Лазерный мир

С. В. Тарасенко, А. Б. Шехтер, В. П. Минаев, Е. А. Морозова, А. М. Гуторова, А. Н. Журавлев // журнал Фотоника, том 13 № 1 2019, с 108-116

В статье представлены данные об особенностях процессов регенерации ран слизистой оболочки рта лабораторных животных после воздействия излучения лазерных аппаратов с длиной волны излучения 1,94 мкм и 0,97 мкм при различных мощностях излучения. Известно, что лазерное излучение, воздействуя на слизистую оболочку ротовой полости, вызывает коагуляционный некроз и последующую воспалительную реакцию ткани с деструкцией эпителия, слизистой оболочки и частично мышечной ткани. Установлено, что регенерация тканей и заживление раневого дефекта замедляется при увеличении мощности.

ВВЕДЕНИЕ
Широкое распространение лазеров в хирургической стоматологии обусловлено следующими позитивными свойствами лазерного излучения: асептика тканей при рассечении, надежный гемостаз и лимфостаз, выраженный обезболивающий, абластический эффекты, противовоспалительное действие за счет снижения проницаемости сосудистой стенки, стимуляция обменных процессов и процессов регенерации, повышение содержания тканевого кислорода, что ускоряет регенерацию и предотвращает образование грубых рубцов, снижение вероятности послеоперационных осложнений [1, 2, 5, 7–11]. Однако имеются лишь отдельные сообщения, представляющие данные сравнительного анализа регенерации тканей при использовании различных лазерных систем [2]. Регенерация тканей – ​регулируемый, каскадный и многокомпонентный морфофункциональный процесс [3]. Обоснованный выбор малотравматичного инструмента альтерации для хирургического вмешательства позволяет создать оптимальные условия регенерации тканей, находящихся в зоне вмешательства. В клиническую практику активно внедряются хирургические лазерные технологии, которые благодаря точному регулированию мощности и других параметров создают минимальную зону термического повреждения. Перспективой оптимизации течения раневого процесса является регулирующее влияние на баланс между хирургической альтерацией, стимуляцией регенерации и контролем воспаления [1]. Репаративная регенерация является генетически детерминированным процессом, однако различные ткани и органы по степени развития рубца существенно отличаются друг от друга. Процесс заживления кожных ран существенно отличается от процесса заживления ран слизистой оболочки рта. Установление причин этого может привести к разработке новых методов, позволяющих контролировать ход процессов репаративной регенерации в различных частях тела, в том числе и полости рта [6, 12–14].

Появление отечественных портативных, надежных и недорогих аппаратов ЛСП-«ИРЭ-Полюс» на основе волоконных и полупроводниковых лазеров, генерирующих излучение с длинами волн 1,94 и 0,97 мкм, по разному действующих на мягкие биоткани, расширяет арсенал врачей, дает им новые возможности. При этом надо учитывать, что лазер с длиной волны λ=0,97 − диодный, а лазер с длиной волны λ=1,94 − волоконный. Излучение лазерных диодов с волоконным выводом – ​это излучение с помощью специальных сварных элементов, которое сводится в единое волокно, а из него через разъем подается в рабочий световод. Разработанные технологии позволяют ввести в устройство участок активированного волокна с волоконными аналогами зеркал, образующими волоконный лазер. При этом появляется возможность получения лазерного излучения с другими длинами волн. Фактически такое устройство представляет собой моток оптического волокна с приваренными к нему лазерными диодами и, благодаря свойствам волокна удерживать свет, не нуждается в юстировке и не боится внешних механических воздействий вплоть до величин, приводящих к разрушению волокна. Внутрь волокна нет доступа пыли и влаги [4].

Следовательно для реализации возможностей использования этих лазеров в клинике хирургической стоматологии необходимо изучение особенностей результатов такого воздействия, определение оптимальных режимов работы на слизистой оболочке рта.
Цель работы – ​в эксперименте изучить особенности репаративных процессов слизистой оболочки рта при альтерации лазерным излучением импульсно-периодических лазеров с длиной волны 0,97 мкм и 1,94 мкм различной мощности.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Экспериментальное исследование выполнено на кафедре хирургической стоматологии Института стоматологии ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет). Исследование являлось одноцентровым, проспективным – ​группы изучения формировались до начала эксперимента, рандомизированным (случайные выборки) и сравнительным.

В эксперименте использовались 18 кроликов породы Шиншила, самцы массой тела 3,5–4,0 кг, средняя масса 3,7 ± 0,2 кг, в возрасте 6 месяцев, содержавшихся в условиях вивария, согласно правилам лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ (ГОСТ Р50258–92, ГОСТ 351000.3–96 и 51000.4–96).
Изучены биоптаты слизистой оболочки рта при использовании импульсно-периодических лазеров с длиной волны 0,97 мкм и 1,94 мкм с мощностью излучения 1,2 Вт, 1,5 Вт и 1,8 Вт.

Перед оперативным вмешательством животных взвешивали и рассчитывали количество вводимых препаратов. Выполняли премедикацию и наркоз комбинацией препаратов «Ронитар» (3 мг / кг массы животного) и «Золетил» (5 мг / кг массы животного), адекватный оперативному вмешательству. Препараты применяли разово, внутримышечно. В условиях операционной, с соблюдением правил асептики и антисептики животным формировали дефект на слизистой оболочке щеки лазерными излучениями с длинами волн 1,94 и 0,97 мкм в импульсно-периодическом режиме работы при длительности импульса 400 мс, длительность паузы 500 мс. Световод лазера располагали на расстоянии 1 мм от поверхности слизистой оболочки, время воздействия составляло 5 секунд. Контролем служила слизистая оболочка правой (интактной) щеки.

Все животные были распределены на 6 групп исследования. У животных 1-й группы раневой дефект был сформирован излучением лазера ЛСП – ​»ИРЭ-Полюс (1,94 мкм / 5 Вт)» при длительности импульса 400 мс, паузы 500 мс и мощности излучения 1,2 Вт. У животных 2-й группы раневой дефект был сформирован таким же лазерным излучением, но с увеличенной до 1,5 Вт мощностью. У животных 3-й группы при формировании раневого дефекта мощность увеличена до 1,8 Вт. В 4-й группе раневой дефект животным формировали излучением лазера ЛСП – ​»ИРЭ-Полюс (0,97 мкм / 10Вт)» при длительности импульса 400 мс, 500 мс и мощности излучения 1,2 Вт. У животных 5-й группы раневой дефект был сформирован таким же лазерным излучением, но мощностью 1,5 Вт. У животных 6-й группы при формировании раневого дефекта мощность увеличена до 1,8 Вт.

Животных выводили из эксперимента путем избыточного введения гексанала на 3-и, 7-е, 14-е сутки после операции. Макропрепараты слизистой оболочки отправляли на гистологическое исследование.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Установлено, что при воздействии на слизистую оболочку лазерным излучением с длиной волны 1,94 мкм, мощностью 1,2 Вт на 3 сутки, у всех животных в зоне воздействия имеется раневой дефект с разрушенным эпителием (рис. 1). Поверхность дефекта покрыта фибрином, отмечается нейтрофильная инфильтрация с примесью макрофагов и лимфоцитов. Сосуды полнокровны, имеются единичные диапедезные кровоизлияния. На поверхности раны образуется фибринозно-лейкоцитарный слой, под ним частично некротизированая мышечная оболочка с нейтрофильно-эозинофильной инфильтрацией. При воздействии на слизистую оболочку лазером длиной волны 0,97 мкм мощностью 1,2 Вт на 3-и сутки в области альтерации также наблюдаются деструкция эпителия, участки коагуляционного некроза в слизистой оболочке и мышечной ткани, но в меньшей степени (рис. 2).

При воздействии на слизистую оболочку лазером длиной волны 1,94 мкм и мощностью 1,5 Вт на третьи сутки в области операции эпителий отсутствует, обнаруживается очаг коагуляционного некроза мышечной ткани (рис. 3). Строма между некротизированными мышечными волокнами инфильтрирована нейтрофилами и эозинофилами, сосуды расширены и полнокровны. При воздействии лазером длиной волны 0,97 мкм и мощностью 1,5 Вт в области лазерного воздействия эпителий подвергается деструкции, некротические и воспалительные изменения выражены слабее, чем у животных при использовании лазера длиной волны 1,94 мкм (рис. 4).

На третьи сутки после альтерации слизистой оболочки лазерным излучением с длиной волны 1,94 мкм и мощностью 1,8 Вт очаг коагуляционного некроза мышечной ткани по размеру больше, чем при мощности лазера 1,5 Вт. Вокруг очага некроза отмечается тромбоз сосудов, нейтрофильная инфильтрация, с примесью лимфоцитов и макрофагов и начинающейся пролиферацией фибробластов (рис. 5). При увеличении мощности лазера длиной волны 0,97 мкм до 1,8 Вт у всех животных в области альтерации отмечаются крупные участки некроза мышечной ткани с выраженной нейтрофильной инфильтрацией (рис. 6).

На 7-е сутки при использовании лазера длиной волны 1,94 мкм, мощностью 1,2 Вт дефект эпителизируется только с краев, в фиброзно-рубцовой ткани сохраняется нейтрофильно-эозинофильная инфильтрация. При использовании лазера длиной волны 0,97 мкм и мощностью 1,2 Вт на 7-е сутки в отличие от группы животных, в опыте с которыми был использован лазер длиной волны 1,94 мкм, у всех животных наблюдается эпителизация в области воздействия, эпителий утолщен по сравнению с интактным (рис. 7). При использовании лазера длиной волны 1,94 мкм, мощностью 1,2 Вт аналогичную картину наблюдали на 14-е сутки, когда раневой дефект полностью эпителизирован (рис. 8).
При воздействии на слизистую оболочку лазером длиной волны 1,94 мкм, мощностью 1,5 Вт на 7-е сутки зона некроза уменьшается и замещается грануляционной тканью, состоящей из тяжей пролиферирующих фибробластов, коллагеновых волокон и многочисленных сосудов. Сохраняется умеренная нейтрофильно-эозинофильная инфильтрация. При мощности лазера 1,5 Вт с длиной волны 0,97 мкм на 7-е сутки у всех животных дефекты эпителизированы, под эпителием образуется фиброзно-рубцовая ткань.
На 7-е сутки при использовании лазера с длиной волны 1,94 мкм, мощностью 1,8 Вт сохраняются очаги коагуляционного некроза подлежащих мышц. Подлежащая мышечная пластинка почти полностью замещена рубцово-фиброзной тканью, частично покрытой регенерирующим эпителием. Фиброзная ткань состоит из коллагеновых волокон и фибробластов.

На 14 сутки при мощности воздействия лазера длиной волны 1,94 мкм 1,5 Вт у всех животных полная эпителизация раневой поверхности, под ней располагается фиброзно-рубцовая ткань, сохраняются очаги воспалительной инфильтрации.
При мощности воздействия лазера длиной волны 1,94 мкм 1,8 Вт на 14 сутки эпителизация дефекта завершилась. Под эпителием крупное поле рубцовой ткани с воспалительной инфильтрацией.

На 14 сутки, при воздействии на слизистую оболочку лазером с длиной волны 0,97 мкм, мощностью 1,2 Вт, эпителий зрелый и дифференцированный. При использовании мощности излучения 1,5 Вт лазера длиной волны 0,97 мкм у всех животных под эпителизированым дефектом слой соединительной ткани с умеренной лимфо-макрофагальной инфильтрацией, пролиферацией фибробластов и продольным расположением коллагеновых волокон. При увеличении мощности до 1,8 Вт у всех животных лазерные дефекты эпителизированы, эпителий зрелый хорошо дифференцирован. Под эпителием рубцовая ткань без заметной воспалительной инфильтрации, отчетливо видна резорбция мышечных волокон.

С целью установления различий в динамике раневого процесса мягких тканей полости рта была изучена глубина термического повреждения тканей и протяженность зоны коагуляционного некроза. Установлено, что средняя глубина коагуляционного некроза на 3 сутки при использовании лазера с длиной волны 0,97 мкм варьировала от 623,5 ± 79,3 мкм до 995,7 ± 55,7 мкм при мощности от 1,2 до 1,8 Вт, при использовании лазера с длиной волны 1,94 мкм мощностью от 1,2 до 1,8 Вт средняя глубина коагуляционного некроза на 3 сутки составила от 645,3 ± 28,9 мкм до 1 035 ± 80,2 мкм. На 3 сутки наименьшая средняя глубина коагуляционного некроза отмечена при мощности воздействия 1,2 Вт лазером с длиной волны 0,97 мкм – ​623,5 ± 79,3 мкм, наибольшая при мощности воздействия 1,8 Вт лазером с длиной волны 1,94 мкм – ​1 035 ± 80,2 мкм. При воздействии на слизистую оболочку полости рта кролика лазером «ИРЭ-Полюс (0,97 мкм / 10Вт)» мощностью 1,5 Вт и 1,8 Вт по сравнению с «ИРЭ-Полюс (1,94 мкм / 5 Вт)» отмечены достоверные различия глубины коагуляционного некроза раны на 3 сутки (766,3 ± 67.8 мкм и 851,8 ± 41,6 мкм) и (995,7 ± 55,7 мкм и 1 035 ± 80,2 мкм) соответственно, при мощности излучения 1,2 Вт различия были не достоверными (623,5 ± 79,3 мкм и 645,33 ± 28,9 мкм) (табл. 1).

Из данных таблицы следует, что глубина коагуляционного некроза варьировалась в зависимости от мощности лазерного излучения как при воздействии лазера λ = 0,97 мкм, так и при использовании лазера λ = 1,94 мкм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, после лазерной альтерации слизистой оболочки экспериментальных животных происходит регенерация тканей. Воздействие лазерным излучением на слизистую оболочку рта вызывает коагуляционный некроз и последующую воспалительную реакцию ткани с деструкцией эпителия, слизистой оболочки и частично мышечной ткани. Интенсивность этих процессов прямо пропорциональна мощности лазерного излучения. Регенерация тканей и заживление раневого дефекта замедляется при увеличении мощности. Лазерное излучение с длиной волны 0,97 мкм вызывает изменение тканей меньшей интенсивности, чем излучение длиной волны 1,94 мкм. Скорость процессов регенерации при этом также выше.

ЛИТЕРАТУРА

1. Барер Г. М., Зуйков Ю. А., Воложин А. И. Сравнительная оценка репаративного процесса костной ткани после воздействия лазера Waterlaser Millenium разной мощности и механической травмы. Cathedra. 2007;6:3:50–55.
Barer G. M., Zujkov YU. A., Volozhin A. I. Sravnitel’naya ocenka reparativnogo processa kostnoj tkani posle vozdejstviya lazera Waterlaser Millenium raznoj moshchnosti i mekhanicheskoj travmy. Cathedra. 2007;6:3:50–55.
2. Воложин А. И., Топольницкий О. З., Шехтер А. Б., Дорофеева Е. И., Зуйков Ю. А., Тарасенко С. В. Особенности заживления слизистой оболочки полости рта при нанесении раны скальпелем, лазером и радионожом (экспериментальное исследование). Российская стоматология. 2011; 4(1): 12–18.
Volozhin A. I., Topol’nickij O. Z., SHekhter A. B., Dorofeeva E. I., Zujkov YU. A., Tarasenko S. V. Osobennosti zazhivleniya slizistoj obolochki polosti rta pri nanesenii rany skal’pelem, lazerom i radionozhom (ehksperimental’noe issledovanie). Rossijskaya stomatologiya. 2011; 4(1): 12–18.
3. Кузин М. И., Костюченок Б. М. Раны и раневая инфекция / Руководство для врачей. – 2-е издание. М: Медицина, 1990. 592.
Kuzin M. I., Kostyuchenok B. M. Rany i ranevaya infekciya / Rukovodstvo dlya vrachej. – 2-e izdanie. M.: Medicina, 1990. 592.
4. А. А. Кулаков, Л. А. Григорьянц, А. С. Каспаров Диодный лазерный скальпель как современный инструмент хирурга стоматолога. Стоматолог-практик. 2009; 4 (178): 4–7.
A. A. Kulakov, L. A. Grigor’yanc, A. S. Kasparov Diodnyj lazernyj skal’pel’ kak sovremennyj instrument hirurga stomatologa. Stomatolog-praktik. 2009; 4 (178): 4–7.
5. Махалдиани З. Б., Серов Р. А., Козлов В. В., Хугаев Г. А., Махалдиани Б. З. Результаты морфологического исследования трансмиокардиальной реваскуляризации спомощью полупроводниковых лазеров с длиной волны излучения в инфракрасном диапазоне 1,56 и 1,94 мкм в эксперименте. Бюллетень НЦССХ им. А. Н. Бакулева РАМН Сердечно-сосудистые заболевания. 2014:15(2): 36–43.
Mahaldiani Z. B., Serov R. A., Kozlov V. V., Hugaev G. A., Mahaldiani B. Z. Rezul’taty morfologicheskogo issledovaniya transmiokardial’noj revaskulyarizacii spomoshch’yu poluprovodnikovyh lazerov s dlinoj volny izlucheniya v infrakrasnom diapazone 1,56 i 1,94 µm v ehksperimente. Byulleten’ NCSSKH im. A. N. Bakuleva RAMN Serdechno-sosudistye zabolevaniya. 2014:15(2): 36–43.
6. Рагимов Ч. Р., Гасымов Э. К., Кулиев Т. Р., Рзаев Ф. Г. Сравнительная характеристика заживления хирургических ран слизистой оболочки полости рта и кожи домашних свиней. Светооптическое и электронномикроскопическое исследование. Раны и раневые инфекции. Журнал им. проф. Б. М. Костюченка. 2015; 2 (4): 8–13.
Ragimov CH. R., Gasymov EH.K., Kuliev T. R., Rzaev F. G. Sravnitel’naya harakteristika zazhivleniya hirurgicheskih ran slizistoj obolochki polosti rta i kozhi domashnih svinej. Svetoopticheskoe i ehlektronnomikroskopicheskoe issledovanie. Rany i ranevye infekcii. ZHurnal im. prof. B. M. Kostyuchenka. 2015; 2 (4): 8–13.
7. Рисованная О. Н., Рисованный С. И. Преимущества использования лазерных технологий при проведении френулэктомии. Продолжение. Dental Market. 2007; 1: 34–36.
Risovannaya O. N., Risovannyj S. I. Preimushchestva ispol’zovaniya lazernyh tekhnologij pri provedenii frenulehktomii. Prodolzhenie. Dental Market. 2007; 1: 34–36.
8. Тарасенко С. В., Лазарихина Н. М., Тарасенко И. В. Клиническая эффективность хирургических лазерных технологий в пародонтологии. Cathedra. 2007; 6(3): 60–63.
Tarasenko S. V., Lazarihina N. M., Tarasenko I. V. Klinicheskaya ehffektivnost’ hirurgicheskih lazernyh tekhnologij v parodontologii. Cathedra. 2007; 6(3): 60–63.
9. Тарасенко С. В., Морозова Е. А. Применение диодного лазера в хирургической стоматологии. Лечение и профилактика. 2016; 2 (18): 98–103.
Tarasenko S. V., Morozova E. A. Primenenie diodnogo lazera v hirurgicheskoj stomatologii. Lechenie i profilaktika. 2016; 2 (18): 98–103.
10. Толстых А. В. Применение хирургических лазерных технологий для лечения одонтогенных кист челюстей. Кафедра. 2008; 7 (3): 38–41.
Tolstyh A. V. Primenenie hirurgicheskih lazernyh tekhnologij dlya lecheniya odontogennyh kist chelyustej. Kafedra. 2008; 7 (3): 38–41.
11. Хурхуров Б. Р., Савченко З. И., Тарсенко И. В., Евстифеева О. В., Тарасенко С. В. Влияние лазерного излучения на состояние местного иммунитета в полости рта у больных с гнойно-воспалительными заболеваниями челюстно-лицевой области. Лазерная медицина. 2013; 17(2): 11–15.
Hurhurov B. R., Savchenko Z. I., Tarsenko I. V., Evstifeeva O. V., Tarasenko S. V. Vliyanie lazernogo izlucheniya na sostoyanie mestnogo immuniteta v polosti rta u bol’nyh s gnojno-vospalitel’nymi zabolevaniyami chelyustno-licevoj oblasti. Lazernaya medicina. 2013; 17(2): 11–15.
12. Mak K., Manji A., Gallant-Behm C. et al. Scarless healing of oral mucosa is characterized by faster resolution of inflammation and control of myofibroblast action compared to skin wounds in the red Duroc pig model. Dermatol. Sci. 2009; 56 (3): 168–80.
13. Saygun I., Karacay S., Serdar M. et al. Effects of laser irradiation on the release of basic fibroblast growth factor (bFGF), insulin like growth factorr1 (IGFF1), and receptor of IGFF1 (IGFBP3) from gingival fibroblasts. Lasers in medical science. 2008; 23(2): 211–215.
14. Walraven M., Gouverneur M., Middelkoop E. et al. Altered TGF-β signaling in fetal fibroblasts: what is known about the underlying mechanisms? Wound Repair Regen 2014;22(1):3–13.

Полное содержание статьи: http://www.photonics.su/files/article_pdf/7/article_7277_410.pdf