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激光技术已被证明是一种非常宝贵的手术工具，无论是用于改善视力、修复视网膜撕裂、击碎肾结石，还是精细地切除脊髓肿瘤。然而，尽管在手术室中使用超过四十年，激光手术仍然受到能量以直线传播这一事实的限制。这意味着激光最适用于可以用直线射击到达的区域。引导光束使其能够到达偏远区域——而不会损害健康组织——有时会通过使用一系列镜子来引导激光束来完成，但这通常会稀释激光的强度。
然而，一种在市场上仅一年多的激光手术方法，旨在通过将高强度二氧化碳 (CO2) 激光的红外能量引导通过衬有反射材料的柔性光纤管，为光学手术刀增加新的灵活性。这使外科医生能够安全地将激光穿过身体到达任何需要的地方，而不会损失光束的任何强度。
OmniGuide 公司（一家位于马萨诸塞州剑桥市的光学公司）生产的 BeamPath CO2 激光能量系统标志着对过去三十年来用于进行精密显微外科手术的光学手术刀的重大改进，OmniGuide 临床事务和业务发展副总裁 Yair Schindel 说。
“使用旧激光器，通过大型铰接臂传输，深入身体，到达你看不见的地方是不可能的，”他说。“如果你看不见它，你就无法到达它。”
OmniGuide 选择二氧化碳激光器——通过激发密封管内的二氧化碳气体产生——因为它已经在手术室中普遍使用，因为它能够有效地消融、切割和烧灼组织。Schindel 说，它是目前最精确的光学手术刀，他还补充说，其他激光波长，例如使用氩激光或氪激光产生的波长，不会被人体某些组织快速吸收，“所以它们更多的是烹饪而不是切割。”
尽管如此，传统的二氧化碳激光器在必须以awkward角度进行的切口方面仍然存在困难。“如果你想到喉咙里的一个大肿瘤，你必须从 [16 英寸（40 厘米）] 远的地方射击激光，同时操纵光线和患者以到达肿瘤，”Schindel 说。另一种选择是喉切除术，这是一种不太精确的手术，其中全部或部分声带被切除。OmniGuide 的激光器也可以与柔性光纤尖端内窥镜一起使用。“外科医生可以穿过鼻子、嘴巴、耳朵或其他小开口，”Schindel 说，“并且可以同时 [激光] 和观察。”
在每根 BeamPath 光纤内部，不到 20 层交替的、定制设计的红外玻璃和聚合物形成了一个称为“光子带隙结构”。 (pdf) 该设计源于 OmniGuide 联合创始人兼首席执行官 Yoel Fink 在 1998 年在麻省理工学院 (M.I.T.) 等离子体科学与融合中心担任研究生时进行的研究。Fink 和他的同事研究了为国防高级研究计划局 (DARPA)（美国国防部的研究部门）设计“完美反射镜”的方法，这是一种可以反射所有波长和所有角度光线的表面。自 2000 年成立以来，OmniGuide 已投资 7000 万美元用于研究和开发生产这种超薄硅纤维所需的材料和技术。
水占人体组织的 60% 以上，可以很好地吸收二氧化碳激光能量，这使得这些设备能够比普通手术刀进行更精确的切割，并且对周围健康组织的热损伤最小，科罗拉多州博尔德神经外科协会的神经外科医生 Lee Nelson 说。BeamPath 技术允许二氧化碳激光能量通过空心光纤传输，并用作手持式激光手术刀，Nelson 说他自 10 月份以来进行的 30 例脑和脊髓手术中使用了该技术。“我们知道二氧化碳激光器的优点，”他说，“但使用它从来都不实用。”
BeamPath 允许外科医生进行一些普通手术刀无法完成的手术。例如，当外科医生将普通金属手术刀压入器官时，它会压下周围的组织，可能会对目标肿瘤周围的健康细胞造成损害。Nelson 说，与普通手术刀不同，BeamPath 光纤不需要组织操作，他还补充说，它通过烧灼或灼烧和密封附近的血管，比金属手术刀更好地控制出血。
柔性二氧化碳激光手术刀对腰背部手术特别有吸引力，该区域的病变组织通常难以去除。“当您使用标准工具去除这种组织时，有时脊髓管中会留下关节炎组织，导致患者即使在手术后仍会感到疼痛，”Nelson 说。“使用二氧化碳激光器，您可以溶解 [受损的] 组织。我们现在只是消融它，而不是拉扯或撕裂组织。”Nelson 说，到目前为止，他用这种方法治疗的患者比接受传统手术的患者疼痛更轻，但他补充说，他还需要几年时间来扩大他的样本量，以证明激光是减轻疼痛的原因。
这项技术的成本——每根光纤 500 美元到 1,800 美元不等——一直是其尚未得到更广泛使用的主要原因。Nelson 说，他需要证明 BeamPath 可以改善患者的治疗效果，才能证明为更多这些设备打开钱包是合理的。光纤存在两个潜在的局限性：通电时的稳定性和无法消毒，这意味着它们必须在每次使用后丢弃，Nelson 指出。
用于引导激光的光纤通常最多持续四个小时，之后激光会烧穿它，需要更换，圣路易斯巴恩斯犹太医院头颈外科耳鼻喉科主任 Bruce Haughey 说。他指出，手术刀的光纤可以在几分钟内更换，但是，使用 BeamPath 进行切口也比使用直线、视线二氧化碳激光器花费更长的时间，因为新技术仅提供约 20 瓦的功率，只有外科医生使用旧品种的一半切割力。
Haughey 自 2007 年以来使用 BeamPath 进行了大约 100 例手术，他说他使用该设备去除肿瘤——对患者进行微创显微外科手术，否则患者将不得不接受手术刀切开，以去除难以触及部位的恶性肿瘤，例如舌根、口腔底部或咽侧壁（颈部和喉咙中直接位于口腔和鼻腔后面的部分）。Haughey 说，柔性 BeamPath 光纤扩展了激光手术刀在狭小空间内的触及范围，轻松安全地穿过健康组织以到达目标生长物。为了在过去做到这一点，“我们可以相当粗糙地将激光从镜子上反射出去，但是（光束）会损失很多功率，”他说，他还补充说，在他进行过的数千例手术中，他只这样做过一两次。
BeamPath 现在主要由骨科医生以及耳鼻喉科医生使用，但 Schindel 说，妇科医生、肺科医生和泌尿科医生也对了解这项技术是否能成功切开感兴趣。