главная » Литература » Статьи » Использование хирургических диодных лазеров АЛОД-01 в эндоскопической урологии

Использование хирургических диодных лазеров АЛОД-01 в эндоскопической урологии

Использование хирургических диодных лазеров АЛОД-01 в эндоскопической урологии

Авторы:
д.м.н. С.Х. Аль-Шукри, А.В. Соколов, М.Н. Слесаревская, ГОУ ВПО «1-ый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П.Павлова».

АННОТАЦИЯ

Предлагаемое пособие для врачей урологов предусматривает использование высокоэнергетического лазерного излучения с длинами волн 0,81 и 0,97 - 1,06 мкм в хирургическом лечении заболеваний мочеполовых органов с применением лазерных хирургических аппаратов «АЛОД-01». Реализуемые при этом высокая прицезионность, быстрота воздействия, хороший гемостаз и низкая болезненность позволяют проводить операции на наружных и внутренних мочеполовых органах в процессе хирургического вмешательства, осуществлять их амбулаторно, в дневном стационаре или при госпитализации пациента на короткие сроки. При этом уменьшается вероятность рецидивов, легче и быстрее протекает послеоперационный период.
Данное пособие поможет врачам урологам, прошедшим специализацию по лазерной медицине, на практике применить полученные знания.

1. ВВЕДЕНИЕ

Методы хирургических операций с применением высокоэнергетического лазерного излучения для лечения заболеваний мочеполовых органов применяют более тридцати лет, когда появились соответствующие лазерные аппараты и открылись возможности использования лазерного излучения в урологии. Уже тогда, получив хороший клинический эффект, были выявлены преимущества лазерной хирургии по сравнению с другими методами. В настоящее время разработана техника лазерных хирургических вмешательств для всех нозологий в урологии. При помощи широкого внедрения хирургических лазерных технологий в практику врача уролога можно было добиться выведения целого ряда хирургических вмешательств из стационарных условий в амбулаторные. В настоящее время в урологических отделениях и поликлиниках используются многие типы лазеров, отличающиеся способом генерации лазерного излучения, режимами работы и конструкцией. В урологической практике повысился интерес к наиболее дешёвым портативным аппаратам с высокой выходной мощностью, что обусловлено проведением малоинвазивных эндоскопических операций в водной среде.

2. Показания к использованию лазерных операций

Учитывая малоинвазивность, малую болезненность, практическое отсутствие кровотечений, абластичность и стерилизующее действие лазерного излучения, высокую точность при контактной работе с гибким волоконным световодом, рекомендуется широкое применение полупроводникового хирургического лазера для амбулаторного и стационарного лечения следующих урологических заболеваний

  • доброкачественные новообразования мочеиспускательного канала;
  • стриктуры мочеиспускательного канала;
  • лейкоплакия и эндометриоз мочевого пузыря; 
  • кистозные, папилломатозные и псевдополипозные воспалительные разрастания слизистой мочевого пузыря;
  • предраковые и поверхностные раковые опухоли мочевого пузыря до 1 см в диаметре;
  • склероз шейки мочевого пузыря;
  • доброкачественная гиперплазия предстательной железы (объёмом до 40 куб. см).

3. Противопоказания к использованию лазерных операций

  • острое нарушение мозгового кровообращения;
  • острая сердечная, лёгочная, почечная или печёночная недостаточность;
  • инфекционные и лихорадочные состояния;
  • профузная уретральная геморрагия;
  • фотосенсибилизация;
  • декомпенсация неврологического и психиатрического статуса больного.

4. Материально-техническое обеспечение лазерных операций

В медицинской хирургической практике наибольшее распространение получили диодные лазерные аппараты с длинами волн в диапазоне от 0.8 до 1.06 мкм и излучающие, в так называемом, «ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне». Мощность излучения современных аппаратов составляет на сегодняшний день до 120 Вт. Лазеры диапазона 0.8 – 1.06 мкм можно охарактеризовать как тепловые, поскольку основным фактором физического воздействия является тепловая энергия, выделяющаяся при взаимодействии лазерного излучения с биологической тканью [3].

Рис.1 Лазерный аппарат АЛОД-01 ближнего ИК-диапозона

Для доставки лазерного излучения с длинами волн 0,81 - 1,06 мкм в зону работы, используется тонкое (с внутренним диаметром 0,4 – 0,6 мм) гибкое кварцевое волокно. Лучше всего использовать волокно с кварцевой отражающей оболочкой (кварц-кварцевое волокно). Защитная полимерная оболочка защитная оболочка защищает волокно от механических повреждений.
Важную роль при реализации медицинской технологии играет выбор длины волны рабочего излучения. Оптимальным сочетанием свойств необходимых для осуществления хирургических вмешательств на мягких тканях в водной среде обладает лазерное излучение с длиной волны 0,81 мкм. из-за отсутствия поглощения водной средой. На рис.2 приведена зависимость о длины волны величины поглощения лазерного излучения в воде и цельной крови.

1- поглощение воды;
2- поглощение оксигемоглобина;
3- поглощение меланина.

Рис.2. Спектр поглощения лазерного излучения биологическими тканями.

Излучение с длиной волны 0,81 мкм проникает глубоко в биоткани, что хорошо для осуществления обьёмного прогрева и коагуляции, но не является оптимальным для достижения режущего эффекта[8]. Из-за распределения поглощаемой мощности в толще биоткани и наличия водной среды, где проводится воздействие, приходится увеличивать мощность излучения, то при этом растёт риск поражения при операциях подлежащих органов. Следует отметить, что помимо поглощения на глубину проникновения излучения 0,81 мкм сильное влияние оказывает коэффициент рассеяния. Благодаря рассеянию излучение в биоткани распространяется не только вдоль первоначального направления, но и в стороны. Хотя использование контактных методов позволяет в какой-то мере скомпенсировать глубокое проникновение, но всегда имеется потенциальная опасность нежелательного воздействия на подлежащие структуры. В этом случае следует учитывать, что при контактном режиме происходит нагрев до температуры выше 150С и происходит обугливание биоструктур, при котором резко возрастает поглощение.

С помощью диодных лазеров в биологических тканях достигаются следующие эффекты:

  1. Нагрев
  2. Коагуляция
  3. Карбонизация
  4. Горение 
  5. Вапоризация (в меньшей степени)

Выделяют два метода воздействия лазерного излучения на биологические объекты: контактный и дистанционный[1].

Контактный метод рассечения или удаления тканей используется для минимизации области некроза.
При контактном воздействии происходят следующие процессы:

  • Образующийся между концом световолокна и биологической тканью углерод приводит к многократному, по сравнению со слабопигментированной тканью, возрастанию поглощения лазерного излучения в области карбонизации. Это приводит к выжиганию тканей. 
  • Дополнительное выделение углерода при выжигании способствует ограничению области повреждения тканей.
  • Раскаляющийся при этом конец волокна дополнительно способствует рассечению тканей.

Исходя из этого, при контактном методе рассечение тканей с одновременным ограничением области повреждения происходит благодаря комбинированному воздействию концентрированного лазерного пучка и раскаленного конца волокна.
Таким образом, к достоинствам контактного метода, по сравнению с дистанционным воздействием, при рассечении тканей относятся:

  • Значительное уменьшение зоны некроза.
  • Прецизионность воздействия. 
  • Возможность эффективного применения лазера при меньшей мощности излучения.

Эффективность проводимой операции зависит от среды, в которой осуществляется лазерное воздействие. При работе в водной среде требуется мощность в несколько раз большая, поскольку вода за счет хорошей теплопроводности и светопреломлению снижает степень теплового воздействия на ткань и уменьшает плотность мощности лазерного пучка.
Техника проведения операций в контактном режиме предусматривает равномерное, без задержек или остановок, продвижение волокна, что предотвращает избыточное тепловыделение и позволяет уменьшить зону некроза. Особое внимание следует уделять положению волокна при рассечении тканей. На рис. 3 представлены возможные варианты. Правильное положение указано на 3-й позиции. Следует учесть, что некорректная техника приводит к увеличению продолжительности операции и сроков заживления ран.

Рис.3. Положение лазерного волокна при рассечении.


При дистанционном методе источник лазерного излучения удален от биологической ткани. Метод применяется для прогрева, коагуляции или вапоризации тканей. Глубина проникновения и возникающий при этом температурный градиент зависят от длины волны и мощности излучения, степени пигментации ткани, интенсивности кровотока и других факторов.
Воздействие осуществляется расходящимся (колимированным) или сфокусированными лучом. При плотности мощности, не превышающей порог карбонизации, происходит разогрев тканей до коагуляции, при превышении - послойное удаление ткани.
Сфокусированный луч при дистанционной методике имеет наибольшую плотность мощности и чаще всего используется для послойного удаления тканей, выступая при этом альтернативой контактному методу. Колимированное излучение наиболее эффективно для прогрева, гипертермии и объемной коагуляции.
Лазерное излучение в диапазоне 0.8 – 1.06 мкм обладает наибольшей проникающей способностью, что является достоинством дистанционного метода при прогреве и гипертермии тканей. Это позволяет обеспечивать обширную фотодеструкцию, особенно важную при онкологических заболеваниях.
Попытки отработки методики дистанционного разрезания тканей лазерным лучом с длиной волны от 0.8 до 1.06 мкм в большинстве случаев приводили к неудовлетворительным результатам, которые были обусловлены обширной зоной теплового поражения, что неблагоприятно сказывалось на заживлении ран.

5. Описание эндоскопических лазерных операций

5.1. Общие принципы.

Рис. 4. Начальный этап эндоскопической лазерной операции с использованием высоко энергетического диодного лазерного аппарата «АЛОД-01» - введение лазерного световолокна в канал уретроцистоскопа.

Появление лазерных полупроводниковых хирургических аппаратов повышенной мощности открыло новые перспективы в решении вопросов органосберегающей хирургии в урологической практике. Поскольку полупроводниковые лазеры можно просто модулировать по питанию, с их помощью легко реализуются различные временные (непрерывный, импульсный и импульсно-периодический) режимы работы[5]. Данная технология предусматривает использование в водной среде различных режимов диодного лазера с длинами волн 0,81 и 0,96-0,98 мкм при эндоскопических операциях на мочеполовых органах. Разработаны оптимальные параметры данного излучения в непрерывном и импульсно-модулированном режимах, а также в режимах «коагуляции» и «аблации». Детально отработаны технические приёмы эндоскопических урологических операций.

5.2. Технология применения высокоэнергетического диодного лазера при доброкачественных и поверхностных опухолях мочеиспускательного канала.

Наиболее частыми новообразованиями уретры являются папилломы вирусного генеза, которые могут локализоваться в любом отделе мочеиспускательного канала, однако чаще всего обнаруживаются в области меатуса и ладьевидной ямки. Лазерная абляция является наиболее эффективным методом лечения подобных новообразований.
В повседневной практике для подведения лазерного волокна к опухолевым образованиям используется операционный уретроцистоскоп. В настоящее время выпускается специальный лазероскоп с рабочим каналом для проведения световолокна (фирма ACMI, USA и фирма Кarl Storz, Германия). Деструкция проводится контактным методом торцевыми или боковыми лазерными волокнами – “side-focus”или“twister” - под визуальным контролем с применением орошения уретры очищенной (дистиллированной) водой. Выходная мощность до 15 Вт. Используется непрерывный режим излучения при продолжительности подачи излучения от 1 до 5 секунд. Лазерную аблацию новообразований мужской уретры следует выполнять особенно тщательно и очень осторожно, чтобы не переходить границы мышечного слоя стенки, так как отсутствие адвентициальной оболочки типичного строения увеличивает возможность перфорации стенки. Лазерная аблация образований мужской уретры может принести дополнительные затруднения, по сравнению с аналогичными операциями в воздушном пространстве на женской уретре, в строении которой присутствует собственная адвентициальная оболочка. Использование водной среды во время операций на мужском мочеиспускательном канале требует увеличения выходной мощности в среднем на 5 ватт в отличие от аналогичных коагуляций в воздушном пространстве. Полное заживление наступает обычно на 7-10 сутки.

5. 3. Технология эндоскопической лазерной уретротомии при стриктурах уретры.


Самой частой локализацией стриктур уретры является бульбозный отдел. Это обусловлено механизмом повреждения мочеиспускательного канала при эндоуретральных операциях и манипуляциях (ятрогенный генез). Истинные поствоспалительные (постгонорейные) стриктуры встречаются в настоящее время крайне редко. Сужения, локализующиеся в задней (мембранозный, простатический отдел, шейка мочевого пузыря) уретре являются, как правило, следствием операций на предстательной железе. Стриктуры посттравматического генеза могут быть ассоциированы как с переломом костей таза (PFUDD –Pelvic Fracture Urethral Destruction Defect) с локализацией в бульбо-мембранозном отделе, так и могут быть следствием прямой травмы в области промежности с повреждением бульбозного отдела.
Эндоскопическое воздействие высокоэнергетического диодного лазерного излучения при стриктурах уретры различной этиологии применяется не только для рассечения рубцово-суженного участка, но и для одновременной абляции рубцовой ткани, что позволяет восстановить адекватную проходимость мочеиспускательного канала и уменьшить риск рецидива стриктуры[4]. Для операции используется операционный уретроцистоскоп, оснащенный специальным каналом для гибкого лазерного световолокна (торцевое волокно, «side-focus» или “twister”). Лазерная уретротомия (в последнее время в литературе используется термин стриктуротомия), в отличие от традиционной «холодной» уретротомии, не только позволяет достичь прицезионности воздействия, но и произвести инцизию суженного участка в различных направлениях. Наилучшие результаты достигаются при первичных непротяженных (до 0.5 см) стриктурах передней уретры. При грубых стриктурах и облитерациях наиболее эффективна комбинация «холодной» и лазерной уретротомии.
Лазерная уретротомия выполняется двумя основными способами в контактном непрерывном режиме на максимальной мощности: рассечение рубцово-суженного участка уретры в направлении от центра к периферии и пошаговая круговая абляция рубцовой ткани. В качестве дополнительного ориентира в большинстве случаев используется металлическая струна-проводник.

Рис. 5, 6, 7. Круговая пошаговая абляция рубцовой ткани уретры.

Благодаря использованию контактного метода в условиях непрерывной ирригации промывной жидкостью отсутствует повреждение здоровых тканей. Кровотечение в ходе операции минимальное, что обеспечивает полноценный визуальный контроль. После операции мочевой пузырь дренируется силиконовым уретральным катетером Фоли на срок от 3 до 5 суток

5.4. Технология применения высокоэнергетического диодного лазера при лечении заболеваниях мочевого пузыря.

Наиболее частыми заболеваниями мочевого пузыря, при которых возможно применение высокоэнергетического диодного лазера, являются лейкоплакия, эндометриоз мочевого пузыря, кистозные и папилломатозные или псевдополипозные воспалительные разрастания. Использование лазера при поверхностных злокачественных новообразованиях ограничено вследствие отсутствия материала для последующего гистологического исследования и высокого риска обнаружения прорастания злокачественной опухоли мочевого пузыря за пределы мышечного слоя. При подозрении на переходно-клеточный рак мочевого пузыря методом выбора является трансуретральная электрорезекция (ТУР) с последующим лазерным облучением основания удаленной опухоли с целью снижения риска рецидива.
При эндоскопических операциях по поводу заболеваний мочевого пузыря используется как контактный, так и дистанционный методы лазерной деструкции с применением торцевого световода, волокна «side-focus» или волокна «twister» при плоских поражениях. Мощность лазерного излучения от 15 до 35 Вт в непрерывном режиме. Аблация новообразований мочевого пузыря с помощью диодного лазерного излучения 0,81 мкм или контактно волнами 0,96-0,98 мкм позволяет сохранить неповрежденными окружающие ткани и органы, когда опухоль располагалась на широком основании, и получить нежный рубец внешне похожий на обычную слизистую. Следует отметить практически полное отсутствие кровотечений при лазерной аблации с одновременно хорошим гемостатическим эффектом, заключающимся в скручивании мелких сосудов в «косичку». [11]. Образующийся тонкий слой в последующем не повлёк отторжения струпа с вторичным кровотечением в послеоперационном периоде.

Рис. 8. Вид ворсинчатой опухоли задней стенки мочевого пузыря диаметром 1 см до начала операции.

Рис. 9. Вид той же опухоли после начального этапа лазерной операции (контактной лазерной вапоризации правого края).

5.5. Технология контактной лазерной аблации у больных с доброкачественной гиперплазией предстательной железы (ДГПЖ)

Прямой контакт с обнаженным световодом при мощности, превышающей 60 Вт, вызывает быстрое испарение ткани, однако этот метод деструкции плохо контролируется и неэффективен для удаления большого количества ткани.[3,4]. К тому же, торец лазерного световода быстро обугливается и требует частой очистки. Тем не менее, контактная лазерная аблация при мощности излучения 60 Вт позволяет достичь удаления маленьких по объему долей предстательной железы при ДГПЖ. При мощностях 100 Вт и более происходит объёмное испарение – аблация аденоматозной ткани, что важно при больших долях аденомы.
Возможны различные варианты использования высокоэнергетического диодного лазера при заболеваниях предстательной железы:
1. Инцизия шейки мочевого пузыря при склерозе предстательной железы.
2. Изолированное удаление «средней» доли путем лазерной абляции. Возможно, удаление боковых долей при небольшой по объему зоне гиперплазии (до 40 см3).
3. Пошаговая аблация ткани предстательной железы с применением волокон «twister-large» и «twister-super large». Следует учитывать, что аблация ткани достигается увеличением плотности мощности данного лазера. При повышении энергии и уменьшении размера пятна облучения происходит более быстрая деструкция. Это может быть произведено при длине волны 0,81 мкм и, особенно, при длинах 0,97-98 мкм только во время непосредственного контакта между тканью и световолокном. При прямом контактном облучении доли простаты сразу же образуется тканевой дефект. Поэтому, то, что видно, соответствует объему повреждения. Принимается за основу действий правило проведения такой аблации: разрушение патологической ткани должно происходить намного быстрее, чем распространение высокой температуры в основную ткань. Этот эффект лучше достигается при контактной деструкции, при которой лазерный луч высокой энергии нагревает маленький обьём ткани до температуры выше точки кипения воды. В водной среде происходит вапоризация тканевой воды и выброс с паром частей ткани, оставшейся после испарения – так называемый эффект «поп-корна» [10]. Контактная аблация обычно начинается с боковых долей, подводя лазерное волокно непосредственно к ткани простаты, затем переходят на среднюю долю. При небольших размерах гиперплазированной железы происходит лазерная аблация непосредственно до простатической капсулы. Основным недостатком аблационной технологии является низкая скорость испарения гиперплазированной ткани, поэтому эта процедура применяется для аденом не более 80 ml).

Рис. 10. Внешний вид доли ДГПЖ после начальной контактной лазерной аблации .


6. Возможные осложнения при использовании медицинской технологии и способы их устранения.

Необходимо обращать внимание хирурга уролога на исправность операционного инструментария и оборудования обеспечивающего точность манипуляций, поскольку операционное вмешательство происходит на тонкостенных полых органах, повреждение которых может иметь тяжелые последствия. Особенно это относится к возможной перфорации стенки уретры и мочевого пузыря с последующим затеканием промывной жидкости в клетчатку и брюшную полость
При проведении операции необходимо обеспечить хороший визуальный контроль операционного поля: всех отделов уретры, шейки мочевого пузыря, полости мочевого пузыря.
Следует обеспечить адекватный ток промывной жидкости (очищенной, дистиллированной воды).
Не следует оказывать чрезмерное давление на лазерное волокно при выполнении операции.
При появлении небольших кровотечений их останавливают последующей коагуляцией непрерывным лазерным излучением повышенной мощности. При усилении кровотечения переходят к ТУэлектрокоагуляции сосудов.
Идея работы лазерами с низким коэффициентом поглощения (0,81мкм) с низкой мощностью в непрерывном режиме в интересах безопасности и точности может произвести абсолютно противоположный результат – чрезмерный перегрев окружающей биоткани. Из этого следует вывод, что при малых размерах опухолей, удобнее переходить на импульсно-модулированный режим, чтобы поддерживать требуемую степень нагрева тканей с целью предохранения от чрезмерной гипертермии. Импульсно-модулированный режим очень важен, так как он позволяет передавать высокую лазерную энергию к очень маленьким областям ткани без чрезмерного температурного воздействия на окружающие тканевые структуры. Использование лазеров с высоким коэффициентом поглащения (0,97-98 мкм)
исключительно перспективно на больших мощностях (100Вт и более) только при контактной методике проведения лазерных операций в водно-дисциллированной среде.

7. Эффективность использования эндоскопических лазерных операций


Преимуществами применения методов эндоскопической лазерной хирургии при урологических заболеваниях являются:

  • минимизация хирургической травмы;
  • высокая точность оперативного вмешательства в закрытых полостях и областях, которые недоступны прямому визуальному контролю;
  • хороший гемостаз, возможность работы на кровенасыщенных органах, проведение операций у больных с нарушениями свертываемости крови;
  • уменьшение отека при оперативных вмешательствах;
  • формирование биологического барьера в месте лазерного воздействия.

Циркулярная контактная лазерная коагуляция рубцовой ткани стриктуры уретры является достаточно эффективным оперативным вмешательством и имеет ряд преимуществ перед другими эндоскопическими методами лечения, что доказывают полученные результаты лечения этой категории больных. При наличии в урологической клинике хирургического диодного лазерного аппарата данный способ лечения рубцовых сужений уретры должен быть методом выбора.
Анализ результатов лечения больных опухолями мочеполового тракта с использованием трансуретральной контактной коагуляции и аблации в импульсно-модулированном режиме показали хороший гемостатический эффект и отсутствие поздних вторичных кровотечений. Но для остановки кровотечений из крупных сосудов длина волны 0,81 мкм не является оптимальной в связи с низким коэффициентом поглощения кровью.
Следовательно, пациенты, принимающие антикоагулянты, или с геморрагическими диатезами, или те, кто отказывается от гемотрансфузий и пациенты с сердечной недостаточностью - хорошие кандидаты для проведения лазерной хирургической операции с использованием лазеров с длиной волны 0,81 мкм в импульсно-модулированном режиме и лазеров большой мощности с непрерывной длиной волны 0,97-98 мкм в контактном режиме.
В силу вышеизложенного рекомендуется широкое применение полупроводникового хирургического лазера с волоконным выводом излучения для амбулаторного и стационарного лечения урологических заболеваний.
Кроме портативности и надежности преимущества высокоэнергетического диодного лазера заключаются в возможности его использования, как в контактном, так и в дистанционном режимах, осуществляя непрерывное или импульсное воздействие.
Многолетний опыт использования отечественных диодных лазеров в урологической практике позволяет рекомендовать их использование в практическом здравоохранении, что позволит качественно улучшить результаты лечения урологических больных.

Литература:

  1. Х.П. Берлиен, Г.Й. Мюллер. Прикладная лазерная медицина. Учебн. и справочн. пособие. – М: Интерэксперт, 1997. – С. 120, 185-186, 196-197.
  2. Лазеры в медицине. Теоретические и практические основы. Под. Ред проф. Н.Н.Петрищева, СПб.: СПбГМУ им. И.П.Павлова, 1998. С. 70-103.
  3. А.И. Неворотин. Введение в лазерную хирургию. СПб.: СпецЛит, 2000. –175 с.
  4. Григорьев В. Г., Горелов С. И. Осложнения современных эндоскопических операций при стриктурах уретры. Тез. Докл. 3-ей междунар. конф. «Малоинвазивные методы диагностики и лечения в современной урологи». СПб., СПбГМУ, 2006: 80-81
  5. Минаев В. П. Лазерные аппараты для хирургии и «силовой терапии» на основе мощных полупроводниковых и волоконных лазеров. Ж. Лазерная Медицина. 2005; 9(4): 50-53, 55
  6. Alsudani M., Aslam M., Akbar M. et al. A comparison of diode laser therapy for symptomatic benign prostatic hyperplasia (BPH). J. Urol.1995;153(4):416
  7. Alsudani M., Hanbury D., Shah T. et al. Comparison of techniques and results using three different types of laser delivery to the prostate. Eur Urol 1996; 30(2): 219
  8. Dupuy C.G., Hwang C. J., Benenati D. et al. High power diode laser system near 1 mm and comparative tissue interaction studies. SPIE Biomedical Optics 1994; 2131: 43: 1-6
  9. Muschter R.: A comparison of fibre types and techniques. Eurpean Trends in Laser Surgery. 1995; 2:6-13.
  10. Thomas K.J., Cornaby A.J., Hammadeh M., et, Transurethral vaporization of the prostate: a promising new technique. Br. J Urol. 1997; 79: 186-189
  11. Watson G., “Use of a semiconductor laser in urology”, 1994, SPIE 2129:121-123