Читать онлайн «Современные хирургические инструменты». Страница 20

4. Физические свойства облучаемой ткани (пигментация, толщина, плотность, степень наполнения кровью).

К настоящему времени разработаны десятки типов лазеров, предназначенных для выполнения разнообразных хирургических операций.

Хирургические лазеры различают по следующим показателям:

– длина волны;

– модальность (непрерывная или прерывистая генерация световой энергии);

– способ подведения излучения к тканям (контактный или бесконтактный).

Феномен абляции, развивающийся при взаимодействии лазерного излучения с живыми тканями, является сложным и до настоящего времени недостаточно изученным явлением.

Различают следующие механизмы взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями.

Механизм 1

Условия:

– Длина волны – 1064 нм.

– Глубина проникновения излучения – до 5–7 мм.

При взаимодействии излучения лазера с живой тканью процессы развиваются в следующей последовательности:

1. При температуре до 43 °C энергия фотонов лазерного излучения превращается в тепловую, но термические поражения ткани обратимы.

2. Коагуляция тканей начинается по достижении температуры около 55 °C.

3. При повышении температуры до 100 °C размер зоны некроза тканей постепенно увеличивается.

4. Превышение уровня 100 °C сопровождается интенсивным испарением воды и термическим распадом органических молекул (пиролизом).

5. Превышение температуры 300 °C приводит к горению поверхностных слоев с выделением дыма. При этом продукты сгорания осаждаются на поверхности формирующегося абляционного кратера (рис. 40).

Рис. 40. Последовательность изменений в тканях при воздействии лазерного луча (по: Неворотин А. И. Введение в лазерную хирургию, 2000 [3]): а – локальный разогрев ткани; б – увеличение зоны некроза; в – термический распад органических молекул; г – формирование абляционного кратера, осаждение продуктов горения на его поверхности.

Механизм 2

Условия:

– Длина волны – от 3 до 10 нм.

– Глубина проникновения в ткани – до 8-12 мм.

Действие этого механизма обеспечивается инфракрасными лазерами (СО2-лазер). Наиболее ярко этот механизм проявляется при воздействии на мягкие водосодержащие ткани.

Фазы процесса:

1. Быстрый непосредственный разогрев межтканевой жидкости при достижении температуры 50–70 °C.

2. Опосредованное увеличение температуры неводных компонентов ткани.

3. При достижении температуры 100 °C и выше происходит взрывное испарение тканевой воды. Водяной пар вместе с фрагментами тканевых структур извергается за пределы зоны воздействия.

Таким образом, указанный механизм действия лазерного излучения необходимо использовать для достижения максимальной абляции, сопровождающейся незначительными термическими повреждениями тканей. Лазеры с такими характеристиками используют для рассечения следующих тканей:

– кожи;

– мышц;

– стенки полого органа (желчного пузыря, мочевого пузыря, тонкой или толстой кишки).

Механизм 3

Условия:

– Длина волны – 70-100 нм.

– Глубина проникновения в ткани – 3–6 мм.

Этот механизм принципиально не отличается от механизма 2. Под действием мощных, превышающих порог абляции, импульсов лазеров развиваются следующие фазы процесса:

1. Облучаемый материал расплавляется.

2. Разрушенные ткани извергаются из образовавшегося кратера.

Указанный механизм действия предназначен для воздействия на следующие ткани:

– кость;

– эмаль зубов;

– дентин зубов.

При воздействии лазерного излучения на твердые ткани, их разогрев и расплавление происходят одновременно с развитием процесса постоянного взрывного испарения («термальный» или «испарительный» тип абляции).

Лазеры, обеспечивающие действие механизма 3, целесооб-

разно использовать для рассечения:

– костей;

– хрящевой ткани.

При моделировании данного механизма взаимодействия лазерного излучения с тканями возможно размельчение камней в просвете полых органов (мочевого пузыря, мочеточника, желчного пузыря).

Механизм 4

Условия:

– Длина волны – от 193 до 300 нм.

– Глубина проникновения в ткани – 2–9 мм.

Функционирование этого механизма обеспечивают лазеры, работающие в ультрафиолетовой части спектра. Наибольший практический интерес представляют так называемые эксимерные лазеры:

– ArF;

– XeCl;

– KrF.

Механизм действия эксимерных лазеров имеет следующие особенности:

1. Излучение эксимерных лазеров (то есть лазеров, использующих энергию возбужденных димеров – молекул Ar2, F2, Xe2, Kr2) интенсивно поглощается неводными компонентами мягких и твердых тканей.

2. Энергия фотонов в эксимерных лазерах в 10–15 раз выше.

3. Вода практически не поглощает энергию эксимерных лазеров.

При взаимодействии луча лазера с тканями процесс развивается в определенной последовательности:

– вначале происходит быстрое разрушение молекул на отдельные фрагменты;

– затем фрагменты молекул взрывоподобно извергаются наружу с образованием абляционного кратера.

С учетом минимального травматического воздействия на окружающие ткани эксимерные лазеры можно применять для следующих действий:

– эндоваскулярное удаление атеросклеротических бляшек;

– рассечение надкостницы и кости;

– рассечение хряща;

– прецизионные операции на оболочках глазного яблока.

Лазерное излучение к тканям можно подводить к тканям двумя способами:

– контактным;

– бесконтактным.

1. Бесконтактный способ:

– передача излучения через систему линз и диафрагм;

– передача излучения через подвижную систему зеркал и фокусирующую линзовую насадку;

– подведение луча через гибкий полый световод с зеркальной поверхностью;

– использование гибкого кварцевого световода;

– сочетание гибкого кварцевого световода с фокусирующей оптической системой.

2. Контактный способ:

– непосредственное соприкосновение острия заточенного наконечника световода с поверхностью тканей.

Световод для подведения лазерного излучения к тканям представляет собой гибкий кабель, стенка которого состоит из следующих слоев: