David Kochiev, Ivan Shcherbakov
"Príroda" č.3, 2014

O autoroch

David Georgievich Kochiev— Kandidát fyzikálnych a matematických vied, zástupca riaditeľa Ústavu všeobecnej fyziky pomenovaný po. A. M. Prokhorov RAS za vedeckú prácu. Oblasť vedeckého záujmu: laserová fyzika, lasery pre chirurgiu.

Ivan Aleksandrovič Ščerbakov— Akademik, akademik-tajomník Katedry fyzikálnych vied Ruskej akadémie vied, profesor, doktor fyzikálnych a matematických vied, riaditeľ Ústavu všeobecnej fyziky Ruskej akadémie vied, vedúci oddelenia laserovej fyziky r. Moskovský inštitút fyziky a technológie. Udelená zlatá medaila pomenovaná po. A. M. Prochorov RAS (2013). Venuje sa laserovej fyzike, spektroskopii, nelineárnej a kvantovej optike a medicínskym laserom.

Jedinečná schopnosť lasera maximálne koncentrovať energiu v priestore, čase a v spektrálnom rozsahu robí z tohto zariadenia nenahraditeľný nástroj v mnohých oblastiach ľudskej činnosti a najmä v medicíne [,]. Pri liečbe chorôb dochádza k zásahu do patologického procesu alebo chorobného stavu, ktorý sa najradikálnejšie praktizuje chirurgickým zákrokom. Vďaka pokroku vo vede a technike sa mechanické chirurgické nástroje nahrádzajú zásadne inými, vrátane laserových.

Žiarenie a tkanivo

Ak sa ako nástroj použije laserové žiarenie, tak jeho úlohou je vyvolať zmeny v biologickom tkanive (napr. vykonať resekciu pri operácii, spustiť chemické reakcie pri fotodynamickej terapii). Parametre laserového žiarenia (vlnová dĺžka, intenzita, trvanie expozície) sa môžu meniť v širokom rozsahu, čo pri interakcii s biologickými tkanivami umožňuje iniciovať vývoj rôznych procesov: fotochemické zmeny, tepelná a fotodeštrukcia, laserová ablácia, optický rozpad, generovanie rázových vĺn atď.

Na obr. V tabuľke 1 sú uvedené vlnové dĺžky laserov, ktoré našli uplatnenie v lekárskej praxi v rôznej miere. Ich spektrálny rozsah siaha od ultrafialovej (UV) po strednú infračervenú (IR) oblasť a rozsah hustoty energie pokrýva 3 rády magnitúdy (1 J/cm 2 - 10 3 J/cm 2), rozsah hustoty energie pokrýva 18 rádov (10 −3 W /cm 2 - 10 15 W/cm 2), časový rozsah - 16 rádov, od kontinuálneho žiarenia (~ 10 s) po femtosekundové impulzy (10 −15 s). Procesy interakcie laserového žiarenia s tkanivom sú určené priestorovým rozložením hustoty objemovej energie a závisia od intenzity a vlnovej dĺžky dopadajúceho žiarenia, ako aj od optických vlastností tkaniva.

V prvých fázach vývoja laserovej medicíny bolo biologické tkanivo reprezentované ako voda s „nečistotami“, pretože človek pozostáva zo 70–80 % vody a verilo sa, že mechanizmus pôsobenia laserového žiarenia na biologické tkanivo je určený jeho absorpciu. Pri použití laserov s kontinuálnou vlnou bol tento koncept viac-menej použiteľný. Ak je potrebné zorganizovať vystavenie povrchu biologického tkaniva, treba zvoliť vlnovú dĺžku žiarenia, ktorá je silne absorbovaná vodou. Ak je potrebný objemový efekt, naopak, žiarenie by ním malo byť slabo absorbované. Ako sa však neskôr ukázalo, absorbovať sú schopné aj iné zložky biologického tkaniva (najmä vo viditeľnej oblasti spektra - zložky krvi, obr. 2). Prišlo pochopenie, že biologické tkanivo nie je voda s nečistotami, ale oveľa zložitejší objekt.

Zároveň sa začali používať pulzné lasery. Účinok na biologické tkanivá je určený kombináciou vlnovej dĺžky, hustoty energie a trvania pulzu žiarenia. Posledný faktor napríklad pomáha oddeliť tepelné a netepelné vplyvy.

Do praxe vstúpili pulzné lasery so širokým rozsahom variácií trvania pulzu - od mili- až po femtosekundy. Tu vstupujú do hry rôzne nelineárne procesy: optický rozpad na cieľovom povrchu, multifotónová absorpcia, tvorba a vývoj plazmy, generovanie a šírenie rázových vĺn. Ukázalo sa, že nie je možné vytvoriť jediný algoritmus na hľadanie požadovaného lasera a každý konkrétny prípad si vyžaduje iný prístup. Na jednej strane to túto úlohu mimoriadne sťažilo, na druhej otvorilo úplne fantastické možnosti variovať metódy ovplyvňovania biologického tkaniva.

Pri interakcii žiarenia s biologickými tkanivami má rozptyl veľký význam. Na obr. Obrázok 3 ukazuje dva konkrétne príklady distribúcie intenzity žiarenia v tkanivách psej prostaty, keď na jej povrch dopadá laserové žiarenie s rôznymi vlnovými dĺžkami: 2,09 a 1,064 mikrónov. V prvom prípade prevláda absorpcia nad rozptylom, v druhom je situácia opačná (tab. 1).

V prípade silnej absorpcie sa prenikanie žiarenia riadi Bouguer-Lambert-Beerovým zákonom, t.j. dochádza k exponenciálnemu rozpadu. V rozsahoch vlnových dĺžok viditeľného a blízkeho IR ležia typické hodnoty koeficientov rozptylu väčšiny biologických tkanív v rozsahu 100–500 cm-1 a monotónne klesajú so zvyšujúcou sa vlnovou dĺžkou žiarenia. S výnimkou UV a ďalekých IR oblastí sú koeficienty rozptylu biologického tkaniva o jeden až dva rády väčšie ako absorpčný koeficient. V podmienkach dominancie rozptylu nad absorpciou je možné získať spoľahlivý obraz o šírení žiarenia pomocou difúzneho aproximačného modelu, ktorý má však celkom jasné hranice použiteľnosti, ktoré nie sú vždy brané do úvahy.

Stôl 1. Parametre laserového žiarenia a optické charakteristiky tkaniva prostaty psa

Takže pri použití konkrétneho lasera na špecifické operácie by sa malo brať do úvahy množstvo nelineárnych procesov a pomer rozptylu a absorpcie. Znalosť absorbčných a rozptylových vlastností vybraného tkaniva je potrebná na výpočet distribúcie žiarenia v biologickom prostredí, určenie optimálneho dávkovania a plánovanie výsledkov expozície.

Mechanizmy interakcie

Uvažujme o hlavných typoch interakcie laserového žiarenia s biologickými tkanivami, ktoré sa realizujú pri použití laserov v klinickej praxi.

Fotochemický mechanizmus interakcie hrá veľkú úlohu vo fotodynamickej terapii, kedy sa do tela zavádzajú vybrané chromofóry (fotosenzibilizátory). Monochromatické žiarenie za ich účasti iniciuje selektívne fotochemické reakcie spúšťajúce biologické premeny v tkanivách. Po rezonančnej excitácii laserovým žiarením dochádza v molekule fotosenzibilizátora k niekoľkým synchrónnym alebo sekvenčným rozpadom, ktoré spôsobujú intramolekulárne prenosové reakcie. V dôsledku reťazca reakcií sa uvoľňuje cytotoxické činidlo, ktoré nevratne oxiduje hlavné bunkové štruktúry. K expozícii dochádza pri nízkych hustotách žiarenia (~1 W/cm2) a počas dlhých časových úsekov (od sekúnd po nepretržité ožarovanie). Vo väčšine prípadov sa používa laserové žiarenie v rozsahu viditeľných vlnových dĺžok, ktoré má veľkú hĺbku prieniku, čo je dôležité pri potrebe ovplyvnenia hlboko uložených tkanivových štruktúr.

Ak dôjde k fotochemickým procesom v dôsledku výskytu reťazca špecifických chemických reakcií, potom tepelné účinky pri vystavení tkaniva laserovému žiareniu spravidla nie sú špecifické. Na mikroskopickej úrovni dochádza k objemovej absorpcii žiarenia v dôsledku prechodov v molekulárnych vibračno-rotačných zónach a následného nežiarivého útlmu. Teplota tkaniva sa zvyšuje veľmi efektívne, pretože absorpcia fotónov je uľahčená obrovským počtom dostupných vibračných úrovní väčšiny biomolekúl a množstvom možných kolíznych relaxačných kanálov. Typické hodnoty energie fotónu sú: 0,35 eV - pre Er:YAG lasery; 1,2 eV - pre Nd:YAG lasery; 6,4 eV pre ArF lasery a výrazne prevyšuje kinetickú energiu molekuly, ktorá je pri izbovej teplote len 0,025 eV.

Tepelné účinky v tkanive hrajú dominantnú úlohu pri použití laserov s kontinuálnou vlnou a pulzných laserov s trvaním impulzov niekoľko sto mikrosekúnd alebo viac (voľne bežiace lasery). Odstránenie tkaniva začína po zahriatí jeho povrchovej vrstvy na teplotu nad 100°C a je sprevádzané zvýšením tlaku v terči. Histológia v tomto štádiu ukazuje prítomnosť zlomov a tvorbu vakuol (dutín) v objeme. Pokračujúce ožarovanie vedie k zvýšeniu teploty na 350–450 °C a dochádza k vyhoreniu a karbonizácii biomateriálu. Tenká vrstva karbonizovaného tkaniva (≈20 µm) a vrstva vakuol (≈30 µm) udržujú vysoký tlakový gradient pozdĺž čela odstraňovania tkaniva, ktorého rýchlosť je v priebehu času konštantná a závisí od typu tkaniva.

Počas expozície pulzným laserom je vývoj fázových procesov ovplyvnený prítomnosťou extracelulárnej matrice (ECM). K varu vody vo vnútri objemu tkaniva dochádza vtedy, keď rozdiel v chemických potenciáloch parnej a kvapalnej fázy, ktoré sú potrebné na rast bublín, presiahne nielen povrchové napätie na rozhraní, ale aj pružnú napínaciu energiu ECM potrebnú na deformovať matricu okolitého tkaniva. Rast bublín v tkanive vyžaduje väčší vnútorný tlak ako v čistej kvapaline; Zvýšenie tlaku vedie k zvýšeniu teploty varu. Tlak sa zvyšuje, kým neprekročí pevnosť v ťahu tkaniva ECM a spôsobí odstránenie a vysunutie tkaniva. Tepelné poškodenie tkaniva môže siahať od karbonizácie a topenia na povrchu až po hypertermiu hlbokú niekoľko milimetrov, v závislosti od hustoty výkonu a času expozície dopadajúceho žiarenia.

Priestorovo obmedzený chirurgický efekt (selektívna fototermolýza) sa uskutočňuje s dobou trvania impulzu kratšou, ako je charakteristická doba tepelnej difúzie ohriateho objemu - potom sa teplo zadržiava v oblasti vplyvu (nepohybuje sa ani na vzdialenosť rovnajúcu sa do optickej hĺbky prieniku) a tepelné poškodenie okolitých tkanív je malé. Vystavenie žiareniu z kontinuálnych laserov a laserov s dlhými impulzmi (trvanie ≥100 μs) je sprevádzané väčšou oblasťou tepelného poškodenia tkanív susediacich s oblasťou expozície.

Skrátenie trvania impulzu mení obraz a dynamiku tepelných procesov pri interakcii laserového žiarenia s biologickými tkanivami. Pri urýchľovaní dodávky energie biomateriálu je jeho priestorové rozloženie sprevádzané výraznými tepelnými a mechanickými prechodnými procesmi. Absorbovaním energie fotónov a zahrievaním sa materiál rozpína a má tendenciu vstúpiť do rovnovážneho stavu v súlade s jeho termodynamickými vlastnosťami a vonkajšími podmienkami prostredia. Výsledná nehomogenita rozloženia teploty spôsobuje termoelastické deformácie a kompresnú vlnu šíriacu sa materiálom.

Avšak expanzia alebo vytvorenie mechanickej rovnováhy v reakcii na zahrievanie tkaniva trvá charakteristický čas, ktorý sa rádovo rovná času potrebnému na to, aby pozdĺžna akustická vlna prešla systémom. Keď trvanie laserového impulzu prekročí túto hodnotu, materiál sa počas impulzu roztiahne a hodnota indukovaného tlaku sa zmení spolu s intenzitou laserového žiarenia. V opačnom prípade dochádza k vstupu energie do systému rýchlejšie, ako na ňu dokáže mechanicky reagovať a rýchlosť expanzie je daná zotrvačnosťou ohriatej vrstvy tkaniva bez ohľadu na intenzitu žiarenia a tlak sa mení spolu s hodnotou objemová energia absorbovaná v tkanive. Ak urobíme veľmi krátky impulz (s trvaním oveľa kratším, než je čas prechodu akustickej vlny cez oblasť generovania tepla), tkanivo bude „zotrvačne držané“, t. j. nedostane čas na expanziu a zahrievanie bude vyskytujú pri konštantnom objeme.

Keď je rýchlosť uvoľňovania energie v objeme tkaniva po absorpcii laserového žiarenia oveľa vyššia ako rýchlosť straty energie v dôsledku vyparovania a normálneho varu, voda v tkanive prechádza do prehriateho metastabilného stavu. Pri priblížení spinodálneho vstupuje do hry fluktuačný mechanizmus nukleácie (homogénna nukleácia), ktorý zabezpečuje rýchly rozklad metastabilnej fázy. Proces homogénnej nukleácie sa najzreteľnejšie prejavuje pri pulznom ohreve kvapalnej fázy, čo sa prejavuje explozívnym varom prehriatej kvapaliny (fázový výbuch).

Laserové žiarenie môže tiež priamo ničiť biomateriál. Disociačná energia chemických väzieb organických molekúl je menšia alebo porovnateľná s energiou fotónov laserového žiarenia v UV oblasti (4,0–6,4 eV). Keď je tkanivo ožiarené, takéto fotóny, keď sú absorbované zložitými organickými molekulami, môžu spôsobiť priame pretrhnutie chemických väzieb, čo spôsobí „fotochemický rozklad“ materiálu. Interakčný mechanizmus v rozsahu trvania laserových impulzov 10 ps - 10 ns možno klasifikovať ako elektromechanický, čo znamená vznik plazmy v intenzívnom elektrickom poli (optický prieraz) a odstránenie tkaniva v dôsledku šírenia rázových vĺn, kavitácie a tzv. tvorba prúdov.

Tvorba plazmy na povrchu tkaniva je typická pre krátke trvanie impulzov pri intenzitách žiarenia rádovo 10 10 –10 12 W/cm 2, čo zodpovedá sile lokálneho elektrického poľa ~10 6 –10 7 V/cm. V materiáloch, u ktorých dochádza k zvýšeniu teploty v dôsledku vysokého absorpčného koeficientu, môže vzniknúť plazma a môže sa udržiavať v dôsledku tepelnej emisie voľných elektrónov. V prostrediach s nízkou absorpciou vzniká pri vysokých intenzitách žiarenia v dôsledku uvoľnenia elektrónov pri multifotónovej absorpcii žiarenia a lavínovite ionizácii molekúl tkaniva (optický rozpad). Optický rozklad umožňuje „pumpovať“ energiu nielen do dobre absorbujúcich pigmentovaných tkanív, ale aj do priehľadných, slabo absorbujúcich tkanív.

Odstránenie tkaniva pri vystavení pulznému laserovému žiareniu vyžaduje deštrukciu ECM a nemožno ho považovať jednoducho za proces dehydratácie počas zahrievania. Deštrukcia tkaniva ECM je spôsobená tlakmi generovanými počas fázovej explózie a obmedzeným varom. Výsledkom je explozívne uvoľnenie materiálu bez úplného odparenia. Energetický prah takéhoto procesu sa ukazuje byť nižší ako špecifická entalpia odparovania vody. Tkaniny s vysokou pevnosťou v ťahu vyžadujú vyššie teploty na zničenie ECM (prahová objemová hustota energie by mala byť porovnateľná s entalpiou odparovania).

Nástroje na výber

Jedným z najbežnejších chirurgických laserov je Nd:YAG laser, používaný na výkony s endoskopickým prístupom v pneumológii, gastroenterológii, urológii, v estetickej kozmetológii pri odstraňovaní ochlpenia a pri intersticiálnej laserovej koagulácii nádorov v onkológii. V Q-switched móde s trvaním impulzov od 10 ns sa používa v oftalmológii, napríklad pri liečbe glaukómu.

Väčšina tkanív pri svojej vlnovej dĺžke (1064 nm) má nízky absorpčný koeficient. Účinná hĺbka prieniku takéhoto žiarenia do tkaniva môže byť niekoľko milimetrov a zaisťuje dobrú hemostázu a koaguláciu. Objem odobratého materiálu je však relatívne malý a disekcia a ablácia tkaniva môže byť sprevádzaná tepelným poškodením blízkych oblastí, opuchom a zápalovými procesmi.

Dôležitou výhodou Nd:YAG lasera je schopnosť dodávať žiarenie do postihnutej oblasti pomocou svetlovodov z optických vlákien. Použitie endoskopických a vláknových nástrojov umožňuje dodanie laserového žiarenia do dolného a horného gastrointestinálneho traktu prakticky neinvazívnym spôsobom. Zvýšenie trvania impulzu tohto lasera v Q-switched režime na 200–800 ns umožnilo použiť na fragmentáciu kameňa tenké optické vlákna s priemerom jadra 200–400 μm. Bohužiaľ, absorpcia v optickom vlákne bráni dodaniu laserového žiarenia pri vlnových dĺžkach účinnejších na abláciu tkaniva, ako je 2,79 μm (Er:YSGG) a 2,94 μm (Er:YAG). Prenášať žiarenie s vlnovou dĺžkou 2,94 mikrónov na Inštitúte všeobecnej fyziky (IOF) pomenovanom po. A. M. Prokhorov RAS vyvinul originálnu technológiu na rast kryštalických vlákien, pomocou ktorej bolo vyrobené unikátne kryštalické leukozafírové vlákno, ktoré prešlo úspešnými testami. Transport žiarenia cez komerčne dostupné svetlovody je možný pre žiarenie s kratšími vlnovými dĺžkami: 2,01 μm (Cr:Tm:YAG) a 2,12 μm (Cr:Tm:Ho:YAG). Hĺbka prieniku žiarenia týchto vlnových dĺžok je dostatočne malá na efektívnu abláciu a minimalizáciu súvisiacich tepelných efektov (je ~170 μm pre thuliový laser a ~350 μm pre holmiový laser).

Dermatológia prijala lasery viditeľných (rubínový, alexandritový, lasery s druhou harmonickou generáciou nelineárnych kryštálov titanylfosfátu draselného, KTP) a infračervených vlnových dĺžok (Nd:YAG). Selektívna fototermolýza je hlavným účinkom používaným pri laserovom ošetrení kožného tkaniva; indikácie na liečbu sú rôzne cievne kožné lézie, benígne a malígne nádory, pigmentácia, odstránenie tetovania a kozmetické zákroky.

Lasery ErCr:YSGG (2780 nm) a Er:YAG (2940 nm) sa používajú v zubnom lekárstve na ovplyvnenie tvrdých zubných tkanív pri liečbe kazu a príprave zubnej dutiny; Počas manipulácie nedochádza k tepelným účinkom, poškodeniu štruktúry zuba a nepohodlie pre pacienta. Lasery KTP, Nd:YAG, ErCr:YSGG a Er:YAG sa používajú v chirurgii na mäkkých tkanivách ústnej dutiny.

Historicky prvou oblasťou medicíny, ktorá zvládla nový nástroj, bola oftalmológia. Práce súvisiace s laserovým zváraním sietnice sa začali koncom 60. rokov 20. storočia. Pojem „laserová oftalmológia“ sa stal bežne používaným, modernú kliniku tohto profilu si nemožno predstaviť bez použitia laserov. Svetelné zváranie sietnice je diskutované už mnoho rokov, ale až s príchodom laserových zdrojov sa fotokoagulácia sietnice dostala do rozšírenej rutinnej klinickej praxe.

Koncom 70-tych – začiatkom 80-tych rokov minulého storočia sa začalo pracovať s lasermi založenými na pulznom Nd:YAG laseri na zničenie puzdra šošovky v prípade sekundárneho šedého zákalu. Dnes je kapsulotómia, vykonávaná pomocou Q-switchovaného neodýmového lasera, štandardným chirurgickým postupom pri liečbe tohto ochorenia. Revolúciu v oftalmológii priniesol objav schopnosti meniť zakrivenie rohovky pomocou krátkovlnného UV žiarenia a tým korigovať zrakovú ostrosť. Laserové korekcie zraku sú v súčasnosti rozšírené a vykonávajú sa na mnohých klinikách. Výrazný pokrok v refrakčnej chirurgii a množstve ďalších minimálne invazívnych mikrochirurgických zákrokov (transplantácia rohovky, vytvorenie intrastromálnych kanálikov, liečba keratokonu a pod.) sa dosiahol zavedením laserov s krátkym a ultrakrátkym pulzom.

V súčasnosti sú v oftalmologickej praxi najpopulárnejšie pevnolátkové Nd:YAG a Nd:YLF lasery (kontinuálne, pulzné, Q-spínané s trvaním impulzov rádovo niekoľko nanosekúnd a femtosekundy), v menšej miere Nd :YAG lasery s vlnovou dĺžkou 1440 nm vo voľnobežnom režime, Ho- a Er-lasery.

Keďže rôzne časti oka majú rôzne zloženie a rôzne absorpčné koeficienty pre rovnakú vlnovú dĺžku, výber druhého určuje segment oka, kde dôjde k interakcii, ako aj lokálny účinok v oblasti zaostrovania. Na základe spektrálnych prenosových charakteristík oka je vhodné na chirurgické ošetrenie vonkajších vrstiev rohovky a predného segmentu použiť lasery s vlnovou dĺžkou v rozsahu 180–315 nm. Hlbšiu penetráciu až po šošovku je možné dosiahnuť v spektrálnom rozsahu 315–400 nm a pre všetky vzdialené oblasti je vhodné žiarenie s vlnovou dĺžkou nad 400 nm a do 1400 nm, pri výraznej absorpcii vody. začína.

Fyzika – medicína

Na základe zohľadnenia vlastností biologických tkanív a typu interakcie realizovanej počas dopadajúceho žiarenia Ústav všeobecnej fyziky v spolupráci s mnohými organizáciami vyvíja laserové systémy pre použitie v rôznych oblastiach chirurgie. Medzi posledné patria akademické inštitúty (Inštitút pre problémy laserových a informačných technológií - IPLIT, Ústav spektroskopie, Ústav analytických prístrojov), Moskovská štátna univerzita. M. V. Lomonosov, popredné medicínske centrá krajiny (MNTK „Mikrochirurgia oka“ pomenovaná podľa S. N. Fedorova, Moskovský vedecký výskumný onkologický ústav pomenovaný po P. A. Herzenovi z Ruskej federácie, Ruská lekárska akadémia postgraduálneho vzdelávania, Vedecké centrum pre kardiovaskulárnu chirurgiu pomenované po A. N. Bakulevovi Ruskej akadémie lekárskych vied, Centrálna klinická nemocnica č. 1 Ruských železníc JSC), ako aj množstvo komerčných spoločností („Optosystems“, „Visionics“, „New Energy Technologies“, „Laser Technologies in Medicine“, „Zhluk“, STC „Systémy optických vlákien“).

Náš ústav tak vytvoril laserový chirurgický komplex „Lazurit“, ktorý môže fungovať ako skalpel-koagulátor aj ako litotriptor, teda prístroj na ničenie kameňov v ľudských orgánoch. Litotryptér navyše funguje na novom originálnom princípe - využíva sa žiarenie s dvoma vlnovými dĺžkami. Ide o laser na báze kryštálu Nd:YAlO 3 (s hlavnou vlnovou dĺžkou žiarenia 1079,6 nm a jeho druhou harmonickou v zelenej oblasti spektra). Inštalácia je vybavená jednotkou na spracovanie videa a umožňuje vám sledovať prevádzku v reálnom čase.

Dvojvlnová laserová expozícia s trvaním mikrosekúnd poskytuje fotoakustický mechanizmus fragmentácie kameňa, ktorý je založený na opticko-akustickom efekte objavenom A. M. Prochorovom a jeho kolegami - generovanie rázových vĺn pri interakcii laserového žiarenia s kvapalinou. Náraz sa ukazuje ako nelineárny [, ] (obr. 4) a zahŕňa niekoľko fáz: optický rozpad na povrchu kameňa, vznik plazmovej iskry, vývoj kavitačnej bubliny a šírenie rázovej vlny pri jej kolapse.

Výsledkom je, že po ~700 μs od okamihu dopadu laserového žiarenia na povrch kameňa je kameň zničený v dôsledku nárazu rázovej vlny generovanej počas kolapsu kavitačnej bubliny. Výhody tejto metódy litotrypsie sú zrejmé: po prvé, zaisťuje bezpečnosť dopadu na mäkké tkanivo obklopujúce kameň, pretože rázová vlna sa v nich neabsorbuje, a preto im nespôsobuje poškodenie, ktoré je vlastné iným laserom. metódy litotrypsie; po druhé, vysoká účinnosť sa dosahuje pri fragmentácii kameňov akéhokoľvek miesta a chemického zloženia (tabuľka 2); po tretie, je zaručená vysoká miera fragmentácie (pozri tabuľku 2: trvanie deštrukcie kameňov sa pohybuje v rozmedzí 10–70 s v závislosti od ich chemického zloženia); po štvrté, vláknový nástroj sa nepoškodí počas dodávania žiarenia (v dôsledku optimálne zvoleného trvania impulzu); nakoniec sa radikálne zníži počet komplikácií a skráti sa doba pooperačnej liečby.

Tabuľka 2 Chemické zloženie kameňov a parametre laserového žiarenia pri fragmentácii v experimentoch in vitro

Súčasťou komplexu Lazurit (obr. 5) je aj skalpel-koagulátor, ktorý umožňuje predovšetkým úspešne vykonávať unikátne operácie na prekrvených orgánoch, ako sú obličky, odstraňovať nádory s minimálnou stratou krvi, bez stláčania obličkových ciev a bez vytvorenia umelého ischemického orgánu sprevádzajúceho v súčasnosti akceptované metódy chirurgickej intervencie. Resekcia sa vykonáva pomocou laparoskopického prístupu. Pri efektívnej hĺbke prieniku pulzného jednomikrónového žiarenia ~1 mm sa súčasne vykonáva resekcia nádoru, koagulácia a hemostáza a dosahuje sa ablasticita rany. Bola vyvinutá nová medicínska technológia pre laparoskopickú resekciu obličky pre T 1 N 0 M 0 rakovinu.

Výsledkom výskumnej práce v oblasti oftalmológie bol vývoj očných laserových systémov „Microscan“ a jeho modifikácie „Microscan Visum“ pre refrakčnú chirurgiu na báze ArF excimerového lasera (193 nm). Pomocou týchto nastavení sa koriguje krátkozrakosť, ďalekozrakosť a astigmatizmus. Implementovaná je metóda takzvaného „lietajúceho bodu“: rohovka oka je osvetlená bodom žiarenia s priemerom asi 0,7 mm, ktorý skenuje jej povrch podľa algoritmu určeného počítačom a mení svoj tvar. . Korekcia zraku o jednu dioptriu pri frekvencii opakovania pulzu 300 Hz je zabezpečená za 5 s. Účinok zostáva povrchný, pretože žiarenie s touto vlnovou dĺžkou je silne absorbované rohovkou oka. Systém sledovania očí umožňuje vysokokvalitný chirurgický zákrok bez ohľadu na pohyblivosť oka pacienta. Zariadenie Microscan je certifikované v Rusku, krajinách SNŠ, Európe a Číne. Očné excimerové systémy pre refrakčnú chirurgiu vyvinuté v našom ústave v súčasnosti zaberajú 55 % domáceho trhu.

S podporou Federálnej agentúry pre vedu a inovácie za účasti Ústavu všeobecnej fyziky Ruskej akadémie vied, IPLIT RAS a Moskovskej štátnej univerzity bol vytvorený oftalmologický komplex, ktorého súčasťou je Microscan Visum, diagnostické zariadenie pozostávajúce z tzv. aberometer a skenovací oftalmoskop, ako aj unikátny femtosekundový laserový oftalmologický systém "Femto Visum" . Zrodenie tohto komplexu sa stalo príkladom plodnej spolupráce medzi akademickými organizáciami a Moskovskou štátnou univerzitou v rámci jediného programu: na IOP bol vyvinutý chirurgický nástroj a na MSU a IPLIT bolo vyvinuté diagnostické zariadenie, ktoré umožňuje množstvo unikátnych oftalmologických operácií. Princíp fungovania femtosekundovej oftalmologickej jednotky by sa mal podrobnejšie rozobrať. Ako základ bol zvolený neodýmový laser s vlnovou dĺžkou žiarenia 1064 nm. Ak pri použití excimerového lasera rohovka silne absorbuje, potom pri vlnovej dĺžke ~1 μm je lineárna absorpcia slabá. Avšak vďaka krátkemu trvaniu impulzu (400 fs) pri zaostrovaní žiarenia je možné dosiahnuť vysokú hustotu výkonu a následne sa multifotónové procesy stávajú efektívnymi. Organizáciou vhodného zaostrenia je možné ovplyvňovať rohovku tak, že jej povrch nie je nijako ovplyvnený a v objeme dochádza k multifotónovej absorpcii. Mechanizmom účinku je fotodeštrukcia tkaniva rohovky pri multifotónovej absorpcii (obr. 6), kedy nedochádza k tepelnému poškodeniu blízkych vrstiev tkaniva a je možné vykonať zásah s presnosťou. Ak je pre excimerové laserové žiarenie energia fotónu (6,4 eV) porovnateľná s disociačnou energiou, tak v prípade jednomikrónového žiarenia (1,2 eV) je minimálne polovičná, ba až sedemkrát menšia, čo zabezpečuje popísaný efekt a otvára nové možnosti v laserovej oftalmológii.

Dnes sa intenzívne rozvíja fotodynamická diagnostika a liečba rakoviny na báze lasera, ktorého monochromatické žiarenie vybudí fluorescenciu fotosenzibilizačného farbiva a iniciuje selektívne fotochemické reakcie spôsobujúce biologické premeny v tkanivách. Podávané dávky farbiva sú 0,2–2 mg/kg. V tomto prípade sa fotosenzibilizátor hromadí prevažne v nádore a jeho fluorescencia umožňuje určiť lokalizáciu nádoru. Vplyvom prenosu energie a zvýšením výkonu lasera vzniká singletový kyslík, ktorý je silným oxidačným činidlom, čo vedie k deštrukcii nádoru. Podľa opísanej metódy sa teda uskutočňuje nielen diagnostika, ale aj liečba onkologických ochorení. Treba si uvedomiť, že zavedenie fotosenzibilizátora do ľudského tela nie je úplne neškodný zákrok a preto je v niektorých prípadoch lepšie použiť takzvanú laserom indukovanú autofluorescenciu. Ukázalo sa, že v niektorých prípadoch, najmä pri použití krátkovlnného laserového žiarenia, zdravé bunky nefluoreskujú, zatiaľ čo rakovinové bunky vykazujú fluorescenčný efekt. Táto technika je výhodnejšia, ale stále slúži hlavne na diagnostické účely (hoci nedávno boli podniknuté kroky na dosiahnutie terapeutického účinku). Náš ústav vyvinul sériu prístrojov pre fluorescenčnú diagnostiku aj fotodynamickú terapiu. Toto zariadenie je certifikované a je ním sériovo vyrábaných 15 kliník v Moskve.

Pre endoskopické a laparoskopické operácie je nevyhnutnou súčasťou laserovej inštalácie prostriedok na dodávanie žiarenia a formovanie jeho poľa v oblasti interakcie. Takéto zariadenia sme navrhli na báze multimódových optických vlákien, umožňujúcich prevádzku v spektrálnej oblasti od 0,2 do 16 mikrónov.

S podporou Federálnej agentúry pre vedu a inovácie IOF vyvíja techniku na hľadanie distribúcie veľkosti nanočastíc v kvapalinách (a najmä v ľudskej krvi) pomocou kvázi-elastickej spektroskopie rozptylu svetla. Zistilo sa, že prítomnosť nanočastíc v kvapaline vedie k rozšíreniu centrálneho vrcholu Rayleighovho rozptylu a meranie veľkosti tohto rozšírenia umožňuje určiť veľkosť nanočastíc. Štúdia veľkostných spektier nanočastíc v krvnom sére pacientov s kardiovaskulárnymi poruchami preukázala prítomnosť veľkých proteín-lipidových zhlukov (obr. 7). Zistilo sa tiež, že veľké častice sú charakteristické aj pre krv pacientov s rakovinou. Navyše s pozitívnym výsledkom liečby vrchol zodpovedný za veľké častice zmizol, ale v prípade relapsu sa znova objavil. Navrhovaná technika je teda veľmi užitočná na diagnostiku onkologických aj kardiovaskulárnych ochorení.

Predtým ústav vyvinul novú metódu na detekciu extrémne nízkych koncentrácií organických zlúčenín. Hlavnými komponentmi zariadenia boli laser, hmotnostný spektrometer s časom letu a nanoštruktúrovaná platňa, na ktorej sa adsorboval skúmaný plyn. Dnes sa toto zariadenie upravuje na rozbor krvi, čím sa otvoria aj nové možnosti pre včasnú diagnostiku mnohých chorôb.

Vyriešenie množstva medicínskych problémov je možné len spojením úsilia v niekoľkých oblastiach: to zahŕňa základný výskum laserovej fyziky, podrobné štúdium interakcie žiarenia s hmotou, analýzu procesov prenosu energie, lekársky a biologický výskum a vývoj liečebné technológie.

4 YSGG - Ytrium Scandium Gallium Granát(ytrium scandium gálium granát).

YLF- Fluorid ytrium lítny(fluorid ytrium-lítny).

Lasery sa v chirurgickej praxi používajú už dlho a mnohé kliniky túto technológiu aktívne využívajú. Ale pacienti sa stále čudujú, aké je to bezbolestné a účinné? Zástupca hlavného lekára pre chirurgiu siete kliník MEGI pre dospelých a deti, doktor vied Aidar Gallyamov poskytol rozhovor pre noviny ProUfu.ru a odpovedal na túto otázku.

– Ako funguje lekársky laser?

– Laserové zariadenie je unikátne zariadenie, ktoré vyžaruje tenký lúč svetla. Obsahuje obrovské množstvo energie, ktorá dokáže prerezať a zvariť tkanivo a zastaviť krvácanie. Na tomto princípe fungovania je založený takzvaný laserový skalpel.

Použitie lasera je v skutočnosti bezbolestné a efektívne, pretože poskytuje:

1. Operácia je nekrvavá, pretože pri rezaní sa okraje vypreparovaných tkanív koagulujú a vypreparované cievy sa utesnia. Strata krvi je prakticky nulová.

2. Presnosť práce chirurga. Línia rezu sa ukáže byť úplne rovnomerná, bez ohľadu na hustotu tkaniva (napríklad, keď zasiahne husté tkanivo alebo oblasť kosti, lúč sa na rozdiel od bežného skalpelu neodchýli na stranu).

3. Úplná sterilita, dosahuje sa vďaka tomu, že pri manipulácii s laserom nedochádza ku kontaktu s tkanivami, navyše žiarenie pôsobí antibakteriálne a antisepticky.

4. Bezbolestné. Laserové ošetrenie je prakticky bezbolestné a nevyžaduje dlhú pooperačnú rehabilitáciu.

– Existuje názor, že pomocou lasera môžete odstrániť iba krtky, papilómy a liečiť kŕčové žily, je to pravda?

- Len čiastočne. Všetko závisí od kliniky. Niektorí sa špecializujú len na tieto laserové zákroky, iní využívajú laser na širšiu škálu zákrokov. V každom prípade je veľmi dôležité, aké medicínske laserové centrum si vyberiete. Hlavná vec je, že klinika má najmodernejšie vybavenie. V Ufe nedávno otvorila sieť ambulancií pre dospelých a deti MEGI Centrum laserovej chirurgie. Toto centrum predstavuje najnovšie vybavenie: sedem polovodičových laserových systémov, z toho štyri od IPG (IPG), najlepšie na svete z hľadiska kvality a možností vybavenia.

– Aké je medicínske využitie laserového žiarenia vo vašom centre?

– Pomocou laserových prístrojov v MEGI môžete získať lekársku starostlivosť v oblastiach: proktológia, urológia, gynekológia, mamológia, chirurgia, flebológia.

V proktológii sa hemoroidy odstraňujú laserom, vyrezávajú sa trhliny v análnom kanáli, odstraňujú sa novotvary rekta (polypy a kondylómy) pomocou lasera sa vykonávajú minimálne invazívne operácie, vaporizácia hemoroidov bez a jediný rez.

V urológii sa vykonáva endourologické laserové odstránenie polypov a nádorov močového mechúra, novotvarov urogenitálnej oblasti (polypy a kondylómy) a používa sa pri obriezke. Na ničenie kameňov v močových cestách sa používa laser, nazýva sa to kontaktná laserová litotrypsia.

V gynekológii sa lasery používajú na odstránenie maternicových myómov a vykonávanie operácií vaječníkov. Používa sa aj pri liečbe erózie krčka maternice a odstraňovaní nádorov.

V mamológii sa takmer všetky operácie vykonávajú pomocou laserových systémov. Pri cystickej mastopatii sa široko používa metóda punkcie - laserová ablácia cýst a iných novotvarov mliečnych žliaz.

Pri chirurgickom zákroku sa odstraňujú novotvary kože a mäkkých tkanív (papilómy, rôzne krtky, aterómy, lipómy, fibrómy); používa sa pri operáciách v dutine brušnej (pri endoskopických operáciách je laser nevyhnutný pri operáciách pečene, sleziny, pankreasu), odstraňovaní stareckých škvŕn a tetovaní.

Vo flebológii sa lasery používajú na liečbu kŕčových žíl, flebektómiu, laserovú rádiofrekvenčnú obliteráciu žíl a metličkovitých žíl, ako aj skleroterapiu.

– Ako sa rozhodnúť pre medicínsku laserovú operáciu?

– Ako chirurg tvrdím, že lasera sa netreba báť. Ak ste si vybrali dobrú kliniku s modernými operačnými sálami, kde sú chirurgické zákroky pre pacienta vykonávané rýchlo a bezbolestne, buďte si istí vynikajúcim výsledkom. Naše MEGI centrum má na to vytvorené všetky podmienky. V prípade potreby a želania môže pacient v skorom pooperačnom období stráviť nejaký čas na oddelení pod dohľadom skúseného zdravotníckeho personálu.

Operácia uší na korekciu estetických chýb už nikoho neprekvapí. V modernej plastickej chirurgii zaujíma popredné miesto spolu s rinoplastikou (operácia nosa). Vysoko kvalifikovaní lekári a moderné vybavenie umožňujú vykonať tento postup tak rýchlo, bezbolestne a čo je najdôležitejšie, úspešne.

Tradičná chirurgia zahŕňa použitie skalpelu. Tento chirurgický nástroj sa používa už mnoho storočí. Ale dnes má silného konkurenta - laserový lúč, pomocou ktorého sa vykonáva veľa operácií na rôznych častiach ľudského tela vrátane uší. Vznik alternatívy vyvoláva logickú otázku: „Čo je lepšia otoplastika, laser alebo skalpel, aký je rozdiel?

Aby ste pochopili rozdiel medzi skalpelom a laserom, musíte sa rozhodnúť, čo majú spoločné:

indikácie na korekciu uší;
účely chirurgie uší;
kontraindikácie otoplastiky;
príprava na operáciu;
metodika vykonávania opravného postupu;
obdobie zotavenia.

Korekcia ušnice sa vykonáva predovšetkým na estetické účely. Náznakom by mala byť túžba klienta zmeniť tvar uší, ak nevyzerajú esteticky. Ďalším cieľom otoplastiky je obnoviť chýbajúce časti ucha. Takýto nedostatok môže vzniknúť v dôsledku abnormálneho vývoja ucha alebo jeho poranenia v dôsledku popálenín, omrzlín alebo mechanického namáhania.

Čo opravuje otoplastika:

eliminuje odstávajúce uši (odstraňuje hypertrofované tkanivo chrupavky, tvorí antihelix);
zlepšuje vzhľad ušnice;
znižuje veľké uši (makrotia);
eliminuje asymetriu;
obnovuje malé, stočené uši (mikrotia);
obnovuje alebo zmenšuje ušný lalôčik.

Kontraindikácie otoplastiky sú rovnaké pre akýkoľvek typ operácie. Patria sem choroby krvi, choroby endokrinného systému, infekčné choroby, zápaly uší, exacerbácia chronických chorôb, predispozícia ku keloidným jazvám.

Ak pacient s kontraindikáciami podstúpi otoplastiku, sú možné vážne komplikácie. Operáciu ucha je preto možné vykonať až po vyšetrení u praktického lekára a lekára ORL. Testy krvi a moču sú povinné. Krv sa odoberá na biochemický rozbor, vylúčenie AIDS a hepatitídy a stanovenie zrážanlivosti krvi.

Priebeh a metodika operácie závisí od ušnej chyby, ktorú je potrebné odstrániť.

Lekár vykoná predbežnú prípravu: vykoná merania ucha a vykoná počítačové modelovanie.
Pred vykonaním rezov chirurg urobí značky na uchu.
Potom pomocou skalpelu alebo laserového lúča urobí potrebné rezy, oddelí kožu od chrupavky a napraví ušnicu.
Ak sú odstávajúce uši eliminované, potom sa operácia vykoná rezom na zadnej strane ucha, v blízkosti kožného záhybu, a chrupavka sa zošije, vyreže alebo sa odstráni jej prebytok.
V prípade zmenšenia ucha sa urobí rez v prednej časti v oblasti záhybu špirály a vyrežú sa prebytočné časti chrupavky.
Korekcia ušného lalôčika zahŕňa zašitie sĺz alebo odstránenie prebytočného tukového tkaniva a kože.
Operácia trvá od 30 minút do 2 hodín.

Obdobie zotavenia pozostáva z dodržiavania množstva pravidiel a starostlivosti o ucho.

Počas prvého týždňa budete musieť nosiť otoplastický obväz a denne meniť obväzy.

Pred odstránením stehov si nenamočte ucho ani si neumývajte vlasy.

Minimálne dva mesiace je zakázané navštevovať bazén, saunu alebo športovať. Úplné uzdravenie ucha nastáva po šiestich mesiacoch.

Hlavným rozdielom medzi skalpelom a laserovou otoplastikou sú tieto faktory:

čas laserovej operácie je kratší ako pri klasickej operácii;
strata krvi pri skalpelovej otoplastike je významná a pri použití skalpelu je minimálna;
infekčná kontaminácia je vylúčená laserovou korekciou, zatiaľ čo nedostatočné antiseptiká pri práci so skalpelom môžu viesť k závažným zápalovým procesom;
po laserovej otoplastike je bolesť minimálna, ale v dôsledku práce so skalpelom ucho bolí dlho a silne;
Laserová korekcia ušnice umožňuje rýchlejšie hojenie ucha, a preto skracuje dobu zotavenia.

Aký druh otoplastiky sa vykonáva, laser alebo skalpel, závisí od kvalifikácie chirurga a dostupnosti moderného vybavenia na klinike. Centrá plastickej chirurgie vybavené najnovšími laserovými zariadeniami nájdete takmer vo všetkých veľkých a stredne veľkých mestách Ruska: Voronež, Čeľabinsk, Samara, Nižný Novgorod, Jekaterinburg a mnoho ďalších.

Otoplastika skalpelom a laserová korekcia uší

Bez ohľadu na to, akým nástrojom sa korekcia vykonáva, chirurg v nej musí byť zbehlý. Majster svojho remesla cíti rozdiel v práci so skalpelom a laserovým lúčom. Ale to je tiež zaujímavé pre pacienta, najmä preto, že laserová korekcia uší sa považuje za bezkrvnú a bezbolestnú operáciu. Pozrime sa bližšie na to, ako fungujú lasery a skalpely.

Otoplastika skalpelom: vlastnosti nástroja a operácie

Skalpel je chirurgický nôž vyrobený z lekárskej nehrdzavejúcej ocele. Skladá sa z čepele, špicatého hrotu a rukoväte. Účelom nástroja je rezať mäkké tkanivo počas operácie. V závislosti od účelu môžu mať skalpely rôzne veľkosti a hendikepy.

Pri korekcii uší sa rez a práca s tkanivom chrupavky robí skalpelom. Najprv sa na koži urobí rez, potom sa z chrupavky odstráni kožné tkanivo. Počas tejto manipulácie krv hojne prúdi z rany, ktorá sa musí pravidelne odstraňovať.

Práca s chrupavkou často vyžaduje veľa malých rezov pozdĺž línií zmien, inými slovami, dochádza k perforácii chrupavkového tkaniva. Ide o starostlivú prácu, ktorá si vyžaduje presnosť pohybov chirurga a jemnosť rezov.

Odstránenie prebytočnej chrupavky je nemenej dôležité, pretože nepresnosť môže negatívne ovplyvniť výsledok a viesť k tvorbe jaziev. Otoplastika skalpelom vyžaduje zvýšenú antisepsu pracovného priestoru. Pretože aj mierna kontaminácia prispieva k prenikaniu infekcie do otvorených rán.

Nevýhody korekcie uší skalpelom sú zrejmé:

výrazná strata krvi, hojne tečúca krv sa môže hromadiť pod kožou a viesť k takej komplikácii, ako je hematóm, ktorý môže spôsobiť nekrózu chrupavky;
zvýšené riziko infekcie rany a v dôsledku toho komplikácie vo forme perichondritídy, zápalu stredného ucha, zápalu a hnisania mäkkých tkanív;
dlhé obdobie zotavenia v dôsledku vážneho poranenia ucha;
tvorba zjazvenia tkaniva v dôsledku nepresných rezov.

Napriek nevýhodám je operácia skalpelom celkom bezpečná a presná.

Okrem toho je infekcia počas operácie zriedkavá a zručnosť profesionálnych chirurgov nezanecháva jazvy.

Laserová otoplastika: vlastnosti nástroja a operácie

Laser na vykonávanie operácií (laserový skalpel) sa skladá z dvoch častí. Stacionárna časť obsahuje samotný generátor žiarenia a riadiace jednotky. Pohyblivá časť je kompaktný žiarič spojený s hlavnou jednotkou svetlovodom. Laserový lúč sa prenáša cez svetlovod do žiariča, pomocou ktorého lekár vykonáva potrebné manipulácie. Samotné žiarenie je transparentné, čo umožňuje chirurgovi vidieť celú operovanú oblasť.

Tkanivové rezy laserovým skalpelom sa robia čo najtenšie, keďže dopad lúča na operovanú oblasť je obmedzený na šírku približne 0,01 mm. V mieste expozície sa teplota tkaniva zvýši na približne 400 stupňov, v dôsledku čoho sa oblasť pokožky okamžite spáli a čiastočne sa odparí, to znamená, že proteíny sa zrážajú a kvapalina prechádza do plynného stavu.

Tento dôvod vysvetľuje minimálne množstvo krvi počas operácie a nemožnosť nakaziť sa infekciou. Laserový lúč pôsobí na chrupku veľmi jemne bez toho, aby ju nad mieru nutne poškodil. Hrany sú zaoblené a hladké, čo umožňuje čo najpresnejšiu zmenu tvaru ušnice.

Laserová otoplastika má nasledujúce výhody:

infekcia tkaniva je vylúčená;
minimálne množstvo krvi počas a po operácii;
dochádza k rýchlej regenerácii tkaniva;
rehabilitačné obdobie sa znižuje;
uši vyzerajú čo najprirodzenejšie (žiadne jazvy).

Cena za laserovú otoplastiku v Moskve je od 33 000 rubľov, v Petrohrade - od 30 000 rubľov.

Keď už hovoríme o CO 2 laseri, je potrebné poznamenať jeho všeobecne uznávanú účinnosť v chirurgii mäkkých tkanív. Lúč tohto lasera s vlnovou dĺžkou 10 600 nm je najcitlivejší na molekuly vody (H 2 O). Na základe skutočnosti, že ľudské mäkké tkanivá pozostávajú zo 60–80 % vody, dochádza k absorpcii CO 2 laserového žiarenia v nich najvýraznejšie a najúčinnejšie, čo spôsobuje ablačný efekt, inými slovami, efekt „laserového skalpelu“. Ablácia mäkkých tkanív je nevyhnutnou a klinicky významnou podmienkou pre vykonávanie rôznych typov operácií.

Všestrannosť techniky „laserového skalpelu“.

Všestrannosť nášho operačného oddelenia nám umožňuje využiť túto techniku – techniku „laserového skalpela“ – v chirurgii, gynekológii, plastickej chirurgii a urológii.

Dovoľte nám zdôrazniť vlastnosti a výhody interakcie „laserového skalpelu“ s biologickými tkanivami:

nedochádza k priamemu kontaktu s tkanivom, čo znamená, že nehrozí riziko infekcie. Lúč nemôže prenášať vírusy a baktérie (vrátane HIV, vírusovej hepatitídy B a C). Rez vykonaný laserom je sterilný za všetkých podmienok;
sterilizácia tkaniva v chirurgickom poli, ktoré bolo ošetrené laserovým žiarením, a schopnosť pracovať s infikovanými oblasťami tkaniva. Táto príležitosť sa zdá byť pre chirurgov skutočne obrovská;
možnosť jednostupňového odstránenia infikovanej dermálnej cysty s aplikáciou primárneho stehu za predpokladu, že nedôjde k strate krvi a strachu z hematómu rany;
koagulačný účinok žiarenia, ktorý umožňuje získať prakticky bezkrvné rezy. Pohodlie a rýchlosť práce. Bezkrvnosť je stav, ktorý umožňuje chirurgovi pohodlne pracovať tam, kde je to potrebné. Z osobnej skúsenosti: korekciu vrodených a získaných deformácií pier je možné vykonať kvalitatívne a symetricky iba laserovým lúčom;
minimálne tepelné účinky na okolité tkanivá a známy biostimulačný účinok lasera spôsobujú rýchle hojenie rán a citeľné skrátenie pooperačného obdobia.

Vďaka inovatívnym schopnostiam moderných CO 2 laserov, a to modulovaným tvarom laserových pulzov, nezávislému nastaveniu hĺbky ablácie, výkonu a dĺžky pulzu, sa podarilo maximálne zefektívniť a fyziologicky urobiť laserové operácie pri práci s rôznymi typmi tkanív a indikácie.

Je dôležité pochopiť, že bezpečnosť pacienta závisí od kompetencie špecialistu, preto je školenie lekárov v laserovej technike nevyhnutnou podmienkou pre využitie laserových technológií v lekárskej praxi.

Ako klasický chirurg som mal k laserovému lúču ambivalentný postoj. Počas môjho profesionálneho rastu som musel pracovať s viacerými laserovými systémami, no za začiatok môjho uvedomelého prístupu k laserovým operáciám môžem považovať moment, kedy bol v našom Centre zavedený do klinickej praxe DEKA CO 2 laserový systém SmartXide2. Voľba tohto systému bola spôsobená jeho univerzálnosťou pre rôzne oblasti medicíny a prítomnosťou v ňom množstva inovatívnych schopností, ktoré priamo ovplyvňujú zvýšenie efektivity a individualizácie prístupov v chirurgickej praxi:

tvary modulovaných laserových impulzov Pulse Shape Design a možnosť ich výberu a zmeny,
stupňovité nastavenie hĺbky ablácie, tzv. stacks,
nezávislé nastavenie parametrov laserového žiarenia: výkon, dĺžka impulzu, vzdialenosť medzi bodmi, tvar impulzu, zásobníky, geometria snímanej oblasti, poradie skenovania.

Prvým použitím CO 2 lasera v mojej praxi bolo odstránenie nezhubných kožných lézií. Použitie laserového systému prinieslo nepopierateľné výhody, medzi ktoré patrí jednoduchosť a rýchlosť procesu, jasná vizualizácia okraja útvaru, možnosť pracovať na akejkoľvek časti tela, vrátane slizníc a pohyblivej časti tela. viečka, estetika výsledku a rýchle hojenie.

Nevýhodou laserovej expozície je obtiažnosť odberu biopsie.

Expozícia laserom sa teda môže považovať za najprijateľnejší spôsob odstránenia benígnych formácií.

Účinné je aj použitie lasera SmartХide2 DOT na odstránenie podkožných útvarov ako ateróm, fibróm a pod. Laserový lúč umožňuje presnú disekciu vrstiev kože. Membrány cysty sú dobre vizualizované. Táto metóda je nevyhnutná v prítomnosti perifokálneho zápalu a zvýšeného krvácania v dôsledku množstva tkaniva. Vo všetkých týchto prípadoch bol útvar úplne odstránený, pooperačná rana bola suchá a bez krvácania, vrátane kapilárneho krvácania. Vo všetkých prípadoch boli rany zašité bez drenáže. Bola predpísaná antibiotická liečba. Počas kontrolných vyšetrení bola zaznamenaná pozitívna dynamika a hojenie rán podľa primárneho zámeru.

Klinické príklady

Klinický prípad 1

Pacient, 32 rokov. Bola navrhnutá transkonjunktiválna bilaterálna blefaroplastika s použitím lasera. Cez dolný fornix spojovkového vaku bol uskutočnený prístup k paraorbitálnemu tkanivu (SP 3 W), nadbytok bol odstránený (SP 6 W). Rana bola uzavretá jedným stehom Vicryl 6.0. V pooperačnom období boli v porovnaní s klasickou technikou v menšej miere pozorované opuchy a modriny. Nehrozilo žiadne riziko poranenia oka elektrickým prúdom, pretože sa nepoužil elektrokoagulátor.

mínusy: nutnosť používať jednorazové konjunktiválne clony, čo následne zvyšuje následky pooperačnej konjunktivitídy.

Závery: Táto technika výrazne uľahčuje prácu chirurga a zabezpečuje menšiu traumu tkaniva počas operácie. Pre súčasnú frakčnú laserovú expozíciu kože periorbitálnej oblasti (pseudoblepharoplastika) je táto metóda nevyhnutná.

Ryža. 1a. Foto pred operáciou

Ryža. 1 b. Foto na 6. deň po operácii.

Klinický prípad 2

Pacient, 23 rokov. Posttraumatická deformácia pery. Uskutočnil sa pokus o symetriu pier. Na operačnej sále s elektrokoagulátorom pomocou značenia bola vykonaná modelácia hornej pery. Operácia trvala 20 minút, stabilná hemostáza – +40 minút. Výsledok: pacient je spokojný na 80 %. Po analýze výsledkov bola pacientovi ponúknutá korekcia pier pomocou lasera SmartХide2. V režime Smart Pulse 6W pomocou 7” trysky bola vykonaná ablácia prebytočného a zjazveného tkaniva hornej pery. Stehy boli umiestnené pomocou Vicryl Rapide 5.0. Pacientovi sa odporúča starať sa o ranu, kým opuch nezmizne (do 14 dní). Dva mesiace po operácii je výsledok 100% uspokojivý pre pacienta aj pre chirurga.

Mínusy metóda laserovej korekcie: nezistená.

Závery: V tejto fáze považujem korekciu deformácií pier CO 2 laserom za najlepšiu možnú metódu.

Klinický prípad 3

Pacient, 44 rokov. Bola navrhnutá plastická operácia horných viečok. Bola vykonaná excízia prebytočnej kože horného viečka. Ablácia úseku m. orbicularis oculi, jeho disekcia a odstránenie nadbytočného paraorbitálneho tkaniva. Výhody použitia lasera sú rýchlosť operácie a čistota rany.

mínusy: Vzhľadom na veľké rozmery laserových násadcov sú na získanie hladkého chirurgického okraja potrebné dokonale kalibrované a presné pohyby chirurga.

Ryža. 2a. Fotografia pacienta pred operáciou

Ryža. 2b. Fotografia pacienta 4 mesiace po operácii

Záver

Preukázané klinické prípady a výsledky laserovej operácie systémom SmartXide2 preukázali hmatateľnú komparatívnu výhodu tejto metódy oproti klasickej chirurgickej metóde v dôsledku lepšej estetiky, skráteného času rehabilitácie, menšej traumatizácie tkaniva, výborného hojenia rán a v dôsledku toho aj vysokej percentuálna spokojnosť lekára a pacienta so zákrokom.

Zavedenie uvažovanej laserovej technológie do medicínskej praxe teda považujem za klinicky realizovateľné a ekonomicky opodstatnené. Som si istý, že dynamický rozvoj laserových technológií už predurčil veľkú budúcnosť laserovej chirurgie.

Vďaka jedinečným vlastnostiam laserového žiarenia sú lasery nenahraditeľné v rôznych oblastiach vedy, vrátane medicíny. Lasery v medicíne otvorili nové možnosti v liečbe mnohých chorôb. Laserovú medicínu možno rozdeliť do hlavných sekcií: laserová diagnostika, laserová terapia a laserová chirurgia.

História nástupu laserov v medicíne - aké vlastnosti lasera spôsobili rozvoj laserovej chirurgie

Výskum využitia laserov v medicíne sa začal v šesťdesiatych rokoch minulého storočia. Zároveň sa objavili prvé laserové medicínske prístroje: prístroje na ožarovanie krvi. Prvá práca o použití laserov v chirurgii v ZSSR bola vykonaná v roku 1965 v Moskovskom onkologickom výskumnom ústave pomenovanom po. Herzen spolu s JE Istok.

Laserová chirurgia využíva pomerne silné lasery, ktoré dokážu silne zahriať biologické tkanivo, čo spôsobí jeho odparovanie alebo rezanie. Využitie laserov v medicíne umožnilo vykonávať dovtedy zložité alebo úplne nemožné operácie efektívne a s minimálnou invazivitou.

Vlastnosti interakcie laserového skalpelu s biologickými tkanivami:

Žiadny priamy kontakt nástroja s tkanivom, minimálne riziko infekcie.
Koagulačný účinok žiarenia umožňuje získať prakticky nekrvavé rezy a zastaviť krvácanie z krvácajúcich rán.
Sterilizačný účinok žiarenia je preventívnym opatrením pre infekciu operačného poľa a rozvoj pooperačných komplikácií.
Schopnosť kontrolovať parametre laserového žiarenia umožňuje získať potrebné účinky pri interakcii žiarenia s biologickými tkanivami.
Minimálny vplyv na blízke tkanivá.

Využitie laserov v chirurgii umožňuje efektívne vykonávať širokú škálu chirurgických zákrokov v stomatológii, urológii, otorinolaryngológii, gynekológii, neurochirurgii atď.

Výhody a nevýhody používania laserov v modernej chirurgii

Hlavné výhody laserovej chirurgie:

Výrazné skrátenie prevádzkového času.
Nedochádza k priamemu kontaktu nástroja s tkanivami a v dôsledku toho k minimálnemu poškodeniu tkanív v oblasti operácie.
Zníženie pooperačného obdobia.
Žiadne alebo minimálne krvácanie počas operácie.
Zníženie rizika tvorby pooperačných jaziev a jaziev.
Sterilizačný účinok laserového žiarenia umožňuje dodržiavať pravidlá asepsie.
Minimálne riziko komplikácií počas operácie a v pooperačnom období.

Nevýhody laserových technológií v chirurgii:

Malý počet zdravotníckych pracovníkov absolvoval špeciálne školenie na prácu s lasermi.
Nákup laserového zariadenia si vyžaduje značné náklady na materiál a zvyšuje náklady na liečbu.
Používanie laserov predstavuje určité nebezpečenstvo pre zdravotníkov, preto musia pri práci s laserovými zariadeniami prísne dodržiavať všetky bezpečnostné opatrenia.
Účinok použitia laserov v niektorých klinických prípadoch môže byť dočasný a môže byť potrebná ďalšia operácia.

Čo dnes dokáže laserová chirurgia – všetky aspekty využitia laseru v chirurgii

V súčasnosti sa laserová liečba používa vo všetkých oblastiach medicíny. Laserové technológie sa najviac využívajú v oftalmológii, stomatológii, všeobecnej, cievnej a plastickej chirurgii, urológii a gynekológii.

Lasery v stomatochirurgii sa používajú pri týchto operáciách: frenektómia, gingivektómia, odstránenie kukiel pri perikoronitíde, robenie rezov pri inštalácii implantátov a iné. Využitie laserových technológií v zubnom lekárstve umožňuje znížiť množstvo používaných anestetík, vyhnúť sa pooperačným opuchom a komplikáciám a urýchliť dobu hojenia pooperačných rán.

Príchod lasera radikálne zmenil vývoj oftalmológie. Pomocou lasera môžete robiť ultra presné rezy až na mikrón, čo nedokáže ani veľmi skúsený chirurg. V súčasnosti je možné pomocou laseru vykonávať glaukóm, ochorenia sietnice, keratoplastiku a mnohé iné.

Laserové technológie umožňujú úspešne eliminovať rôzne vaskulárne patológie: venóznu a arteriovenóznu dyspláziu, lymfangiómy, kavernózne hemangiómy a iné. Liečba cievnych ochorení sa vďaka laserom stala prakticky bezbolestnou s minimálnym rizikom komplikácií a dobrým kozmetickým efektom.

Laserový skalpel sa používa pri veľkom množstve operácií:

V dutine brušnej (apendektómia, cholecystektómia, excízia zrastov, reparácia hernie, resekcia parenchýmových orgánov atď.).
Na tracheobronchiálnom strome (odstránenie tracheálnych a bronchiálnych fistúl, rekanalizácia obštrukčných nádorov priedušiek a priedušnice).
V otorinolaryngológii (korekcia nosovej priehradky, adenektómia, odstránenie jazvových stenóz vonkajšieho zvukovodu, tympanotómia, odstránenie polypov a pod.).
V urológii (odstránenie karcinómov, polypov, aterómu kože mieška).
V gynekológii (odstránenie cýst, polypov, nádorov).

Používajú sa aj lasery. Takmer všetky kliniky vykonávajúce takéto operácie majú vo svojom arzenáli laserové vybavenie. Uskutočnenie rezov pomocou laserového skalpelu vám umožní vyhnúť sa opuchom, podliatinám a znížiť riziko infekcie a komplikácií.

Je ťažké pomenovať oblasť medicíny, kde vlastnosti laserového žiarenia neboli efektívne využité. Pokračujúce zdokonaľovanie laserových technológií a vzdelávanie čoraz väčšieho počtu zdravotníckych pracovníkov na prácu s laserom pravdepodobne povedie v blízkej budúcnosti k prevahe laserovej chirurgie nad tradičnými metódami chirurgických zákrokov.