CC BY
8Материалы 54-ой конференции молодых ученых
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА КОАГУЛЯЦИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА И РАДИОЧАСТОТНОГО СКАЛЬПЕЛЯ О. В. Плоткина
ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова.
(Зав. каф. оториноларингологии - з. д. н РФ, проф. М. С. Плужников)
Внедрение в клиническую практику новых медицинских технологий диктует необходимость детального доклинического изучения высокоэнергетических приборов, их свойств, механизмов воздействия на биологические ткани, оценки потенциально негативных последствий. Доклиническая отработка режимов работы хирургических приборов проводится разнообразными способами, включая компьютерное моделирование, имитацию хирургических операций на тканях животных in vivo и ex vivo, а также на органических и неорганических материалах [1, 4, 6]. Так, доклинические испытания, проводимые в течение последних десятилетий на базе ЦНИЛ нашего университета позволили доказать преимущества контактного лазерного воздействия над дистанционным облучением в хирургии ЛОРорганов, обосновать механизмы лазерной интерстициальной термотерапии, подобрать оптимальные режимы работы полупроводникового лазера [1]. Надо отметить, что, как правило, доклинические испытания новых внедряемых в практику приборов проводятся на лабораторных животных [5, 6], однако большинство экспериментов носит описательный характер, в работах определяются зоны повреждения после воздействия различных приборов, описывается характер заживления. Данные результаты, безусловно, важны для клинической практики, однако необходимо иметь представление о влиянии различных режимов работы на раневой процесс, понимать, каким образом скорость разреза влияет на качество раны, как, изменяя параметры работы, можно влиять на эффективность гемостаза. Отсутствие в отечественной литературе ответов на эти вопросы определило актуальность настоящего исследования.
Трудоемкость экспериментов на лабораторных животных побудила нас использовать простую биологическую модель, близкую по своим свойствам живой ткани человека [4]. Данная модель, называемая фантомом живой ткани (ФЖТ), была разработана проф. А. И. Невороти-ным и представляет собой гомогенную, легко формующуюся субстанцию кирпичного цвета, состоящую из нативного куриного белка, цельной донорской крови, глицерина и полисаха-ридного наполнителя - эктеола целлюлозы. (Рис. 1)
Рис. 1. Образец фантома живой ткани
Российская оториноларингология №1 (26) 2007
Под воздействием высоких температур ФЖТ изменяет свой цвет и плотность, коагулированные участки могут быть выделены из интактного материала и количественно оценены. Отметим, что существенным достоинством ФЖТ, помимо уникальной возможности выделения коагулятов, являются идентичность его оптических свойств с таковыми в любой васкуляризи-рованной ткани человека (общий хромофор - гемоглобин). Кроме того, в отличие от тканей человека и экспериментальных животных, ФЖТ практически однороден по составу, что исключает возможность случайных ошибок из-за неравномерности васкуляризации живой ткани. ФЖТ использовался ранее для доклинических испытаний различных типов лазеров [1, 4]. Учитывая тот факт, что основным требованием к применяемому в хирургии труднодоступных, хорошо васкуляризированных ЛОРорганов является возможность осуществления одномоментно качественного гемостаза, необходимо на доклиническом этапе испытывать инструменты именно для оценки возможного гемостатического эффекта, чтобы четко прогнозировать, изменяя какие именно параметры, возможно добиться наилучшего результата.
Целью настоящей работы явилась экспериментальная оценка влияния параметров работы (скорости разреза и мощности) полупроводникового лазера (^=810нм) и радиочастотного скальпеля (3. 8 Мгц) на ширину зоны коагуляции экспериментального материала ФЖТ, возникающей в результате воздействия для прогнозирования возможности влияния параметров на качество гемостаза.
Материалы и методы: Экспериментальные исследования проводились на фантоме живой ткани (ФЖТ). Материал готовили накануне эксперимента. Образцы фантома помещали на предметное стекло, равномерно распределяя субстанцию слоем толщиной 5 мм. Для обеспечения заданной скорости резания использовали механическую трансмиссию электронного самописца. Через валик трансмиссии закрепляли виток фотопленки, который служил в качестве площадки для испытуемого образца ФЖТ. Протяжный механизм двигался с тремя различными запрограммированными скоростями: 0,5; 2 и 5 мм в секунду. Наконечник радиочастотного скальпеля с игольчатым электродом на конце и волокно полупроводникового лазера фиксировались при помощи штатива под углом 60°к поверхности. Разрезы выполнялись при непосредственном контакте волокна и электрода с поверхностью фантома. Мощность полупроводникового лазера варьировала от 5 до 9 Вт, так как этот диапазон обычно используется в клинической практике. Радиочастотный скальпель использовался на мощности 3-9 условных единиц, что соответствует диапазону мощностей от 30 до 90 Вт. В ходе экспериментальных исследований было выявлено, что в результате контактного воздействия на поверхность ФЖТ полупроводникового лазера и радиочастотного скальпеля образовывались участки коагуляции по краям разреза.
4
Рис. 2. Образец ФЖТ после воздействия радиочастотного скальпеля при различных скоростях: сверху вниз: 0,5 мм/сек, 2 мм/сек, 5 мм/сек.
Материалы 54-ой конференции молодых ученых
Коагуляты отделялись от интактного материала путем погружения образца ФЖТ в теплую воду.
11
Рис. 3. Коагуляты, выделенные из образца ФЖТ
Слева - после воздействия радиочастотного скальпеля Справа - после воздействия полупроводникового лазера Светлые участки - скоагулированный материал фантома Темные участки - зона абляции, т. е. фактически удаленной ткани
Затем под микроскопом производили замеры ширины коагулятов. Было выявлено, что при использовании полупроводникового лазера увеличение мощности воздействия вызывает увеличение зоны коагуляции фантома лишь в небольшой степени. Так, при изменении мощности от 5 до 9 Вт происходило увеличение зоны коагуляции лишь на 0,04 мм. В то же время уменьшение скорости нанесения разреза от 5 до 2-х мм в секунду вызывало некоторое увеличение зоны коагуляции (на 0,2 мм), а дальнейшее замедление скорости нанесения разреза (от 2 до 0,5 мм в секунду) приводило к более значимому увеличению ширины зоны коагуляции (на 0,63 мм).
Рис. 4. Зависимость ширины зоны коагуляции (по оси ординат) от применяемой мощности (по оси абсцисс) при различных скоростях
В случае применения радиочастотного скальпеля была выявлена сходная тенденция, а, именно, коагуляты, полученные при воздействии на минимальной мощности отличались по ширине от коагулятов, полученных при воздействии на максимальной мощности лишь на 0,04 мм. При этом уменьшение скорости нанесения разреза от 5 до 2-х мм в секунду вызывало, так же, как в случае с полупроводниковым лазером, некоторое увеличение зоны коагуляции (на 0,2 мм), в то время как дальнейшее замедление не приводило к нарастанию зоны коагуляции.
Российская оториноларингология №1 (26) 2007
Рис. 5. Зависимость ширины зоны коагуляции (по оси ординат) от применяемой мощности (по оси абсцисс) при различных скоростях.
Выводы:
Для клинической практики полученные экспериментальные данные можно трактовать следующим образом: изменяя скорость и мощность работы радиочастотного скальпеля невозможно в значительной степени изменить зону коагуляции по краям разреза, что исключает повреждение прилежащих структур, но при этом не позволяет, изменяя данные параметры, существенным образом повлиять на качество гемостаза. Благодаря мощной коагуляционной возможности, примененный полупроводниковый лазер может быть использован при манипуляциях в зонах с богатым кровоснабжением, при этом необходимо учитывать, что замедление при нанесении разрезов может увеличить зону нежелательных повреждений и, тем самым, спровоцировать усиление реактивных явлений в послеоперационном периоде, хотя и позволяет добиться хорошего гемостаза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Неворотин А. И. Введение в лазерную хирургию. / А. И. Неворотин - Санкт-Петербург, СпецЛит, 2000.
2. Неворотин А. И. Электронно-гистохимическая характеристика лазерного некроза/ А. И. Неворотин, М. М. Кулль // Архив патологии 1989 № 7 С. 63-70
3. Сравнительное изучение радиоволнового, лазерного и ультразвукового воздействия на биологические ткани в эксперименте. / М. Г. Лейзерман, И. В. Лесков, А. Н. Наседкин //Рос. ринология. - 1996. - № 3. С. 16-18
4. Суррогат живой ткани для тестирования хирургических лазеров. / А. И. Неворотин, А. А. Жлоба, И. К. Ильясов и др. //Бюллютень экспериментальной биологии и медицины. - 1996. - № 11. - С. 597-600
5. Юшкин А. С. Физические способы диссекции и коагуляции в хирургии /А. С. Юшкин, Н. А. Майстренко, А. Л. Андреев //Хирургия. - 2003. - № 1. С. 48-53
6. Effect of surface irrigation on the thermal response of tissue during laser irradiation / D. Anvari, M. Motarnedi, J. H. Torres [et al] //Lasers Surg. Med. 1994; 14 № 4: 386-395.
