Ученые из Университета Базеля создали лазер с инновационной технологией передачи энергии, позволяющий резать кость толщиной до 4,5 см.
Исследователи из Университета Базеля сделали значительный шаг вперед в области лазерной остеотомии (хирургии костей), продемонстрировав возможность резать кость на глубину, значительно превышающую доступные ранее значения для оптических систем. Ранее лазеры в костной хирургии могли проникать лишь на 2–3 см, чего было недостаточно для решения множества клинических задач, особенно при установке суставных имплантов.
Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports в статье под названием «Влияние профиля интенсивности лазерного луча на глубокую абляцию кости при лазерной остеотомии» (Influence of laser beam intensity profile on deep bone ablation in laser osteotomy).
Ключевым элементом успеха является изменение профиля лазерного луча. Вместо традиционной «гауссовой» формы, где энергия сосредоточена в центре, команда применила так называемый профиль top hat — равномерное распределение энергии по диаметру луча. Данная форма позволила достичь глубины реза до 4,4–4,5 см. Эксперименты проводились на костях крупного рогатого скота.
Технология и ее преимущества
Основная сложность лазерного воздействия на кость связана с тем, что при слишком высоком уровне энергии может возникать термическое повреждение тканей, мешающее процессу заживления. Поэтому исследователи сосредоточились не на увеличении мощности, а на перераспределении энергии в «теле» луча.
Благодаря новому подходу лазер становится более эффективным и менее травматичным, снижая вероятность возникновения микротрещин и ожогов окружающих тканей. Применение сжатого воздуха и воды в процессе эксперимента помогло охладить поверхность и поддерживать четкость разреза, что критически важно для реальных хирургических условий.
Несмотря на прогресс в достижении глубины, лазер все еще значительно медленнее механической пилы: он удаляет около 0,4 мм³ материала в секунду по сравнению с 11 мм³ при использовании традиционного инструмента. Тем не менее, достижение глубины, близкой к клиническим требованиям, рассматривается специалистами как важный шаг к практическому использованию лазеров в ортопедии.