Воздействие излучения хирургического лазера

1. Кровотечение

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.

2. Начальные изменения и увеличение масштаба повреждений

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. Развитие грануляционной ткани, эпителизация и заживление

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.