1940 nm Diyot Lazer ile Cerrahi Kesilerin Yapıştırılması

15-18 Ekim 2015
Vogue Hotel Bodrum, Muğla
Fotoelektronik
3. Gün / 17 Ekim 2015, Cumartesi
1940 nm diyot lazer ile cerrahi kesilerin yapştrlmas:
Çekme testi analizi
1940 nm diode laser skin welding of surgical incision:
Tensile test analysis
Haşim Özgür Tabakoglu 1, Fatma Sar 1 ,Ayşen Gürkan Özer2Temel Bilici3, Adnan Kurt4
1
Biyo-Medikal Mühendisliği Enstitüsü
Fatih Üniversitesi
[email protected]
[email protected]
2
Biyo-Medikal Mühendisliği
Yeditepe Üniversitesi
[email protected]
3
Omnibil Teknoloji Ltd.Şti
[email protected]
4
Teknofil Teknoloji Tasarm Ltd. Şti
[email protected]
mechanical difference
days(p=0,88,p=0,41).
Özetçe
Medikal uygulamalar için lazer kullanm
yaygnlaşmaktadr.Özellikle
lazerle
derinin
yapştrlmas lazerle doku kapamada önemli rol
oynamaktadr.Mekanik parametrelerden biri olan
gerilme bir malzemenin mekanik davranşlarn
gösterir.Bu çalşmada 6 wistar albino sçan
srtnda oluşturulan cerrahi kesiler 1940 nm
diyod lazer kullanlarak deri dokusunun
kapatlmas
sağlanmştr.Belirlenen
kontrol
günlerinde(4,7.günlerde)
yapştrlan
deri
dokular çkarlarak çekme testine tabi
tutulmuştur.4-7 günlerde mekanik olarak anlaml
bir fark bulunamamştr(p=0,88,p=0,41).
Anahtar
Kelimeler:Deri,1940
lazer,mekanik,çekme testi
nm
between
4
Keywords: Skin ,1940 nm diode
Mechanical, Tensile test
and
7
laser,
1.Giriş
Lazerle doku kapama alternatif bir yöntem
olarak cerrahi
uygulamalarda önemli role
sahiptir [1].1964’ten beri klinik modellerde ve
hayvan deneylerinde doku kapama lazer şnn
(fotonik enerjiyi s enerjisine çevirmesi)
dokularn
birbirine
birleştirilmesi
veya
bağlanmas sağlanr [2].Geleneksel doku kapama
yöntemleri (Dikiş,zmbalama,doku kimyasallar
v.b) güvenilir [3] olmasna rağmen lazer yöntemi
ile karşlaştrldğnda,lazerle yara iyileşmesinin
iltihap oluşumunda azalma(yara bölgesinde şişme
ve kzarma) [4],kanamay durdurma, yabanc
cisim
reaksiyonlarn,operasyon
zamann
azaltmada,yara iyileşme süresinin ksalmasnda
[5] ve ayn zamanda kozmetik görünümde [6]
hastalalarn daha iyi hissetmelerini sağlamada
etkili olduğu gözlemlenmektedir. Yara iyileşme
işleminde en önemli etken biyolojik dokularda
bulunan proteinlerdir.Işl-s yöntemi kullanlarak
dokular arasndaki kolajen bağ krlr ve
kolajenlerde büzüşme gözlemlenir.
diode
Abstract
Using Laser applications in medical has
become more and more popular.Especially,Laser
tissue welding has the significant role for laser
skin closure.Mechanical behaviour of the
material can be determined by appliying tension
to the material itself.In this study,surgical
incisions which were made on the dorsal skin
tissue of 6 wistar albino rats,were welded with
1940
nm diode laser. Tensile tests are
designated the determined days (4,7 )by excision
of the welded skin tissue.There is no significant
Yara iyileşme sürecinde yeni dokularn oluşumu
ve proteinlerin etkileşimi gözlemlenebilir[7].
978-1-4673-7765-2/15/$31.00 ©2015 IEEE
545
15-18 Ekim 2015
Vogue Hotel Bodrum, Muğla
Fotoelektronik
3. Gün / 17 Ekim 2015, Cumartesi
Ayn zamanda s dağlm ve lazer şnna maruz
kalma süresi önemlidir.Bu çalşmann amac daha
önce deri yapştrmada denenmemiş 1940 nm
Diode lazer kullanarak sçan derisi üzerinde
açlan kesilerin kapatlmasdr.Özellikle yara
iyileşme sürecinin ilk haftasndaki biyomekanik
değişim
çekme
testi
analizi
yaplarak
değerlendirilmiştir.
Her bir kesi merkezde braklarak dikdörtgen deri
eksizyonlar yapld.Alnan her bir numune
serum fizyolojik içerisine konuldu.Deriler
alnmas ile test zaman arasnda maximum 2 saat
bekletme oldu.Her denek grubu belirlenen
günlerinde mekanik test çekme testi yapld
LFPlus,Lloyd,instrument,Leicester,UK).Mekanik
test parametreleri:(0,02 mm/s hz ile) kuvvet(N)
ve zaman(t),krlma noktalar. Gerçek zamanl
sonuçlar Nexygen Plus yazlm tarafndan
kaydedildi.
2.Materyal ve Yöntem
2.1 1940 nm lazer sistemi
Bu çalşmada medikal uygulamalar için
tasarlananp ve üretilen 1940 nm diyod lazer
kullanlmştr.Lazer parametreleri(Güç,her bir
atm süresi,akm miktar) kullanc arayüzünde
kullanlabilmektedir.
2.2 Denek Hazrlama
Çalşma
BOĞAZİÇİ Üniversitesi
Yaşam
Bilimleri ve Teknolojileri Uygulama ve
Araştrma
Merkezi DENEYSEL
HAYVAN
ÜRETİM ve BAKIM
BİRİMİ (VİVARİUM)’da
rastgele seçilen 6 dişi wistar albino sçan (5-6
aylk, 170-200 gr) üzerinde yapld.Denekler her
biri 3 denek olmak üzere toplam 2 gruba
ayrld.Sçanlarn her biri plastik kafes içerisinde
12 saat aydnlk,12 saat karanlk ortamda
(22±2°C),yeterli besin ve su ile beslendi.Anestezi
sçanlarn ağrlğna göre ortalama 1,5 CC
Ketamin (Alfamine %10,1 ml 100 mg ketamin
HCL) + 2 CC Ksilazin (Alfazyme %2) ile
karnboşluguna enjekte edilerek anestezi altna
alnd.
Şekil 1:Sçan derisi üzerine açlan yaralarn 1940 nm diode
lazer uygulamas sonras
3.Araştrma Bulgular
7 günlük kontrollü iyileşme sürecinde toplamda 6
sçann her birinin srt bölgesine 4’er adet açlan
kesilerde mekanik test uygulanmştr.Belirlenen
günlerde kapanma süreçleri yaplan çekme
testleri sonuçlar ve student t-test ile elde edilen
istatistiki karşlaştrmalar şekil 2 ve şekil 3’te
verilmiştir.
Şekil 2’de cihazn dokulara uyguladğ en yüksek
yük-krlma noktasnn iyileşme günlerindeki
grafiği görülmektedir.4.ve 7.gün arasndaki
istatistiki(student t-test) farka bakldğnda
maksimum yük için p=0,88>0,05 ve Krlma
noktas p=0,72>0,05 bulunmuştur.Buna göre her
iki belirlenen kontrol günleri arasnda açlan
cerrahi kesilerde kapanmann zayf olduğu
saptanmştr.
2.3 Ameliyat ve Ameliyat sonras
Deneklerin srt bölgesindeki (Kesi yaplacak alan
kadar) tüyler temizlendi.Her bir sçann üzerine 1
cm uzunluğunda aralarnda 1 cm boşluk olmak
üzere omuriliğe pararel 4 ‘er kesi yapld.Açlan
yaralar (600 mW ,spot çap: 2,5 mm, her bir kesi
için 3 saniye 4’er sürekli atş) 1940 nm diode
lazer kullanlarak kapatld(Şekil 1).Her bir kesi
ve lazer işlemi srasnda sçanlarn kuyruğuna lk
su torbas konuldu. Toplam 6 denek için 7 gün
iyileşme süresi belirlendi(4,7).İyileşme süresi
boyunca belirlenen her bir gün yarann
iyileşmi,tüy oluşumu,enfeksiyon durumu günlük
olarak değerlendirildi ve fotoğrafland.Denekler
belirlenen periyodlarda CO2 kullanlarak
mekanik test için sakrifiye edildi.
Şekil 3’te gerilim kuvvetinin iyileşme
periyodlarndaki grafiği gösterilmiştir.İstatistiki
olarak p= 0,41>0,05 bulunmuştur. Sonuç olarak
hem grafiğe hem de student t-test’e göre 4. ve 7.
gün
arasnda
anlaml
bir
fark
görülememiştir.Bundan dolay 4. ve 7. günde
dokularn mekanik olarak çekme testine dayanm
arasnda
bariz fark olmadğ
için,yara
iyileşmesinin tam olarak gerçekleşmediği
gözlemlenmiştir. Lazer uygulama işlemi srasnda
4 .ve 7. günde açlan kesilerin bir ksmnda
karbonizasyon gözlenmiştir.Bunun çekme testi
analizleri etkisi olduğu önceden yaplmş
çalşmalarda da bulunmaktadr [13,14].
Çekme testi Boğaziçi Üniversitesi Biyomedikal
Enstitüsü Biyofotonik Laboratuvarnda yapld.
546
15-18 Ekim 2015
Vogue Hotel Bodrum, Muğla
Fotoelektronik
3. Gün / 17 Ekim 2015, Cumartesi
Maksimum Yük (N)
Gözlenen Krlma Noktas(N)
Maksimum yük&Krlma noktas(N)
12
10
8
6
4
2
0
4.gün
İyileşme Periyodu
7.gün
Şekil 2:Uygulanan yükteki en yüksek yük ve krlma noktas & İyileşme Süreci
Gerilim Kuvveti
İyileşme Periyodu & Gerilim Kuvveti
0.08
Gerilim Kuvveti
0.06
0.04
0.02
0
4.gün
İyileşme Periyodu
7.gün
Şekil 3:Gerilme Kuvveti & iyileşme periyodu
4.Tartşma
Lazerin doku etkilişimindeki avantajlarndan
dolay
lazerler
klinik
alanda
epey
kullanlmaktadr.Bu çalşma derinin mekanik
özellikllerinin incelenmesi bakmndan önemli
bir modeldir.
dayanksz bağlarn krlmasyla büzüşme
gözlenir.Dokuya verilen sl zarar dokuda
morfolojik ve sl değişimlere neden olur(kolajen
lineerliği,koagülasyon).
Bu bariz değişiklikler deri dokusunun mekanik
özelliklerini değiştirir.Bundan dolay deriye
açlan kesilerin dayanklğ çekme testi
analizleriyle test edilir [13].
Lazerle doku kapamada sl zarar azaltmak ve
iyileşme etkisini arttrmak önemlidir.Yaralarn
lazerle yapştrlmasndan sonraki iyileşme
periyodu çok önemlidir.Yara iyileşmesi sürecini
iltihaplanma,proliferasyon(hücrelerin çoğalmas)
ve hücrelerin olgunlaşmas takip eder
[12].Kolajen lazerle doku kapamada önemli rol
oynar.Lazerle meydana gelen s kesilerin
birbiriyle kaynaşmasn sağlar [7,15].Lazer işlemi
srasnda kolajen yaplar arasndaki sya
Sonuç olarak bu çalşmada, Kullanlan 1940 nm
diyod lazerin uygulama annda yüzeydeki su
molekülleri tarafndan rahatlkla soğrulduğu
gözlenmiştir.Yumuşak dokular için dokuya
verilen hasarn lazerle kapatldktan sonraki
günlerde yapşan derinin krlma yükünün çekme
547
15-18 Ekim 2015
Vogue Hotel Bodrum, Muğla
Fotoelektronik
3. Gün / 17 Ekim 2015, Cumartesi
Avi
Ravid,
Tamar
Vasilyev,
Naam
Kariv,Abraham Katzir, Zvi Nevo, “Closure of
Skin Incisions in Rabbits by Laser Soldering:I:
Wound Healing Patterne”,2003
[4] Karen M. McNally,Brian S. Sorg, MS,2 Eric
K. Chan,Ashley J. Welch, PhD,2 Judith
M.Dawes, and Earl R. Owen, “Optimal
Parameters for Laser Tissue Soldering. Part I:
Tensile Strength and Scanning Electron
Microscopy Analysis”,1999
[5] Dx Poppas,Scott d. Kloze, Robert g. Uzzo,
Steven M. Schlossberg,” Laser Tssue Weldng
in Gentournary Reconstructve Surgery:
Assessment of Optmal Suture Materals”,1995
[6] Thesis Sean D. Pearson,” Mechanical
Strength Studies of Steady-State Thermal and
Pulsed Laser Tissue Welding ”,1996
[7] David Simhon,Tamar Brosh, Marisa Halpern,
Avi Ravid, Tamar Vasilyev, Naam Kariv,
Abraham Katzir, Zvi Nevo, “Closure of Skin
Incisions in Rabbits by Laser Soldering: II:
Tensile Strength”,2004
[8] Feng Xu,Tianjian Lu,”Introduction to Skin
Biothermomechanics and Thermal Pain”,chapter
8,page 209-212,2011
[9]Francesca Rossi ,Roberto Pini, Luca
Menabuoni,”Experimental and model analysis on
the temperature dynamics during diode laser
welding of the cornea”,2007
[10] Nathaniel M. Fried, Joseph T. Walsh, Jr,
“Laser Skin Welding: In Vivo Tensile Strength
and Wound Healing Results”,2000
[11] HUANG Zhen, ZHOU Dai, REN Qiushi,“Biomechanical Properties and Modeling of
Skin with Laser Influence”,2011
[12] Zivcak. J, , R.Hudak, T .Toth ,”Rat skin
wounds tensile strength measurements in the
process of healing”,2012[13] Haşim Özgür
Tabakoğlu , Murat Gülsoy, “In vivo comparison
of near infrared lasers for skin welding ”,2009
[14] F. Xu, T. Wen, K. A. Seffen, and T. J.
Lu,“Characterization
of Thermomechanical
Behaviour of Skin Tissue I. Tensile and
Compressive Behaviours “,2007
[15]Bilici.T, TabakoğluHO, TopaloğluN, Kalayc
ioğlu H, Kurt A, Sennaroglu A, Gülsoy
M,“Modulated and continuous-wave operations
of low-power power thulium (Tm:YAP) laser in
tissue welding“,2010
testinde hesaplanmas ,iyileşmeyi göstermek için
önemlidir.Açlan kesilerin yapştrlmasndan
sonra başlayan 7 günlük iyileşme sürecinde
yaralarn
kapanmas
sağlanmştr.Kontrol
günlerinde lazerle kapatlan kesilerin gerilim
kuvveti az da olsa artmaktadr.Nispeten yara
iyileşme sürecinin ilk haftasna bakldğnda
kapanma direncinin az da olsa artmas veya
azalmas normaldir [10].Belirlenen kontrol
günlerinde kesilerde herhangi bir enfeksiyon
görülmemiştir.4. ve 7.günde deri dokusunda
yaplan mekanik çekme testinden elde edilen
parametrelerde şekil 2 ve 3’te görüldüğü üzere
anlaml bir fark bulunamamştr.Dokuya verilmiş
aşr s ,deride scaklk artşna sebep olur.Bunun
sonucunda
yaplan
mekanik
ölçümler
etkilenir.Gelecek çalşmalarda, modüle edilmiş
1940 nm diyod lazer dağlm,lazerin fiber-optik
aktarlma ile sl hasarn azaltlmasn
sağlanabilir.Kapanma kalitesini arttrmak için
lazerin termomekanik özelliklerinin yansra
skştrma,gerginlik,gibi farkl parametrelerdeki
etkisi araştrlabilir.İyileşme periyodu daha uzun
tutularak belirlenen günlerdeki değişim daha
kapsaml incelenebilir.
Teşekkür: Boğaziçi Üniversitesi Yaşam
Bilimleri ve Teknolojileri Uygulama ve
Araştrma Merkezi Deneysel hayvan Üretim ve
Bakm Birimi (VİVARİUM) çalşanlar başta
veteriner Hekim Arzu temizyürek ve Ersin Eruz
ve çalşma arkadaşlarna ayrca Boğaziçi
Üniversitesi Biyomedikal Enstitüsü Biyofotonik
Laboratuvar çalşanlarndan başta Ayşe Sena
Sarp ve çalşma arkadaşlarna deneylerdeki
gerekli destek ve yardmlarndan dolay teşekkür
ederiz.
5.Kaynaklar
[1] Mia Talmor, MD; Clifford B. Bleustein,MD;
Dix P. Poppas, MD, “Laser Tissue Welding:A
Biotechnological Advance for the Future”,2001
[2]KarenM.McNally-Heintzelman,AshleyJ.
Welch, Tuan Vo-Dinh,The Biomedical photonic
handbook,Chapter39,2003
[3]David Simhon,Tamar Brosh, Marisa Halpern,
548