CC BY
25
НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫСОКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПАРЕНХИМУ ОКОЛОУШНОЙ СЛЮННОЙ ЖЕЛЕЗЫ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Базык-Новикова Ольга Михайловна, аспирант кафедры челюстно-лицевой хирургии Белорусского государственного медицинского университета, Минск
Bazyk-Novikova V.M. Belarusian State Medical University, Minsk Temperature effect of high-intensity laser radiation on a parenchyma of parotid gland in an experiment
Резюме. Проведено сравнение температурных реакций паренхимы околоушной слюнной железы в ответ на воздействие высокоинтенсивного лазерного излучения и высокочастотного электротока. Экспериментальным путем доказано, что применение лазерной коагуляции в режимах 3-5 Вт оказывает более щадящее действие на ткань слюнной железы, при этом обеспечивает надежный гемостаз, коагуляцию междольковых выводных протоков и одновременное рассечение ткани в процессе хирургической операции. Ключевые слова: лазер, температурные реакции, околоушная слюнная железа. Современная стоматология. — 2017. — №3. — С. 60-64.
Summary. In the presented research comparison of temperature effect on a parenchyma of parotid gland in response to influence of high-intensity laser radiation and a high-frequency current is carried out; it is experimentally proved that application of 3-5 W laser radiation has more sparing effect on fabric of salivary gland, provides а reliable hemostasis, coagulation of the salivary output channels and a simultaneous resection in the course of surgery. Keywords: laser, temperature effect, parotid gland.
Sovremennaya stomatologiya. — 2017. — N3. — P. 60-64.
Околоушная слюнная железа является сложной анатомо-топографической зоной, поэтому оперативные вмешательства в данной области представляют определенные трудности даже для опытных хирургов. Поскольку новообразования слюнных желез составляют 1-5% от всех онкологических заболеваний и 2-6,5% в структуре опухолей головы и шеи, 69% выявляют у лиц трудоспособного возраста от 45 до 60 лет и не прослеживается тенденция к уменьшению заболеваемости данной патологией, проблема оперативного лечения доброкачественных опухолей околоушной слюнной железы продолжает оставаться актуальной [1, 11, 14, 15].
Хирургические вмешательства на околоушной железе требуют надежных и безопасных, в первую очередь для лицевого нерва, способов гемостаза. Особенно важно получить точную прицельную обтурацию междольковых сосудов и выводных протоков, диаметр
которых меньше 1 мм, не повреждая прилежащие дольки железы.
Удаление доброкачественных опухолей околоушной железы выполняется в виде резекции железы (частичной или субтотальной) в связи с неполноценностью капсулы опухоли. Как правило, выполняя резекцию железы, отступают от контуров образования на 0,5-0,8 см, стараясь не визуализировать капсулу опухоли. Однако при размере опухоли более 3 см или локализации ее в плоскости прохождения ствола или ветвей лицевого нерва хирурги проводят «вынужденную энуклеацию», снимая лицевой нерв с капсулы опухоли и коагулируя сопутствующие нервному волокну сосуды. При этом фиксируются сокращения мимической мускулатуры, что говорит о реакции лицевого нерва на физические факторы [5, 9].
В настоящее время в хирургии активно используют физические методы гемостаза, принципы действия которых известны давно. Коагулирующий эффект достигается реакцией биоткани
на тепло, получаемое при воздействии определенного физического фактора. Еще Гиппократ и Цельс использовали тепло для рассечения тканей и остановки кровотечений. Наиболее активно исследовались эффекты высокочастотного электротока на живые ткани. В начале XVIII века Беккерель изобрел «электро-нож», а Боттини в 1875 году разработал методику гальванокаутеризации в хирургии. С тех пор, когда Ривьера использовал высокочастотный генератор для разрушения новообразований кожи, 1900 год считается «началом электрохирургии». В 1926 году хирург Х. Кушинг и электрофизик У. Боуви, работая вместе в клинике в Бостоне, создали первое электрохирургическое оборудование, обеспечивающее стойкий гемостаз и быстрое рассечение тканей во время операции [12, 13].
Использование электрохирургии основано на феномене преобразования электромагнитной энергии в тепловую при прохождении потока электронов
через ткани. При этом максимальная энергия выделяется в участке цепи с наибольшим сопротивлением и наименьшим диаметром электрода [1, 12, 13]. Однако в процессе эксплуатации хирурги отметили серьезные осложнения: электротравмы, ожоги тканей, туннелирование электрического тока с возникновением термотравмы по протяжению сосуда или протока [3, 12, 13].
Поиск наиболее приемлемых способов гемостаза, особенно при проведении высокоточных хирургических операций, привел к клиническому применению лазерной аппаратуры [6, 7]. Принцип действия лазеров заключается в трансформации световой энергии лазерного луча в тепловую при поглощении данного излучения специфическими хромафорами тканей. Учитывая оптические свойства различных биологических тканей, выбирая длину волны, мощность и длительность экспозиции, можно добиться различных эффектов на ткани [8].
Перспективными для применения в хирургии сейчас являются полупроводниковые лазеры, которые благодаря своим техническим и технологическим особенностям считаются универсальными. Наиболее часто применяются лазерные аппараты с длинами волн 940-980 нм. На данный световой диапазон приходится локальный максимум поглощения в оксигемоглобине, что приводит к значительному преобразованию электромагнитной энергии в тепловую в небольшом объеме гемоглобинсодержащей ткани. Происходит быстрая коагуляция стенок сосудов и форменных элементов крови с образованием в кровеносном сосуде коагуляционного тромба [7].
Вне зависимости от физического фактора реакции тканей на тепловое воздействие универсальные. Нагрев до температуры 37-42,5°С не вызывает необратимых изменений в живой ткани. При нагреве до температуры примерно 42,5-45°С повреждаются только активно размножающиеся клетки (клетки в злокачественных опухолях и зоне воспаления). При достижении температуры 50-60°С начинается денатурация белка, а при кратковременном нагреве до темпера-
туры около 70°С наблюдается явление обратимой потери упругости хрящевой ткани. Быстрый нагрев до 100°С может приводить к кипению внутритканевой воды, разрыву межклеточных связей, температура более 250°С приводит к карбонизации ткани, а температура более 300°С - горению и абляции (возгонки) биоткани [7]. Эффективное использование электрохирургического оборудования и высокоинтенсивных лазеров подтверждено результатами многочисленных исследований и накопленным опытом [1, 6-8, 12, 13]. Однако, по данным литературы, встречаются только единичные исследования, в которых сравнивали температурные реакции биологических тканей в ответ на воздействие высокоинтенсивного лазера и высокочастотного электротока [1], а данных об изучении влияния лазерного излучения и высокочастотного электротока на ткани слюнной железы в доступной литературе не обнаружено.
Цель исследования - изучить в динамике изменение температуры ткани слюнной железы при воздействии высокоинтенсивного лазерного излучения (ВИЛИ) и высокочастотного электротока (ВЧЭТ) в эксперименте.
Материалы и методы
Исследование выполнено на базе экспериментально-биологической клиники Белорусского государственного медицинского университета. Эксперимент был направлен на получение данных, необходимых для разработки нового метода хирургического лечения доброкачественных образований околоушной слюнной железы. Для обработки статистических данных использовалась программа STATISTICA 10,0. Обобщающие характеристики групп представлены в виде медианы и межквартильного размаха. Для оценки статистической значимости различий показателей в контрольной и основной группах применяли критерий Манна - Уитни (р<0,05) [10].
Оборудование. Использовали электрохирургический аппарат ФОТЭК Е 352; портативный полупроводниковый лазер «Диолаз 940» (длина волны 940 нм, световод 400 мкм); гибкую термопару
135 Flex тип К (хромель - алюмель); мультиметр М4583/2Ц (ELPRIB).
Лабораторные животные и условия их содержания. В соответствии с поставленными задачами были проведены серии экспериментов на 30 половозрелых морских свинках (масса - 500-600 г).
Все эксперименты проводились в условиях операционной экспериментально-биологической клиники Белорусского государственного медицинского университета. Животные содержались в клетках по 2-3 однополых особи, с обеспечением пищей и водой ad libitum. Животные находились при естественном освещении в весенне-летний период и при искусственном освещении в осенне-зимний период с 12-часовым ритмом смены темного и светлого времени суток. Каждая серия экспериментов проводилась в один и тот же сезонный период как в контрольной, так и в основной группе.
Оперативные вмешательства проводились под внутрибрюшинным наркозом 10% раствором тиопентала натрия (10 мл на кг веса животного). Выведение животных из эксперимента осуществлялось внутрибрюшинной передозировкой раствора тиопентала натрия [4]. Все исследования проводились в соответствии с принципами, изложенными в постановлении Межпарламентской ассамблеи государств-участников Содружества независимых государств 31.10.2007 г. №29-17 «О модельном законе «Об обращении с животными», положении, утвержденном приказом ректора Белорусского государственного медицинского университета от 18.07.1996 г. №421-уч., о порядке использования экспериментальных животных в научно-исследовательских работах и учебном процессе.
Описание эксперимента. Под внутривенным наркозом животное фиксировалось на операционном столе. В подчелюстной и околоушной области сбривалась шерсть. Дважды проводилась обработка кожи раствором спиртового антисептика. Операционное поле обкладывалось стерильным операционным бельем. Разрез кожи длиной 3,0 см проводился параллельно основанию тела нижней челюсти. Далее вскрывалась и
отворачивалась капсула, выделялась околоушная слюнная железа. Проводилось контактное воздействие световода лазерного аппарата (основная группа: лазерная коагуляция, мощность 3, 4, 5 Вт) или игольчатого электрода коагулятора (контрольная группа: монополярная коагуляция с замыканием контура в ротовой полости, мощность 24, 28, 32 Вт) в течение 1 секунды. Измерение температуры ткани осуществлялось при помощи термопары, фиксированной на штативе и введенной в операционную рану. Проводилось по 9 измерений на каждый опыт с интервалом не менее 5 минут и обязательным измерением исходной температуры ткани (во всех экспериментах значение было одинаково) (рис. 1).
Всего сформировано 8 экспериментальных групп (4 основные и 4 контрольные), моделируя стандартные операционные приемы при резекции железы.
Рис. 1. Общий вид эксперимента
В первой серии экспериментов термопара и световод (электрод) помещались на поверхность слюнной железы на рас-
стоянии 0,5 см. Во второй - термопара вводилась на глубину 0,5 см, воздействие проводилось на поверхности. В третьей -термопара вводилась на глубину 1,0 см, воздействие световодом (электродом) осуществлялось на поверхности железы. В четвертой - и термопара, и световод (электрод) вводились на глубину 0,8 см на расстоянии 0,5 см друг от друга.
Лазерную коагуляцию выполняли с мощностью от 1 до 5 Вт, монополярную коагуляцию - с мощностью от 10 до 40 Вт. Диаметр световода - 400 мк, диаметр игольчатого электрода (вершины насадки для монополярной коагуляции) - 1 мм.
Подбор режимов воздействия ВИЛИ и ВЧЭТ осуществлялся эмпирически в предварительных опытах на 6 животных, а также на основании данных использования ВЧЭТ в клинике [1]. В серии опытов №1 воздействие осуществлялось на мощности 3 Вт для ВИЛИ и 24 Вт для
Таблица Сравнительная характеристика изменений температуры ткани околоушной слюнной железы, прилежащей к очагу воздействия ВИЛИ и ВЧЭТ
Расстояние светодиода (электрод) № серии опыта ВИЛИ М Ме ©25^75) ВЧЭТ М Ме ©25^75) Z (при и=0,00) Р
Световод (электрод) и термопара на поверхности на расстоянии 1,0 см 1 41,00 (41,00-42,00) 45,00 (44,00-45,00) 3,53 0,0004
2 45,00 (45,00-45,00) 51,00 (50,00-51,00) 3,53 0,0004
3 49,00 (48,00-49,00) 56,00 (56,00-56,00) 3,53 0,0004
Световод (электрод) на поверхности термопара на глубине 0,5 см 1 38,00 (38,00-39,00) 44,00 (43,00-44,00) 3,53 0,0004
2 39,00 (39,00-40,00) 46,00 (46,00-46,00) 3,53 0,0004
3 48,00 (47,00-48,00) 52,00 (52,00-52,00) 3,53 0,0004
Световод (электод) на поверхности термопара на глубине 1,0 см 1 38,00 (38,00-38,00) 43,00 (43,00-43,00) 3,53 0,0004
2 38,00 (38,00-38,00) 45,00 (45,00-46,00) 3,53 0,0004
3 38,00 (38,00-39,00) 50,00 (50,00-50,00) 3,53 0,0004
Световод (электрод) и термопара на глубине 0,8 см на расстоянии 0,5 см 1 41,00 (41,00-42,00) 48,00 (48,00-49,00) 3,53 0,0004
2 44,00 (44,00-44,00) 51,00 (50,00-52,00) 3,53 0,0004
3 48,00 (48,00-48,00) 57,00 (56,00-57,00) 3,53 0,0004
Рис. 2. Схема резекции слюнной железы Рис. 3. Схема первой серии опытов
ВЧЭТ в серии №2 - 4 и 28 Вт; в серии №3 - 5 и 32 Вт соответственно.
Результаты и обсуждение
При мощности 1 Вт лазерного излучения изменений в ране визуально не отмечалось, исходная температура ткани 38,00°С оставалась неизменной. При мощности 2 Вт отмечалось незначительное изменение цвета железистой ткани, коагуляция сосудов не была эффективна, рассечение ткани было невозможным. Поверхностная температура ткани не изменялась. При использовании высокочастотного электрокоагулятора гемостаз был неэффективным на мощностях менее 24 Вт. На мощностях более 32 Вт отмечалось интенсивное образование нагара на рабочем инструменте и значительной зоны коагуляционного некроза, превышающей диаметр более 0,5 см. Исходя из полученных предварительных результатов, данные мощности были исключены из последующих исследований.
Изменение температуры ткани слюнной железы во время воздействия ВИЛИ и ВЧЭТ представлены в таблице. Различия показателей при исходной температуре не были зафиксированы ни в одном опыте.
Как видно из приведенных данных, выраженность температурной реакции зависит не только от выбранной мощности, но и от вида используемого физического фактора.
Важность практического значения полученных результатов становится понятной, если представлять основные этапы резекции слюнной железы. В процессе диссекции железистая ткань разъединяется по междольковым соединительно-тканым промежуткам при помощи зажима типа «москит». Одним из обязательных
этапов резекции является локальная коагуляция междольковых кровеносных сосудов и выводных протоков с сохранением целостности прилежащих к зоне резекции долек (рис. 2). Если в процессе коагуляции происходит нагрев ткани до температуры, превышающей 50-60°С, начинается денатурация белка и возникают необратимые изменения в прилежащих дольках железы с последующим некрозом и склеротическими изменениями, что предполагает потерю функциональности большего, чем предполагалось, объема слюнной железы.
В первой группе опытов термопара помещалась на поверхности на расстоянии 1,0 см от световода ВИЛИ в основной и электрода ВЧЭТ в контрольной группе. При воздействии лазером нагрев окружающей железистой ткани не превышал температуру 49,00°С при мощности 5 Вт и не приводил к необратимым изменениям. В то же время под воздействием ВЧЭТ при мощности 28 и 32 Вт определялся нагрев ткани до 51,00 и 56,00°С соответственно. Таким образом, в условной зоне радиусом до 1 см от очага воздействия при нагреве ткани более 50°С можно ожидать некроз с последующим склерозом
Термопара Точка
Рис. 5. Схема третьей серии опытов
Рис. 4. Схема второй серии опытов
железистой ткани в послеоперационном периоде (рис. 3).
Во второй части исследования световод (электрод) помещался на поверхности слюнной железы, а термопара на глубине 0,5 см (рис. 4). В основной группе ни в одном случае не было зарегистрировано превышение температуры выше 50°С. В контрольной группе чрезмерный нагрев до 52,00°С с некрозом прилежащих долек наблюдался только при использовании 32 Вт.
В третьей группе опытов световод (электрод) помещался на поверхность слюнной железы, а термопара на глубину 1,0 см (рис. 5). В основной группе также не было зарегистрировано превышения допустимой температуры, значит на глубине 1 см от зоны лазерной коагуляции (глубина залегания лицевого нерва у морской свинки) ткань железы остается полностью сохранна. В контрольной группе при работе на мощности 32 Вт даже на глубине 1 см от зоны воздействия зарегистрировано повышение температуры до 50,00°С, что повышает риск повреждения во время операции железистой ткани и прилежащего к зоне резекции лицевого нерва.
Термопара Точка
5 ММ
Рис. 6. Схема четвертой серии опытов СОВРЕМЕННАЯ СТОМАТОЛОГИЯ • N3 2017 • 63
В четвертой группе опытов при помещении световода (электрода) и термопары на глубину 0,8 см на расстоянии 0,5 см (рис. 6) отмечался более интенсивный прогрев ткани как в основной, так и в контрольной группе по сравнению с показателями в трех предыдущих сериях. В основной группе лазерное излучение не приводило к перегреву ткани железы. Температура во всех сериях не превышала допустимого порога, сохраняя тем самым ткань железы. В контрольной группе наблюдался необратимый объемный прогрев ткани до 51,00 и 57,00°С при 28 и 32 Вт соответственно, значит, можно ожидать некроз большого объема ткани железы и повреждения прилежащих ветвей лицевого нерва.
Во всех сериях опытов была зарегистрирована статистически значимая разница показателей в основной и контрольной группе (и=0,00; Z=3,53; р=0,0004).
Заключение
Повышение температуры ткани слюнной железы в зоне лазерного воздействия происходит на расстоянии до 1 см от очага воздействия. Применение лазерной коагуляции в режимах 3-5 Вт не приводит к некрозу тканей [7]. В то же время использования высокочастотной электрокоагуляции с применением мощности, не-
обходимой для достижения адекватного гемостаза в операционной ране, может привести к некрозу расположенных рядом и подлежащих тканей околоушной железы из-за интенсивного объемного нагрева.
Таким образом, высокоинтенсивное лазерное излучение оказывает более щадящее действие на ткань слюнной железы, при этом обеспечивает надежный гемостаз, коагуляцию междольковых выводных протоков и одновременное рассечение ткани в ходе хирургической операции, что является неоспоримым преимуществом при работе вблизи прохождения ствола и ветвей лицевого нерва.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Базык-Новикова О.М, Ажгирей М.Д., Бурлакова Т.В., Людчик Т.Б., Гольцев М.В. // Материалы сателлитной дистанционной научно-практической конференции молодых ученых «Фундаментальная наука в современной медицине». - Минск, 2015. -С.10-15.
2. Бондаревский И.Я. Экспериментально-клиническое обоснование использования высокоинтенсивного лазерного излучения при хирургическом лечении пациентов с очаговыми образованиями печени: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - Челябинск, 2012. - 223 с.
3. Гриценко В.В. и др. Использование современных электрохирургических аппаратов в практической хирургии. - СПб, 2005. - 43 с.
4. Лабораторные животные. Разведение, содержание, использование в эксперименте // И.П. Западнюк [и др.]. - Киев, 1983. - 383 с.
5. Ластовка А.С. Органосохраняющая микрохирургия больших слюнных желез. - М., 2008. - 164 с.
6. Ляндрес И.Г. Лазерные технологии в хирургии. Курс лекций. - Минск, 2001. -146 с.
7. Минаев В.П., Жилин К.М. Современные лазерные аппараты для хирургии и силовой терапии на основе полупроводниковых и волоконных лазеров. Рекомендации по выбору и применению. - М., 2009. - 48 с.
8. Невротин А.И. Введение в лазерную хирургию. Учебное пособие. - СПб., 2000. - 175 с.
9. Пачес А.И., Таболинская Т.Д. Опухоли слюнных желез. - М., 2009. - 470 с.
10. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA. - М., 2002. - 312 с.
11. УшичА.Г. и др. // Стоматолог (Харьков). -2008. - №9.- С.40-46.
12. ФедоровИ.В., НикитинА.Т. Клиническая электрохирургия. - М., 1997. - 91 с.
13. Федоров И.В., Попов И.Я. Электрохирургия в лапароскопии. Триада Х. - М., 2003. - 70 с.
14. Vasconcelos h, NorF, Meurer L, et al. // Braz. Oral Res. - 2016. - Vol.30. - P.1-7.
15. Zohreh J.A., et al. // Asian Pac. J. Cáncer Prev. - 2013. - Vol.14. - P.27-30.
Поступила 28.06.2017
Хроника
ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКУ
На базе Республиканской клинической стоматологической поликлиники Минска состоялось первое в новом учебном году открытое интегрированное заседание студенческих научных кружков (СНК) кафедры общей стоматологии и 2-й кафедры терапевтической стоматологии БГМУ. В нем приняли участие студенты стоматологического и медицинского факультета иностранных учащихся, профессорско-преподавательский состав кафедр, в том числе научные руководители кружков И.М. Семченко, Д.Л. Корчигин и сотрудник научного отдела СНО Е.В. Ничипорова.
С напутственным словом перед молодыми учеными выступили зав. 2-й кафедрой терапевтической стоматологии БГМУ Т.Н. Манак, зав. кафедрой общей стоматологии БГМУ Н.М. Полонейчик и почетный гость - зав. кафедрой терапевтической стоматологии БелМАПО, профессор ИХ. Луцкая. Как отметила ИХ. Луцкая, новые научные идеи и технологии не появляются сами по себе. Любые инновации - это результат научных поисков, многодневной и кропотливой работы как отдельных личностей, так и целых коллективов. Правильно подойти к вопросу планирования и выполнения научно-исследовательской работы - сложная задача для студента. В ходе своего выступления Ирина Константиновна подробно рассказала, как планировать написание научной работы, на какие аспекты следует обратить внимание и как интегрировать полученные результаты в повседневную практику врача-стоматолога. Профессор И.К. Луцкая является автором более 40 патентов на изобретение, 600 научных работ, в том числе 20 монографий, под ее руководством защищены докторская и 19 кандидатских диссертаций.
Участники заседания также услышали доклад врача-интерна 12-й городской стоматологической поликлиники Минска М.И. Ермаркевича «Повторное эндодонтическое лечение: современные методы, материалы и техники», признанного лучшим на конференции АПСМиФ-2017, доцента 2-й кафедры терапевтической стоматологии БГМУ А.В. Бутвиловского «Постэндодонтическое восстановление зубов» и студентки стоматологического факультета БГМУ О.И. Соколовской «Применение экспресс-тестов на ВИЧ и гепатит по слюне в стоматологии».
Открытые интегрированные заседания СНК становятся хорошей традицией, позволяют реализовать преемственность поколений научных кадров, стимулировать интерес к исследовательской работе с первых курсов, а также способствуют дружескому плодотворному сотрудничеству студентов и профессорско-преподавательского состава.
Подготовила Т.Н. Манак, фото из архива 2-й кафедрой терапевтической стоматологии БГМУ
