Storia del Laser nella terapia dell IPB

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1 Urologia 2014; 81 ( S-23) : 1-5 DOI: /RU MEETING PROCEEDINGS 62 Convegno SUNI - Monastier di Treviso 2013 Storia del Laser nella terapia dell IPB Marco Grande, Francesco Facchini, Matteo Moretti, Michelangelo Larosa, Marco Leone, Francesco Ziglioli, Gian Luigi Pozzoli, Antonio Frattini History of laser in BPH therapy Laser technology has been used in the treatment of BPH for more than years in order to challenge transurethral resection of the prostate. The aim of this review article is to analyze the evolution of laser in BPH therapy, from early coagulative techniques - progressively abandoned for their elevated postoperative morbidity and unfavorable outcomes - to the newer techniques of vaporization, resection and enucleation of the prostate. A better comprehension of tissue-laser interactions, the improvement of laser technology and a growing clinical experience have lead to the development of different laser systems (Holmium, KTP, Thulium laser) that challenge TURP. Today, HoLEP and, secondarily, PVP are the laser techniques supported by more clinical evidences and represent valid alternatives to TURP. Key words: Benign Prostatic Hyperplasia, Holmium Laser, KTP Laser, Thulium Laser, Diode Laser, Nd:YAG Laser Parole chiave: Iperplasia prostatica benigna, Laser ad olmio, KTP laser, Laser al tullio, Laser a diodi, Nd:YAG laser Accepted: September 20, 2013 INTRODUZIONE Dalle prime teorie di Einstein, nel 1917, lo sviluppo del laser è progredito con Gould, che nel 1957 ne sviluppò l acronimo (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), e con Maiman, che nel 1960 produsse il primo laser commercialmente disponibile (1, 2). I primi esperimenti in vivo sul laser in urologia furono compiuti da Parsons nel 1966 su vesciche canine (3); successivamente, nel 1968, Mulvaney utilizzò per la prima volta il laser a rubino per frantumare calcoli urinari nell uomo (4). Da oltre 20 anni la tecnologia laser è stata impiegata nel trattamento dell IPB (Ipertrofia Prostatica Benigna) come possibile alternativa all attuale gold standard, rappresentato dalla resezione transuretrale prostatica (TURP), di cui in ogni caso vanno considerate comorbidità perioperatorie (sanguinamenti, TUR-syndrome), tempi di degenza e limiti correlati alle dimensioni dell adenoma prostatico. Lo scopo di questo articolo è di prendere in esame le diverse tappe dell evoluzione del laser nell IPB a partire dalle iniziali procedure (progressivamente abbandonate per problematiche quali la necessità di cateterizzazione prolungata, efficacia non comprovata ed elevate percentuali di reintervento), fino alle più moderne tecniche che prevedono l utilizzo dei laser ad olmio, KTP e tullio. PRINCIPI FISICI ED INTERAZIONI TISSUTALI DEI LASER: DALLA COAGULAZIONE ALL ENUCLEAZIONE Il laser viene caratterizzato dall emissione di un fascio di luce coerente, monocromatica e collimata. Le interazioni tissutali del laser vengono influenzate da diverse proprietà come la 1

2 Storia del Laser nella terapia dell IPB lunghezza d onda, il grado di penetrazione tissutale e le modalità di emissione di energia (continua o pulsata). Tali caratteristiche influenzano il grado di assorbimento dell energia laser a livello tissutale, condizionandone la conversione in energia termica con il conseguente aumento della temperatura dei tessuti. Questo si traduce, nell ambito delle applicazioni chirurgiche, in due tipi fondamentali di effetti sui tessuti: la coagulazione e la vaporizzazione. La coagulazione avviene quando si raggiunge una temperatura tissutale inferiore al punto di ebollizione/vaporizzazione ma superiore a quella richiesta per una denaturazione proteica, esitando così in una necrosi coagulativa ed un potenziale debulking ritardato del tessuto necrotico. La vaporizzazione prevede invece il raggiungimento di una temperatura tissutale oltre il punto di ebollizione/vaporizzazione, con conseguente evaporazione del tessuto ed immediato debulking anatomico. Quest ultimo principio viene sfruttato in differenti tecniche per ottenere una completa vaporizzazione, incisione, resezione oppure enucleazione del tessuto prostatico ostruente. Nel corso degli anni, nell impiego del laser nell IPB si è assistito ad un progressivo spostamento dall impiego di tecniche coagulative (Nd:YAG laser) a quello di procedure ablative (KTP, laser ad olmio, laser al tullio, laser a diodi) ottenendo riduzione della morbidità perioperatoria e miglioramento dell emostasi, oltre che la riduzione dei tempi di degenza e dei limiti dimensionali di procedura (5). TIPI DI LASER E TECNICHE CORRELATE Nd:YAG laser L Nd:YAG laser presenta una lunghezza d onda di 1064 nm e può essere emesso in modalità pulsata o continua. È caratterizzato da un basso coefficiente di assorbimento tissutale e da una relativamente elevata penetrazione tissutale (>1 cm), che inducono una ridotta densità energetica ed una conseguente necrosi coagulativa del tessuto con maggiore danno termico locale. A partire dai primi anni Novanta, le due principali tecniche di coagulazione laser, con impiego di Nd:YAG laser nella terapia dell IPB, sono state la VLAP (Visual Laser Ablation of the Prostate) e l ILC (Interstitial Laser Coagulation) (6, 7). La VLAP consiste in una procedura transuretrale, in anestesia generale o spinale, con emissione dell energia laser a livello dell uretra prostatica tramite una fibra di tipo end o side-fire che agisce senza contatto diretto con il tessuto prostatico, provocandone una necrosi coagulativa profonda. Le caratteristiche delle fibre utilizzate implicano tempi relativamente lunghi di procedura e, pertanto, limitano l impiego di questa tecnica a prostate di ridotte dimensioni (<40 ml). L ILC prevede invece l introduzione diretta della fibra laser nell adenoma prostatico con approccio transuretrale o perineale, preservando l integrità della mucosa uretrale allo scopo di ridurre le complicanze postoperatorie. Per questa tecnica non sono previsti limiti teorici correlati alle dimensioni dell adenoma prostatico. Secondo studi di follow-up a lungo termine, le due tecniche di coagulazione laser descritte non hanno tuttavia riscontrato un successo significativo in termini di efficacia e sicurezza e sono state progressivamente abbandonate (8-11). I limiti sono rappresentati, oltre che dalla mancanza di un esame istologico, da un debulking anatomico ritardato del tessuto prostatico fino a 4-8 settimane che condiziona una morbidità postoperatoria elevata e contraddistinta da cateterizzazione prolungata, sintomi urinari irritativi ed alta percentuale di re-intervento. Laser a diodi I laser a diodi utilizzano uno speciale diodo per la generazione dell energia; presentano differenti lunghezze d onda ( nm) e vengono assorbiti sia a livello dell acqua che dell emoglobina combinando buone proprietà emostatiche e vaporizzazione tissutale. I risultati iniziali rilevano perdite ematiche inferiori, ma maggiori percentuali di ricateterizzazione e reintervento rispetto al green laser (120 W) (16). Recentemente è stata descritta una tecnica di enucleazione con laser a diodi a 980 nm (DiLEP) con risultati incoraggianti (17). Il principale limite nell uso di questi laser è la mancanza di sufficienti trial prospettici randomizzati e studi a lungo termine (7). KTP laser Il laser KTP (potassio-titanil-fosfato) produce un fascio quasi continuo di luce verde visibile (green light) di 532 nm ottenuto facendo attraversare da un laser Nd:YAG un cristallo di KTP che ne raddoppia la frequenza e ne dimezza la lunghezza d onda. Grazie alla sua lunghezza d onda inferiore ed il suo assorbimento a livello dell emoglobina, questo tipo di laser presenta un grado di penetrazione tissutale inferiore al laser Nd:YAG, inducendo un elevata densità energetica ed un processo di vaporizzazione fotoselettiva della prostata (PVP) tramite impiego di fibre side-fire senza 2

3 Grande et al contatto diretto con il tessuto. Il primo utilizzo in vivo del KTP laser a 60 W è stato riportato da Malek nel 1998 (12). Date le velocità di vaporizzazione piuttosto lente, nel corso degli annile potenze sono state progressivamente incrementate ad 80, 120 W e, dal 2010, fino a 180 W (Green light XPS) (13, 14). Questa progressiva evoluzione della PVP sta ottenendo risultati validi in termini di efficacia e sicurezza rispetto alla TURP, con minori perdite ematiche intra e postoperatorie, ridotti tempi di cateterizzazione (<24 h) e di degenza (7, 13, 15). Le ottime capacità emostatiche ne permettono l utilizzo anche in pazienti in terapia anticoagulante e l impiego di soluzione salina irrigante evita il rischio di TUR syndrome qualora i tempi operatori si prolungassero. Altri vantaggi correlati a questa tecnica sono la ridotta percentuale di eiaculazione retrograda (35%-55%) ed una learning curve ridotta (10-20 procedure con il laser da 80 W) rispetto a TURP e HoLEP; l impiego di energie maggiori con il laser KTP da 120 e 180 W potrebbe necessitare di curve di apprendimento più lunghe (7, 13). Tra gli svantaggi sono da annoverare la mancata disponibilità di un esame istologico, tempi operatori a volte elevati, maggiore percentuale di reintervento ed assenza di follow-up a lungo termine. Le analisi di costo sono controverse, dovendo bilanciare, da un lato, l elevato capitale di investimento iniziale e l utilizzo di fibre laser monouso e, dall altro, i ridotti tempi di degenza e le minori complicanze correlate (13). Laser ad olmio Il laser ad olmio (Ho:YAG) è caratterizzato da un emissione pulsata e da una lunghezza d onda di 2100 nm; viene attualmente utilizzato con potenze fino a 100 W. Il suo assorbimento avviene a livello dell acqua intracellulare con un basso grado di penetrazione tissutale ed un elevata densità energetica che consente un ottimale vaporizzazione tissutale. L utilizzo di questo tipo di laser con la fibra a contatto diretto, permette una precisa incisione, resezione o enucleazione del tessuto prostatico con una concomitante adeguata emostasi ed un minimo danno termico locale. Questo laser si contraddistingue inoltre per una notevole versatilità, essendo sfruttato anche per il trattamento endourologico di stenosi, tumori e calcoli dell alto e basso tratto urinario. L impiego del laser ad olmio nella terapia dell IPB è stato introdotto da Gilling nel 1994 (18-20); le due principali tecniche sviluppate sono la HoLAP (Holmium laser ablation of the prostate) e la HoLEP (Holmium laser enucleation of the prostate). La HoLAP a 60 W è stata la tecnica inizialmente utilizzata da Gilling e prevede l uso di una fibra side-fire che favorisce la vaporizzazione immediata del tessuto prostatico. I risultati della tecnica sono caratterizzati da minori perdite ematiche, cateterizzazione e degenza inferiori rispetto alla TURP, con efficacia simile ad 1 anno (21, 22) Questa tecnica è stata tuttavia progressivamente soppiantata dalla più moderna HoLEP a causa dei tempi operatori piuttosto prolungati ottenuti con i dispositivi da 60 W. I recenti incrementi di potenza fino a 100 W del laser ad olmio, consentendo velocità maggiori di vaporizzazione, hanno ridato interesse all impiego dell Ho- LAP come alternativa alla PVP su adenomi di piccole/ medie dimensioni; tuttavia, attualmente mancano studi prospettici randomizzati e su larga scala (23). La tecnica più evoluta che prevede l utilizzo del laser ad olmio nell IPB è la HoLEP che mima a livello endoscopico ciò che prevede l adenomectomia prostatica. Viene infatti eseguita, tramite fibra laser a contatto diretto, un enucleazione dell adenoma senza limiti dimensionali; il tessuto enucleato viene quindi sospinto a livello vescicale dove un morcellatore ne permette la rimozione con una conseguente disponibilità di un esame istologico. Numerosi studi prospettici randomizzati e a lungo termine oltre che diverse meta-analisi, fanno della HoLEP la tecnica laser analizzata in modo più rigoroso nella terapia dell IPB (7, 24-26). I risultati ottenuti dimostrano un efficacia e sicurezza sovrapponibili a quelle di TURP ed adenomectomia prostatica, ma una morbidità perioperatoria inferiore. Di conseguenza, si tratta di una procedura che può essere considerata il nuovo trattamento chirurgico gold standard dell IPB, in modo del tutto indipendente dalle dimensioni dell adenoma. In termini di costi, sebbene vada considerato l elevato capitale di investimento iniziale, vi sono evidenze che ne dimostrano una valida convenienza grazie a: utilizzo di fibre risterilizzabili, ridotte complicanze e tempi di degenza brevi (25). Il limite più significativo di questa tecnica è rappresentato da una learning curve piuttosto lunga (necessarie almeno 50 procedure), influenzata anche dal corretto utilizzo del morcellatore (rischio di lesioni della parete vescicale) (7, 27). Laser al tullio Il laser al tullio è un innovativo laser con lunghezza d onda (2000 nm) simile a quella del laser ad olmio, ma con un emissione in modalità continua piuttosto che pulsata. Presenta un rapido e completo assorbimento a livello dell acqua ed uno scarso grado di penetrazione tissutale, inducendo una 3

4 Storia del Laser nella terapia dell IPB 9. Muschter R, Whitfield H. Interstitial laser therapy of benign prostatic hyperplasia. Eur Urol. 1999;35: Laguna MP, Alivizatos G, De La Rosette JJ. Interstitial laser coagulation treatment of benign prostatic hyperplasia: is it to be recommended? J Endourol. 2003;17: Daehlin L, Frugard J. Interstitial laser coagulation in the management of lower urinary tract symptoms suggestive of bladder outlet obstruction from benign prostatic hyperplasia: long-term follow-up. BJU Int. 2007;100: Malek RS, Barrett DM, Kuntzman RS. High-power potassium-titanyl- phosphate (KTP/532) laser vaporization prostatectomy: 24 hours later. Urology. 1998;51: Sountoulides P, Tsakiris P. The Evolution of KTP Laser Vaporization of the Prostate. Yonsei Med J. 2008;49(2): Bachmann A, Muir GH, Collins EJ, Choi BB, Tabatabaei S, Reich OM et al. 180-W XPS GreenLight laser therapy for benign prostate hyperplasia: early safety, efficacy, and perioperative outcome after 201 procedures. Eur Urol. 2012; 61: Kuntz RM. Current role of lasers in the treatment of benign prostatic hyperplasia (BPH). Eur Urol. 2006;49: Ruszat R, Seitz M, Wyler SF et al. Prospective single centre comparison of 120-W diode-pumped solid-state high intenrapida ed ottimale vaporizzazione del tessuto. Nonostante si tratti di un laser con capacità di emostasi e di incisione simile a quelle del laser ad olmio, la modalità di emissione continua gli conferisce una capacità di taglio più precisa. Il laser al tullio può essere utilizzato anche per l incisione di stenosi e resezioni tumorali, ma non può essere impiegato per la trissia di calcoli urinari. Introdotto per la prima volta nel 2005 nel trattamento dell IPB, l uso del laser al tullio si è progressivamente evoluto verso una procedura di enucleazione che prevede l impiego del morcellatore e di fibre risterilizzabili (ThuLEP) (28, 29). Alcuni studi ne mostrano risultati promettenti, specie in relazione alle perdite ematiche, facendo considerare la ThuLEP una possibile alternativa alla HoLEP ed alla TURP bipolare (30, 31). L utilizzo del laser al tullio nell IPB richiede tuttavia la necessità di ulteriori evidenze cliniche a lungo termine. ad un progressivo passaggio dalle tecniche di coagulazione a quelle di vaporizzazione ed enucleazione del tessuto prostatico. Questo ha reso possibile, insieme alla crescente esperienza clinica, lo sviluppo di validi sistemi laser (laser ad olmio, KTP, laser al tullio) da impiegarsi nella terapia dell IPB con buoni risultati in termini di efficacia e sicurezza. A tutt oggi, la HoLEP e, secondariamente, la PVP, sono le tecniche supportate dalle maggiori evidenze cliniche e rappresentano valide alternative alla TURP (7). Disclaimers Financial support: None. Conflict of interest: None. CONCLUSIONI La migliore comprensione delle interazioni tra laser e tessuti, unitamente all innovazione nella tecnologia, ha portato Indirizzo degli Autori: Dr. Marco Grande U.O.C. di Urologia, Ospedale di Guastalla Via Donatori di Sangue Guastalla (RE) marcogrande2@yahoo.it BIBLIOGRAFIA 1. Einstein A. Zur Quantentheorie der Strahlung. Phys Z. 1917; 18: Maiman TH. Stimulated optical radiation in ruby. Nature. 1960;187: Parsons RL, Campbell JL, Thomley MW, Butt CG, Gordon Jr TE. The effect of the laser of dog bladders: a preliminary report. J Urol. 1966;95: Mulvaney WP, Beck CW. The laser beam in urology. J Urol. 1968;99: Wilson LC, Gilling PJ. From coagulation to enucleation: the use of lasers in surgery for benign prostatic hyperplasia. Nat Clin Pract Urol Sep;2(9): Costello AJ, Bowsher WG, Bolton DM, Braslis KG, Burt J. Laser ablation of the prostate in patients with benign prostatic hypertrophy. Br J Urol. 1992;69: Gravas S, Bachmann A, Reich O et al. Critical review of lasers in benign prostatic hyperplasia. BJU Int. 2011;107: Hoffman RM, MacDonald R, Slaton JW, Wilt TJ. Laser prostatectomy versus transurethral resection for treating benign prostatic obstruction: a systematic review. J Urol. 2003;169:

5 Grande et al sity system laser vaporization of the prostate and 200-W high-intensive diode-laser ablation of the prostate for treating benign prostatic hyperplasia. BJU Int. 2009;104: Lee YS, Yang SS, Hsieh CH et al. Diode laser (980 nm) enucleation of the prostate: a promising alternative to transurethral resection of the prostate. Lasers Med Sci. 2013;28: Epub ahead of print January 27, Gilling PJ, Cass CB, Cresswell MD, Malcolm AR, Fraundorfer MR. The use of the holmium laser in the treatment of benign prostatic hyperplasia. J Endourol. 1996;10: Gilling PJ, Cass CB, Cresswell MD, Fraundorfer MR. Holmium laser resection of the prostate: preliminary results of a new method for the treatment of benign prostatic hyperplasia. Urology. 1996;47: Gilling PJ,Fraundorfer MR. Holmium laser prostatectomy: a technique in evolution. Curr Opin Urol. 1998;8: Tan AH, Gilling PJ, Kennett KM, Fletcher H, Fraundorfer MR. Long-term results of high-power holmium laser vaporization (ablation) of the prostate. BJU Int. 2003;92: Mottet N, Anidjar M, Bourdon O, Louis JF, Teillac P, Costa P et al. Randomized comparison of transurethral electroresection and holmium: YAG laser vaporization for symptomatic benign prostatic hyperplasia. J Endourol. 1999;13: Kuntz R. Laser treatment of benign prostatic hyperplasia. World J Urol. 2007;25: Tan A, Liao C, Mo Z, Cao Y. Metaanalysis of holmium laser enucleation versus transurethral resection of the prostate for symptomatic prostatic obstruction. Br J Surg. 2007;94: Krambeck AE, Handa SE, Lingeman JE. Experience with more than 1000 holmium laser prostate enucleations for benign prostatic hyperplasia. J Urol. 2010;183: Kuntz RM, Lehrich K, Ahyai SA. Holmium laser enucleation of the prostate versus open prostatectomy for prostates greater than 100 grams: 5-year follow-up results of a randomized clinical trial. Eur Urol. 2008;53: Shah HN, Mahajan AP, Hegde SS, Bansal MB. Peri-operative complications of holmium laser enucleation of the prostate: experience in the first 280 patients, and a review of literature. BJU Int. 2007;100: Fried NM, Murray KE: High-power thulium fiber laser ablation of urinary tissues at 1.94 microm. J Endourol. 2005,19(1): Herrmann TR, Bach T, Imkamp F et al. Thulium laser enucleation of the prostate (ThuLEP): transurethral anatomical prostatectomy with laser support. Introduction of a novel technique for the treatment of benign prostatic obstruction. World J Urol. 2010;28: Zhang F, Shao Q, Herrmann TR, Tian Y, Zhang Y. Thulium laser versus holmium laser transurethral enucleation of the prostate: 18-month follow-up data of a single center. Urology. 2012;79: Yang Z, Wang X, Liu T. Thulium laser enucleation versus plasmakinetic resection of the prostate: a randomized prospective trial with 18-month follow-up. Urology Feb; 81(2):