Лазерный мир

Паращенко А.Ф., Потапов М.П., Гансбургский А.Н. // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 9-6. – С. 1094-1097; УДК 616.14-007.64-089:615.849.19

Проанализированы результаты 136 опытов ex-vivo, проведенных на смоделированном экспериментальном стенде с использованием диодного лазерного аппарата ЛАМИ с длиной волны 1470 нм при воздействии на венозную стенку. Во всех опытах применялся импульсный режим 900 мс с энергией 30, 60 и 100 Дж с изменением при этом мощности от 4 до 12 Вт и расстояния от 5 до 0 мм от торца световода до поверхности эндотелия через кровь и 0,9 % NaCl. В ходе проведенных опытов было зарегистрировано нагревание крови до кипения, испарение ее водной части, формирование на торце световода плотного нагара с дальнейшим обугливанием торца световода – эффект «карбонизации». Экспериментально проведена оценка механизма действия лазерной энергии на венозную стенку при лечении варикозной болезни вен нижних конечностей, что позволяет выявить влияния различных факторов и условий на качество термооблитерации, степени травматизма, на характер и выраженность реакции системы гемостаза организма человека, изучить эффект «карбонизации» во всех режимах и сериях. Образующиеся на торце световода углеродистый слой черного цвета и плотные массы оставшейся обезвоженной крови способны к нагреву свыше 100 °С, в результате этого происходит грубая деструкция венозной стенки вплоть до перфорации в месте контакта массы обез­воженных фрагментов крови. Повреждающее действие лазера с длиной волны 1470 нм на венозную стенку усиливается с возрастанием энергии воздействия на точку и уменьшением расстояния от торца световода до интимы. Сила фототермолиза прямо пропорциональна степени карбонизации торца световода и обратно пропорциональна количеству воды в зоне фотокоагуляции. В ходе эксперимента установлено, что наибольшей терапевтической широтой обладает воздействие при следующих параметрах: продолжительность воздействия 8 мс и мощность 8 Вт.

CHOOSING OF EFFECTIVE MODE OF LASER PHOTOCOAGULATION OF THE VEIN WALL IN THE EXPERIMENT EX-VIVO
There have been analyzed the results of 136 ex-vivo experiments, which were carried out on the simulated test-bed using diode laser apparatus LAMY with 1470 nm wave length, affecting on the vein wall. There has been used 900 mc impulse mode, with 30, 60, and 100 J changing the power from 4 to 12 W, with the distance from 5 and 0 mm from the fiber end to the endothelium surface through the blood and 0,9 % NaCl. During the experiments there has been observed blood heating up to the boiling point, vaporizing water from it, appearing solid deposit resulting into carbonization of the fiber end. Experimentally there has been made an assessment of the mechanism of laser energy affection on the vein wall during treating the varicose vein disease of lower limbs, which allows to detect: the effect of different factors and conditions on the thermo obliteration quality, the degree of injury, the nature and severity of the reaction of the hemostasis system of human organism, studying the carbonization effect in all modes and series. The black carbonic coating and solid mass of dehydrated blood appearing on the fiber end, can be warmed over 100 °С, this results into bad destruction of vein wall up to perforation in the point of contact with dehydrated blood fragments. The results of the research allow to optimize the EVLA method, to improve the medical treatment of patients with varicose vein disease of lower limbs, by means of increasing life quality of patients in postoperative period and decreasing the period of rehabilitation.

По данным Всемирной организации здравоохранения, варикозная болезнь вен нижних конечностей (ВБВНК) встречается у каждого пятого взрослого человека планеты. Среди современных технологий лечения методика эндовазальной лазерной коагуляции (ЭВЛК) при ВБВНК претерпела значительные изменения и стала еще более доступной и безопасной, несмотря на то,что первые сообщения об ЭВЛК были опубликованы всего 12 лет назад [1, 2, 3, 6]. Накопленные за прошедшее десятилетие клинический опыт и экспериментальный материал вынуждают констатировать, что, по ряду объективных и субъективных причин, ЭВЛК так и не стала стандартом в лечении варикозной болезни. Причиной этого, во-первых, является сохраняющийся уровень неудовлетворительных результатов ЭВЛК, достигающий 15 %, и, во-вторых, отсутствие среди специалистов единого мнения о выборе режимов энергетического воздействия на венозный сосуд, что необходимо для возникновения стойкой его облитерации. Экспериментальные исследования в этой области имеют ряд существенных недостатков, которые не позволяют установить единый стандарт ЭВЛК [4, 5, 7, 8, 9].

Цели исследования: установить оптимальные параметры лазерного воздействия на венозную стенку при моделировании лазерной термооблитерации вен ex-vivo.

Материалы и методы исследования

Экспериментальная часть работы выполнена на базе Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ярославская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации на кафедрах хирургических болезней педиатрического факультета (заведующий кафедрой, д.м.н., профессор Ю.К. Александров), гистологии, цитологии и эмбриологии (заведующий кафедрой, д.м.н., профессор А.В. Павлов). Проведено 136 опытов ex-vivo. Для решения поставленных задач смонтирован экспериментальный стенд, состоящий из отечественного диодного лазерного аппарата ЛАМИ, генерирующего лазерное излучение длиной волны 1470 нм, штатива для фиксации световода диаметром 0,6 мм, позволяющего позиционировать торцевую часть световода на заданном расстоянии от эндотелия вены, и емкости цилиндрической формы диаметром 2 см и высотой 4 см, на дне которой установлен предметный столик, позволяющий фиксировать в горизонтальной плоскости рассеченную вдоль вену. Во всех случаях перед выполнением опытов производился замер мощности лазерного излучения на торце световода прибором с термочувствительным датчиком. Для регистрации повреждений венозной стенки использовали микрофотоаппарат MiViewCap и световую микроскопию при увеличении. Окраска препаратов выполнена гематоксилином и эозином.

В качестве объекта лазерного воздействия использовались сегменты больших подкожных вен, удаленных во время радикальной флебэктомии у пациентов с варикозной болезнью вен нижних конечностей. Возраст пациентов составил от 19 до 65 лет, средний 38 ± 7,5 лет, соотношение мужчин и женщин 53 и 47 %. Исследование проводилось непосредственно после удаления вены без фиксации консервантами. Цилиндрическую емкость экспериментального стенда заполняли донорской кровью, а также 0,9 % раствором NaCl. Таким образом, в первом варианте имитировались условия венозного сосуда, заполненного кровью.

Для чистоты экспериментального исследования в целях точной фиксации длительности лазерного воздействия использован импульсный режим генерации лазерной энергии: продолжительность импульса 900 мс, интервал между импульсами – 10 мс. Воздействие на венозную стенку осуществляли энергией 30, 60 и 100 Дж на одну точку, меняя при этом мощность лазерного излучения в диапазоне 4, 6, 8, 10 и 12 Вт и продолжительность воздействия соответственно формуле: энергия (Дж) = мощность (Вт) х время воздействия (с). Лазерное облучение венозной стенки осуществляли с расстояния 5 и 0 мм от торца световода до поверхности эндотелия. Сравнение результатов эксперимента осуществлялось в опытах, когда изменялся только один параметр, а все остальные условия эксперимента оставались неизменными. Каждый опыт повторялся 3 раза.

Характер биологического действия лазерного излучения на венозную стенку оценивался визуально по микрофотографиям и микроскопически. Для регистрации силы повреждения предложено использовать оригинальную дискретную шкалу в зависимости от глубины термического поражения тканей венозной стенки: 1 – повреждение только в пределах внутренней оболочки; 2 – в том числе – средней; 3 – в том числе – адвентиции; 4 – грубая деструкция стенки с разрушением всех слоев (перфорация стенки).
Сатистическая обработка результатов первых опытов выявила сильную корреляционную связь между величиной энергии лазерного излучения и тяжестью термической травмы венозной стенки (Критерий Спирмена R = 0,9; p < 0,001). При этом установлена также статистически значимая (p < 0,001) сильная корреляционная связь между степенью «карбонизации» и силой повреждающего действия лазера на венозную стенку при энергии воздействия 30 и 60 Дж на точку (Критерий Спирмена R = 0,8) и средняя корреляция при энергии 100 Дж (Критерий Спирмена R = 0,7). Таким образом, можно предположить, что при меньшей энергии выраженность «карбонизации» оказывает существенное влияние на силу наносимой травмы, а при увеличении плотности энергии степень «карбонизации» уже имеет меньшее значение.

В нескольких сериях эксперимента, когда неизменными оставались плотность энергии 60 Дж, среда – гепаринизированная кровь и расстояние – 5 мм, а менялись только продолжительность и мощность лазерного воздействия, установлено, что наиболее стабильной по силе воздействия стала лазерная фотокоагуляция при параметрах 8 с и 8 Вт соответственно (таблица). При установленном режиме фотокоагуляции не наступало полной деструкции венозной стенки даже при грубой «карбонизации» торца световода.

При лазерном воздействии на расстоянии 5 мм через 0,9 % раствор NaCl зафиксировано кипение среды без формирования угольного нагара на световоде, что не приводит к повреждению стенки вены. При плотном соприкосновении с интимой вены происходит точечное повреждение ткани на ширину, не превышающую двукратного диаметра световода, и на глубину без полной перфорации стенки. При этом не установлена корреляционная связь между плотностью энергии лазерного излучения и силой фототермолиза венозной стенки.

Выводы

Таким образом, повреждающее действие лазера с длиной волны 1470 нм на венозную стенку усиливается с возрастанием энергии воздействия на точку и уменьшением расстояния от торца световода до интимы. Сила фототермолиза прямо пропорциональна степени карбонизации торца световода и обратно пропорциональна количеству воды в зоне фотокоагуляции. В водной среде в отсутствии гемоглобина (биологического хромофора) фототермолиз венозной стенки наступает только при условии плотного соприкосновения торца световода с эндотелием и только в пределах этого контакта.

В ходе эксперимента установлено, что наибольшей терапевтической широтой обладает воздействие при следующих параметрах: продолжительность воздействия 8 мс и мощность 8 Вт.

Полное содержание статьи: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32903