CC BY
13Материалы 55-ой конференции молодых ученых-оториноларингологов
УДК: 615. 849. 19. 001. 6
СРАВНЕНИЕ ПОСТОЯННОГО И ИМПУЛЬСНОГО РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ 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)
За последние годы был проведен ряд исследований, направленных на сравнение термических повреждений, возникающих в результате воздействия импульсных (PW) лазеров и лазеров, работающих в постоянном режиме (CW) [9, 10]. Механизм действия импульсных инфракрасных лазеров определяется высоким коэффициентом поглощения их излучения в воде. Происходит очень быстрый разогрев молекул воды, а от них уже неводных компонентов тканей, за счет чего происходит стремительное испарение тканевой воды и удаление фрагментов тканевых структур с образованием абляционного кратера. Вместе с удаленным перегретым материалом удаляется избыток тепловой энергии, за счет чего повреждения за пределами абляционного кратера минимальны. [2, 4, 6].
По такому принципу взаимодействуют с тканью лазерные аппараты Er:YAG (^=2,94) мкм; Ho:YAG (^=2,12 мкм) ; Tm-Ho-Cr:YAG(^=2,15) мкм и др.
Благодаря незначительным термическим повреждениям, возникающим в результате воздействия импульсных лазеров, отмечается быстрое и качественное заживление ран, отсутствие в послеоперационном периоде воспалительных явлений [4], что крайне актуально для оториноларингологии, когда манипуляции производятся в небольших по объему, труднодоступных областях. В то же время минимальный объем коагуляции, возникающей в результате воздействия импульсных лазеров, представляет проблему в случае работы на вас-куляризированных тканях, так как коагулирующий эффект может оказаться недостаточным. Р. ^пёа. и соавт., анализируя применение различных лазеров при хирургии нижних носовых раковин отмечают недостаточный гемостатический эффект PW HO:YAG и PW С02 лазеров. [11]
Создание полупроводниковых приборов, обеспечивающих возможность работы как в импульсном, так и в постоянном режиме, является новым этапом в развитии лазерной хирургии. Возможность прецизионного манипулирования и осуществления эффективного гемостаза определяет место полупроводниковых лазеров в различных областях хирургии.
В литературе за последнее десятилетие отражен богатый опыт применения разнообразных моделей полупроводниковых лазеров, с длиной волны от 0,805 мкм до 1,56 мкм. Чаще всего импульсный режим используется для нанесения точечных повреждений, мощность воздействия варьирует от 0,3Вт до 30 Вт, длительность импульсов колеблется от 0,05 до 0,3 с [1, 3, 5, 7] Складывается впечатление, что режимы работы приборов подбираются исключительно эмпирически, без экспериментального обоснования.
В оториноларингологии применение импульсного режима полупроводниковых лазеров в основном, заключается в точечном воздействии на слизистые оболочки. З. М. Банхае-ва использует импульсный режим, воздействуя контактно волоконным лазером на эрбий-активированном стекле(^=1,56 мкм) на слизистую оболочку нижних носовых раковин у больных вазомоторным ринитом. На поверхность раковины наносится 3 - 4 точки в контактном режиме, время экспозиции 8-10 с. После воздействия отмечается небольшой реактивный отек, в результате вмешательства достигается стойкое улучшение носового дыхания [2]. В методических указаниях по применению полупроводникового лазера в амбулаторной оториноларингологии под редакцией проф. А. В. Гейница рекомендованы четкие параметры лазерного воздействия при конкретных клинических ситуациях. Так, при удалении полипов полости носа рекомендуется воздействие на ножку полипа импульсным излучением с
Российская оториноларингология №1 (32) 2008
длительностью импульса 0,2-0,5 с., мощностью на конце световода 5-10 Вт. Для поверхностной деструкции слизистой оболочки нижних носовых раковин при вазомоторных ринитах применяется излучение с длиной волны 0,81-0,97 мкм с длиной импульса 0,5-1 с с мощностью 2-5 Вт. Для внутритканевой деструкции нижних носовых раковин применяют излучение мощностью 5-10 Вт, длительностью импульса 0,2-0,5 с. Лакунотомию при хроническом тонзиллите рекомендуется производить в импульсном режиме генерации излучения, длина импульса 0,2-0,3 с мощность излучения 5-10 Вт [6]. В приведенных выше публикациях указываются самые разные параметры импульсного лазерного воздействия в большом диапазоне мощностей и скважности импульсов, импульсный режим применяется, в основном, при точечных воздействиях, нет четких указаний на его использование при линейных разрезах. Тем не менее, учитывая незначительное боковое повреждение по краю лазерного разреза, создается впечатление об эффективности применения импульсного режима полупроводниковых лазеров именно для линейных разрезов, что послужило поводом для данного экспериментального исследования.
Целью настоящей работы явилось сравнение нежелательных повреждений, возникающих при нанесении линейных разрезов полупроводниковым лазером (^=0,810 мкм) в постоянном и импульсном режиме.
Материалы и методы
В качестве экспериментальной модели использовали фантом живой ткани в оригинальной прописи [8]. Образцы фантома живой ткани слоем 5-6 мм наслаивали на полоску стекла. (рис. 1)
Кварцевый световод устанавливали под углом 60° к поверхности образца. Для обеспечения заданной скорости нанесения лазерных повреждений использовали механическую трансмиссию электронного самописца. Через валик трансмиссии закрепляли виток фотопленки, который служил в качестве площадки для испытуемого образца фантома живой ткани. Протяжный механизм двигался с тремя различными запрограммированными скоростями: 0,5; 2 и 5 мм в сек. Сразу после облучения каждый образец отделяли от стекла, затем погружали в воду и осторожно встряхивали вплоть до полного выделения коагулята из интак-тной части образца. Коагуляты фиксировали в водном растворе 2 % глютаральдегида в течение суток при t=+40C, затем под микроскопом производили замеры ширины коагулятов.
Результаты и обсуждение
При воздействии полупроводниковым лазером на фантом ткани по краям лазерного разреза образовывались зоны боковой коагуляции, по ширине которых можно было косвенно судить о возможных нежелательных повреждениях, возникающих в тканях вблизи от линии приложения лазерной энергии. (рис. 2)
Были произведены замеры ширины зоны коагуляции в 30 точках, результаты замеров подвергнуты статистической обработке.
В таблице представлены средние значения ширины зоны коагуляции, образовавшейся при воздействии полупроводникового лазера в импульсном и постоянном режиме, вероятность совпадения между сравниваемыми результатами.
Было выявлено, что при воздействии в импульсном режиме возникает достоверно меньшее боковое повреждение, нежели при использовании постоянного режима. (рис. 3)
Таким образом, при использовании полупроводникового лазера (А=0,810 мкм) для линейных разрезов, можно ожидать более деликатное воздействие на ткани, в меньшей степени выраженные послеоперационные реактивные явления, быстрейшее заживление ран с лучшим косметическим эффектом. При этом остается неясным, насколько эффективным будет одномоментный гемостаз при применении импульсного режима, что требует ряда клинических исследований.
= y^j
Материалы 55-ой конференции молодых ученых-оториноларингологов
Таблица 1
Мощность Импульсный режим Ширина коагуляции(мкм) Постоянный режим Ширина коагуляции(мкм) Значение «p»
5 Вт 459,67 553 2,13*10-10
7 Вт 486,5 628,83 1,70*10-11
9 Вт 506,33 653,33 1,45*10-12
11 Вт 557,67 674,33 1,69*10-12
13 Вт 512,17 721 9,26*10-15
15 Вт 530,83 742 1,91*10-16
Рис. 1. Образец экспериментальной модели-фантома живой ткани.
Рис. 2. Коагуляты, образовавшиеся в результате воздействия полупроводниковым лазером в постоянном (слева) и импульсном (справа) режимах.
Результаты наших экспериментов совпадают с работами, проводимыми с использованием экспериментальных животных: L. S. Bass и соавт. сравнивали зоны абляции и коагуляции, образующиеся в результате воздействия PW THC:YAG и CW Nd:YAG лазеров на слизистую ободочной кишки собак. Доказано, что боковое повреждение при работе импульсным лазером достоверно меньше. [9] E. E. Rebeiz и соавт. проводили сравнение CW и PW режимов воздействия новой модели Nd:YAG лазера (^=1.32 мкм) на тканях трахеобронхиального дерева собак, отмечено большее повреждение мягких тканей при использовании постоянного излучения [10].
Российская оториноларингология №1 (32) 2008
=
Рис. 3. Изменение ширины зоны коагуляции при воздействии полупроводниковым лазером в импульсном и постоянном режимах.
Примечание: По оси ординат отмечена ширина зоны коагуляции (в мкм), по оси абсцисс мощность воздействия. Темные столбики - результаты измерений ширины зоны коагуляции при импульсном воздействии, светлые - при постоянном режиме работы полупроводникового лазера.
Вывод:
Зона боковой коагуляции при нанесении линейных разрезов в импульсном режиме достоверно меньше, чем зона коагуляции, возникающая при использовании постоянного режима.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аль-Шукри С. Х. Особенности режимов работы полупроводникового лазера 810 нм для проведения контактных урологических операций в водной среде. /С. Х. Аль-Шукри, А. В. Соколов, М. Н. Слесаревская. Актуальные проблемы лазерной медицины - СПб. - 2006. - С. 6-19.
2. Банхаева. З. М. Опыт применения излучения волоконного лазера на эрбий-активированном стекле (длина волны 1,56 мкм) при лечении больных различными формами хронических ринитов. /З. М. Банхаева, Г. Н. Никифорова, В. М. Свистушкин. Мат. науч.-практ. конф. «Применение полупроводниковых лазеров в медицине». - СПб. «ИИЦ Балтика», 2006. - С. 13.
3. Крендаль А. Ю. Влияние лазерной остеоперфорации на течение раневого процесса у больных синдромом диабетической стопы. / Крендаль А. Ю. Там же. - C. 30.
4. Неворотин А. И. Введение в лазерную хирургию/А. И. Неворотин. СПб. - СпецЛит. - 2000. - 175 с.
5. Некоторые особенности косметической флебологии. /М. Ш. Вахитов, А. Ю. Цибин, О. П. Большаков и др. Мат. науч.-практ. конф. «Применение полупроводниковых лазеров в медицине». - СПб. «ИИЦ Балтика»,2006. - С. 14.
6. Применение хирургического полупроводникового лазера в амбулаторной оториноларингологии./Метод. указания под ред. Проф.А.В.Гейница. - М., 2002.- 13 С.
7. Сайдашева Э.И. Применение полупроводниковых лазеров в педиатрической офтальмологии/ Сайдашева Э.И. Мат. науч-практ. конф. «Применение полупроводниковых лазеров в медицине». - СПб. «ИИЦ Балтика», 2006. - С. 42.
8. Суррогат живой ткани для тестирования хирургических лазеров/ А. И. Неворотин , А. А. Жлоба, И. К. Ильясов и др. //Бюлл. эксп. биол. и мед. -1996. - № 11. - С. 597-600.
9. Alternative lasers for endoscopic surgery: comparison of pulsed thulium-holmium-chromium:YAG with continuous-wave neodymium:YAG laser for ablation of colonic mucosa. / L. S. Bass, M. C. Oz,S. L. Trokel et al. //Lasers Surg Med. - 1992; 1(6): 545-9
10. Application of pulsed and continuous wave 1. 32 and 1. 06 microns wavelengths of the Nd:YAG laser in the canine tracheobronchial tree: a comparative study. / E. E. Rebeiz, H. T. Aretz , S. M. Shashay et al. // Lasers Surg Med. -1990; 10(6): 501-9
11. Comparison of laser induced effects on hyperplastic inferior nasal turbinates by means of scanning electron microscopy. /P. Janda, R. Sroka,C. S. Betz et al. // Lasers Surg Med. - 2002; 30(1): 31-9.
