre de séquelles de phlébite.
Ex : Voici quelques clichés de varicosités et varices réticulaires étant plus volumineuses de couleur verte, les télangiectasies sont rouges associés à ses varices réticulaires.
Les hémorroïdes touchent l’espèce humaine et non animal. Elle peuvent toucher jusqu’à 85% de la population qui aura fait au moins une crise hémorroïdaire.
Elles sont plus fréquentes dans la population âgée de 45 à 65 ans.
La grossesse est un moment aussi privilégier pour le développement de cette pathologie.
Leur physiopathogénie présente de nombreux points communs avec la pathologie variqueuse des membres inférieurs.
Il existe un stade 1 correspondant à des saignements mineurs, un Stade 2 se caractérisant par une saillie variqueuse rectale lors du passage de la selle, un stade III où on peut les replacer manuellement, enfin un stade IV où elles ressortent malgré les avoir replacées au niveau du rectum.
Comme les veines de jambe elles peuvent conduire à la thrombose, provoquée des démangeaisons, elles peuvent réaliser un véritable prolapsus.
Elles sont sujettes au saignement (rectorragies), de rétraction cicatricielle (marisque) conduisant à de véritables fistules est donc au bloc opératoire notamment pour les hémorroïdes internes.
Un de leurs traitements consistent à les sclérosées avec les mêmes produits que ceux utilisés sur la pathologie veineuse des jambes.
L’aiguille optique peut donc avoir aussi sa place.
En l’intitule technique endothermique qui permet à des températures très élevées > 1000° pendant un temps très court de l’ordre de 500 ms un effet thermo mécanique différent d’une autre technique aussi validée que l’on appelle la radiofréquence travaillant à 120° et qui reste une technique thermique pure.
On introduit le plus souvent à la cheville au passage de la veine sur les malléoles un guide dans un premier temps, sur lequel est monté un cathéter creux secondairement, on retire ensuite ce guide pourrait placer une fibre optique en général de 600 µm.
L’extrémité de la fibre optique est montée jusqu’à 2 cm de la jonction avec le réseau profond soit la veine fémorale soit la veine poplitée. Les tirs laser sont ensuite effectués tous les 3 mm en moyenne à un certain niveau de puissance variable avec la taille du vaisseau repéré préalablement par un marquage préopératoire effectué sous échographie.
Ex : Visualisation d’une fibre dite « à embout nu » ou l’extrémité fait saillie en dehors de sa gaine, assimilable un cylindre coupé verticalement à droite, à gauche son raccord avec une prise standard sur la source laser de type SMA. La longueur usuelle est d’environ 2,5 m pour celles qui sont utilisées au bloc opératoire.
Cette technique permet de réduire le coût d’un facteur trois, inférieur maintenant à 5000 € sur 10 ans en pays industrialisés ou tous les coups sont répertoriés examen, intervention, sclérose, pour l’ancienne technique de stripping classique plutôt 15 000 €.
Ceci est dû au fait que l’on ne ligature plus la veine au niveau de son abouchement en réseau profond avec un abord chirurgical, on ne l’arrache plus, ce qui permet d’économiser deux tiers de tissu veineux. Ceci explique qu’elle est devenue la référence mondiale depuis deux consensus internationaux en 2011 et 2014 gradant les techniques endothermiques en tant que recommandations fortes à niveau de preuve élevé.
Ex : Différents types d’introduction de la fibre optique au bloc opératoire suivant l’abord d’une grande veine saphène en haut à gauche, ainsi qu’en dessous. En bas à droite l’introduction pour une veine petite saphène.
Ex : Visualisation de l’extrémité d’une fibre à « embout nu » avec son guidage de lumière.
Ex : La tache lumineuse visible à la racine de cuisse permet de localiser l’extrémité de la fibre et de s’assurer qu’elle n’est pas dans le réseau profond avant de débuter le tir laser.
Les ulcères sans l’évolution ultime d’une maladie variqueuse, il concerne actuellement pour les ulcères veineux environ 0,3% de la population au-dessus de 60 ans. Leurs coûts de traitement sont élevés, les ulcères qui sont soignée à domicile représente une facture de l’ordre du milliard annuel en France.
Ils sont souvent douloureux et peuvent conduire à des complications parfois fatales comme la thrombose et son embolie pulmonaire chez un patient âgé, comme les septicémies. Ils sont responsables d’une forte altération de la qualité de vie notamment chez les patients qui sont âgés.
AVANT
70% des ulcères sont liées aux varices +15% du au maladies consécutives au thrombose veineuse altérant le retour veineux profond.
APRES
Ex : Ulcère traité par détersion laser à 10 jours à gauche, et cicatrisation complète à quatre mois.
Qu'est-ce qu'un problème médical comme une dysplasie du col utérin ?
Il y a environ 3000 cancers du col utérin déclarés chaque année en France dont la mortalité est évaluée à un tiers une fois lors diagnostique soit environ 1000 patientes/an.
On estime la fréquence à 500 000 nouveaux cas/an dans le monde.
Une conisation par laser au bloc opératoire voit son indication posée qu’en la totalité de l’épaisseur du col est atteinte, une surveillance de fréquence variable quand un tiers ou de tiers de l’épaisseur du col sont atteints.
L’intérêt de l’aiguille optique et de pouvoir proposer après dépistage à l’examen gynécologique de traité les petites lésions en amont de ce risque qui concerne 89 000 nouveaux cas/an en France.
Qu'est-ce qu'un problème médical comme les kystes poplités ou les kystes synoviaux ?
Un kyste synovial au niveau du poignet par exemple correspond à des zones de contraintes souvent liées à l’arthrose et un déséquilibre de l’articulation, une utilisation excessive.
Ceci contribue un dédoublement de la poche articulaire dans lequel vient s’immiscer du liquide articulaire. Il en est de même pour un kyste à la partie postérieure et interne du genou que l’on appelle kystes poplités de BAKER.
L’exposition d’un tel milieu biologique au tir laser infrarouge permet de générer une rétraction du collagène ainsi qu’une bouillie collagène qui permettra le collage biologique des parois du kyste avec une compression appropriée après la procédure.
La prévalence du kyste poplité en France est évaluée à 2,4% chez l’enfant, 40% chez l’adulte. La complication est la rupture du kyste qui peut conduire d’ailleurs à une thrombose veineuse associée.
Ex : Visualisation anatomique d’un kyste poplité à gauche, en IRM à droite (5).
Ex : Ponction d’un kyste poplité après repérage permettant d’extraire un liquide à type de transsudât d’aspect citrin. Une aiguille laser peut se substituer à la simple ponction permettant d’optimiser le collage biologique des parois du kyste l’une contre l’autre après le traitement par laser et la ponction du liquide restant in situ.
A quoi sert la technique du Laser en destruction tissulaire ?
Il s’agit d’une détersion tissulaire par effet thermique de profondeur variable suivant le travail du manipulateur et notamment le temps d’exposition au tissu, la longueur d’onde.
On peut émettre le tir laser en mode discontinu ou plus tôt en mode continu pour faciliter cette détersion avec un laser dont la longueur d’onde est adaptée à l’absorption par l’eau notamment dans le domaine des infrarouges de 980 à 1500 nm par exemple.
Le laser permet de déterger des plaies dans leur profondeur sous anesthésie locale simple sans passer au bloc opératoire.
Les zones habituellement réfractaires à la curette deviennent accessibles ce qui accélère considérablement la vitesse de cicatrisation donc le nombre de pansement, le délai d’hospitalisation ainsi que le coût global.
Ex : Détersion par laser d’un ulcère avec une fibre optique à « embout nu » en mode contact. L’inconvénient avant l’arrivée des aiguilles optiques était que la fibre optique était coûteuse environ 100 à 150 € et non réutilisable.
Les lipomes sont des tumeurs bénignes tributaires du tissu graisseux venant bomber sous la peau. On les retrouve chez 1% de la population notamment dans le cadre de lipomatose familiale ou ils surviennent fréquemment sur l’abdomen, les faces antérieures de cuisse, la partie postérieure des avant-bras.
Ils peuvent aussi apparaître après d’anciens traumatismes. Quand ils sont gênants on les opère au bloc opératoire.
On les retrouve plutôt entre 40 et 60 ans. L’aiguille optique permet une lipolyse immédiate avec aspiration du liquide de fusion du tissu graisseux et un pansement simple, sous anesthésie locale.
D’autre technique associée sont intéressantes comme la sclérose avec les produits utilisés pour les varices (AMM accordée) ainsi que les techniques de radiofréquence, ultrasons focalisés, Cryo lipolyse avec des petites Cryodes adaptées.
Ex : lipome de l’avant-bras à gauche, schéma du tissu graisseux à droite.
Elle permet avec un abord chirurgical réduit à une simple ponction avec une aiguille sans cicatrice est à distance des zones dangereuses, de réduire la masse graisseuse qui fait l’épaisseur du tissu cutané notamment au visage et sur des zones particulières comme la face interne des genoux, la région se situant au-dessus des malléoles au niveau des jambes si fréquemment concernées par la surcharge graisseuse.
Elle constitue à balayer la zone dans le tissu sous-cutané permettant aussi le collage biologique de la zone qui a été traitée ce qui améliore le résultat esthétique.
L’aiguille optique peut-être aussi bien utilisé au bloc opératoire que dans un cabinet chirurgical sécurisé avec un geste d’anesthésie locale simple.
Ex : Résultat au niveau du contour du menton ainsi que sous la région mandibulaire.
Ex : Résultat à droite au niveau de la face interne du genou gauche asymétrique à gauche.
Plus le tissu cible est riche en lipides plus la détersion est facile aboutissant à une fusion liquide du tissu graisseux.
Certaines tumeurs comme les liposarcomes relèvent de ce domaine en théorie.
De plus on peut trouver des lipomes non pas sous la peau mais sous le plan musculaire difficile à aborder chirurgicalement sans faire de cicatrice importante douleur intérêt d’une telle technologie.
Les laser en pathologie vasculaire sont utilisables dans les domaines suivants :
Le traitement des varices réticulaires qui sont > 1 mm, le traitement des télangiectasies rouges.
Le traitement des angiomes stellaires notamment sur le visage et le thorax, de la couperose au niveau facial et au niveau du cou.
Le traitement des taches rubis et des petites ectasies veineuses notamment intra-buccales.
Le traitement des angiomes de la cavité nasale générant des saignements de nez (fréquemment exploité en pathologie ORL).
Le traitement des angiomes plans (tâches de vin), le traitement des angiomes tubéreux.
Le laser endoveineux en ce qui concerne la pathologie variqueuse, les malformations vasculaires veineuses.
Le laser endo-artériel pour la désobstruction des sténoses artérielles et des occlusions artérielles notamment avec les laser Excimer utilisant des longueurs d’onde dans les ultraviolets.
La désobstruction veineuse profonde avec pose de stents intraveineux (lasers ultraviolets).
La détersion des ulcères.
La dépigmentation cutanée soit spontanée en ce qui concerne les maladies variqueuses stade IV ainsi que les pigmentations des cicatrices après chirurgie ou après sclérose.
En théorie l’embolisation des malformations veineuses par mécanisme thermique.
La conisation du col utérin.
L’embolisation des varices pelviennes.
Le traitement des lésions vulvaires notamment les condylomes.
L’hyménoplastie.
La chirurgie tumorale sur le sein, ovaires, utérus.
La photothérapie dynamique d’une lésion tumorale quel que soit le siège.
L’imagerie optique des différentes lésions.
Les lésions vasculaires déjà citées au chapitre angiologie.
Les lésions pigmentaires.
Le détatouage par laser.
L’épilation.
La réjuvénation cutanée pour le traitement des rides et des ridules.
Le traitement des rides et des vergetures par laser Fraxel.
La chirurgie notamment pour l’exérèse des lésions.
La photothérapie dynamique des lésions cancéreuses superficielles.
La lipolyse quel que soit le site concerné.
Le bistouri laser qui donne d’excellentes cicatrisation.
La suture laser cutanée.
Le resurfacing au bloc opératoire (Holmium) qui donne d’excellents résultats sur les rides du visage se pratiquant sous anesthésie au bloc opératoire.
L’anastomose micro vasculaire pour des lambeaux de reconstruction notamment sur le visage.
L’aiguille permet un traitement rapide.
Substitution au bloc opératoire.
Absence ou diminution importante des cicatrices.
Abord à distance d’une zone dangereuse.
À faibles coût et en cas de traitement incomplet le geste peut être répété.
Le photodiagnostic et la biopsie optique.
La photocoagulation et une excellente cicatrisation sur le champ opératoire notamment pathologie tumorale bénigne et maligne.
La photothérapie dynamique.
En endoveineux la sclérose est limitée par le volume de produit elle ne l’est pas avec le laser endoveineux.
Dans un certain nombre d’indications l’aiguille peut se substituer au bloc opératoire dans le cadre d’un cabinet sécurisé avec un praticien formé.
Diminution du temps de procédure.
Diminution des contingences liée à l’exercice notamment dans les établissements privés et/ou public.
Rapidité d’intervention que ce soit dans le domaine diagnostique ou thérapeutique.
Réduction des coûts de traitement quel qu’il soit.
Réduction des coûts de santé en pathologie humaines.
Accessibilité à une médecine plus équitable au niveau mondiales notamment pour les pays en voie de développement dans les mêmes domaines déjà suscités.
Détections de substance anormales sur la chaîne alimentaire.
Évaluation de la qualité alimentaire.
Applications à la médecine vétérinaire.
Applications à la médecine dentaire.