Fabrikas mikro dan nano
Interaksi laser–jaringan
Laser femtosekon presisi tinggi dan kerusakan termalnya kecil, cocok untuk terapi dan bedah, misalnya oftalmologi.
Pengantar produk
Apa itu interaksi laser–jaringan
Interaksi laser–jaringan menggambarkan proses yang terjadi apabila radiasi laser diserap oleh jaringan biologis. Dengan memilih parameter laser dan kondisi pengiriman berkas yang sesuai, iradiasi laser dapat disesuaikan untuk mencapai modifikasi jaringan terkontrol. Di antara teknologi laser yang tersedia, laser femtosekon semakin banyak digunakan untuk pemrosesan jaringan karena memungkinkan deposisi energi yang sangat terlokalisasi dengan kerusakan termal yang terbatas dibandingkan dengan sistem laser berpulsa lebih panjang. Karakteristik ini telah memungkinkan laser femtosekon diterapkan pada rentang luas disiplin medis, termasuk oftalmologi, kedokteran gigi, dermatologi, dan bedah jaringan lunak invasif minimal.
Panjang gelombang dan respons jaringan
Mekanisme interaksi antara jaringan biologis dan iradiasi laser bergantung pada parameter laser — termasuk panjang gelombang, durasi pulsa, energi pulsa, dan laju pengulangan — serta sifat jaringan yang diiradiasi. Faktor-faktor ini menentukan bagaimana energi laser diserap dan didistribusikan di dalam jaringan, memengaruhi kedalaman interaksi dan respons jaringan yang dihasilkan. Radiasi UV diserap kuat oleh biomolekul pada lapisan jaringan superfisial dan dihamburkan oleh partikel intraseluler, sehingga menghasilkan kedalaman penetrasi dangkal yang hanya mencapai sepersepuluh mikrometer. Hal ini membuat laser UV sesuai untuk ablasi permukaan yang cermat, tetapi membatasi penggunaannya pada prosedur yang memerlukan akses ke target jaringan yang lebih dalam. Sebaliknya, pulsa femtosekon IR-dekat dapat merambat melalui jaringan yang transparan secara optik sebelum difokuskan pada kedalaman yang dipilih, sehingga memungkinkan modifikasi jaringan di bawah permukaan tanpa merusak lapisan di atasnya.
Bagaimana pulsa femtosekon berinteraksi dengan jaringan
Ablasi laser femtosekon didasarkan pada pendepositan energi laser di dalam jaringan pada skala waktu yang lebih singkat daripada berlangsungnya difusi panas yang signifikan. Intensitas puncak yang tinggi pada pulsa ultrasingkat memicu penyerapan nonlinear dan pembentukan plasma di dalam volume teriradiasi. Setelah terbentuk, plasma menyerap sisa energi laser dan menggandengkannya secara efisien ke jaringan, menghasilkan proses ablasi nontermal yang memungkinkan reseksi jaringan dengan ukuran, bentuk, dan kedalaman kawah yang cermat, sekaligus meminimalkan kerusakan termal pada jaringan di sekitarnya. Selain fluens laser dan laju pengulangan, strategi pemindaian memegang peran penting. Studi eksperimental telah menunjukkan bahwa algoritma pemindaian yang dirancang secara tepat mendistribusikan energi laser sambil memungkinkan pendinginan yang efisien di antara lintasan laser beruntun. Dengan mengoptimalkan pemosisian berkas dan pengurutan pindaian, akumulasi panas lokal dapat diminimalkan bahkan pada laju pengulangan tinggi.
Keunggulan pulsa ultrasingkat
Keunggulan utama pulsa ultrasingkat adalah kemampuan mengangkat jaringan dengan presisi spasial tinggi sambil meminimalkan kerusakan termal pada jaringan yang berdekatan. Dibandingkan dengan laser gelombang kontinu atau laser berpulsa lebih panjang, pulsa ultrasingkat memberikan reseksi jaringan yang cermat dengan kerusakan termal minimal dan kendali kedalaman yang halus, sehingga sesuai untuk prosedur di mana pelestarian jaringan di sekitarnya bersifat kritis. Laser femtosekon keadaan padat mempertahankan kualitas berkas yang baik dan stabilitas yang tinggi, sementara kemampuannya membangkitkan pulsa femtosekon IR maupun UV dari satu platform laser memungkinkan beberapa prosedur oftalmologi dilakukan dengan satu sumber laser.
Oftalmologi
Oftalmologi merupakan salah satu aplikasi interaksi laser–jaringan yang paling mapan. Bedah refraktif modern umumnya menggabungkan dua sumber laser yang berbeda: laser IR-dekat untuk pembuatan flap kornea dan laser UV untuk ablasi stroma kornea. Pulsa IR-dekat difokuskan di dalam kornea yang transparan, di mana fotodisrupsi terlokalisasi menghasilkan pemisahan jaringan yang diposisikan secara cermat tanpa merusak lapisan di sekitarnya. Radiasi UV diserap kuat oleh jaringan kornea dan karena itu digunakan untuk ablasi permukaan terkontrol selama prosedur fotorefraktif. Studi mutakhir telah menunjukkan bahwa pulsa UV yang dibangkitkan oleh laser femtosekon keadaan padat dapat mencapai ablasi stroma kornea yang sebanding dengan, atau dalam beberapa kasus unggul terhadap, laser eksimer argon fluoride konvensional. Dengan pulsa femtosekon 206 nm, keratektomi fotorefraktif transepitelial berkecepatan tinggi mencapai kecepatan ablasi sekitar 1.6 s per dioptri sambil mempertahankan ablasi yang dapat diprediksi dan dapat diulang, bersama respons penyembuhan yang sebanding dengan perlakuan laser eksimer. Selama prosedur, kenaikan suhu permukaan kornea tetap di bawah 7 °C meskipun kecepatan ablasi tinggi. Laser femtosekon keadaan padat membangkitkan radiasi UV melalui pembangkitan harmonik, sehingga pulsa IR-dekat dan UV dari sumber laser yang sama memungkinkan baik prosedur intrastromal maupun ablasi permukaan kornea.
Kedokteran gigi
Kedokteran gigi merupakan salah satu area aplikasi yang sedang berkembang untuk interaksi laser–jaringan femtosekon, khususnya pada preparasi kavitas otomatis dan prosedur restoratif. Kedokteran gigi laser robotik telah diusulkan sebagai alternatif terhadap bor gigi berkecepatan tinggi konvensional, yang memungkinkan preparasi otomatis kavitas gigi sambil mengurangi gaya mekanik, getaran, dan kebisingan yang terkait dengan instrumen putar. Studi yang meneliti ablasi laser femtosekon pada dentin dan enamel telah menunjukkan pemrosesan jaringan bebas retak tanpa perubahan signifikan pada komposisi kimia, karbonisasi jaringan, pelelehan, atau deformasi. Pemrosesan laser juga menghindari pembentukan lapisan smear dentin yang biasanya dihasilkan oleh penggerindaan mekanik berkecepatan tinggi, sambil mempertahankan morfologi struktur dentin dan membiarkan tubulus dentin terbuka. Dibandingkan dengan laser gigi erbium dan CO₂, yang mengandalkan penyerapan air dan ekspulsi termomekanis, pulsa laser femtosekon mengangkat jaringan dengan mengionisasi bahan secara langsung menjadi keadaan plasma. Proses ini tidak menghasilkan gelombang kejut dan menghasilkan kualitas permukaan yang unggul; laser femtosekon tidak memerlukan air pada permukaan jaringan dan dapat memproses rentang bahan restorasi yang lebih luas, termasuk logam.
Dermatologi
Dermatologi merupakan area aplikasi lain karena banyak perawatan kulit memerlukan ablasi permukaan yang sangat terlokalisasi. Radiasi UV diserap kuat di dalam lapisan jaringan superfisial. Akibatnya, laser UV femtosekon telah diteliti sebagai alternatif terhadap sistem laser nanosekon untuk prosedur dermatologis yang memerlukan pengangkatan jaringan terkontrol dengan kerusakan kolateral minimal. Sebagian besar efek biologis radiasi UV di bawah 320 nm dipicu ketika DNA menyerap cahaya. Studi eksperimental yang membandingkan pulsa femtosekon 206 nm dan 257 nm telah menunjukkan bahwa respons biologis bergantung kuat pada panjang gelombang, dengan iradiasi 206 nm menghasilkan tingkat kerusakan DNA yang lebih rendah pada sel kulit daripada iradiasi 257 nm pada kondisi yang diteliti.
Bedah invasif minimal
Presisi tinggi dan kerusakan termal terbatas yang dicapai dengan pulsa laser ultrasingkat juga telah mendorong pengembangan prosedur bedah invasif minimal. Karakteristik ini khususnya penting pada bedah gastrointestinal, di mana polipektomi kolon dan eksisi lokal memerlukan presisi tinggi bersama kerusakan termal minimal karena struktur dinding tipis usus. Laser gelombang kontinu, laser berpulsa panjang, dan teknik berbasis elektrokauter rentan terhadap kerusakan termal yang signifikan, dengan kerusakan termal pada jaringan sehat yang berdekatan sekitar 300 µm pada sistem berpulsa panjang. Perkembangan mutakhir pada serat inti berongga berkurvatur negatif telah memungkinkan pulsa ultrasingkat berenergi tinggi disampaikan secara fleksibel selama prosedur endoskopik. Studi praklinis yang menggunakan jaringan kolon babi telah menunjukkan reseksi jaringan yang cermat menggunakan energi pulsa 46 dan 33 μJ, dengan wilayah yang rusak secara termal lebih kecil daripada 85 μm bersama kendali halus kedalaman ablasi.
CARBIDE dan PHAROS
Laser femtosekon CARBIDE dan PHAROS mendukung rentang luas aplikasi interaksi laser–jaringan dengan menggabungkan durasi pulsa ultrasingkat, laju pengulangan tinggi, dan pembangkitan harmonik terintegrasi, yang menyediakan panjang gelombang keluaran dari IR-dekat hingga UV. Untuk aplikasi oftalmologi, pulsa femtosekon IR-dekat fundamental dapat digunakan untuk prosedur intrastromal, sedangkan pulsa UV yang disediakan melalui pembangkitan harmonik dapat diterapkan untuk ablasi permukaan kornea. Fleksibilitas panjang gelombang yang sama mendukung prosedur dermatologis dan aplikasi medis lain yang memerlukan ablasi jaringan yang cermat.
