Экспериментальное изучение использования высокоинтенсивного лазерного излучения в хирургии молочной железы

Лазерная хирургия в настоящее время является одной из перспективных отраслей медицины. Данное направление достигло большого развития и широкого применения в хирургическом лечении многих заболеваний.

Одними из достоинств использования лазерного излучения при хирургических операциях является осуществление тщательного гемостаза, обеспечение полной стерильности лазерной раны и стимуляция процессов раневого заживления.

Луч хирургического высокоинтенсивного лазера вызывает повреждение и/или гибель живой ткани, а при достаточно высокой энергии ее абляцию [8].

Лазерное излучение является высоко когерентным, монохроматическим, обладает малой расходимостью при выходе из резонатора и имеет высокую степень поляризации[2, 3, 8, 11, 13, 15, 17].

В хирургической практике применяется высокоинтенсивное излучение различных лазеров: Nd:YAG лазер, СО2 лазер, диодный лазер и др.

При использовании излучения СО2 лазера достигается хороший режущий эффект, но глубина поглощения излучения (1-20 мкм) является недостаточной для коагуляции.

Излучение Nd:YAG-лазера с длиной волны 1,06 мкм глубоко проникает в биологическую ткань. Однако, для достижения режущего эффекта требуется увеличивать мощность лазерного излучения, что повышает риск поражения подлежащих органов [4, 7, 10, 16].

С 90-х годов ХХ века используются полупроводниковые лазеры с излучением в ближней инфракрасной области спектра. Излучение диодных лазеров с длиной волны 0,81 мкм глубоко проникает в ткани, оптимально сочетает режущие и коагуляционные свойства, благодаря чему активно применяется при хирургических манипуляциях [7].

По данным ряда авторов, импульсный режим генерации излучения диодного лазера позволяет создать более щадящие условия для окружающих тканей с одновременным надежным гемостазом и достаточно быстрой деструкцией ткани [5, 12, 14, 18].

Высокоинтенсивное излучение диодного лазера широко применяется в таких областях медицины как сердечно–сосудистая хирургия, нейрохирургия, торакальная хирургия, отоларингология, офтальмология, урология, акушерство и гинекология, стоматология, травматология и ортопедия, дерматология, маммология и др. [1, 9, 19, 20]

В зарубежной практике высокоинтенсивное лазерное излучение используется для интерстициальной термотерапии малых злокачественных опухолей молочной железы под ультрасонографическим и МРТ контролем.

Однако, в зарубежной и отечественной литературе отсутствуют данные изучения влияния высокоинтенсивного излучения, генерируемого диодным лазером с длиной волны 805 нм на ткань молочной железы.

Целью проведенного нами экспериментального исследования явилось изучение реакции тканей молочной железы экспериментальных животных на высокоинтенсивное излучение диодного лазера с длиной волны 805 нм и морфогенеза репаративных процессов в зоне лазерного воздействия.

Материалы и методы.

Проведен эксперимент на 128 половозрелых особях кроликов женского пола.

На начальном этапе экспериментальной работы изучена хирургическая анатомия молочной железы, осуществлена предварительная отработка методов хирургических операций и режимов высокоинтенсивного лазерного излучения.

Животным экспериментальной группы были произведены операции на молочных железах с использованием высокоинтенсивного излучения диодного лазера в режимах резки и сварки.

В первой экспериментальной группе (группа А, n = 32) после рассечения кожи скальпелем выполнялся разрез тканей молочной железы с использованием лазерного излучения мощностью 20 Вт в импульсном режиме с продолжительностью импульса и паузы по 0,05 секунд. Лазерная рана молочной железы ушивалась наглухо 4-5 узловыми швами.

Во второй экспериментальной группе (группа B, n = 32) кожа и ткань молочной железы рассекались скальпелем с последующим лазерным воздействием на ткани с мощностью излучения 0,7 Вт в импульсном режиме с соотношением импульса и паузы–0,1/0,05 секунд. Одновременно с лазерным воздействием производилось постепенное медленное сближение стенок раны по направлению от дна  к краям до уровня кожи, которая лазерному воздействию не подвергалась. В дальнейшем накладывались 2-3 поддерживающих узловых шва.

В группы сравнения входили животные, которым были проведены операции на молочных железах с использованием скальпеля (группа C, n = 32) и электроножа (группа D, n = 32).  При данных операциях после разреза кожи производилось рассечение тканей молочной железы скальпелем или электроножом с дальнейшим ушиванием раны наглухо.

В экспериментальной работе использовалось высокоинтенсивное излучение, генерируемое диодным лазером марки «Sharplan 6020» (Израиль) с длиной волны 805 нм в ипмульсно-периодическом  режиме. Доставка энергии от лазерного аппарата к объекту осуществлялась посредством кварцевого моноволоконного всетовода, покрытого полимерной оболочкой, с диаметром светонесущей жилы 0,6 мм.

После выведения животных из опыта на 1-е, 3-е, 7-е, 15-е, 30-е, 60-е сутки, производилась макроскопическая оценка и описание материалов, исследование состояния тканей в области лазерного воздействия и перифокальной зоны, забор материала молочной железы кроликов для дальнейшего микроскопического исследования.

При морфологическом исследовании изменений в тканях молочной железы оценивались характер и  размеры зоны повреждения, их зависимость от вида режущего инструмента (лазерное излучение, электронож, скальпель); изучались особенности репаративных процессов послеоперационных ран.

Результаты исследования и обсуждения.

При подборе параметров лазера с целью резки тканей молочных желез кроликов применялось излучение мощностью 10 Вт, 15 Вт, 20 Вт в импульсном режиме с различными периодами импульса и паузы–0,05; 0,1; 0,15 секунд.

Оптимальными параметрами лазерного излучения были определены­–     мощность излучения 20 Вт в импульсном режиме с продолжительностью импульса и паузы по 0,05 секунд. При использовании излучения в данном режиме достигалось сокращение продолжительности лазерного воздействия для разреза тканей молочных желез с минимальным обугливанием тканей и одновременным тщательным гемостазом. При морфометрическом исследовании этих препаратов через 1 сутки после эксперимента, зоны некроза и перифокального отека оказались минимальными, и составили 353 ± 47 мкм и 425 ± 21 мкм ( р <  0,05). В то время как после применения электроножа зона некроза достигала 800 ± 56 мкм. К 7 суткам в зоне воздействия высокоинтенсивного лазерного излучения формировалась соединительная ткань с эластическими и коллагеновыми волокнами.

Для режима сварки тканей молочных желез экспериментальных животных применялось лазерное излучение мощностью 0,5 Вт, 0,7 Вт, 1 Вт в импульсном режиме с периодами импульса и паузы по 0,05 и 0,1секунд. В качестве припоя использовался кровяной сгусток. В результате воздействия на ткани молочной железы лазером, раневое содержимое сгущалось, края раны удерживались в сомкнутом состоянии. Оптимальными параметрами лазерного излучения для данного режима оказались мощность излучения 0,7 Вт с продолжительностью импульса 0,1 секунды и паузы 0, 05 секунд. Размеры зон коагуляции и расстройств кровообращения в окружающих тканях составили 68 ± 25 мкм и 130 ± 64 мкм. Уже на 3 сутки после проведенного эксперимента в исследуемых препаратах обнаружено формирование грануляционной ткани. Следует отметить, что после использования высокоинтенсивного лазерного излучения в режиме сварки тканей молочной железы, формировался очень тонкий, мягкий рубец на коже. Фиброзные изменения в тканях молочной железы после воздействия лазерного излучения были незначительными.

Операции на молочных железах животных с использованием скальпеля сопровождались кровотечением, требовалось постоянного проведения гемостаза, что увеличивало продолжительность операции. При макроскопической оценке препаратов обращало на себя внимание выраженное геморрагическое пропитывание тканей молочных желез.

Выводы:

Принимая во внимание вышеизложенное, следует придти к выводу, что воздействие высокоинтенсивным излучением, генерируемое диодным лазером с длиной волны 805 нм вызывает преимущественно наименьшее повреждение тканей молочной железы в сравнении с применением электроножа. Применение высокоинтенсивного излучения диодного лазера при операциях на молочной железе экспериментальных животных обеспечивает одновременный тщательный гемостаз, стимулирует репаративные раневые процессы с формированием минимальных рубцовых изменений.

Литература:

1. Евдокимов, С.В. Трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация / С.В. Евдокимов  // Лазерная медицина. – 2005. – Т. 9, вып. 2. – С. 13-15.
2. Звелто, О. Принципы лазеров / О. Звелто.–М.: Мир, 1984.–258 с.
3. Зон, Б.А. Взаимодействие лазерного излучения с атомами / Б.А. Зон // Соросов. образов. журн. - 1998. – С. 84-88.
4. Карандашов, В.И. Современное применение фототерапии / В.И. Карандашов, Е.Б. Петухов // Мед. помощь.- 2004.- №1.- С.24-27.
5. Локальная лазерная термотерапия рецидивного узлового зоба / О.В. Селиверстов [и др.] // Лазерные технологии в медицине: сб. тез. – Челябинск, 2001. – Вып.3 - С. 70-76.
6. Медицинские аппараты на основе мощных полупроводниковых и волоконных лазеров / И.П. Гапонцев [и др.] // Квантовая электроника. – 2002. – Т.32, №11. – С.1003-1006.
7. Минаев, В.П. Современные скальпели на основе полупроводниковых и волоконных лазеров – качественно новый инструмент для хирургии и силовой терапии / В.П. Минаев // Новые лазерные технологии, 2004. – Т.11, №4. – С. 8-13.
8. Неворотин, А.И. Введение в лазерную хирургию / А.И. Неворотин.–СПб.: СпецЛит, 2000.–176 с.
9. Опыт применения СО₂-лазера при операциях на почечной паренхиме / П. Магариши [и др.] // Урология и нефрология. – 1989. - №2. – С. 23-25.
10. Первый опыт совместного воздействия излучения АИГ-неодимового и АИГ-эрбиевого лазеров на ткани экспериментальных животных и возможности его использования в хирургии / Л.М.Рошаль [и др.] // Хирургия.- 1991.- №8.- С.103-105.
11. Плетнев, С.Д. Лазеры в клинической медицине: руководство для врачей / С.Д. Плетнев. – М.: Медицина, 1981. – 428 с.
12. Полтавский, Л.И. Лазерная остеоперфорация инфракрасным диодным лазером в лечении костного и костно-суставного панариция / Л.И. Полтавский, В.А. Привалов // Лазерная медицина. – 2005. – Т.9, вып.2. – С.35-38.

13.  Потапенко, А.Я. Действие света на человека и животных / А.Я. Потапенко // Соросов. образоват. журн.- 1996.- №10.- С.13-21.

14.  Прикладная лазерная медицина: учеб. и справоч. пособие / под ред. Х.П. Берлиена, Г.Й. Мюллера, пер. с нем. под ред. Н.И. Коротеева, О.С. Медведева. – М.: Интерэксперт, 1997.-345с.

15. Чикишев, А.Ю. Основные свойства и характеристики лазерного излучения / А.Ю. Чикишева.–М.: МГУ, 1995.–152 с.
16. Chavoin, J.P. Laser tissue interaction in plastic surgery and dermatology cases of choice / J.P. Chavoin, F. Laffiette, D. Rouge // Advances in Laser Medicine. Safety and Laser. II Tissue Interaction. Proc. SPIE.–Landsberg-Munich-Zurich, 1989.–P.26-33.
17. Dorschel, K. Конструкция лазера / K. Dorschel // Прикладная лазерная медицина: учебное и справочное пособие; под ред. Х.–П. Берлиена, Г.Й. Мюллера.–М.: Интерэксперт, 1997.–С. 12–65.
18. MR-guided interstitial laser-induced thermotherapy of hepatic metastasis combined with arterial blood flow reduction: technique and first clinical results in an open MR system / F.K. Wacker [et.al.] // J Magn Reson Imaging. - 2001. – Vol.13, №1. – P. 31-37.
19. Park, S.W. Endovenous laser ablation of the incompetent small saphenous vein with a 980-nm diode laser: our experience with 3 years follow-up / S.W. Park, J.J. Hwang, I.J. Yun, S.A. Lee, J.S. Kim, S.H. Chang, H.K. Chee, S.J. Hong, I.H. Cha, H.C. Kim // Eur J Vasc Endovasc Surg.–2008.–Vol. 36(6).–P. 738-742.
20. Reynaud, J.P. Lipolysis using a 980-nm diode laser: a retrospective analysis of 534 procedures / J.P. Reynaud, M. Skibinski, B. Wassmer, P. Rochon, S. Mordon // Aesthetic Plast Surg.-2009.-Jan; 33(1).-P.28-36.