Mécanismes physiques impliqués dans la lithotritie laser : effet mécanique ou thermique ? Une comparaison in vitro des lasers Holmium:YAG et Thulium Fibrés

Introduction

La part des mécanismes photomécaniques et photothermiques impliqués dans l’interaction laser-calcul (ILC) reste débattue. L’objectif de cette étude était de déterminer le mécanisme prédominant dans l’ILC selon la source laser.

Méthodes

Des générateurs TFL-50W (IPG Photonics©) et Ho:YAG-30W (MH1, Rocamed©) avec fibres de 200 μm étaient comparés selon les paramètres d’énergie 0,5J–1J et les modes impulsionnels : impulsion courte ou longue (Ho:YAG), PeakPower (PP) 1,2,3 (TFL : 125W, 250W, 500W). Un tir laser unique était réalisé verticalement contre calcul synthétique dur (CSD, Bégostone, Bego©, USA) selon 4 situations : CSD sec dans l’air, humide dans l’air, immergé dans un sérum physiologique (température ambiante) fibre au contact ou fibre à 2 mm du CSD. Étaient mesurés les rayons et profondeurs du cratère, la présence d’un halo de carbonisation et la température de surface (Tmax) et à 2 et 5 mm de profondeur du CSD, par thermocouple. Chaque expérience était répétée 4 fois. Les fibres étaient coupées avec des ciseaux en céramiques et strippées entre chaque manipulation. Ensuite, un tir confiné (0,5–6J) par NaCl contre CSD humide fixé sur un pendule recherchait un déplacement avec 10 m de recul.

Résultats

Un halo de carbonisation était constamment retrouvé en périphérie du cratère pour le TFL, mais absente avec l’Ho:YAG, sauf à 1J-impulsion longue dans l’air (Tableau 1). L’augmentation de l’énergie d’impulsion ou du PP était associée à une augmentation significative du rayon et de la profondeur du cratère, sauf pour l’Ho:YAG, dont l’augmentation du PP résultait en une diminution du rayon et de la profondeur du cratère, sauf dans l’eau fibre à 2 mm (Tableau 2). Avec TFL, des Tmax au contact d’autant plus importantes que le calcul étaient dans l’air et fibre en contact étaient retrouvés. Avec l’Ho:YAG, des moindres variations de température et diffusions en profondeur plus importantes étaient notées. Le TFL-PP3 présentait des rayon, profondeur de cratère et températures au contact plus importantes que l’Ho:YAG-Impulsion Longue (Tableau 3). Le mode de tir influençait significativement les rayon, profondeurs (maximaux avec calcul immergé fibre en contact) et la température (minimales avec calcul immergé fibre en contact). Lors des manipulations avec le pendule nous n’avons observé aucun déplacement avec Ho:YAG ou TFL.

Conclusion

Si les mécanismes photomécaniques et photothermiques semblent impliqués dans l’ILC, le phénomène photothermique est prédominant, notamment pour le TFL. Ces résultats orientent le développement d’un modèle de simulation numérique de l’ILC.