La litiasis renal es una afección frecuente en los países desarrollados que afecta a cerca del 10 % de la población. La litotricia láser, realizada principalmente mediante ureteroscopia avanzada, se ha convertido en una técnica fundamental para la eliminación quirúrgica mínimamente invasiva de cálculos ureterales y renales. El láser de estado sólido de holmio:YAG (Ho:YAG), bombeado por lámpara de destello, ha sido la tecnología predominante en la litotricia láser durante las últimas dos décadas. No obstante, esta tecnología consolidada presenta ciertas limitaciones fundamentales. También se han explorado otras alternativas tecnológicas para la litotricia láser, como los láseres de fibra de tulio, los láseres de tulio:YAG (Tm:YAG) y los láseres de erbio:YAG (Er:YAG)..
¿Qué es la litotricia láser?
La litotricia láser es una técnica endoscópica mínimamente invasiva (ureteroscopia) que utiliza un láser para fragmentar y extraer cálculos del tracto urinario. Una vez localizado el cálculo en la vejiga, el uréter o el riñón, se introduce una fibra óptica a través del canal de trabajo del ureteroscopio y, a continuación, se activa el láser para fragmentar el cálculo en trozos más pequeños. La fragmentación del cálculo se logra principalmente mediante ablación fototérmica: la absorción directa de la radiación láser genera calor, lo que provoca la fusión y posterior ablación del cálculo. Un mecanismo de ablación secundario deriva de la absorción de la luz por parte del agua; el agua presente en los poros se vaporiza o expande rápidamente, generando una presión localizada elevada que también da lugar a la ablación. Por lo general, el cirujano extrae los fragmentos de mayor tamaño a través de la uretra mediante una pequeña cesta, mientras que los fragmentos más pequeños pueden eliminarse posteriormente a través de la orina. No obstante, el procedimiento puede variar según el tipo de láser empleado y sus parámetros de configuración.
- Energía del pulso:
La energía de pulso disponible depende del sistema láser utilizado, pero puede variar entre 0,2 y 6,0 J; no obstante, los valores habituales durante la ablación de cálculos renales oscilan entre 0,2 y 2,0 J.
- Frecuencia o frecuencia de pulsos
Los valores típicos de frecuencia oscilan entre 5 Hz y 80 Hz debido a las limitaciones técnicas del láser de holmio.
- Duración del pulso
Los valores típicos de duración de pulso para los láseres de holmio se sitúan entre 150 y 500 µs.
- Longitud de onda del láser
La razón principal por la que los láseres de holmio:YAG (Ho:YAG) constituyen actualmente el estándar clínico para la litotricia es su longitud de onda de emisión de 2120 nm. La luz a esta longitud de onda es absorbida intensamente por el agua presente en los poros y cavidades de los cálculos, lo que provoca la expansión térmica y la vaporización de dicha agua, dando lugar a una ablación más eficaz. Además, los láseres Ho:YAG han demostrado ser eficaces en la ablación de cálculos de muy diversa composición.
El número de modalidades de litotricia láser utilizadas para la ablación de cálculos urinarios ha aumentado considerablemente en los últimos años. Sin embargo, estas modalidades pueden agruparse en tres técnicas principales:
- Fragmentación
- Desempolvamiento
- Palomitas de maíz
En la fragmentación, la ablación del cálculo en múltiples fragmentos se logra utilizando una energía de pulso elevada con una frecuencia de pulso baja. Los fragmentos de mayor diámetro (> 2 mm) se extraen mediante una cesta. En la técnica de pulverización (*dusting*), el cálculo renal se descompone en fragmentos pequeños con un diámetro inferior a 1 mm, lo que hace innecesaria su extracción activa mediante una cesta. Otra técnica se conoce como *popcorning*; en ella, la fibra se mantiene fija en una posición y se emplea una energía de pulso elevada para generar un flujo turbulento, fragmentando así los cálculos de forma iterativa en trozos pequeños. La Tabla 1 resume los valores típicos de energía de pulso y frecuencia de pulso para cada una de las modalidades de litotricia láser.
Tabla 1. Modos de funcionamiento láser más habituales empleados en la litotricia con láser de holmio:YAG
| Ancho de línea estrecho | longitud de onda única o doble 532 nm / 1064 nm | Ancho de línea estrecho (y sistema sintonizable) 680 nm – 1064 nm (dependiendo del gas trazador) láser de diodo y SSL bombeado por diodo |
| 532 nm / 785 nm / 1064 nm | longitud de onda única o doble 532 nm / 1064 nm | Detección de oxígeno a 760-765 nm |
| < 1 W para aplicaciones de microscopía | 767 nm Espectroscopia K (D2) | |
| SSL de alta energía para espectroscopia Raman a distancia | Espectroscopia de Rb a 780 nm (D2) | |
| Láser de diodo, así como SSL bombeado por diodo | Espectroscopia Rb a 795 nm (D1) | |
| 852 nm Espectroscopia CS (D2) | ||
| 922 nm Sr-Espectroscopia | ||
| 953 nm Yb-Espectroscopia | ||
| 953 nm Espectroscopia del agua |
¿Cuáles son las tendencias futuras de la litotricia láser?
El láser de estado sólido de holmio:YAG (Ho:YAG) se ha convertido, en las últimas décadas, en el láser más utilizado para la litotricia. Sus principales ventajas son su probada alta tasa de éxito en la fragmentación de diversos tipos de cálculos, así como su coste relativamente bajo en el caso de los láseres de baja potencia. No obstante, esta tecnología también presenta limitaciones e inconvenientes. Los parámetros más críticos son:
- Longitud de onda
La longitud de onda de emisión de los láseres Ho:YAG no coincide exactamente con el pico de absorción del agua, situado en torno a las 2 µm. Los láseres de fibra de tulio presentan una longitud de onda de emisión más cercana a dicho pico; sin embargo, Monocrom ofrece la posibilidad de ajustar la longitud de onda de emisión mediante el diseño, logrando una coincidencia perfecta con el pico de absorción del agua, lo cual, según se ha demostrado, permite una ablación de cálculos más eficiente.
- Frecuencia del pulso
La frecuencia de pulso máxima suele situarse en un rango de 20 a 80 Hz. Esto limita las posibles estrategias de tratamiento, especialmente cuando se opera en modo de pulverización («dusting»). Los sistemas láser de Ho:YAG más recientes ofrecen una frecuencia de repetición de 100 a 120 Hz, lo que demuestra la tendencia a seguir aumentando este valor.
Lo que ofrece Monocrom es un sistema de diodos directos con pulsos controlados electrónicamente a una frecuencia que puede superar los 1000 Hz. Además, nuestra tecnología de montaje de barras láser sin soldadura (Sujeción™) es insensible a la diferencia en el coeficiente de expansión térmica (CTE) entre el semiconductor y los electrodos, lo que permite una mayor vida útil en aplicaciones con pulsos de alta intensidad.
- Potencia media
Se observa una tendencia similar en cuanto a la potencia media máxima; los sistemas láser de alta potencia más recientes ofrecen una potencia de salida de 120-140 W. El láser @FLEX de Monocrom alcanza una potencia media de 105 W, con la posibilidad de seguir aumentando este parámetro en la próxima generación de la serie.
- Eficiencia de conexión a la red
La eficiencia de conversión eléctrica a óptica (eficiencia «wall-plug») de los láseres de Ho:YAG es bastante baja, con valores en torno al 1-2 %. La mayor eficiencia de este tipo se ha observado en los láseres de fibra de tulio, con valores máximos registrados de alrededor del 10 %. Una fuente láser de diodo directo de Monocrom puede alcanzar una eficiencia máxima de conversión eléctrica a óptica de aproximadamente el 5 %, lo que supone al menos cuatro veces el valor que puede lograr un láser de Ho:YAG.
Otro aspecto importante a tener en cuenta es que la solución de láser de diodo directo de Monocrom puede utilizarse eficazmente tanto en modo de onda continua (CW) como en modo pulsado. Esta ventaja, combinada con nuestra capacidad para ajustar con precisión la longitud de onda de emisión al pico de absorción del agua —tanto a bajas como a altas temperaturas—, la convierte en una opción ideal para tratamientos que requieren la ablación y/o coagulación de tejidos blandos, como en el caso de la hiperplasia prostática benigna (HPB). La Tabla 2 resume las ventajas y desventajas de las fuentes láser Ho:YAG frente a las fuentes láser de diodo directo de Monocrom que operan a 2 µm. La Tabla 3 recoge algunas especificaciones técnicas de la tecnología láser de vanguardia utilizada en litotricia (tanto clínica como experimental), así como de los láseres de diodo directo de Monocrom destinados a esta misma aplicación.
Tabla 2. Ventajas y desventajas del láser de holmio:YAG y del láser de diodo directo.
| Longitud de onda [nm] | 532 ± 1 | 527 |
| Potencia [w]* | Hasta 5W CW 10W QCW | |
| Energía [mJ] | 1 | |
| Dimensiones del haz [µm] | 85×115 | |
| M2 | Hasta 1,4 | Hasta 1,5 |
| Duración del pulso | 10 ms- CW | 1,55 – 2,06 µs |
| Tasa de repetición [Hz] | 1- CW | Hasta 220 |
| Tiempo de vida [h] | Hasta 10000 | |
| Acoplamiento de fibra | ||
| Longitud de onda de apuntamiento [nm] | 638 | |
| Potencia de apuntamiento [mW] | 2 | |
| Núcleo de fibra [µm] | 50 | |
| Fibra NA | 0,22 | |
| Conector de fibra | SMA-905 |
Tabla 3. Especificaciones de fuentes láser de 2 µm para litotricia —de baja y alta potencia, tanto clínicas como experimentales—.
| Longitud de onda | 808 nm (Nd:YAG) |
| Potencia | < 250 W / barra láser (CW) |
| Diámetro de la varilla | personalizado |
| Dimensiones de la losa | personalizado |
* El peso y las dimensiones del láser de fibra de tulio experimental de 1908 nm no incluyen el sistema de refrigeración por recirculación independiente.
** Existen múltiples fabricantes de láseres de holmio:YAG (Ho:YAG) y tulio:YAG (Tm:YAG) de baja y alta potencia. Estas especificaciones son representativas del estándar en el sector.
¿Cómo apoya Monocrom su aplicación?
Monocrom suministra módulos láser acoplados a fibra en un rango de longitud de onda de 808 nm a 1060 nm y, lo que es más importante, también de 2 µm a 3 µm. Todos nuestros productos consisten en módulos láser basados en barras láser, acoplados a diversos núcleos de fibra (que pueden equiparse, opcionalmente, con conectores HP-SMA, D80 o QBH).
El rango de longitud de onda entre 2 µm y 3 µm está cubierto por nuestra serie @FLEX, con la que ofrecemos cualquier longitud de onda dentro de este intervalo, alcanzando una potencia de salida de hasta 105 W en modo de onda continua (CW). Por ejemplo, si su aplicación requiere 2520 nm, pero otras tecnologías láser —como los láseres de fibra o de estado sólido— no pueden proporcionar dicha longitud de onda, ¡nosotros sí podemos!
La tecnología empleada en nuestros sistemas láser @FLEX consiste en una técnica de combinación única denominada «combinación de haces mediante polarización rectificada» (Rectified Polarization Beam Combining). Esta tecnología es independiente de la longitud de onda y permite realizar un seguimiento de la ganancia variable de los diodos láser semiconductores, la cual puede verse afectada por la corriente de inyección y por las variaciones en la temperatura de la unión p-n.
