Учебное пособие Санкт-Петербург 2012 Е. А. Шахно. Физические основы применения лазеров в медицине. Спб: ниу итмо, 2012. 129 с
|
|
Скачать 1.92 Mb.
|
|
Рисунок 15. Динамика изменений в эпидермисе и дерме после нанесения незначительного повреждения: Н – нейтрофилы, М – моноциты, Ф – фибробласты, детрит – фрагменты клеток эпидермиса и дермы. Параллельно нарастанию размеров инфильтрата происходит размножение базальных клеток эпидермиса и за счет этого движение всего его слоя из противоположных краев раны по направлению к центру. Этот процесс называется эпителизация (рисунок 15г). Растущие края погружаются и охватывают основание сгустка. На третьи сутки эпителизация завершается, что выглядит как смыкание противоположных краев эпидермиса друг с другом. Позднее поверхность эпидермиса поднимается, а струп истоньшается и слущивается. В дерме после завершения эпителизации происходит деление фибробластов и приток их к центру раны из неповрежденных участков кожи. Поэтому размеры инфильтрата несколько увеличиваются (рисунок 15д). Фибробласты формируют коллагеновые и эластиновые волокна, которые являются основой дермы. Приток фибробластов прекращается к концу III недели, когда эпидермис уже полностью нормализуется и фагоцитоз прекращается, т.е. область раны очищена (рисунок 15е). В целом, в начальной стадии (1 – 7 сутки) доминируют воспалительные процессы, позднее – конструктивные процессы. ^ тканевые изменения по месту нанесения раны имеют более масштабный характер, а завершаются много позднее. Рассмотрим отдельно его особенности. 1). Кровотечение значительное, начинается через несколько секунд после нанесения раны. В ходе операции это время (до кровотечения) используют для фиксирования и перевязки пересеченного сосуда. Вне клиники кровотечения прекращается само за счет механизма гемостаза, при очень крупных повреждениях необходимо оказание неотложной помощи. 2). Увеличение масштаба повреждения. После остановки кровотечения просвет раны несколько увеличивается. В течение 1 – 2 суток происходит увеличение зоны повреждения и некроза тканевых элементов за пределами раневого дефекта. Увеличение повреждения связано со следующими факторами. – нарушением трофики (питания) клеток из-за локального нарушения кровообмена, – потерей жидкости из стенки раны, которая губительна для клеток, – выделением в области раны ряда молекулярных агентов, способных добивать поврежденные клетки. Особенно прогрессирует некроз после тепловых ожогов 3-ей и 4-ой степени. 3). Воспаление. Начинается в первые часы после остановки кровотечения. Достигает максимума через 3 – 7 суток. Затем постепенно идет на убыль, если нет негативных факторов (бактериальное заражение, значительная кровопотеря, общее ослабление организма и т.п.). Воспаление сопровождается гиперемией (расширение просвета сосудов и переполнение их кровью) и отеком (выход жидких элементов крови за пределы сосудов). Внешне эти реакции проявляются покраснением и припухлостью ткани в месте воспаления. Помимо этого, возникает болевая реакция из-за сдавления нервных окончаний отечной жидкостью и смещения pH в кислую сторону в результате происходящих биологических процессов. 4). Формирование грануляционной ткани и эпителизация. Начиная с 5 – 7 суток после нанесения раны от периферии очага к его центру происходит конструктивная работа, которая состоит в формировании грануляционной ткани, прорастании ее кровеносными капиллярами и эпителизации поверхности раны. Основу грануляционной ткани составляют фибробласты и продуцируемые ими коллагеновые и эластиновые волокна. Фибробласты размножаются и мигрируют из неповрежденной ткани в центр раны. Продуцируемые ими соединительные волокна заполняют область раневого дефекта под кровяным сгустком. Кровяной сгусток постепенно рассасывается, прорастая волокнами, а затем и кровеносными капиллярами. Одновременно с развитием грануляционной ткани, с краев раны начинается продвижение к центру раны эпидермиса, которое заканчивается лишь после завершения формирования грануляционной ткани. В отличие от здоровой дермы, грануляционная ткань содержит множество воспалительных клеток, в ней происходит интенсивный фагоцитоз погибших клеток и их фрагментов. Поэтому грануляционная ткань функционально несовершенна. Также, как и тонкий дермис над ней, она легко ранима и недостаточно защищена. Грануляционная ткань занимает пространство, намного превышающее зону начального повреждения. 5). Заживление. Покрытая эпидермисом грануляционная ткань существует при небольшой ране 3 – 4 недели. За это время в ней уменьшается число «воспалительных» клеток, а воспалительная реакция постепенно затухает. При очень крупной или осложненной ране грануляционная ткань может существовать месяцами и даже годами. В благоприятных условиях в грануляционной ткани происходят дальнейшие изменения, ведущие к ее резкому сокращению и заживлению раны. Это завершающая стадия раневой реакции. При относительно небольших и неосложненных ранах на месте повреждения остается лишь небольшое уплотнение или рубец, состоящий в основном из коллагеновых волокон. Но рубец может вызывать косметические проблемы, а также сугубо клинические проблемы: – рубцы могут существенно сузить просветы естественных каналов в организме, – крупные рубцы могут препятствовать движениям пальцев, конечностей, даже туловища (контрактура). Процесс заживления раны протекает быстрее и легче после местного обморожения или операции, осуществляемой сильно охлажденными инструментами (так называемая криохирургическая операция). ^
Излучение лазеров, в особенности работающих в ближнем ИК диапазоне (тепловой механизм), вызывают разогрев ткани. При этом происходит денатурация белков, причем не только клеток, но и плазмы крови. Коагуляция плазмы крови в сосудах приводит к немедленной остановке кровотечения. При работе с Nd:YAG лазером и аналогичными по принципу действия лазерами коагуляция крови происходит так быстро, что кровотечения вообще не наблюдается, и хирург работает на «сухом» операционном поле. Лазерный гемостаз неэффективен только для крупных сосудов: для артерий диаметром больше 0,5 мм и вен диаметром больше 2 мм. В таких ситуациях остановка кровотечения достигается обычными хирургическими методами (перевязка сосудов). Импульсные ИК лазеры дают меньший гемостаз, однако его можно усилить при увеличении частоты следования импульсов. Наименее эффективны в этом отношении эксимерные лазеры, поэтому их целесообразно использовать на бескровных тканях (роговица, хрящ, твердые ткани зуба) и тканях с малым кровообращением, либо совместно с Nd:YAG лазером. Способность к эффективному гемостазу является большим достоинством, так как снижается кровопотеря и облегчается сам процесс выполнения хирургической операции. Но это является также и недостатком, который пока не всегда осознается. Лазерный гемостаз может влиять на ход последующей раневой реакции, так как в ране отсутствует кровяной сгусток, который является источником биологически активного соединения PDGF – пластинчатого фактора роста. PDGF (platelet-derived growth factor) – мощный естественный стимулятор начальных этапов раневого процесса, его источник – тромбоциты кровяного сгустка и внутрисосудных тромбов, позднее – макрофаги.
Как и при других ранениях, в случае лазерного облучения структура и функции ткани вокруг места нанесения раны резко нарушаются. Эти нарушения изменяются во времени. Структура лазерной раны сразу же после воздействия (через 5 – 7 секунд) выглядит так. Ближе всего к абляционному дефекту располагается зона полной инактивации. Она характеризуется тотальным подавлением активности энзимов (абсолютный показатель некроза), деструкцией и грубыми повреждениями ткани и клеток. За этой зоной следует область, где активность частично сохранена, а структурные повреждения выражены менее значительно (зона частичной инактивации). Между зоной частичной инактивации и нормальной тканью находится несколько рядов клеток, в которых энзимная активность такая же, как и в нормальной ткани (зона нормальной активности), однако имеются структурные дефекты, которые различаются для различных типов лазеров (Nd:YAG – набухание митохондрий, XeCl – резкие нарушения эндоплазматического ретикулума). При действии Nd:YAG лазера кровотечения нет, наблюдается коагуляция крови без заметного тромбообразования, при действии XeCl лазера возникает кровотечение, которое завершается образованием компактных тромбов, полностью герметезирующих сосуды. Со временем зона полной энзимной инактивации распространяется на две другие зоны и далее расширяется в сторону ткани, которая была нормальной сразу после воздействия. Максимальная скорость увеличения размеров некроза отмечается в первые сутки, а через 2 – 3 суток после воздействия рост области некроза останавливается. Размеры области некроза в результате возрастают – в 3 – 4 раза при Nd:YAG дистанционном воздействии, – в 2 – 2,5 раза при Nd:YAG контактном воздействии, – в 1,5 – 2 раза при XeCl контактном воздействии. Область некроза заполняется нейтрофилами и макрофагами, начинается фагоцитоз. Однако после воздействия Nd:YAG лазера, особенно при высокой мощности и дистанционном режиме, погибшие клетки оказываются устойчивыми к фагоцитозу. 3. Воспаление Воспалительная реакция в ткани после лазерного облучения происходит аналогично раневым повреждениям другой природы. Однако при воздействии Nd:YAG и даже СО2 лазера темпы раневой реакции значительно замедляются, а сроки заживления возрастают. Главной причиной этого является снижение эффективности резорбции (рассасывания) некротизированной облучением ткани макрофагами и нейтрофилами, т.е. имеет место блокада фагоцитоза, связанная с резким изменением биологических свойств облученной ткани. При этом приток лейкоцитов в поврежденную область не уменьшается, а усиливается. Существует предположение, что под влиянием высоких температур внутримолекулярные связи и трехмерная организация белковых молекул изменяются настолько существенно, что они, с одной стороны, воспринимаются лейкоцитами как чужеродные белки, а с другой стороны, становятся неуязвимыми к действию макрофагов. Таким образом, блокада фагоцитоза тормозит развитие раневого процесса, так как формирование полноценной грануляционной ткани и последующее заживление возможны только после полного удаления некротических масс их очага поражения. В этом отношении эксимерные лазеры оказывают меньшее негативное влияние на ткань. При использовании Nd:YAG лазера негативные последствия могут быть уменьшены путем снижения интенсивности излучения или путем уменьшения размеров некроза в ходе операции. Вопрос о возможности приобретения тканью антигенных свойств еще окончательно не решен. На такую возможность необходимо учитывать, в особенности, в отношении людей с нарушениями иммунной системы, и в особенности при повторной лазерной операции. 4. ^ Эти процессы в облученной лазером ткани в принципе происходит так же, как и при обычных раневых повреждениях. Но сроки заживления могут удлиняться для некоторых лазеров. Так, применение Ho:YAG лазера удлиняет сроки заживления, а Er:YAG – нет. Кроме того, лазерное излучение может привести к формированию более крупного рубца, чем в случае резаной раны. Возможно, это происходит из-за избытка лейкоцитов, которые стимулируют приток избыточного количества фибробластов, из которых и образуется область рубца. Для того чтобы снизить последствия недостатков лазерной хирургии, необходимо при планировании и проведении операции придерживаться следующих принципов. – Объем хирургического вмешательства должен сводиться к минимуму. – При работе в режиме абляции с непрерывным Nd:YAG лазером или с лазером, близким к нему по длине волны, например с диодным лазером, предпочтительно использовать контактный способ с заточенным наконечником, чтобы повысить точность выполнения операции и уменьшить объем поражения. – При проведении разреза ткани любым лазером в случае остановки движения инструмента необходимо прекратить подачу энергии, чтобы предотвратить локальное увеличение зоны некроза. – С этой же целью, движение наконечника по ткани должно проводиться с одинаковой скоростью. Отработку оптимальной скорости и тренировку навыков проводят на подопытных животных или фантоме. – С этой же целью, по возможности, целесообразно охлаждать место операции физиологическим раствором. При работе с УФ лазерами обрабатывать тканевую поверхность антиоксидантами. Это снижает повреждение ткани свободными радикалами, которые возникают в клетках при облучении УФ излучением. – При работе с импульсными лазерами в режиме абляции для уменьшения объема термонекроза предпочтительнее работать с короткими мощными импульсами при малой частоте их следования. При этом уменьшается распространение тепла вглубь ткани. – При работе с любыми лазерами (в абляционном и субабляционном режимах) для обеспечения гемостатического эффекта время облучения должно быть ограничено. Если через 2 – 3 секунды после начала облучения кровотечение не останавливается, нужно прекратить подачу энергии и останавливать кровотечение обычными методами. – При работе с любыми лазерами (в абляционном и субабляционном режимах) для коагуляции незлокачественных опухолей на поверхности или в толще ткани доза энергии лазерного излучения должна быть сведена к минимуму. Это обеспечивает более короткое время заживления и меньший рубец. – В случаях злокачественных опухолей глубина термонекроза в большинстве случаев должна превышать размеры опухоли, чтобы исключить возможность метастазирования.
ОБЛАСТЯХ МЕДИЦИНЫ 6.1. Лазерные технологии в дерматологии Применение лазеров в медицине началось с воздействия на поверхность тела. Первые успешные попытки лазерных хирургических операций на кожных покровах относятся к середине 60-х гг. и сейчас методы лазерной хирургии применяются для манипуляций на коже намного чаще, чем на любых других тканях. Это объясняется следующими факторами: – исключительным разнообразием и распространенностью кожной патологии и различных косметических дефектов, – относительной простотой и приемлемой стоимостью большинства лазерных операций (по сравнению, например, с эндоскопическими процедурами) в дерматологической практике в связи с поверхностным расположением объектов воздействия. Все виды лазерных хирургических вмешательств в дерматологии могут быть условно подразделены на 2 типа: I тип – операции, в ходе которых проводят абляцию участка пораженной кожи, включая эпидермис, II тип – операции, избирательно нацеленные на ликвидацию патологических структур без повреждения целостности эпидермиса. Для операций II типа принципиальным является вопрос выбора лазера, излучение которого селективно поглощается эпидермисом. Для операций I типа излучение поглощается более или менее равномерно всеми слоями кожи. ^ К ним относятся процедуры, нацеленные на одномоментное удаление патологического объекта в ходе операции путем его иссечения. Чаще всего используют непрерывный СО2 лазер достаточно высокой мощности 15 – 25 Вт. Это обеспечивает получение плотности мощности сфокусированного излучения до 100 кВт/см2. При таких условиях удаляют: – келлоидные рубцы, – крупные сосудистые опухоли, – бородавки, – пигментные образования, другие патологические образования, – проводят некоторые манипуляции на ногтях. При проведении такой операции объект как бы иссекается лучом. Кроме непрерывного СО2 лазера используют: – импульсный СО2 лазер (τ = 200 – 400 мкс), – непрерывный и импульсный Nd:YAG лазеры (λ = 1,06 мкм), при этом для локализации воздействия применяют световод с заостренным наконечником, – XeCl лазер (308 нм), – Ho:YAG лазер (2,12 мкм). В принципе, миниатюрные разрезы при быстром последующем заживлении можно проводить с помощью KrF (248 нм) и Er:YAG (2,94 мкм) лазеров. Но они обычно не применяются по следующим причинам: – из-за сложности систем доставки излучения для обоих лазеров, – из-за потенциальной мутагенности KrF лазера (поглощение излучения идет в том числе и молекулами ДНК). СО2 лазер используют также для послойного удаления (абляции) патологической ткани. При этом используют расфокусированный пучок, при этом плотность мощности излучения меньше. Таким образом, производится удаление следующих поверхностных объектов: – злокачественных опухолей, – потенциально злокачественных опухолей, – ряда доброкачественных новообразований, – крупных послеожоговых струпов, – производится ликвидация воспалительных кожных заболеваний (грануляция кожи лица), – кист, – инфекционных кожных поражений (например, бородавок при имуннодефиците, рецидивирующих бородавок, глубоких кожных микозов), – сосудистых поражений, – образований, обуславливающих косметические дефекты (глубоких угревых рубцов, эпидермальных родимых пятен и т.п.), – ряд других образований. Трудноизлечимые бородавки обрабатываются также лазером на красителе: λ = 585 нм,  = 5 мм, τ = 450 нс, ε = 6,25 – 7,5 Дж/см2. При этом уменьшается число осложнений (кровотечение, рубцевание, вторичная инфекция, рецидив) по сравнению с СО2 лазером. В некоторых дерматологических операций используется Er:YAG лазер ( ), он позволяет проводить очень точные, малотравматичные операции, практически не образуется рубцов. Удаляются родимые пятна, татуировки, различные опухоли.Расфокусированный пучок СО2 лазера используют также в сугубо косметической процедуре, так называемой дермабразии, то есть послойном удалении поверхностных слоев эпидермиса с целью омоложения облика пациента. Для этого рекомендуется использовать СО2 лазер, работающий в импульсном режиме. Длительность импульса должна быть меньше 1 мкс, чтобы избежать выраженных термических повреждений. ^ К операциям II типа относят процедуры, в ходе которых добиваются лазерного повреждения определенных подкожных образований без нарушения целостности кожного покрова. Это цель достигается подбором длины волны и режима облучения, которые обеспечивают поглощение излучения хромофором мишени, и это приводит к ее разрушению и/или обесцвечиванию. Поглощение излучения может осуществляться – гемоглобином эритроцитов многочисленных и расширенных сосудов при винных пятнах, – пигментом меланином различных накожных образований, – окрашенными инородными частицами, вводимыми под эпидермис при татуировке или попадающими туда в результате других действий. Чаще всего используются лазеры, работающие в видимой части спектра. Идеальным условием лазерной хирургии в операциях II типа было бы избирательное поглощение излучения только мишенью и полное отсутствие поглощения за ее пределами. Однако так не получается. В базальном слое эпидермиса содержится пигмент меланин, он интенсивно поглощает в видимой, ближней ИК и ближней УФ областях спектра. Излучение в видимой части спектра поглощается также цитохромами и флавиновыми энзимами клеток эпидермиса дермы. (Цитохромы – группа окислительно-восстановительных ферментов, которые участвуют в процессах тканевого дыхания, играя роль переносчика электронов. Цитохромы относятся к белкам-пиментам. Флавины – желтые пигменты с зеленой флуоресценцией. Входят в состав витаминов, флавопротеинов и флавиновых ферментов. Играют большую роль в окислительных процессах в организме.) Таким образом, при лазерном облучении мишени, расположенной под поверхностью, некоторое повреждение эпидермальных клеток неизбежно, поэтому реальная клиническая задача сводится к поиску режимов облучения, при которых удавалось бы достичь максимального поражения объекта при наименьшем повреждении эпидермиса с расчетом на его последующую регенерацию. При планировании операции необходимо выбрать параметры режима облучения: длину волны излучения, плотность мощности, длительность импульса, частоту следования импульсов. Эти параметры определяют с учетом накопления тепла между импульсами. Обычно принимается, что за время между импульсами температура должна снизиться на величину, равную половине прироста температуры за время импульса. Если длительность импульса или частота их следования слишком велики, то температура между импульсами снижается меньше (рисунок 16). Это может привести к недопустимому повышению температуры ткани вокруг мишени. Для выбора оптимальных параметров облучения уже в 1983 г. были сформулированы следующие соображения, которые остаются актуальными и сейчас:
В соответствии с этими соображениями в каждом конкретном случае выбираются режимы воздействия. 1. При облучении патологических сосудов при винных пятнах предпочтительно использование лазера с достаточно большой длиной волны, соответствующей одному из пиков поглощения гемоглобина (418, 540, 577 нм), миллисекундные длительности импульса. В этом случае – поглощение излучения меланином будет незначительным (условие 1), – относительно большая длина волны обеспечит достаточно глубокое воздействие (условие 2), – длительность импульса довольно велика, соответствует крупным размерам мишени (сосуды) (условие 3). 2. При ликвидации татуировок выбор длины волны излучения должен соответствовать цвету частиц, длительность импульса много меньше (на 4 – 5 порядков) – наносекунды, для того, чтобы добиться механического разрушения частиц при минимальном термическом повреждении других структур (условие 4).  Рисунок 16. Накопление тепла при многоимпульсной обработке. Рассмотрим наиболее типичные виды патологических и косметических дефектов кожи, а также способы их оптимального удаления лазерным излучением. ^ Морфологически они представляют собой врожденное доброкачественное образование, расположенное в толще дермы и состоящее из сплетения кровеносных сосудов разного калибра и степени кровенаполнения. Они значительно различаются по локализации и размерам, иногда достигают по площади сотен квадратных сантиметров. Цвет может варьироваться от нежно-розового до темно-пурпурового. С возрастом эти образования темнеют. Обычно они располагаются вровень со здоровой кожей, но иногда могут выступать над ее поверхностью. В большинстве случаев они вызывают психологические страдания, в особенности при расположении на лице. При локализации на складках кожи, около глаз или в углу рта возможна травматизация участков винных пятен или функциональные проблемы. Для лечения винных пятен применяют обычно следующие типы лазеров. Таблица. 13 Лазеры, используемые для лечения винных пятен.
|
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям