Potential of a new cw 2 μm laser scalpel for laparoscopic surgery

The potential of a new continuous-wave (cw) thulium–YAG laser for laparoscopic small intestine resection was investigated in pigs in comparison to standard bipolar scissors.MethodA diode-pumped solid-state thulium–YAG laser system emitting at a wavelength of 2.01 μm was used. Laser power up to 25 W in cw mode was transmitted via a quartz fibre (400 μm core diameter). In order to resect 1 m of the small intestine, the accompanied mesentery was dissected with both devices in 12 pigs (six each group). Arteries and veins of 0.25–3.2 mm inner diameter were dissected in vivo and the resistance of the occluded vessels to pressures up to 375 mmHg was measured by an in vitro set-up. Samples were prepared for histological evaluation.ResultsWith respect to intestine resection with bipolar scissors, bleeding occurred significantly less (25%) and dissection time was reduced by 19% using the 2 μm laser scalpel. With the 2 μm laser scalpel, small vessels (<0.5 mm) were successfully occluded up to 100% (arteries) and 89% (veins), larger vessels (1–2.3 mm) to 74% (arteries) and 65% (veins) in vivo. In the in vitro pressure measurement with 375 mmHg, 30% of veins and 35% of arteries stayed closed. In conclusion, the first experiments show that the 2 μm laser scalpel is a promising dissection device for minimally invasive surgery.

ZusammenfassungIn einer vergleichenden Tierstudie wurde das Potential eines neuen cw Thulium–YAG-Lasersystems mit dem einer kommerziell erhältlichen bipolaren Schere zur laparoskopischen Resektion des Dünndarms verglichen.MethodeEs wurde ein diodengepumptes Thulium–YAG-Festkörper-Lasersystem mit einer Emissionswellenlänge von 2,01 μm verwendet. Die Laserleistung betrug 25 W (Dauerstrich) und die Laserstrahlung wurde mittels einer Quarzglasfaser (Kerndurchmesser 400 μm) zum Applikationsort transmittiert. Zur Entnahme von 1 m Dünndarm wurde zunächst mit beiden Dissektionsgeräten das angrenzende Mesenterium an 12 Schweinen (6 je Instrument) durchtrennt. Zur Untersuchung der Hämostaseeigenschaften des 2 μm Laserskalpells wurden ausgewählte Arterien und Venen mit einem inneren Durchmesser von 0,25 bis 3,2 mm in vivo durchtrennt. In einer anschließenden in vitro Untersuchung wurde der Gefäßverschluss mit einem Druck von 375 mmHg überprüft. Zur histologischen Auswertung wurden Gewebeproben entnommen, mittels H&E gefärbt und lichtmikroskopisch untersucht.ErgebnisseIm Vergleich zur konventionellen bipolaren Schere konnte in der durchgeführten Studie die Anzahl der auftretenden Blutungen mit dem 2 μm Laserskalpell signifikant (25%) und die gesamte Resektionszeit um 19% (nicht signifikant) reduziert werden. Die Hämostase von Gefäßen, welche mittels des 2 μm Laserskalpells durchtrennt wurden, betrug bei Durchmessern <0.5 mm 100% bei den Arterien und 89% bei den Venen. Bei größeren Gefäßen (1–2.3 mm innerer Durchmesser) wurden 74% der Arterien und 65% der Venen dauerhaft in vivo koaguliert. Bei den in vitro Untersuchungen der koagulierten Gefäße mit einem Druck von 375 mmHg waren noch insgesamt 35% der Arterien und 30% der Venen verschlossen.In dieser Studie konnte gezeigt werden, dass das 2 μm Laserskalpell ein vielversprechendes Instrument für die laparoskopische Chirurgie darstellt.

ResúmenEn este estudio se investigó el potencial del nuevo láser cw thulium–YAG comparado al uso de la tijera bipolar estándar en intervenciones laparoscópicas en intestino delgado de cerdos.MétodoSe utilizó un láser thulium–YAG de estado sólido bombeado por diodos que emite en una longitud de onda de 2.01 μm. Una potencia láser de hasta 25 W de onda continua (cw) fue trasmitida a través de una fibra de cuarzo de 400 μm de diámetro. El mesenterio que acompaña al intestino delgado fue diseccionado utilizando uno de los dos sistemas en 12 cerdos (6 con cada instrumento). Se seccionaron in vivo, arterias y venas de 0.25 a 3.2 mm de diámetro interno y se midió in vitro la resistencia de los vasos ocluídos con una presión de hasta 375 mmHg. Las muestras fueron preparadas luego para evaluaciones histológicas.ResultadosEn la resección de intestino, el uso del bisturí láser de 2 μm ofrece menor sangrado (25%) y el reduce el tiempo de dissección en un 19% con respecto a las tijeras bipolares. Además, el uso del láser permite la oclusión in vivo de los pequeños vasos (diámetro menor a 0,5 mm) hasta en un 100% en arterias y un 89% en venas. Mientras que para las de mayor diámetro (de 1 a 2.3 mm) se obtuvo un 74% y 65%, respectivamente. En las mediciones in vitro de presión con 375 mmHg, un 30% de las venas y un 35% de las arterias permanecieron cerradas. En conclusión, estos primeros experimentos demuestran que el bisturí láser de 2 μm es una herramienta de disección prometedora para la cirugía laparoscópica.