Pulsed Electron Avalanche Knife (PEAK) for Intraocular Surgery
Daniel V. Palanker, Jaseon M. Miller, Michael F. Marmor, Steven R. Sanislo, Philip Huie, Mark S. Blumenkranz
Invest Ophthalmol Vis Sci. 2001;42:2673-2678

החיפוש אחר כלים מיקרו-כירורגיים משופרים הביא לפיתוח מגוון רחב של מכשירים מכניים, אולטרא-סוניים, חשמליים, ומבוססי לייזר אשר משפרים את איכות הפרוצדורות הקיימות ומאפשרים ביצוע פעולות ניתוחיות חדשות ומתקדמות יותר.
כיום, החיתוכים המיקרוכירורגיים המדוייקים ביותר אשר לא גורמים למשיכה של ריקמה מבוצעים עם מכשירי לייזר בעלי פולס קצר של 10 בחזקת מינוס 9 ועד 10 בחזקת מינוס 12 שניות. לייזרים אלה כמו היאג ואחרים, גורמים לפירוק אופטי של המדיום השקוף ויוצרים פלסמה באיזור המוגבל של פגיעת הלייזר. הטמפרטורה בתוך הפלסמה הנוצרת מגיעה למספר אלפי מעלות צלסיוס והלחץ מגיע למספר קילוברים. כתוצאה מכך הרקמה עוברת במהירות יוניזציה, התאדות ופירוק ממוקם. הטמפרטורה והלחץ הגבוהים המלווים את יצירת הפלסמה מאפשרים את החיתוך של רקמות רכות וקשות.
גישה אחרת לחיתוך מדוייק של רקמות שיתבצע בתוך סביבה נוזלית, באופן קר, ללא עליית טמפרטורה וללא משיכה, מבוססת על לייזר פועם בעל חדירות מועטה המוכנס לעין באמצעות סיב פיבראופטי. חימום יתר של שכבה דקה של נוזל או ריקמה באמצעות פולס הלייזר (ננו-שניה או מיקרו-שניה) גורם להיווצרות בועת אדים וחיתוך הרקמה. היות ובועת האדים מתקררת מהר מאד (תוך מספר מיקרו-שניות) הפעולה הינה בעיקרה מכנית ולא ניתן לזהות באיזור החיתוך נזק מחום. היתרון העיקרי של מערכת כזו הינו שהאור נקלט בשכבה דקה ליד קצה המכשיר בלבד. מערכות דומות של מכשירי אקסימר ארביום יאג ו- ArF נוסו בניתוחים תוך-עיניים בחיות ובאדם אך לא זכו לשימוש נרחב בגלל מחירם הגבוה, גודלם היחסי הגדול וקצב פעולתם האיטי מאד. מערכת אחרת המשתמשת בלייזר ארביום יאג מוגבלת לשימוש רק ברקמות רכות מאד כמו הרשתית.
המערכת החדשה המכונה Pulsed Electron Avalanche Knife PEAK משתמשת בשדה אלקטרוני כדי לייצר פלסמה. יצירת פלסמה בתוך נוזל מאפשרת החדרת אנרגיה בצפיפות גבוהה יחסית בהשוואה לזו הנוצרת באמצעות אור וכתוצאה מכך יוצרת טמפרטורות ולחצים גבוהים יותר, אך רק בקרבת קצה המכשיר.
זרמי פלסמה באורך מיקרומטר נוצרים כאשר מוליך מבודד של 25 מיקרומטר נחשף למדיום פיזיולוגי בקצהו האחד ודרכו מועברים פולסים חשמליים של ננו-שניה בעוצמה של בין אחד לשמונה קילו-וולט. הפיצוץ הנוצר מאידוי המים בקרבת הקצה חותך רקמות רכות ללא חימום של הסביבה. זרמי הפלסמה והדינמיקה של המים המתאדים צולמו במיקרוסקופ. יעילות החיתוך נבדקה בג'לים של פוליאקרילאמיד, ברקמות שונות של עיני בקר וברשתית של ארנבות חיות. בדיקה היסטולוגית בוצעה לרקמות.
נמצא שהפולסים החשמליים בעלי אנרגיה שבין 150 ו- 670 מיליג'אולים יוצרים זרמי פלסמה בתמיסה פיזיולוגית שאורכם בין 10 ל- 200 מיקרומטר. המכשיר אפשר חיתוך ג'לים של פוליאקרילאמיד רכים וצפופים. באמצעותו ניתן היה לבצע חתכים מדוייקים העובי מלא או בעובי חלקי של הרשתית, הקשתית, העדשה וקופסית העדשה ללא כל עדות לנזק מחימום.
החוקרים (ממחלקת העיניים והמעבדה לפיזיקה ניסויית על שם הנסן של אוניברסיטת סטנפורד בקליפורניה) מסכמים שבאמצעות המכשיר החדש PEAK ניתן לחתוך באופן מדוייק, מהיר ובטוח רקמות תוך-עיניות ללא משיכה. כיון שהפרוב המוכנס לעין הינו קטן ועלות המכשיר לא גבוהה מאד, יש לו עתיד מבטיח כמכשיר לניתוחי עיניים בעל טווח רחב של יישומים בניתוחי רשתית, קטרקט וגלאוקומה. זאת בנוסף ליישומים נוספים בניתוחים אינטרה-וסקולריים ונוירוכירורגיים.