ЛАЗЕРЫ В ХИРУРГИИ И СИЛОВОЙ ТЕРАПИИ

Выше нами рассматривались особенности лазеров на CO₂, делающие этот тип лазеров весьма привлекательным для медицинских применений. Учитывая (Л.15), к ним можно добавить еще одно, не менее существенное: излучение с длиной волны 10600 нм сильно поглощается тканевой водой и очень неглубоко (на ~ 50 мкм) проникает вглубь биоткани. Рабочая плотность мощности на поверхности обычно составляет 10³–10⁴ Вт см^-2. При глубине проникновения ~50 мкм объемная плотность достигает, тем самым, ~5*10⁵ ¸ 5*10⁶ Вт ·см^-3, что вызывает быстрое испарение тканевых жидкостей, затем обугливание (карбонизацию) сухого остатка. Карбонизированная ткань ввиду более высо­кого поглощения, чем исходная, еще быстрее разогревается и при температуре 650 – 700 К выгорает (переходит в газообразную фазу). Температура газообразных продуктов сгорания составляет обычно 1100 – 1300 К. Таким образом, лазерное рассечение тканей представляет собой сложный многоступенчатый процесс, ничего общего не имеющий с традиционным механическим рассечением. Выделим основные особенности процесса:

1. Отсутствие прямого механического контакта инструмента с биотканью, устраняющее опасность инфицирования оперируемых органов и обеспечивающее проведение операции на свободном операционном поле.

2. Гемостатическое действие излучения, позволяющее получать бескровные разрезы и тем самым резко уменьшать кровопотери при операции и не пользоваться кровоотсосами.

3. Собственное стерилизующее действие излучения, позволяю­щее существенно уменьшить процент осложнений в послеоперационном периоде.

4. Возможность управления параметрами лазерного излучения в широких пределах, позволяющая получать различные эффекты при взаимодействии излучения с биотканями.

5. Минимальное воздействие на близлежащие ткани (даже при учете карбонизации границ разреза).

Подвод лазерного излучения с длиной волны 10600 нм к облучаемой ткани осуществляется о помощью двух типов световодов: гибких на основе специальных волокон и зеркально-шарнирных на основе полых жестких трубок с зеркалами, встроенными в шарниры. Поскольку выбор оптических волокон для этого диапазона пока еще крайне ограничен, и они не отличаются совершенством (высокие потери, токсичность, нестабильность параметров при работе в условиях операционной), подавляющее большинство выпускаемых промышленно лазерных скальпелей работают с зеркально-шарнирными световодами. Перемещение сфокусированного пятна излучения в пределах операционного поля осуществляется с помощью оконечной части световода — рукоятки наведения, обладающей необходимым числом степеней свободы (6). Рукоятка наведения обычно делается съемной и стерилизуется кипячением или в автоклаве. Установка оборудуется дымоотсосом. Поскольку основное излучение невидимо, для визуального контроля фокусировки и наведения используется вспомогательный лазер на Nе-Не с малой мощностью (не более 10 мВт), который встраивается в оптическую схему установки так, чтобы его излучение в точности повторяло оптический путь рабочего излучения (лазер-пилот). Включение и выключение лазерного излучения и системы дымоотсоса осуществляется ножной педалью. Установки снабжены системой блокировок, защищающих от случайностей как собственно установку, так и обслуживающий персонал. Микропроцессорная система управления контролирует режим облучения, измеряет дозы, подает необходимые сигналы и осуществляет прочие управляющие функции.

Наконец, характеризуя особенности современных лазерных скальпелей, следует упомянуть суперимпульсный режим работы. Этот режим представляет собой наложение на непрерывный «пьедестал» острых пиков, амплитуды которых существенно превосходят высоту пьедестала. Максимальная средняя добавка мощности за счет «суперимпульсов» достигает ~25% от максимальной мощности в непрерывном режиме, что, как мы помним (л.15), эквивалентно примерно двойному выигрышу в мощности по сравнению с чисто непрерывным режимом. Так что возможности хирурга при использовании суперимпульсного режима резко расширяются, прежде всего, в сторону прецизионности работы (выигрыш за счет импульсного режима обусловлен уменьшением термического воздействия на окружающие зону разреза ткани). Но необходимо помнить, что при уменьшении зоны термического поражения падает и гемостаз, поэтому расширение возможностей требует и совершенствования методики операций. В целом суперимпульсный режим дает хирургу в руки, без особых преувеличений, качественно новое оружие, которое при умелом обращении может делать чудеса в плане проведения немыслимых ранее операций.

Установка на базе СО₂-лазера может работать в режиме сканирования по заданной программе под контролем микропроцессорной системы управления. Этот режим, вообще говоря, следует трактовать шире, чем просто сканирование, поскольку современный уровень проведения лазерных опера­ций позволяет ставить вопрос о бесшовном послеоперационном соединении рассеченных тканей. Как раз эту задачу можно решать с помощью системы сканирования. Во время операции система «запоминает» форму разреза, затем получает задание автоматически «пройтись» по разрезу «размазанным» пучком, плотность мощности в котором за счет сканирования уменьшена как раз настолько, чтобы не рассекать, а, наоборот, «сваривать» ткани. Этот уровень представляет основной интерес для успешного применения такой методики, поскольку он для каждого случая свой. В принципе он может быть с достаточной точностью установлен во время операции по данным гемостаза и введен в память ЭВМ вместе с информацией о форме разреза. Составление программы, задающей в соответствии с этими сведениями режим сканирования — это уже сугубо техническая задача. В комплект установки по желанию заказчика могут быть включены различные аксессуары для работы с жесткими эндоскопами (ларингоскопы, бронхоскопы, цистоуретроскопы, ректоскопы, лапароскопы и т.п.).

В течение долгого времени в хирургических аппаратах доминировали лазеры на углекислом газе (λ=10,6 мкм) и АИГ:Nd (λ=1,06 мкм), излучения которых сильно различаются по глубине проникновения в биоткани, а значит. и по характеру воздействия на них. Остальные типы лазеров имеют более узкие области применения. Именно с использованием этих лазеров были в основном разработаны различные методики [1], хотя с точки зрения наиболее распространенных хирургических воздействий свойства их излучения не являются оптимальными. Излучение СО₂-лазеров при прекрасных режущих свойствах обладает слабыми коагулирующими свойствами; излучение лазеров на АИГ:Nd, наоборот, при прекрасных коагулирующих свойствах обладает слабыми режущими. В последнее время все большей популярностью пользуются полупроводниковые лазеры с длиной волны излучения λ=0,97 мкм), сочетающие хорошие как режущие, так и коагулирующие свойства. Дополнительным преимуществом таких лазеров является сравнительно низкая их стоимость, высокие КПД, ресурс работы и устойчивость к внешним воздействиям при малом весе, габаритах и энергопотреблении. Именно эта длина волны рассматривается в настоящее время в качестве «золотого стандарта» для хирургии.

Остановимся на различии (более чем в 10 раз) поглощения такого излучения в основных хромофорах биотканей – воде и цельной крови (см. лекцию 1). Из-за этого различия характер воздействия на биоткани заметно зависит от их кровенаполнения. В зависимости от применений эта разница может играть положительную или отрицательную роль. Поскольку воспаленные участки биоткани характеризуются повышенным кровенаполнением, указанная разница может обеспечить избирательное воздействие на воспаленные ткани с ослабленным действием на здоровую ткань. Эта же разница используется при чрескожном воздействии на кровеносные сосуды.

В то же время при рассечении ткани привлекательно использовать лазерное излучение, которое примерно одинаково поглощается как кровью, так и водой, поскольку при этом скорость рассечения мало зависит от степени кровенаполнения. С этой точки зрения можно предположить рост интереса к использованию излучения лазеров на Er-активированном волокне с длиной волны рабочего излучения λ=1,56 мкм, для которого эти различия существенно меньше. Тем не менее, можно утверждать, что область применения в хирургии может быть обозначена для всех реализованных к настоящему времени длин волн излучения.

Следует отметить, что во многих случаях на разных этапах операции оказывается предпочтительным использовать лазерное излучение с различными длинами волн. Например, [2] для лапаротомии и на резекционных этапах использовалось излучение СО₂-лазера, обеспечивающее высокую скорость резекции. На этапе холецистэктомии при выделении желчного пузыря из ложа использовалось излучение полупроводникового лазера с длиной волны 0,97 мкм. При этом образовывался тонкий коагуляционный струп, покрывающий ложе желчного пузыря, обеспечивающий удовлетворительный гемо- и холестаз и позволяющий в большинстве случаев обходиться без ушивания ложа.

Работа [2] демонстрирует еще одно преимущество лазерных хирургических воздействий: благодаря хорошему гемостазу, малым отекам и болям, можно расширить область использования симультанных оперативных вмешательств. Симультанными называют операции, проводящиеся одномоментно на двух и более органах по поводу различных заболеваний. Благодаря такому подходу осуществляется одномоментное излечение нескольких заболеваний, предупреждается прогрессирование болезни, лечение которой отложено на более поздний срок, сокращается суммарное время пребывание больного в стационаре и суммарные расходы на лечение больного. Кроме этого устраняется риск повторного наркоза. В работе [2] описывается выполнение операции удаления желчного пузыря симультанно с резекцией печени, желудка, операциях на прямой кишке и матке и т.д. При этом даже у больных пожилого и старческого возраста правильно проведенные симультанные операции не повышают летальность, частоту осложнений и не удлиняют послеоперационный период.