eng
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1. Основы лазерной медицины. М.Т. Александров, Р.И. Баграмов ................ 7
1.1.
Характеристика лазеров и лазерного излучения,
применяемых в медицинской практике ............................................................ 7
1.2.
Структура применения низко и высокоинтенсивного
лазерного излучения в клинической практике ................................................ 18
1.2.1.
Применение высокоинтенсивного лазерного излучения
в хирургии (общие принципы) ................................................................. 21
1.2.2.
Применение НИЛИ в терапии (общие принципы) ................................ 24
1.3.
Эффективность лечения и селективность применения спектрально
энергетических параметров лазерного излучения
(общие принципы) .................................................................................... 30
1.4.
Применение НИЛИ в качестве биофотометрического фактора
(лечебно диагностического) – лазерная клиническая биофотометрия
(общие принципы) .................................................................................... 36
1.5.
Особенности медицинских технологий применения
лазерного излучения в различных областях медицины
(актуальные и перспективные разработки) ..................................................... 39
1.5.1.
Применение лазерного излучения в травматологии ................................ 42
1.5.2.
Применение лазерного излучения в дерматологии
и косметологии (актуальные направления) ............................................. 46
1.5.3.
Использование высокоинтенсивного лазерного излучения (ВИЛИ)
(актуальные вопросы применения) ......................................................... 49
1.5.4.
Применение лазерного излучения в онкологии ..................................... 51
1.6.
Техника безопасности при работе с лазерным излучением ............................ 51
Глава 2. Методы обследования стоматологических больных
(в хирургической стоматологии и челюстно лицевой хирургии).
М.Т. Александров, Р.И. Баграмов, С.Н. Попов ................................................................ 54
2.1.
Введение .................................................................................................. 54
2.2.
Методика обследования стоматологического больного .................................. 55
2.3.
Параклинические методы исследования (лабораторные
и инструментальные методы обследования больных
в хирургической стоматологии) ........................................................................ 75
2.3.1.
Рентгенологические методы в хирургической стоматологии.................. 75
2.3.2.
Инструментальные и функциональные методы обследования .............. 90
2.4.
Особенности обследования больных при различных заболеваниях
челюстно лицевой области ............................................................................. 106
2.4.1.
Особенности обследования больных с воспалительными
заболеваниями ........................................................................................ 106
2.4.2.
Особенности обследования больных с травмами
челюстно лицевой области .................................................................... 129
2.4.3.
Особенности обследования больных с ожогами
при поражениях тканей челюстно лицевой области ............................ 139
2.4.4.
Особенности обследования больных с заболеваниями
слизистой оболочки полости рта и специфическими инфекциями
(туберкулез, сифилис, актиномикоз, ВИЧ инфекция) ........................ 143
2.4.5.
Особенности обследования больных с доброкачественными
и злокачественными новообразованиями
челюстно лицевой области .................................................................... 153
2.4.6.
Особенности обследования больных с заболеваниями
височно нижнечелюстного сустава ....................................................... 1564 Содержание
2.4.7.
Особенности обследования больных с дисфункцией
височно нижнечелюстного сустава ....................................................... 160
2.4.8.
Особенности обследования больных
с заболеваниями слюнных желез. Р.И. Баграмов ................................... 165
2.5.
Профилактика хирургической патологии челюстно лицевой области ........ 171
Глава 3. Общие принципы планирования лечения и реабилитации
хирургических больных с заболеваниями и повреждениями челюстно лицевой
области и их последствиями. Ю.Н. Сергеев, М.Т. Александров, Р.И. Баграмов ..... 179
3.1.
Введение ............................................................................................... 179
3.2.
Планирование этапного лечения ожогов лица и шеи
различной этиологии ...................................................................................... 183
3.3.
Планирование лечения больных с онкологическими
заболеваниями ЧЛО ........................................................................................ 185
3.3.1.
Доброкачественные опухоли .................................................................. 189
3.3.2.
Злокачественные опухоли ЧЛО .............................................................. 211
3.4.
Планирование этапного хирургического лечения при травмах ЧЛО ........... 218
3.5.
Костная пластика нижней челюсти и височно нижнечелюстного сустава
при травмах и их последствиях ....................................................................... 223
3.6.
Хирургическое лечение аномалий и деформаций челюстей ......................... 240
Глава 4. Применение CО2
лазерного излучения в хирургической стоматологии
и реконструктивно пластической челюстно лицевой хирургии (обоснование
применения СО2
лазера, медицинские технологии).
Р.И. Баграмов, М.Т. Александров.................................................................................. 251
4.1.
Экспериментальное обоснование клинического применения
импульсно периодического лазерного излучения
в хирургии челюстно лицевой области («Радуга 1 Ф») ................................ 251
4.2.
Реконструктивные операции у больных при деформации
лицевого скелета с помощью СО2
лазерного скальпеля ............................... 273
4.2.1.
Общая характеристика больных ............................................................. 273
4.2.2.
Методы обследования ............................................................................. 275
4.2.3.
Методики реконструктивных операций у больных при деформации
лицевого скелета с помощью СО2
лазерного скальпеля ....................... 280
4.3.
Применение СО2
лазерного скальпеля при травмах лицевого скелета ........ 295
4.4.
Дискуссионные аспекты имплантологии. Г.В. Асирова ................................. 313
4.5.
Использование импульсного СО2
лазерного скальпеля при ряде
воспалительных заболеваний челюстно лицевой области
(флегмоны, остеомиелит, гайморит, парадонтит, периодонтит,
ретенированные зубы) .............................................................................. 320
4.6.
Применение импульсно периодического
CО2
лазерного скальпеля для оперативного лечения больных
с опухолевыми процессами лицевого скелета ............................................... 327
4.7.
Применение функциональных методов диагностики для оценки процессов
реабилитации больных при костных и костнопластических операциях
на лицевом скелете ................................................................................... 342
Глава 5. Клинические особенности кожной пластики
при дефектах и деформациях лица и шеи различной этиологии
(нос, веки, брови, приротовая область, сочетанные деформации, рубцы).
Ю.Н. Сергеев, М.Т. Александров ................................................................................... 346
5.1.
Клинико диагностическое планирование хирургического лечения ........... 346
5.2.
Подготовка к операциям ................................................................................. 348
5.3.
Методики кожнопластических операций в нижней зоне лица ....... 350С
5.3.1.
Поражение поверхностных слоев эпителия кожи рубцами .................. 350
5.3.2.
Поражение рубцами кожи и слизистой полости рта
во всю толщу ........................................................................................... 351
5.3.3.
Глубокое поражение кожи и частично подлежащих слоев .................... 354
5.4.
Пластика век .................................................................................................... 358
5.5.
Пластика бровей .............................................................................................. 362
5.6.
Устранение обширных и глубоких сочетанных рубцовых поражений
нижней зоны лица ................................................................................... 363
5.6.1.
Формирование стебельчатого лоскута на двух питающих ножках ........ 366
5.6.2.
Формирование острого стебельчатого лоскута (по Л.Р. Балону) ........... 367
5.6.3.
Пластика нижней зоны лица круглым стебельчатым лоскутом
В.П. Филатова по методу Ф.М. Хитрова ................................................ 369
5.6.4.
Пластика дельтопекторальным лоскутом .............................................. 371
5.7.
Комбинация рубцовой деформации и сквозного дефекта в области
нижней зоны лица и прилежащих участков .................................................. 374
5.8.
Особенности устранения последствий травм и заболеваний
наружного носа и его перегородки ................................................................. 376
5.9.
Замещение дефектов носа с пластикой местными тканями,
свободными сложными и стебельчатыми лоскутами .................................... 377
5.10.
Лечебно профилактические мероприятия в ближайшие
и отдаленные сроки послеоперационного периода ..................................... 384
5.11.
Заключение .......................................................................................... 387
Глава 6. Фотодинамическая терапия опухолей челюстно лицевой области.
М.Т. Александров .................................................................................... 388
6.1.
Сущность метода ФДТ рака ................................................................... 389
6.2.
Методики лечения ........................................................................................... 396
Глава 7. Применение лазеров и лазерного излучения в дерматокосметологии.
М.Т. Александров, Р.И. Баграмов, Г.М. Шаманаева ..................................................... 403
Глава 8. Применение лазерного излучения в амбулаторной практике
и клинической реабилитации больных. М.Т. Александров, Ю.Н. Сергеев ................. 417
8.1.
Принципы применения низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ)
на основе использования биофотометрии ..................................................... 418
8.2.
Применение НИЛИ и ВИЛИ для лечения гнойно воспалительных
заболеваний мягких тканей челюстно лицевой области.
Л.Д. Аразашвили ..................................................................................... 422
8.3.
Применение лазерного излучения (ВИЛИ и НИЛИ)
при лечении дистопии и ретенции зубов ....................................................... 431
8.4.
Хирургическое лечение заболеваний пародонта ............................................ 450
8.5.
Использование лазерных технологий НИЛИ в комплексном лечении
пародонтита ............................................................................................. 456
8.6.
Применение НИЛИ для лечения переломов нижней
и верхней челюсти ................................................................................. 459
8.7.
Применение новых биологически активных материалов и НИЛИ
в комплексном лечении ран челюстно лицевой области ............................. 461
8.8.
Применение НИЛИ и гидрофильных коллагенсодержащих препаратов
в дерматокосметологии ................................................................................... 466
8.8.1.
Введение ........................................................................................... 466
8.8.2.
Клинико экспериментальное обоснование эффективности
коллагенсодержащих препаратов ........................................................... 467
8.8.3.
Показания к использованию медицинской технологии ....................... 469
8.8.4.
Противопоказания к использованию медицинской технологии .......... 4696 Содержание
8.8.5.
Описание метода .......................................................................... 470
8.8.6.
Лечение рубцов и рубцовых деформаций .............................................. 471
8.8.7.
Результаты клинического применения метода
в условиях поликлиники ........................................................................ 472
8.8.8.
Дополнительные клинические методики применения
различных композиций натурального коллагена
гидрофильного Q5 26. М.Т. Александров, А.В. Жуков, Т.И. Еницкая ....... 472
8.8.9.
Общая характеристика капсульного аминокислотного комплекса
из рыбьего коллагена (эндокорпоральное воздействие препарата).
М.Т. Александров, А.В. Жуков, Т.И. Еницкая ............................................. 475
8.8.10.
Практические рекомендации ................................................................ 476
8.9.
Применение бактерицидного ультрафиолетового лазерного излучения
для лечения гнойных ран челюстно лицевой области .................................. 476
8.10.
Экспресс способы определения гигиены полости рта
лазерно флуоресцентным методом по М.Т. Александрову .......................... 482
8.11.
Перспективы применения лазеров в хирургической стоматологии
и челюстно лицевой хирургии ...................................................................... 489
Глава 9. Современные перспективные медицинские лазерные биотехнологии.
М.Т. Александров, Ю.Н. Сергеев ................................................................................... 493
9.1.
Экспресс выбор предпочтительного антимикробного препарата
методом лазерной флуоресцентной диагностики .......................................... 493
9.2.
Применение оксида азота для лечения больных
с гнойной инфекцией ..................................................................................... 522
9.2.1.
Введение .......................................................................................... 522
9.2.2.
Материально техническое обеспечение метода .................................... 523
9.2.3.
Алгоритм проведения исследования по обоснованию методики ......... 524
9.2.4.
Применение оксигенотерапии и лазерного излучения
для лечения гнойной хирургической инфекции ................................... 530
9.2.5.
Алгоритм клинической методики .......................................................... 531
9.3.
Мультисубстратная лазерно флуоресцентная экспресс диагностика
таксономической принадлежности и физиологического состояния
микроорганизмов. М.Т. Александров, В.Н. Лазарев, А.С. Терехов,
Е.Н. Васильев ........................................................................................ 531
9.3.1.
Введение ...................................................................................... 531
9.3.2.
Объекты и методы ......................................................................... 533
9.3.3.
Результаты и обсуждение ........................................................................ 535
9.3.4.
Мониторинг и коррекция систем в задачах эндоэкологической
реабилитации (применительно к заболеваниям и процессам
микробной природы, стресс дистрессовым нагрузкам у больных,
нуждающихся в хирургическом лечении) .............................................. 538
9.3.5.
Система иммунологической экспресс диагностики
на основе лазерно флуоресцентных технологий идентификации
микробов и сложных органических веществ (антитела) ....................... 544
9.4.
Психофизическая реабилитация больных
на этапах реконструктивно пластического хирургического лечения .......... 546
Глава 10. Заключение ............................................................................................ 553
Приложение. Коллаген. Новая стратегия сохранения здоровья
и продления молодости ............................................................................................... 560
ГЛАВА 1
ОСНОВЫ ЛАЗЕРНОЙ МЕДИЦИНЫ
1.1. Характеристика лазеров и лазерного излучения,
применяемых в медицинской практике
Источники оптического когерентного излучения — лазеры – созданы более 40 лет
назад. В лазерах используется новый метод усиления и генерации электромагнитных колебаний при помощи вынужденного излучения квантовых систем. Само
слово лазер (laser) является аббревиатурой английской фразы: «Light Amplification
by Stimulated Emission of Radiation», что означает «усиление света с помощью вынужденного излучения». В создании лазеров определяющую роль сыграли работы русских ученых под руководством Н.Г. Басова и А.М. Прохорова и американских под руководством Ч. Таунса. Признанием этого факта является присуждение
Нобелевской премии по физике за 1964 год этим ученым за основополагающие
работы в области квантовой физики.
С момента создания лазеров в технике и науке наметился процесс внедрения
их в новые методы исследований и применения в хозяйственно экономической
и социальной практике, в том числе в медицине.
Классификация лазеров
С практической точки зрения, особенно для использования в медицине, лазеры
классифицируют по типу активного материала, по способу питания, длине волны и мощности генерируемого излучения.
Активной средой может быть газ, жидкость или твердое тело. Формы активной среды также могут быть различными. Чаще всего для газовых лазеров используются стеклянные или металлические цилиндры, заполненные одним или несколькими газами. Примерно так же обстоит дело и с жидкими активными средами, хотя часто встречаются прямоугольные кюветы из стекла или кварца. Жидкостные лазеры – это лазеры, в которых активной средой являются растворы
определенных соединений органических красителей в жидком растворителе (воде,
этиловом или метиловом спиртах и т.п.).
В газовых лазерах активной средой являются различные газы, их смеси или
пары металлов. Эти лазеры разделяются на газоразрядные, газодинамические и
химические. В газоразрядных лазерах возбуждение осуществляется электрическим разрядом в газе, в газодинамических – используется быстрое охлаждение при
расширении предварительно нагретой газовой смеси, а в химических – активная
среда возбуждается за счет энергии, освобождающейся при химических реакциях
компонентов среды. Спектральный диапазон газовых лазеров значительно шире,
чем у всех остальных типов лазеров. Он перекрывает область от 150 нм до 600 мкм.
Например, для более коротковолнового излучения, чем инфракрасное, используется понятие «рентгеновские лазеры», а для более длинноволнового, чем
ультрафиолетовое, – понятие «лазеры, генерирующие миллиметровые волны»
(см. табл. 1.1, 1.2, 1.3, рис. 1.1).
В газовых лазерах используется газ или смесь газов в трубе. В большинстве
газовых лазеров используется смесь гелия и неона (НеNе), с первичным выходным сигналом в 632,8 нм (нм = 10~9 м) видимого красного цвета. Впервые
такой лазер был разработан в 1961 году и стал предвестником целого семейства газовых лазеров. Все газовые лазеры довольно похожи по конструкции и
свойствам.
Например, СО2 газовый лазер излучает длину волны 10,6 мкм в дальней инфракрасной области спектра. Аргоновый и криптоновый газовые лазеры работают с
кратной частотой, излучая преимущественно в видимой части спектра (см. рис. 1.1).
Основные длины волн излучения аргонового лазера – 488 и 514 нм.
Твердотельные лазеры используют лазерное вещество, распределенное в
твердой матрице. Одним из примеров является неодим (Nd) лазер. Термин АИГ
является сокращением для кристалла – алюмоиттриевый гранат, который служит как носитель для ионов неодима. Этот лазер излучает инфракрасный луч с
длиной волны 1,064 мкм. Вспомогательные устройства, которые могут быть как
внутренними, так и внешними по отношению к резонатору, могут использоваться
для преобразования выходного луча в видимый или ультрафиолетовый диапазон. В качестве лазерных сред могут использоваться различные кристаллы с
разными концентрациями ионов активаторов: эрбия (Ег3+), гольмия (Но3+),
тулия (Тт3+).
Выберем из этой классификации лазеры, наиболее пригодные и безопасные
для медицинского использования (табл. 1.1). К более известным газовым лазерам,
используемым в стоматологии, относятся СО2 лазеры, He Ne лазеры (гелий-нео-
новые лазеры). Представляют интерес также газовые эксимерные и аргоновые
лазеры. Из твердотельных лазеров наиболее популярным в медицине является
лазер на YAG:Er, имеющий в кристалле эрбиевые активные центры. Все чаще обращаются к лазеру на YAG:Ho (с гольмиевыми центрами). Для диагностического и
терапевтического применения используется большая группа как газовых, так и по
лупроводниковых лазеров. В настоящее время в производстве лазеров в качестве
активной среды используется свыше 200 видов полупроводниковых материалов.
Лазеры можно классифицировать по виду питания и режиму работы. Здесь
выделяются устройства непрерывного или импульсного действия. Лазер непрерывного действия генерирует излучение, выходная мощность которого измеряется в ваттах или милливаттах.
Рис. 1.1. Основные типы лазеров на шкале длин волн генерируемого излучения
Рентгеновская
область
Рентгеновские
лазеры
Эксимерные
лазеры
157—351 нм
Рубиновый
лазер
694 нм
Ne He лазеры
0,54; 0,63;
1,52; 3,39 мкм
«Милли
метровые»
лазеры
Лазеры на
YAG:Nd. 1,06 мкм
YAG:No. 2,1 мкм
YAG:Er. 2,94 мкм
Лазеры
на красителях
0,35—0,95 мкм
Аргонные
лазеры
485—514 нм
Полупровод
никовые
лазеры
Лазеры
на CO2
9,6—11 мкм
Ультрафиолет Видимый свет Инфра красный Микроволны
1.1. Характеристика лазеров и лазерного излучения, применяемых 11
в медицинской практике
При этом степень энергетического воздействия на биоткань характеризуется:
• плотностью мощности – отношение мощности излучения [P] к площади
сечения лазерного пучка [p = P/s].
Единицы измерения в лазерной медицине – [Вт/см2], [мВт/см2];
• дозой излучения [D], равной отношению произведения мощности излучения
[P] и времени облучения к площади сечения лазерного пучка. Выражается
в [Вт ⋅ с/см2];
• энергией [E = P ⋅ t] – произведение мощности на время. Единицы измерения – [Дж], т.е. [Вт ⋅ с].
С точки зрения мощности излучения (непрерывной или средней) медицинские лазеры делятся на:
– лазеры малой мощности: от 1 до 5 мВт;
– лазеры средней мощности: от 6 до 500 мВт;
– лазеры большой мощности (высокоинтенсивные): более 500 мВт.
Лазеры малой и средней мощности причисляют к группе так называемых биостимулирующих лазеров (низкоинтенсивных). Биостимулирующие лазеры находят все более широкое терапевтическое и диагностическое использование в экспериментальной и клинической медицине.
С точки зрения режима работы лазеры делятся на:
– режим излучения непрерывный (волновые газовые лазеры);
– режим излучения смешанный (твердотельные и полупроводниковые лазеры);
– режим с модуляцией добротности (возможен для всех типов лазеров).
Основные свойства и категории взаимодействия лазерного излучения
с тканями (табл. 1.4, 1.5)
Из многих уникальных свойств излучения лазера для использования в медицине
наибольшее значение имеют следующие:
– монохроматичность;
– большая интенсивность, отнесенная к единице длины волны;
– когерентность;
– поляризация;
– направленность пучка.
Монохроматичность. В простейшем понимании это означает генерацию лазерного излучения с одной длиной волны. Вся мощность излучения для типичного источника света расположена в широкой области спектра. При воздействии
такого «многофакторного» света на биологическую ткань большая его часть интенсивно нагревает ткань, вызывая ряд нежелательных тепловых эффектов, в том
числе испарение ткани. Воздействие монохроматического излучения лазерного
источника «монофакторно» и в зависимости от параметров излучения (Е, Р, t)1
может выборочно проникать в небольшую точно определенную локальную область ткани как с нагревом, так и без ее нагрева. Очень большие плотности энергии лазерного излучения, сфокусированного оптическими системами, могут стать
и являются эффективными, точными лазерными скальпелями. Низкоинтенсив1 Е – Дж, Р – Вт, t – с.
12 Глава 1. Основы лазерной медицины
ное лазерное излучение применяют для диагностики и в качестве физиотерапевтического лечебного воздействия.
Применительно к волновым и колебательным процессам когерентность означает «согласованность», «корреляция». Так, когерентность лазерного излучения
означает постоянную разность фаз между волнами как во времени, так и в пространстве. Когерентность излучения лазеров определяет постоянство фазы и частоты (длины волны) на протяжении работы лазера, т.е. это свойство, обусловливающее исключительную способность к концентрации световой энергии по раз
ным параметрам: в спектре – очень узкая спектральная линия излучения; во времени — возможность получения сверхкоротких импульсов света; в пространстве
и по направлению — возможность получения направленного пучка с минимальной расходимостью и фокусированием всего излучения в малой области с размерами порядка длины волны. Все эти параметры позволяют осуществлять локальные воздействия, вплоть до клеточного уровня, а также эффективно передавать
излучение по волоконным световодам для дистанционного воздействия.
Поляризация — проявление поперечности электромагнитной волны, т.е. сохранение постоянного ортогонального положения взаимно перпендикулярных
векторов напряженности электрического и магнитного полей по отношению к
скорости распространения волнового фронта.
Высокая направленность пучка лазерного излучения (пространственная когерентность) определяет возможность распространения излучения с малой расходимостью на значительных расстояниях, обеспечивает фокусирование светового лазерного пучка на объект до размеров, соизмеримых с длиной волны лазерного излучения. Часто говорят, что лазерное излучение характеризуется малой угловой расходимостью. Обычно расходимость лазерного пучка составляет величину порядка
1.4. 1 миллирадиана (1 мрад). При этом радиан – это единица измерения угла, который обозначает соотношение длины дуги отрезка к его радиусу.
Высокая интенсивность лазерного излучения при малой расходимости пучка
позволяет сконцентрировать в малом объеме значительную световую энергию,
вызывающую различные процессы в биологической среде, в том числе локальный разогрев, быстрое испарение и т.п. (см. табл. 1.2).
Итак, лазерное излучение характеризуется следующими свойствами:
1. пространственная когерентность;
2. временная когеретность и высокая степень монохроматичности;
3. параллельность пучка;
4. высокая мощность.
Особенности ваимодействия лазерного излучения с тканью
Воздействие лазерного излучения на биологические структуры зависит от длины волны излучаемой лазером энергии, плотности энергии луча и временных характеристик энергии луча (табл. 1.4). Когда лазерный луч ударяется о целевую ткань, лазерный свет поглощается, передается, отражается и рассеивается. Пропорции этих взаимодействий определяются конкретной длиной волны лазерного излучения и оптическими характеристиками целевой ткани. Только поглощение лазерной энергии
производит заметный эффект на ткань. Эффект может быть результатом фотохимического, фототермического, фотомеханического или фотоэлектрического взаимодей
ствия в зависимости от длины волны лазера, плотности энергии и времени воздействия лазерного луча. Во время использования лазера нужно соблюдать основное
правило: чем больше энергии поглощается на единицу поверхности, тем больше эффект. Действие и эффективность лазера определяются параметрами лазера, размером облучаемой поверхности и скоростью, с которой врач передвигает луч вдоль ткани.
Рис. 1.2. Взаимодействие лазерного излучения с БО
Каждая длина волны лазерного света обладает специфическими характеристиками поглощения при прохождении света в ткань. Когда лазерный свет поглощается определенной тканью, что называется селективным поглощением, ткань
нагревается и вызываются различные эффекты, зависящие от количества поглощенной энергии. Эти эффекты могут быть тепловыми, химическими или звуковыми. Пригодность лазера для выполнения определенных процедур сильно зависит от точной длины волны света. При применении лазерного излучения в биологии и медицине следует учитывать основные закономерности взаимодействия оптического излучения и ткани (рис. 1.2, табл. 1.4; рис. 1.3, 1.4).
Поглощение лазерного света тканью
Поглощенный лазерный свет трансформируется в тепловую энергию. На поглощение влияют длина волны, содержание воды, пигментация и тип ткани.
Отражение лазерного света тканью
Отраженный лазерный свет не влияет на ткань.
Пропускание лазерного света тканью
Проходящий лазерный свет не влияет на ткань. На пропускание влияют тип
ткани и длина волны.
Рассеивание лазерного света тканью
Рассеянный лазерный свет излучается повторно в случайном направлении и в
конечном счете поглощается в большом объеме с менее интенсивным тепловым
эффектом. На рассеивание влияет длина волны.
Поглощение лазерного света целевой тканью
Коэффициент поглощения – это единица измерения того, как сильно свет
поглощается в определенном веществе. Большое число означает сильное поглощение. Насколько мы знаем из опыта, существует большая разница между веществами. Вода прозрачна для видимого света, но непроницаема для средней инфракрасной области спектра. Меланин и гемоглобин хорошо поглощают видимый
свет. Коэффициент поглощения определяет длину спектральной линии поглощения различных лазеров человеческими тканями. Длина спектральной линии поглощения – это расстояние, которое проходит лазерный свет в ткани до того, как
поглотится на 63%. Глубина проникновения лазерного света в ткани коррелирует
с коэффициентом поглощения. Чем выше поглощение в определенном хромофоре (пигменты, вода), тем ниже глубина проникновения.
Эффекты лазерного поглощения
• Фототермическое
• Фотохимическое
• Фотоакустическое
Основные типы взаимодействия лазера с тканью
Фототермическое
• Нагревание
• Коагуляция
• Денатурация
16 Глава 1. Основы лазерной медицины
• Испарение
• Карбонизация
Фоторазрушительный/фотоакустический эффекты
• Образование плазмы
• Разрушение или раздробление ткани
• Флуоресценция
• Повторное излучение поглощенного лазерного света
Фотохимическое
• Запуск химических реакций – фотополимеризация
• Разрушение химических связей в молекулах, вызванное лазерным светом
• Фотодинамическая терапия: создание биохимических реактивных форм
кислорода
Биостимуляция
• Обеспечивает избавление от боли
• Стимулирует заживление ран
• Видоизменяет биологический процесс
Степень того или иного воздействия зависит от лазерного излучения (длины
волны, плотности энергии, длительности облучения и частоты повторения) и биологического материала (коэффициента поглощения, коэффициента рассеяния,
плотности и т.д.).
Воздействие лазеров на биологические ткани зависит от:
• плотности энергии;
• продолжительности облучения, количества охлаждения;
• определенной длины волны, режима излучения;
• характеристик ткани.
Потери из за тепловой проводимости малы, если длительность импульса очень
коротка, но они могут быть существенны при более длинных импульсах. Этот
эффект может стать значительным в результате поглощения излучения в плазме,
Рис. 1.3. Воздействие лазерного излучения на биоткань в зависимости от мощности и длительности экспозиции
Выпаривание
Коагуляция
Фотодинамичеcкое
Фотоабляция
Плотность мощности, Вт/см2
Оптический
пробой
108
104
100
1012
1016
t
1.1. Характеристика лазеров и лазерного излучения, применяемых 17
в медицинской практике
образованной испаренным веществом на целевой поверхности. Переизлучение
от целевой поверхности обычно незначительно.
Высокий коэффициент термодиффузии обычно дает возможность более глубокого проникновения фронта плавления без теплового удара или растрескиваия. Высокое значение коэффициента термодиффузии может также вызывать
проблемы, быстро отводя тепло от поверхности. Это может привести к уменьшению глубины плавления.
Неоднородная слоистая структура кожи, а также ее состав, в котором доминируют белки, вода и меланин, обусловливают сильное рассеяние и поглощение
(рис. 1.6). Основное ослабление света происходит на глубине залегания трех слоев кожи. Наибольшей глубины проникновения достигает излучение в красной и
ИК области спектра. При этом только 5–20% поглощенной энергии приходится
на подкожную клетчатку, остальная ее значительная часть отражается поверхностью кожи и/или слизистых оболочек (рис. 1.6).
Рис. 1.4. Изменение оптических, термических и механических свойств тканей во
время лазерного облучения
Рис. 1.5. Различные зоны воздействия при резании ткани
100÷300 °C >300 °C
Выпаривание,
сжигание
Обугливание
Обезвожи
вание
Температура
Денатурация
белков
Нагревание
Процесс
не происхо
дит
Оптические изменения
Механические изменения
не
наступает
сероватая
окраска,
увеличение
рассеяния
разрыхление
постоянное
рассеяние
сморщивание,
выход жидкости
черная окраска,
повышенное
поглощение
сильное
механическое
повреждение
дымо- и газообразование
удаление
тканей
37÷60 °C 60÷90 °C 90÷100 °C
обратимое
Лазерный луч
Повреждения
обугливание
коагуляция
необратимое
испарение
18 Глава 1. Основы лазерной медицины
Рис. 1.6. Зависимость коэффициента поглощения и рассеяния от длины волны для
крови (1), эпидермиса (2), дермы (3)
С одной стороны, все это обеспечивает возможность использования лазера как
эффективного хирургического ножа или эффективного точного устройства для лечения отслоения сетчатки глаза, кариеса, доброкачественных и злокачественных
новообразований (невусы, очаги меланомы, базилиома и другие опухоли и ткани).
С другой стороны, в биостимуляции и лазерной акупунктуре применением лазера (низкоинтенсивного) можно результативно практически в реальном времени
на принципе обратной связи (диагностика по месту лечения) диагностировать и
стимулировать позитивные энергетические и физиологические процессы (реабилитация). Сфокусированный свет лазера может быть опасен только для глаз и кожи
(критические органы). Основные характеристики лазерных систем медицинского назначения представлены в табл. 1.5 (по А.П. Кузнецову, 2004).
1.2. Структура применения низко
и высокоинтенсивного лазерного излучения
в клинической практике
Начиная с 60 х годов прошлого века и по сегодняшний день трудно назвать область человеческой деятельности, где бы не использовали лазеры и лазерное излучение. В медицинской практике лазеры впервые стали использоваться в дерматологии, офтальмологии и стоматологии.
Лазерную медицину по функциональному применению лазерной аппаратуры
можно разделить на три основных направления:
• лазерная терапия (80% лазерных аппаратов);
• лазерная хирургия (15% лазерных аппаратов);
• лазерная диагностика (5% лазерных аппаратов).
Эффективность лазерной медицинской техники определяется ее основными характеристиками: длиной волны используемого излучения, его мощностью, режимом работы (непрерывный, импульсный и др.), продолжительностью воздействия
400
100
101
102
103
αa, αs, см–1
αa, αs, см–1
600 800 1000 λ, нм
1
1
2
2
3
3
излучения и др. Так, в хирургии (рис. 1.7) совокупность этих характеристик определяет возможность коагуляции (физика – слипание частиц в жидких или газообразных дисперсных системах с образованием более крупных агрегатов; биология – процесс нарушения нормальных свойств белков, их свертывание под действием различных факторов), степень карбонизации (обугливание) биоткани при разрезе, глубину теплового поражения и толщину разреза; в терапии – возникновение тех или
иных физико химических реакций в тканях, больший или меньший отклик в физиологических реакциях организма в целом и его функциональных систем, глубину проникновения излучения в тканях и т.д.; в диагностике – достоверность получаемой информации и, соответственно, правильность постановки диагноза, оценка эффективности лечения, выбор предпочтительного антимикробного препарата,
мониторинг процесса лечения, объективное определение сроков реабилитации
больного (М.Т. Александров. Лазерная клиническая биофотометрия, 2008).
В клиническом аспекте можно выделить четыре типа воздействий лазерного
излучения на биологические объекты.
1. Воздействие на ткани импульсным или непрерывным лазерным излучением при плотности мощности, не достаточной для глубокого обезвоживания, испарений тканей и возникновения в них дефекта (применение лазерного излучения и лазерной техники в офтальмологии, дерматологии и
онкологии для облучения патологических тканевых образований, которое
приводит к коагуляции их клеточных и тканевых структур).
2. Рассечение тканей, когда под влиянием излучения лазера непрерывного или
импульсно периодического действия часть ткани испаряется и в ней возникает дефект. В этом случае плотность мощности излучения может пре
восходить используемую при коагуляции на два порядка и более (хирургическое применение лазерного излучения).
3. Влияние на ткани и органы низкоэнергетического излучения, обычно не
вызывающего явных морфологических изменений, но приводящего к определенным биохимическим и физиологическим сдвигам в организме.
Рис. 1.7. Лазерная хирургическая система с регулируемой мощностью воздействия
20 Глава 1. Основы лазерной медицины
4. Использование показателей отражения, поглощения, пропускания и конверсии лазерного излучения в тканях и органах для диагностических целей
(М.Т. Александров. Лазерная клиническая биофотометрия, 2008).
Систематизируя указанные направления применения лазерного излучения и
лазерной техники, можно отметить, что:
• пункты 1, 2 – это деструктивное воздействие на биологические ткани и патологические процессы – коагуляция (в офтальмологии, онкологии, дерматовенерологии) и рассечение тканей (в хирургии), испарение тканей (хирургия, стоматология, офтальмология и др.);
• пункт 3 – это биостимуляция (в физиотерапии);
• пункт 4 – это диагностика – изучение биологических структур и процессов
(допплеровская спектроскопия, проточная цитофотометрия, голография,
лазерная микроскопия, лазерная клиническая биофотометрия и др.).
В терапевтических целях лазеры и лазерное излучение применяют для лечения различных заболеваний. Среди этих заболеваний встречаются патологические изменения на клеточном, тканевом, органном, системном и общеорганизменном уровнях. Выделим некоторые из них.
• Терапия: ишемическая болезнь сердца, стенокардия покоя и напряжения,
постинфарктный кардиосклероз, гипертоническая болезнь, вегето-сосудистая дистония, заболевания органов желудочно кишечного тракта, заболевания суставов.
• Хирургия: раны, ожоги, обморожения, переломы костей, травматические повреждения внутренних органов; инфильтраты, гнойные заболевания мягких
тканей и костей, проктиты, парапроктиты, трещины прямой кишки, фурункулы, карбункулы, флегмоны; флебит, тромбофлебит, облитерирующий эндартериит, трофические язвы, геморрой, лимфадениты, пяточные шпоры.
• Эндокринология: тиреоидит, сахарный диабет, эндокринопатии.
• Неврология: остеохондроз, радикулиты, шейно плечевой синдром; невриты и невралгии различной локализации; неврозы, болезнь Паркинсона,
рассеянный склероз.
• Гастроэнтерология: гастриты, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки; панкреатиты, диффузные поражения печени, цирроз печени, дискинезия желчевыводящих путей, острые и хронические холециститы, колиты.
• Пульмонология: бронхиты, бронхиальная астма, острая и хроническая пневмония, туберкулез легких, пневмосклероз, плевриты.
• Стоматология: хирургическая стоматология и челюстно лицевая хирургия,
терапевтическая и ортопедическая стоматология, включая стоматологию
детского возраста (кариес и его осложнения, пародонтит, воспалительные
и опухолевые заболевания ЧЛО, травмы, невриты и невралгии, стоматиты,
имплантология и др.).
Таким образом, фотохимические процессы применяются в основном в низкоинтенсивной лазеротерапии (НИЛТ), а термические процессы и нелинейные
эффекты – тепловое воздействие – в лазерной хирургии, конверсия лазерного излу$
чения в биологическом объекте и нелинейные эффекты – низкоинтенсивные параметры – в диагностике заболеваний и процессов микробной и неопластической природы, травматологии, пластической хирургии, дерматологии и других нозологиях.
1.2.1. Применение высокоинтенсивного лазерного излучения в хирургии
(общие принципы)
Основной метод лечения хирургических болезней – операции, связанные с рас
сечением биотканей. Воздействие сильносконцентрированной световой энергии
на биоткань приводит к ее сильному нагреву с последующим испарением межтканевой и внутриклеточной жидкости, уплотнению и коагуляции тканевых структур. При малых экспозициях разрушению подвергаются поверхностные слои биоткани. С ростом экспозиции увеличиваются глубина и объем деструкции.
Хирургические лазеры бывают как непрерывные, так и импульсные, в зависимости от типа активной среды. Условно их можно разделить на три группы по
уровню мощности:
1) коагулирующие: 1–5 Вт;
2) испаряющие и неглубоко режущие: 5–20 Вт;
3) глубоко режущие: 20–100 Вт.
Конечно, это деление в значительной степени условно, так как длина волны
излучения и режим работы очень сильно влияют на требования по выходной мощности хирургического лазера (рис. 1.8, 1.9).
Рис. 1.8. Влияние температуры на необратимое разрушение ткани
100÷300 °C >300 °C
Выпаривание,
сжигание
Обезвожи$ Обугливание
вание
Денатурация
белков
Нагревание
не происхо
дит
ОПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ
МЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ
не наступает
сероватая
окраска, увели
чение рассеяния
разрыхление
постоянное
рассеяние
сморщивание,
выход жидкости
черная окраска,
повышенное
поглощение
сильное
механическое
повреждение
дымо и газо
образование
удаление
тканей
37÷60 °C 60÷90 °C 90÷100 °C
22 Глава 1. Основы лазерной медицины
Преимущества и особенности лазерных операций
перед традиционными методами лечения
• При использовании лазерного излучения большой мощности происходит очень
быстрое повышение температуры ткани в месте контакта лазерного луча с биотканью. Это приводит к эффекту обратимой денатурации белка (40–53 °С),
дальнейшее повышение температур (55–63 °С) к необратимой деструкции белковых структур. Повышение температуры от 63 до 100 °С приводит к коагуляции, а от 100 °С и более к испарению и карбонизации биоткани.
• Операция, проводимая бесконтактным методом, обеспечивает ярко выраженное гемостатическое действие. Воздействие осуществляется практически бескровно или с минимальной кровопотерей, что упрощает ее выполнение и
сопровождается незначительной травматизацией окружающих тканей.
• Глубина проникновения излучения лазера в ткани зависит от времени воздействия и степени гидратации ткани. Чем выше гидрофильность, тем глубина проникновения меньше, и наоборот, чем меньше степень гидратации
ткани, тем глубже проникает излучение. При импульсном лазерном излучение биоткань не прогревается на необходимую глубину в результате значительного поверхностного поглощения, и поэтому испарения не происходит,
а имеет место только коагуляция. При длительном воздействии после обугливания изменяются параметры поглощения ткани и начинается испарение.
В лазерной хирургии используется высокоинтенсивное лазерное излучение
(ВИЛИ), которое получают с помощью СО2, Er:YAG лазера и аргонового лазера.
Рис. 1.9. Энергетические характеристики СО2 лазерного излучения, влияющие на
обработку кости
Плотность энергии, Дж/см2
Граница начала
эффективного сверления
Область низких энергозатрат
Смесь СО2 : N2 : He = 1 : 5 : 10
Рср = 0,75 Вт, Е = 25 мДж
τ1/2 = 7 мкс, Римп = 3,6 ⋅ 103 Вт
Удельная энергия, кДж/2
Плотность импульсной мощности, Вт/см2
4 × 10
Римп = f (кДж/2)
E/S = f (кДж/2)
1.2. Структура применения низко% и высокоинтенсивного лазерного излучения 23
в клинической практике
Лазерные хирургические инструменты обладают высокой точностью и аккуратностью производимого деструктивного действия на оперируемые органы и
ткани. Это актуально и подчас является всегда недостающим звеном в ключевых
этапах операций, особенно операций, производимых на тканях и органах с интенсивным кровоснабжением, для того чтобы вызывать коагуляцию фронта деструкции и избегать кровоизлияния. Также применение лазерного скальпеля обеспечи
вает абсолютную стерильность операции. Здесь можно привести медицинские комплексы «Скальпель 1», «Калина», «Разбор», «Ланцет-1» – модели СО2азера, предназначенные для проведения хирургических операций в различных областях
медицинской практики. Лазерные хирургические аппараты являются универсальным режущим средством и могут быть использованы на ключевых этапах хирургических вмешательств. Показаниями к применению лазерного излучения во время операции служат: необходимость проведения операций на обильно кровоснабжаемых органах, когда требуется полный гемостаз, а его выполнение обычными
способами сопровождается большой кровопотерей; необходимость стерилизации
гнойных ран и профилактики возможного микробного загрязнения чистых операционных ран (это обстоятельство чрезвычайно важно в регионах с тропическим
климатом); необходимость прецизионной техники оперативных вмешательств;
оперативные вмешательства у больных с нарушением свертывания крови.
Универсальных режимов лазерного воздействия на различные ткани не существует. Поэтому подбор оптимальных параметров и режимов воздействия осуществляется хирургом самостоятельно на основе базовых методик применения лазерных хирургических установок в медицинской практике. Для хирургической
обработки указанные методики разработаны сотрудниками Российского государственного научного центра лазерной медицины и ММА им. И.М. Сеченова, Твер
ской медицинской академии на основе обобщения клинического опыта в различных областях медицины: в хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, абдоминальной хирургии, хирургии легких и плевры, пластической хирургии, косметологии, гнойной хирургии, ожоговой хирургии, хирургии аноректальной области, гинекологии, урологии, отоларингологии.
Характер взаимодействия лазерного излучения с биологической тканью зави
сит от плотности мощности лазерного излучения и от времени взаимодействия.
Скорость разреза тканей лазерным лучом на разных этапах операции подбирается
хирургом опытным путем в зависимости от вида ткани и желаемого качества разреза при выбранных параметрах лазерного излучения. Замедление скорости разреза
может привести к увеличению карбонизации тканей и образованию глубокой зоны
коагуляции. В суперимпульсном режиме и особенно в импульсно периодическом
режиме карбонизация и некроз, связанные с перегревом окружающих тканей,
практически исключены при любой скорости движения лазерного луча. Приведем
основные характеристики используемых в медицинской практике аппаратов. Длина волны излучения – 10,6 мкм. Выходная мощность излучения (регулируемая) –
0,1–50 Вт. Мощность в режиме «медимпульс» – 50 Вт. Плотность мощности лазерного облучения сверху ограничена условно величиной 50–150 Вт/см2 для импульсных лазеров и величиной 10 Вт/см2 для лазеров непрерывного действия. Диаметр
лазерного луча на ткани (переключаемый) – 200; 300; 500 мкм. Наведение основно24 Глава 1. Основы лазерной медицины
го излучения лучом диодного лазера – 2 мВт, 635 нм. Режимы излучения (пере
ключаемые) – непрерывный, импульсно периодический, медимпульс. Время экспозиции излучения (регулируемое) – 0,1–25 мин. Длительность импульса излучения в импульсно периодическом режиме (регулируемая) – 0,05–1,0 с. Длительность паузы между импульсами – 0,05–1,0 с. Пульт управления выносной. Включение и выключение излучения – ножная педаль. Удаление продуктов сгорания –
система эвакуации дыма. Радиус операционного пространства – до 1200 мм. Система охлаждения – автономная, воздушно жидкостного типа. Размещение в операционной напольное или настольное. Электропитание (переменный ток) – 220 В,
50 Гц, 600 Вт. Габаритные размеры, масса варьируют. Как можно заметить, основным отличием лазера для хирургии от остальных медицинских лазеров является
высокая мощность излучения, особенно в импульсе. Это необходимо, чтобы за
время действия импульса тканевое вещество успело поглотить излучение, разогреться и испариться в окружающее воздушное пространство. В основном все хирургические лазеры работают в средней инфракрасной области оптического диапазона.
Для проведения операций в мобильном варианте подходит ЛМ 10 – лазерный
хирургический аппарат «Лазермед» – последнее достижение в области лазерной
техники. Построенный на основе полупроводниковых лазеров, излучающих на
длине волны 1,06 мкм, аппарат отличается высокой надежностью, малыми габаритными размерами и весом. Выходная мощность излучения – 0–7(10) Вт, габариты в упакованном состоянии 470 × 350 × 120 мм, масса не более 8 кг. Этот аппарат выполнен в виде чемодана, который в случае необходимости можно трансформировать в рабочее положение.
Также среди продукции других отечественных фирм производителей можно указать следующие хирургические комплексы: АЛОД 01 АЛКОМ «Хирург» (хирургический лазерный аппарат ближнего ИК диапазона с регулируемой мощностью излучения). Предлагается 5 модификаций, отличающихся максимальной мощностью лазерного излучения, – 6 Вт, 9 Вт, 12 Вт, 15 Вт, 30 Вт. Используются для ITT-терапии
(коагуляции, удаления новообразований, разрезания тканей), установки на основе
углекислотного, YAG неодимового (общая хирургия) и аргонового (офтальмология)
лазера компании, а также многие другие на основе как газовых, так и твердотельных
и полупроводниковых активных сред.
Существуют многие зарубежные и отечественные аналоги, принципы использования которых аналогичны вышеизложенным.
1.2.2. Применение НИЛИ в терапии (общие принципы)1
1.2.2.1. Применение НИЛИ в качестве физиотерапевтического
фактора
В результате кропотливого труда ученых описаны биологические эффекты низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ), которые имеют большое значение в практической медицине, так как в отличие от лазерного излучения высокой
1 Подробнее см.: Александров М.Т. Лазерная клиническая биофотометрия (теория, эксперимент, практика). М.: Техносфера, 2008. – 584 с.
мощности НИЛИ не повреждает ткани организма. Оно эффективно применяется
для лечения нескольких сот наименований болезней и клинических синдромов в
виде монотерапии или в качестве одного из важных компонентов комплексной
терапии. Не менее значительна роль этой технологии для профилактических целей. Возможности ее в этом направлении неисчерпаемы. Широта терапевтического и профилактического спектра объясняется уникальной способностью низких, «субпороговых» доз лазерного излучения инициировать угнетенные биохимические процессы с последующей их мягкой и плавной коррекцией. Вторым
уникальным свойством является вызванная НЛТ взаимосвязь местных и интегральных эффектов: при локальном облучении идентичные изменения отмечаются в отдаленных от места воздействия участках и, наоборот, при общем облучении
(например, через кровь) возможна коррекция локальных изменений.
НЛТ совместима со всеми методами лечения, потенцируя при этом их действие. Комплексное применение НЛТ с медикаментозной терапией снижает потребление медикаментов в 2–3 раза за счет активации рецепторного аппарата.
В настоящее время НЛТ используется практически во всех областях медицины.
Основное показание – целесообразность применения, в частности:
• болевые синдромы нейрогенного и органического характера;
• нарушение микроциркуляции;
• нарушение имунного статуса;
• сенсибилизация организма к лекарствам, аллергические проявления;
• заболевания воспалительного характера;
• необходимость стимулирования репаративных и регенеративных процессов в тканях;
• необходимость стимулирования систем регуляции гомеостаза;
• использование в качестве симптоматического, триггерного, патогенетического и этиотропного фактора воздействия.
Терапия, в том числе терапевтическая стоматология: ишемическая болезнь сердца, стенокардия покоя и напряжения, постинфарктный кардиосклероз. Гипертоническая болезнь, вегето сосудистая дистония, заболевания органов желудочно кишечного тракта, заболевания суставов, пародонтит, стоматиты.
Хирургия, в том числе хирургическая стоматология: раны, ожоги, обморожения,
переломы костей, травматические повреждения внутренних органов; инфильтраты, гнойные заболевания мягких тканей и костей, проктиты, парапроктиты,
трещины прямой кишки, фурункулы, карбункулы, флегмоны; флебит, тромбофлебит, облитерирующий эндартериит, трофические язвы, геморрой, лимфадениты, пяточные шпоры.
Эндокринология: тиреоидит, сахарный диабет, эндокринопатии.
Неврология, в том числе нейростоматология: остеохондроз, радикулиты, шейно плечевой синдром; невриты и невралгии различной локализации; неврозы,
болезнь Паркинсона, рассеянный склероз.
При воздействии НИЛИ на биоткань наблюдаются следующие основные эффекты:
• противовоспалительный,
• антиоксидантный,
26 Глава 1. Основы лазерной медицины
• обезболивающий,
• иммуномодулирующий.
Выраженный терапевтический эффект при лечении различных по этиологии
и патогенезу заболеваний человека предполагает существование биостимулирующего механизма действия лазерного излучения небольшой мощности. Исследователи считают реакцию иммунной системы на лазерное излучение одним из
важнейших факторов в механизме лазерной терапии, что, по их мнению, является пусковым моментом в реакции всего организма (местные и общие, специфические и неспецифические факторы иммунитета). Важное значение придается воздействию на систему микроциркуляции и свертывающую систему крови, клеточную пролиферацию, триггерным рефлекторным реакциям.
При воздействии НИЛИ на кожу наблюдается противовоспалительный эффект:
активизируется микроциркуляция в тканях, расширяются сосуды, увеличивается
число функционирующих капилляров и формируются коллатерали, повышается
кровоток в тканях, нормализуется проницаемость клеточных мембран и осмоти
ческое давление в клетках, повышается синтез цАМФ. Все эти процессы приводят
к уменьшению интерстициального отека, гиперемии, шелушения, зуда, наблюдается отграниченность патологического процесса (очага), стихание острых воспалительных проявлений в течение 2–3 дней. Воздействие НИЛИ на область воспаления в коже, помимо противовоспалительного эффекта, обеспечивает антибактериальное (препятствует размножению микроорганизмов в ране) и фунгицидное
действие. По литературным данным, количество бактерий и грибковой флоры снижается на 50% в течение 3–5 мин лазерного облучения патологической зоны.
С учетом противовоспалительного и антибактериального эффекта НИЛИ при
местном воздействии на кожу лазеры применяются в лечении таких заболеваний,
как абсцессы, флегмоны, артриты, дерматозы и др.
При воздействии НИЛИ наблюдается антиоксидантный эффект, который обеспечивается за счет снижения выработки свободнорадикальных комплексов, когда
происходит предохранение клеточных и субклеточных компонентов от повреждения, а также обеспечение целостности органелл. Данный эффект связан с патогенезом значительного количества кожных болезней и механизмом старения кожи.
Как показали исследования Г.Е. Брилль и соавторов, НИЛИ активизирует ферментативное звено антиоксидантной защиты в эритроцитах и несколько ослабляет сти
мулирующее влияние стресса на перекисное окисление липидов в эритроцитах.
Антиоксидантный эффект НИЛИ используется при лечении аллергодерматозов, хронических заболеваний кожи и при проведении омолаживающих процедур.
Обезболивающий эффект при воздействии НИЛИ осуществляется за счет блока
ды болевой чувствительности по нервным волокнам. Одновременно наблюдается
легкий седативный эффект. Также обезболивающий эффект обеспечивается за счет
1снижения чувствительности рецепторного аппарата кожи, повышения порога
болевой чувствительности, стимуляции деятельности опиатных рецепторов.
Совокупность обезболивающего и легкого седативного эффектов играет важную роль, так как при различных кожных заболеваниях зуд (как извращенное проявление боли) является основным симптомом, нарушающим качество жизни больного. Эти эффекты позволяют применять НИЛИ при аллергодерматозах, зудящих дерматозах, красном плоском лишае.
В последнее время доказано, что при различных острых и хронических заболеваниях наблюдается дисбаланс иммунной системы. Как при местном облучении кожи,
так и при внутривенном облучении крови НИЛИ оказывает иммуномодулирующий эффект – устраняется дисглобулинемия, повышается активность фагоцитоза,
происходит нормализация апоптоза и активация нейроэндокринной системы.
Лазерное излучение воспринимают фотоакцепторы или, проще говоря, особые чувствительные молекулы, участвующие в поддержании равновесия внутри
каждой клетки человека. После взаимодействия лазерного излучения и чувствительной молекулы в клетке активизируется обмен веществ и энергии, что дает ей
возможность полноценно выполнять свои функции, а на определенном этапе развития делиться с образованием здорового потомства. Важность этих процессов
переоценить невозможно, так как клетки являются строительным материалом
организма и его основными функциональными единицами.
Ярким примером влияния низкоинтенсивного лазерного излучения на патологический процесс является его противовоспалительный эффект. При этом запускаются и процессы «починки» поврежденных клеточных структур, поэтому поврежденная ткань может раньше вернуться к выполнению своих функций.
Последнее обстоятельство объясняет положительное влияние НИЛИ на заживление язвенных дефектов, травматических и ожоговых повреждений кожи и
слизистых оболочек. В настоящее время описанные эффекты широко используются в медицинской практике в лечении трофических язв, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, ожогов, гнойных ран, пиодермии (фолликулиты, фурункулы, импетиго, угревая болезнь, стрептостафилодермии, шанкриформная пиодермия), аллергодерматозов (истинная экзема, микробная экзема,
атопический дерматит, крапивница). Также НИЛИ используется при дерматитах,
псориазе, красном плоском лишае, склеродермии, витилиго, заболеваниях слизистой оболочки полости рта и красной каймы губ (буллезный пемфигоид, многоформная экссудативная эритема, хейлиты, стоматиты и т.д.).
Ни для кого не секрет, насколько важна функция нервной системы как центрального координатора работы всех внутренних органов. Нарушение центральной регуляции играет важную роль в развитии таких широко распространенных
заболеваний, как бронхиальная астма, псориаз, нейродермит, язвенная болезнь
желудка и двенадцатиперстной кишки, вегето сосудистая дистония.
НИЛИ за счет рефлекторного воздействия на нервные окончания и активации синтеза биологически активных веществ (триггерное воздействие) восстанавливает равновесие внутри нервной и эндокринной систем и способствует новлению их функции, что благоприятно отражается на течении хронических заболеваний.
Одним из опаснейших моментов в течении хронических воспалительных заболеваний является изменение структуры пораженной ткани, или дисплазия. В очаге
хронического воспаления повышается количество неполноценных клеток, на каком то этапе организм теряет контроль над их размножением и формируются
предпосылки злокачественного заболевания. НИЛИ предотвращает прогрессирование процесса и в большом проценте случаев способствует нормализации изменений в тканях на фоне хронического воспаления, что с успехом применяется
при лечении предраковых заболеваний женской половой сферы, желудочно-ки
шечного тракта и дыхательных путей.
В настоящее время накоплен большой фактический материал о практическом отсутствии токсического и канцерогенного действия НИЛИ (при соблюдении правил онкологической настороженности и учете признаков озлокачествления и развития опухолей), более того, стало известно о его способности защищать
организм от вредных факторов, например от ионизирующей радиации. НИЛИ повышает эффективность действия таких лекарств, как антибиотики, анальгетики,
успокаивающие и снотворные препараты.
Несмотря на большое количество полезных эффектов, онкологические заболевания долгое время являлись противопоказанием к использованию НИЛИ. Это
объяснялось недостаточным количеством данных о влиянии НИЛИ на опухолевый рост.
Необходимо подчеркнуть, что воздействие НИЛИ непосредственно на опухоль до настоящего времени допускается только в опытах на животных, в клинической медицине оно не применяется. Однако результаты большого количества
исследований свидетельствуют, что при правильном применении НИЛИ не только не ухудшает результаты лекарственного, лучевого и оперативного лечения онкологических больных, но в определенных случаях способствует увеличению числа
выздоровевших.
Одним из основных свойств опухоли является быстрый неконтролируемый
рост, поэтому для лечения злокачественных новообразований применяются лекарственные средства, подавляющие размножение клеток. К сожалению, эти препараты не обладают избирательным действием и поражают также нормальные
структуры организма (слизистую желудочно кишечного тракта, волосяные фолликулы, клетки кроветворения и иммунитета, репродуктивной системы), которые обновляются в течение короткого промежутка времени.
Пример: в настоящее время в НИИ детской онкологии и гематологии широко
применяется низкоинтенсивная лазерная терапия в лечении стоматитов, воспалительных процессов в носоглотке, флебитов, длительно незаживающих послеоперационных ран. Повреждение слизистой оболочки полости рта и желудочнокишечного тракта – серьезная проблема для детей, получающих химиотерапевтическое лечение. Слизистая оболочка полости рта при стоматите болезненна, на
ней образуются дефекты разных размеров и глубины, что ограничивает или делает совсем невозможным прием пищи. В тяжелых случаях требуется перерыв в противоопухолевой терапии. В лечении стоматитов применялись и применяются по1.2. лоскания из отваров трав, растворов лекарственных препаратов, однако эти средства не решают проблему в достаточной степени. Как правило, эффект от такого
вида лечения отмечается на 7–10 й день. На это время противоопухолевое лечение прекращается.
При использовании НИЛИ отмечается хороший эффект уже после 3–4 сеансов лечения: стихает боль, уменьшается отек, исчезают признаки инфекционного процесса, улучшается самочувствие.
Как и при лечении стоматитов, быстрое улучшение наблюдается и в случаях
использования НИЛИ при флебитах после введения химиопрепаратов, отеке и
гибели тканей при попадании лекарств под кожу. При немедленном обращении
достаточно 2–3 процедур, чтобы полностью снять боль, отек, местное повышение
температуры. Большое значение имеет возможность использования НИЛИ с целью ускорения заживления послеоперационных ран. Сроки полного заживления
ран сокращаются практически в два раза, рана очищается от гноя после 3–4 сеансов лазеротерапии. Своевременное и быстрое лечение осложнений с помощью
НИЛИ позволяет точно соблюдать режим лекарственного и хирургического лечения, в большом числе случаев избегать назначения противовоспалительных лекарственных препаратов и анальгетиков, улучшает качество жизни пациентов в процессе лечения.
Большой интерес представляет взаимодействие лазерного излучения и лучевой терапии, также используемой при лечении злокачественных заболеваний.
Помимо борьбы с осложнениями, требующими зачастую уменьшения дозы лучевой терапии или даже перерыва в лечении, НИЛИ повышает эффективность лучевой терапии. В последнее время появились наблюдения, в которых отмечено,
что при сочетанном применении этих методов сокращаются сроки уменьшения
размеров новообразования.
Одно из новых перспективных направлений – использование НИЛИ с целью
стимуляции кроветворения, лечения токсических поражений печени в процессе
химиотерапии, коррекции иммунитета методом чрескожного лазерного облучения крови. Внутрисосудистое лазерное облучение крови уже показало высокую
эффективность в лечении панкреатитов, перитонитов, генерализованных инфекционных процессов.
К сожалению, это достаточно трудоемкий метод. Он заключается в подведении
лазерного излучения через специальный световод в просвет поверхностно расположенных вен, например в области локтевого сгиба. Методика требует использования одноразовых световодов, работы в стерильных условиях с целью предотвращения распространения инфекций, что повышает стоимость лечения. Вместе с тем
глубина проникновения НИЛИ в ткани позволяет производить облучение крови,
устанавливая излучатель над крупными венозными сосудами, т.е. через кожу.
Имеющиеся данные позволяют надеяться, что со временем этот метод займет
прочное место в профилактике одного из самых тяжелых осложнений химиотерапии – ухудшения показателей крови.
В зависимости от нозологии эффективность НЛТ такова.
Высокий эффект – реактивный кардит, тонзиллокардиальный синдром, аллергический ринит, реактивный артрит, компенсированный тонзиллит, язвенная
30 Глава 1. Основы лазерной медицины
болезнь двенадцатиперстной кишки, бронхиты, стенокардия напряжения I–II ФК,
хронические некалькулезные холециститы, панкреатит и др.
Хороший эффект – гипертоническая болезнь, стенокардия напряжения III ФК,
бронхиальная астма, остеохондроз, артрозы, псориаз, невриты, трофические язвы,
осложнения сахарного диабета, хронический гайморит, неспецифический язвенный колит, тиреоидит.
Удовлетворительный эффект – эндартериит, артрозо артрит, хронический колит, стенокардия напряжения III–IV ФК, герпес.
Без эффекта – декомпенсированная стадия заболеваний.
В заключение необходимо заметить, что низкоинтенсивная лазерная терапия
является самостоятельным, альтернативным способом лечения или используется
в комплексном лечении. Несмотря на большое разнообразие клинических эффектов и отсутствие абсолютных противопоказаний, НИЛИ не рассматривается
как метод, заменяющий другие лечебные мероприятия. Задача состоит в том, чтобы
на основании современных медико биологических и технических разработок и
достижений медицинской науки и практики повысить эффективность лечения
основного заболевания и снизить до минимума побочные эффекты. И одним из
эффективных вариантов решения этой задачи является использование низкоинтенсивного лазерного излучения.
1.3. Эффективность лечения и селективность
применения спектрально-энергетических
параметров лазерного излучения
(общие принципы)
Основными факторами, обеспечивающими эффективное лечение, являются возможность пространственной локализации при низкой интенсивности апплицируемого света и селективность субстанций для воздействия, выбираемые подбором
длины волны данного монохроматического излучения и системой фокусировки.
Лечение терапевтическими лазерами методологически поддержано концепцией
селективного фототермолиза, предложенной Р. Андерсоном (R.R. Anderson) и
Дж. Пэрришем (J.A. Parrish) в 1981 году. Эта концепция на сегодняшний день является общепринятой. Согласно концепции селективного фототермолиза, если лазерное излечение обладает определенными характеристиками, то оно способно воздействовать на компоненты ткани избирательно. Это воздействие является точным,
как в микрохирургии. В качестве примера можно привести аппаратуру для терапии
фирмы «Биотон»: «Яхрома Мед» (хирургический лазер для косметологии). Это медицинская установка на основе лазера на парах меди. Излучает две волны – зеленую и желтую. Излучение импульсное – лазерный свет излучается импульсами по
20 нс (20 × 109 с), между импульсами интервалы порядка 100 мкс (100 × 106 с). Человеческий глаз воспринимает такое излучение как непрерывное, однако микрострутуры биологических тканей воспринимают такое излучение как импульсное. «Яхрома-Мед» имеет механический затвор, перекрывающий лазерный луч, так что экспозиция может быть выбрана 100, 200, 300 и т.д. мс (100 × 103 с). Используя
1.3. Эффективность лечения и селективность применения спектрально% 31
энергетических параметров лазерного излучения (общие принципы)
светофильтры, можно работать желтой длиной волны, зеленой или обеими вместе.
Лазерный луч фокусируется в световое пятно диаметром 1 мм. Для работы применяется насадка, обеспечивающая фиксацию кожи (в дерматологии и эстетичес
кой хирургии), а также постоянство плотности мощности лазерного излучения.
«Яхрома Мед» управляется ножной педалью. Технические характеристики лазера: длина волны 511 и 578 нм, мощность излучения > 3 Вт, частота импульсов
16 кГц, длительность импульсов 15 нс, выбор времени экспозиции 0,1…9,9 с, вре
мя выхода на рабочий режим 30 мин, питание 220 В/50 Гц/1,6 кВт, охлаждение
воздушное.
Особенности:
• Лазерное излучение с такими параметрами способно проникать под эпидермис, не разрушая его.
• Желтая длина волны (578 нм) совпадает с пиком поглощения гемоглобина,
поэтому сильно поглощается гемоглобином и заметно меньше поглощается другими тканями.
• Зеленая длина волны (511 нм) хорошо поглощается меланином.
• Излучение лазера на парах меди почти не поглощается водой.
• Фокусировка лазерного луча в маленькое пятно позволяет ограничивать
область воздействия патологическим участком, избегая облучения нормальной ткани.
• Импульсный характер излучения и лазерный затвор позволяют дозировать
поглощенную энергию и избегать перегрева.
Таким образом, «Яхрома-Мед» позволяет выполнять селективное удаление патологий кожи без повреждения окружающей ткани, что чрезвычайно важно, например, для операций, проводимых на лице.
Другим примером лазерной медицинской установки терапевтического назначения является комплекс «Мультилайн» фирмы LinLine GmbH. Он представлен
переносным корпусом напольного монтажа со сменными лазерными насадками.
В зависимости от типа лазера и активной среды комплекс может быть использован в косметологии, эстетической медицине, сосудистой и эндокорпоральной
хирургии. Технические характеристики для разных активных сред (активная среда: длина волны излучения, плотность энергии): Nd:YAP/KTP Q Sw (540/1079 нм,
0,1–62 Дж/см2), RUBY (694 нм, 3–62 Дж/см2), Alex (755 нм, 0,3–250 Дж/см2),
Nd:YAP long pulse (1079 нм, до 142 Дж/см2) и т.д. Этот аппарат является революционным с точки зрения функциональности и эргономичности. В данном приборе реализовано новое решение проблемы передачи излучения с высокими плотностями энергии к оперируемому участку тканей, заключающееся в размещении
компактных твердотельных лазерных излучателей внутри наконечника самого манипулятора, что обеспечивает малые потери, высокую точность и длительную эксплуатацию прибора.
Для оказания терапевтического действия достаточна доза лазерного излучения 50–100 Дж/см2. Эта доза должна достигаться с помощью пучка сравнительно
небольшой интенсивности – 1–200 мВт/см2 (1–25 мВт/см2 – хронические воспалительные процессы, 100–200 мВт/см2 – острые). Все импульсные и импульсно риодические терапевтические лазеры должны быть рассчитаны (исходя из средней мощности излучения) на такую плотность мощности, для терапевтических
лазеров непрерывного действия допускается плотность мощности на порядок
меньше.
В последнее время все шире применяются полупроводниковые (диодные) лазеры. Активной средой этих лазеров чаще всего является кристалл арсенида галлия (GaAs) с добавками алюминия и других элементов. Малые габариты, низкие
напряжения, широкий диапазон длин волн излучения и мощностей, возможность
прямой модуляции излучения – все это позволяет говорить о том, что диодные
лазеры вне конкуренции среди других типов, в частности газовых. При ряде патологических процессов оказывается эффективнее воздействие лазерным излучением в видимом (красный, зеленый, синий) спектральном диапазоне, а иногда в
ближнем инфракрасном диапазоне (от 0,78 до 1,3 мкм). Импульсные диодные
лазеры с различными длинами волн излучения генерируют наносекундные импульсы пиковой мощностью 1–100 Вт и показывают лучшую эффективность лечения, чем непрерывные лазеры. Именно диодные лазеры (импульсные и непрерывные) позволили создать систему выносных излучающих головок и реализовать в полной мере блочный принцип построения аппаратуры для лазерной терапии. Перечень таких аппаратов довольно широк, например аппараты лазерные
терапевтические «Матрикс» фирмы «Биотон». Аппараты лазерные терапии нового поколения «Матрикс» имеют следующие технические характеристики: 2 или
4 независимых канала для подключения лазерных и светодиодных излучающих
головок, возможность измерения импульсной и средней мощности излучения лазерных головок с длиной волны от 0,63 до 0,96 мкм, высокая эффективность лечения благодаря более точному обеспечению параметров воздействия, возможность внешней модуляции излучения, в том числе БИО, соответствие европейским
стандартам, наличие защиты от несанкционированного использования; возможность работы непрерывных излучателей и в модулированном режиме позволяет
работать с непрерывным, импульсным и модулированным лазерным излучением
в широком диапазоне длин волн, а также в режиме внешней модуляции. Также
можно привести аппарат лазерный терапевтический «Муравей» той же фирмы.
АЛТ «Муравей» – портативный аппарат с автономным питанием. Используется, как правило, персонально пациентом или врачом в полевых условиях. Аппарат лазерный терапевтический «Матрикс ВЛОК» для внутривенного лазерного
облучения крови – специализированный аппарат, предназначенный для внутривенного лазерного облучения крови (ВЛОК). К АЛТ «Матрикс-ВЛОК» также
можно подключить излучающую головку, имеющую аналогичное назначение
(КЛ ВЛОК), и проводить ВЛОК. Применение стерильных одноразовых световодов с иглой ОС 2 (КИВЛ 01) делает процедуру ВЛОК комфортной и абсолютно
безопасной.
Для лазеров, имеющих селективное воздействие на определенные участки
кожных тканей, были разработаны методы терапии послехирургических рубцов и
эритем. Одним из аппаратурных решений явилась установка FRAXEL SR 1500
компании Reliant. Метод терапии на основе подобных терапевтических комплексов получил название фракционного фототермолиза. Длина волны 1550 нм, ис1.3. Эффективность лечения и селективность применения спектрально% 33
энергетических параметров лазерного излучения (общие принципы)
пользуемая в методе фракционного фототермолиза, настроена на воду, содержащуюся в тканях, а не на меланин. Поэтому метод может применяться на пациентах
с любым цветом кожи. Поскольку фракционный фототермолиз формирует микротермальные лечебные зоны или зоны фотокоагуляции, окруженные неповрежденными тканями, эпидермальное восстановление происходит благодаря малому объе
му повреждения и короткому расстоянию миграции кератиноцитов [24]. Более того,
во время воздействия лазером с длиной волны 1550 нм роговой слой остается неповрежденным, поскольку в нем содержится относительно меньшее количество
воды, и это значительно сокращает риск инфекции. Длина волны в 1550 нм позволяет проникнуть свету в кожу приблизительно на 100 мкм (μа ≈ 9,6 см–1 в воде и в
крови), что делает возможным проведение фототермолиза в глубоко расположенных кровеносных сосудах и дает потенциальное преимущество по сравнению с импульсным лазером на красителе, луч которого не может проникать на достаточную
глубину. Кроме того, «фракционный» лазер или лазер, подающий микролучи, позволяет избежать массового нагревания дермы, что является обычным явлением
для традиционного импульсного лазера, работающего в средней ИК-области спектра. При импульсе в 8 мДж и плотности в 2000 МЛЗ/см2 нагревается всего около
15% обрабатываемой зоны. Это сокращает риск необратимого неспецифического
термического повреждения дермы, которое может ухудшить рубцевание. Размеры кровеносных сосудов в гипертрофических рубцах варьируют от 3,3 до 14,6 мкм,
в то время как средний размер испускаемого из лазера микролуча при фракционном фототермолизе имеет диаметр 100 мкм. Поэтому микролуч имеет достаточную ширину для разрушения отдельных кровеносных сосудов в гипертрофических рубцах. Последнее является уникальной особенностью фракционного фототермолиза в лечении гипертрофических рубцов: с одной стороны, термическое повреждение мало, поэтому восстановление нормальной ткани идет
очень быстро; с другой стороны, термическое повреждение достаточно для полного разрушения отдельных кровеносных сосудов. Эта особенность продемонстрирована гистологическими результатами последних клинических исследований, в которых изучалось прямое повреждение сосудов дермы под действием
фракционного фототермолиза. Таким образом, правильный выбор длины волны
терапевтического излучения позволяет достичь желаемых результатов без существенных побочных эффектов. Регулируя длину оптической фокусировки иличные компоненты кожи (например, кровеносные сосуды, дермальный меланин и сальные железы) могут произвольно выбираться в качестве целей для воздействия фототермолиза в кожу на различной глубине. При соответствующей
плотности лазерного зайчика может быть достигнуто эффективное макроскопическое лечение.
Последние клинические исследования фракционного фототермолиза хирургических рубцов показывают, что улучшение текстуры кожи может быть достигнуто при проведении от 4 до 5 лечебных сеансов. В данном исследовании более
75% положительного клинического эффекта было получено после одного сеанса
лечения. Это позволяет предложить фракционный фототермолиз в качестве потенциально эффективного и безопасного метода лечения хирургических рубцов.
Среди других комплексов для проведения фракционного фототермолиза можно указать следующий, называемый Multiline (технология RealfractionalTM). Он при
терапии создает настолько маленькие микроканалы, что кожа визуально остается
неповрежденной – человеческий глаз не замечает такие точки. При этом в процесс регенерации вовлекается большая часть кожи, так как точек огромное количество и расстояние между ними очень маленькое.
Известно много зарубежных компаний, производящих полупроводниковые
лазерные установки для проведения низкоинтенсивной лазерной терапии: Guilin
Kangxing Medical Instrument Co., Ltd., USAF’s Philips Laboratory, АТС – semiconductor
devices, Quintessence Photonics Corporation и т.д. Кроме того, в продукции данных
компаний присутствуют лазерные аппараты для хирургического применения с более высокими плотностями энергии в импульсах.
Показаниями для применения установок для лазерной терапии дополнительно
являются: телеангиэктазии лица и ног, «винные пятна», гемангиомы, лентиго, «кофейные пятна», цветные татуировки, послеоперационные телеангиэктазии, шрамы с сосудистой составляющей, послеоперационные гиперпигментации, ВПЧ, бородавки, другие пигментные и неокрашенные патологии, акне, морщины.
Крупным направлением в лазерной терапии является комплекс разработок низкоинтенсивных лазерных установок в сочетании со светочувствительными и фотоактивными препаратами, называемыми фотосенсибилизаторами. Фотодинамическая терапия (ФДТ) злокачественных опухолей переживает сегодня в мире бурное
развитие, являясь принципиально новым методом в их лечении, основанным на
способности фотосенсибилизаторов селективно накапливаться в ткани опухолей и
при локальном воздействии лазерного облучения определенной волны генерировать синглетный кислород или кислородсодержащие свободные радикалы, которые вызывают гибель опухолевых клеток. Метод ФДТ выгодно отличается от традиционной лучевой и лекарственной терапии рака высокой избирательностью поражения опухолевой ткани, отсутствием тяжелых местных и системных осложнений и
возможностью повторения лечебной процедуры. Также достоинство метода – возможность сочетания в одной процедуре лечения и флуоресцентной диагностики
(ФД) опухолевого процесса. ФДТ – одно из немногих направлений в медицине, где
российская наука является конкурентоспособной. Диапазон лазерных установок,
применяемых для проведения ФДТ по характеристикам генерируемого излучения
широк.
Основным требованием для лазерного излучения аппаратов фотодинамической терапии является непрерывный режим работы и более длительная экспозиция с большей дозой радиации по сравнению с терапевтическими лазерами иного назначения.
Уникальными и результативными по своей сути являются терапевтические ультрафиолетовые лазерные установки для лечения тяжелых заболевания микробной
этиологии. Применение для лечения жесткого излучения позволяет добиться существенных результатов. Для примера можно привести следующие. Установка для
лазерной терапии кавернозных форм туберкулеза «Альмицин». Для лечения больных хроническим прогрессирующим фиброзно кавернозным туберкулезом легких
был применен метод местного воздействия на каверну, который заключается в транс1.3. Эффективность лечения и селективность применения спектрально% 35
энергетических параметров лазерного излучения (общие принципы)
торакальной пункции или дренировании каверны с последующим эндокавитарным
облучением с помощью специально созданной для этих целей ультрафиолетовой
установки «Альмицин» с длиной волны 0,34 мкм. Основным показанием для применения этой методики является прогрессирующий ограниченный или распространенный фиброзно кавернозный туберкулез при наличии большой или гигантс
кой каверны, которая является основным звеном процесса. В результате проведенного лечения установлено, что у 77,4% больных отмечена положительная клиникорентгенологическая динамика. Положительная клиническая и лабораторная
динамика у указанных больных заключалась в быстрой (1,52 нед.) нормализации
температурной реакции организма, прекращении или уменьшении интенсивности
кашля, уменьшении количества выделяемой мокроты, улучшении показателей гемограммы и белков крови, стимуляции клеточного иммунитета, улучшении капиллярного кровотока в легких, что способствует лучшему транспорту химиопрепаратов в очаг туберкулезного поражения. Также существует установка, работающая на
другой длине волны жесткого излучения, – лазерная медицинская установка «Мария» с длиной волны 248 нм, предназначенная для лечения кавернозных и фиброзно кавернозных форм туберкулеза и других заболеваний легких и бронхов. Уникальной особенностью лазерной технологии лечения туберкулеза является эффективное подавление жизнедеятельности различных микроорганизмов – возбудителей заболеваний (включая Mycobacterium tuberculosis), в том числе устойчивых к
антибактериальным препаратам. Комплексное воздействие лазерного облучения в
ультрафиолетовом спектре и лекарственных препаратов позволяет достичь хороших результатов в случаях, когда лекарственная терапия неэффективна. Использование ультрафиолетового эксимерного лазера «Мария» для эндобронхиальной санации делает возможным эффективное лечение неспецифичных эндобронхитов,
сопровождающих разнообразные заболевания легких, наиболее распространенными
из которых являются хронический обструктивный бронхит, хронический необструктивный бронхит, хроническая пневмония, туберкулез легких. Эффективным
является и применение этой установки для лечения туберкулеза бронхов. Также
хорошие результаты были получены при использовании этих установок в дерматокосметологии.
Нормами дозировки для ультрафиолетовой лазерной терапии сейчас являются необщепринятые пока цифры 0,1–5 Вт/см2. Мощность установок такая же, что
и для лазеров и инфракрасного диапазона, – не более 10 Вт/см2.
Кроме установок для острого терапевтического или хирургического назначения, можно еще выделить группу аппаратных лазерных комплексов для лечения
и оздоровления биостимулирующим эффектом. Эти лазеры оказывают так называемое биостимулирующее действие на органы и ткани. Например, такое воздействие при помощи He Ne лазера при оптимизированных дозах приводит к увеличению скорости заживления ран в 2 или большее число раз. Молекулярный
механизм такого воздействия еще не до конца изучен, но перспективы применения этого эффекта весьма заманчивы. Так, на рынке сейчас представлена серия
биостимулирующих лазеров Medio Laser фирмы Iskra Medical. Прототип серии
представляет собой биостимулирующий лазер непрерывного действия GaAlAs. Он
имеет несколько излучателей лазерного света различной длины – 650 нм, 780 нм,
36 Глава 1. Основы лазерной медицины
810 нм; различной исходной мощности – 10 мВт, 20 мВт, 30 мВт, 50 мВт, 100 мВт
или 200 мВт. В комплексе с установкой возможно применение лазерного душа и/
или лазерного сканера на одном аппарате. Он предназначен для лечения заболеваний на поверхности кожи или терапии более глубоко пораженных тканей и существенно сокращает продолжительность обычной терапии.
1.4. Применение НИЛИ в качестве
биофотометрического фактора
(лечебно диагностического) – лазерная
клиническая биофотометрия (общие принципы)1
Клинические методы контроля являются хотя определяющими, но субъективными. Поэтому на практике все более широкое применение находят современные методы лабораторной и инструментальной диагностики, которые в то же время
не конкурируют с традиционной клинической диагностикой, а дополняют и активизируют ее. Эти методы делают возможной объективизацию клинических наблюдений, что обеспечивает их сопоставимость.
С разработкой оптических квантовых генераторов-лазеров они широко начали использоваться в медицине не только в лечении, но и для диагностики.
В настоящее время в хирургической стоматологической практике используется
метод биофотометрической диагностики, который основан на измерении потока
поглощения отраженной энергии лазерного излучения в биологической ткани и
его конверсии в ней. Метод достаточно информативен и позволяет исходя из оптических характеристик тканей, подвергаемых лазерному воздействию, оценивать
происходящие в них в процессе лечения динамические структурно функциональные изменения в реальном масштабе времени. Кроме того, этот метод позволяет
в процессе лазеротерапии строго дозировать используемое излучение.
Необходимо заметить, что существующие в настоящее время методы регистрации отраженного от биологического объекта сигнала, как правило, не учитывают того,
что рассеивание излучения происходит в некотором объеме биологических тканей.
Возможность использования биофотометрической информации в качестве
диагностики определяется следующими характерными для биологического объекта особенностями человеческого организма:
– принцип симметрии позволяет в норме и патологии для оценки состояния
любой из симметричных областей в качестве эталона использовать одну из них;
– живой организм во всем его многообразии непрерывно изменяет свои оптические характеристики, например вследствие изменения кровообращения, дыхания, воздействия температуры и других внешних и внутренних
факторов. Поэтому проведение измерений в абсолютных величинах дает значительную величину вариабельности исследуемых показателей и погрешности измерений, что существенно затрудняет, а зачастую исключает выявление
1 Подробнее см.: Александров М.Т. Лазерная клиническая биофотометрия (теория, экспе
римент, практика). М.: Техносфера, 2008. – 584 с.
1.4. Применение НИЛИ в качестве биофотометрического фактора 37
(лечебно%диагностического) – лазерная клиническая биофотометрия
общебиологических и индивидуальных особенностей биологического
объекта в норме и при патологии;
– наличие патологических изменений исследуемого участка тканей влечет за
собой изменение его оптических характеристик. В процессе выздоровления оптические характеристики постепенно восстанавливаются и при завершении процесса реабилитации становятся практически адекватными
начальным, т.е. до заболевания;
– поверхность биологического объекта, в том числе тканей человека, является диффузным отражателем.
Анализ оптических характеристик тканей человека при отсутствии патологических изменений и при наличии таковых позволяет выделить ряд полезных для
клинической практики положений.
1. Оптические характеристики тканей различных анатомо топографических
областей неодинаковы.
2. Коэффициенты отражения тканей существенно зависят от длины волны
источника излучения (в видимой области спектра).
3. Оптические характеристики интактных участков симметричных областей
достоверно не различаются (с вероятностью 95%).
4. Нормированные оптические характеристики различных участков кожных
покровов и слизистых оболочек, включая челюстно-лицевую область по отношению к реперу, являются стабильными, не зависят от длины волны лазерного излучения и в норме приближаются к единице, что позволяет ис
пользовать их в качестве эталона (объекта сравнения), т.е. сам пациент (вернее, его нормированные оптические характеристики для различных областей) является объектом сравнения по отношению к самому себе при
возникновении в одной из симметричных областей патологического процесса (воспаление, неопластические процессы).
5. На основании изучения биофотометрических характеристик кожного покрова и слизистых оболочек человека в норме и при патологии и исходя из
его анатомо топографических и физиологических особенностей установлена закономерность, заключающаяся в том, что местный относительный
показатель симметрии (например, оптический) для тканей, например, челюстно лицевой области человека не зависит цвета кожи, пола, возраста,
функционального состояния пациента при любых спектральных источниках излучения оптического диапазона, применяемых в биофотометрах, и в
норме сохраняет свое постоянное значение, близкое к единице (0,96±0,05),
что, по видимому, справедливо для всех людей до тех пор, пока не возникает патологический процесс в одной из симметричных областей (органов).
6. Лечение больного на основе представленной в пункте 5 концепции проводится до тех пор, пока измененный нормированный показатель симметрии
(при патологии) не станет равным показателю 0,96±0,05, что объективно
характеризует индивидуально протекающий процесс реабилитации больного при использовании в комплексном лечении, например, низкоинтенсивного лазерного излучения.
7. Показатели обратного рассеивания биологического объекта (БО) характеризуют его плотность (концентрация частиц, например клеточная пролиферация) и степень кровенаполнения исследуемых тканей. Этот факт может быть использован в клинике для объективной характеристики функционального состояния БО в норме и при различных видах патологии (трав
ма, воспаление, онкологические заболевания), в том числе для мониторинга,
оценки эффективности лечения и выявления осложнений.
8. Разработанная биофотометрическая лечебно диагностическая технология является универсальной, может найти применение в хирургии, терапии,
дерматологии, стоматологии, онкологии и др., в том числе как для коррекции
дозы облучения, так и для мониторинга и оценки течения и эффективности
лечения указанной группы заболеваний, т.е. во всех тех случаях, когда по изменению оптических характеристик, наведенных каким либо патологическим
процессом и изменяющихся при мониторинге процесса реабилитации, возможно объективно оценить состояние больного, прогнозировать течение и оценивать эффективность лечения заболевания, т.е. процесс реабилитации в целом.
9. Актуальной задачей медицины и медицинского приборостроения является
совершенствование представленных медицинских технологий, их освоение,
сертификация и внедрение в широкую практику на благо здоровья населения и каждого больного в частности.
Основным показанием к лечебному и/или диагностическому применению
лазерного излучения и лазерной медицинской техники является клиническая целесообразность стимуляции местных и общих, специфических и неспецифических
реакций тканей организма и его систем с целью нормализации их гомеостатических характеристик на различном структурно функциональном уровне, что в итоге обеспечивает объективный контроль реабилитации при различных заболеваниях, оценку течения и эффективности лечения, определение сроков выздоровления. В частности, к таким показаниям относят следующие.
1. Заболевания гнойно воспалительного характера, требующие стимуляции репаративных процессов (травмы и воспалительные процессы вследствие воздействия различных физических, химических и биологических факторов), –
противовоспалительное действие, стимуляция репаративных процессов.
2. Нарушение процессов эпителизации тканей – активация метаболизма клеток и повышение их функциональной активности.
3. Нарушение иммунного статуса (иммунокоррекция) – для повышения уровня трофического местного и общего иммунного статуса тканей органов и
организма в целом.
4. Нарушение микроциркуляции – для повышения уровня трофического местного и общего уровня иммунного статуса тканей органов и организма в целом.
5. Необходимость предоперационной подготовки больных с целью повышения
репаративных способностей тканей в послеоперационный период и профилактики осложнений.
6. Необходимость реабилитации тканей и органов с целью ускорения их органоспецифического и функционального восстановления (травмы, язвы,
ожоги, дерматозы и др.) – стимуляция репаративных процессов.
в различных областях медицины (актуальные и перспективные разработки)
7. Необходимость стимуляции триггерных механизмов нормализации гомеостатических показателей организма (рефлексотерапия) – рефлексогенное воздействие, направленное на активацию метаболической и функциональной
активности различных клеток, тканей, органов и систем организма.
Противопоказания – общие для всех видов физиотерапевтического воздействия: онкологические заболевания, декомпенсированные состояния сердечнососудистой, дыхательной и эндокринной систем, лихорадочное состояние, активый туберкулез, некоторые заболевания крови, психиатрические заболевания
(в отдельных случаях).
Относительным противопоказанием является отсутствие клинически и патогенетически выраженного эффекта воздействия лазерного излучения на больного (например, по данным регистрации микроциркуляции, биофотометрии, инфильтратометрии, иммунологии, флуоресцентной диагностики) или негативный
эффект воздействия.
ОСНОВЫ ЛАЗЕРНОЙ МЕДИЦИНЫ
1.1. Характеристика лазеров и лазерного излучения,
применяемых в медицинской практике
Источники оптического когерентного излучения — лазеры – созданы более 40 лет
назад. В лазерах используется новый метод усиления и генерации электромагнитных колебаний при помощи вынужденного излучения квантовых систем. Само
слово лазер (laser) является аббревиатурой английской фразы: «Light Amplification
by Stimulated Emission of Radiation», что означает «усиление света с помощью вынужденного излучения». В создании лазеров определяющую роль сыграли работы русских ученых под руководством Н.Г. Басова и А.М. Прохорова и американских под руководством Ч. Таунса. Признанием этого факта является присуждение
Нобелевской премии по физике за 1964 год этим ученым за основополагающие
работы в области квантовой физики.
С момента создания лазеров в технике и науке наметился процесс внедрения
их в новые методы исследований и применения в хозяйственно экономической
и социальной практике, в том числе в медицине.
Классификация лазеров
С практической точки зрения, особенно для использования в медицине, лазеры
классифицируют по типу активного материала, по способу питания, длине волны и мощности генерируемого излучения.
Активной средой может быть газ, жидкость или твердое тело. Формы активной среды также могут быть различными. Чаще всего для газовых лазеров используются стеклянные или металлические цилиндры, заполненные одним или несколькими газами. Примерно так же обстоит дело и с жидкими активными средами, хотя часто встречаются прямоугольные кюветы из стекла или кварца. Жидкостные лазеры – это лазеры, в которых активной средой являются растворы
определенных соединений органических красителей в жидком растворителе (воде,
этиловом или метиловом спиртах и т.п.).
В газовых лазерах активной средой являются различные газы, их смеси или
пары металлов. Эти лазеры разделяются на газоразрядные, газодинамические и
химические. В газоразрядных лазерах возбуждение осуществляется электрическим разрядом в газе, в газодинамических – используется быстрое охлаждение при
расширении предварительно нагретой газовой смеси, а в химических – активная
среда возбуждается за счет энергии, освобождающейся при химических реакциях
компонентов среды. Спектральный диапазон газовых лазеров значительно шире,
чем у всех остальных типов лазеров. Он перекрывает область от 150 нм до 600 мкм.
Например, для более коротковолнового излучения, чем инфракрасное, используется понятие «рентгеновские лазеры», а для более длинноволнового, чем
ультрафиолетовое, – понятие «лазеры, генерирующие миллиметровые волны»
(см. табл. 1.1, 1.2, 1.3, рис. 1.1).
В газовых лазерах используется газ или смесь газов в трубе. В большинстве
газовых лазеров используется смесь гелия и неона (НеNе), с первичным выходным сигналом в 632,8 нм (нм = 10~9 м) видимого красного цвета. Впервые
такой лазер был разработан в 1961 году и стал предвестником целого семейства газовых лазеров. Все газовые лазеры довольно похожи по конструкции и
свойствам.
Например, СО2 газовый лазер излучает длину волны 10,6 мкм в дальней инфракрасной области спектра. Аргоновый и криптоновый газовые лазеры работают с
кратной частотой, излучая преимущественно в видимой части спектра (см. рис. 1.1).
Основные длины волн излучения аргонового лазера – 488 и 514 нм.
Твердотельные лазеры используют лазерное вещество, распределенное в
твердой матрице. Одним из примеров является неодим (Nd) лазер. Термин АИГ
является сокращением для кристалла – алюмоиттриевый гранат, который служит как носитель для ионов неодима. Этот лазер излучает инфракрасный луч с
длиной волны 1,064 мкм. Вспомогательные устройства, которые могут быть как
внутренними, так и внешними по отношению к резонатору, могут использоваться
для преобразования выходного луча в видимый или ультрафиолетовый диапазон. В качестве лазерных сред могут использоваться различные кристаллы с
разными концентрациями ионов активаторов: эрбия (Ег3+), гольмия (Но3+),
тулия (Тт3+).
Выберем из этой классификации лазеры, наиболее пригодные и безопасные
для медицинского использования (табл. 1.1). К более известным газовым лазерам,
используемым в стоматологии, относятся СО2 лазеры, He Ne лазеры (гелий-нео-
новые лазеры). Представляют интерес также газовые эксимерные и аргоновые
лазеры. Из твердотельных лазеров наиболее популярным в медицине является
лазер на YAG:Er, имеющий в кристалле эрбиевые активные центры. Все чаще обращаются к лазеру на YAG:Ho (с гольмиевыми центрами). Для диагностического и
терапевтического применения используется большая группа как газовых, так и по
лупроводниковых лазеров. В настоящее время в производстве лазеров в качестве
активной среды используется свыше 200 видов полупроводниковых материалов.
Лазеры можно классифицировать по виду питания и режиму работы. Здесь
выделяются устройства непрерывного или импульсного действия. Лазер непрерывного действия генерирует излучение, выходная мощность которого измеряется в ваттах или милливаттах.
Рис. 1.1. Основные типы лазеров на шкале длин волн генерируемого излучения
Рентгеновская
область
Рентгеновские
лазеры
Эксимерные
лазеры
157—351 нм
Рубиновый
лазер
694 нм
Ne He лазеры
0,54; 0,63;
1,52; 3,39 мкм
«Милли
метровые»
лазеры
Лазеры на
YAG:Nd. 1,06 мкм
YAG:No. 2,1 мкм
YAG:Er. 2,94 мкм
Лазеры
на красителях
0,35—0,95 мкм
Аргонные
лазеры
485—514 нм
Полупровод
никовые
лазеры
Лазеры
на CO2
9,6—11 мкм
Ультрафиолет Видимый свет Инфра красный Микроволны
1.1. Характеристика лазеров и лазерного излучения, применяемых 11
в медицинской практике
При этом степень энергетического воздействия на биоткань характеризуется:
• плотностью мощности – отношение мощности излучения [P] к площади
сечения лазерного пучка [p = P/s].
Единицы измерения в лазерной медицине – [Вт/см2], [мВт/см2];
• дозой излучения [D], равной отношению произведения мощности излучения
[P] и времени облучения к площади сечения лазерного пучка. Выражается
в [Вт ⋅ с/см2];
• энергией [E = P ⋅ t] – произведение мощности на время. Единицы измерения – [Дж], т.е. [Вт ⋅ с].
С точки зрения мощности излучения (непрерывной или средней) медицинские лазеры делятся на:
– лазеры малой мощности: от 1 до 5 мВт;
– лазеры средней мощности: от 6 до 500 мВт;
– лазеры большой мощности (высокоинтенсивные): более 500 мВт.
Лазеры малой и средней мощности причисляют к группе так называемых биостимулирующих лазеров (низкоинтенсивных). Биостимулирующие лазеры находят все более широкое терапевтическое и диагностическое использование в экспериментальной и клинической медицине.
С точки зрения режима работы лазеры делятся на:
– режим излучения непрерывный (волновые газовые лазеры);
– режим излучения смешанный (твердотельные и полупроводниковые лазеры);
– режим с модуляцией добротности (возможен для всех типов лазеров).
Основные свойства и категории взаимодействия лазерного излучения
с тканями (табл. 1.4, 1.5)
Из многих уникальных свойств излучения лазера для использования в медицине
наибольшее значение имеют следующие:
– монохроматичность;
– большая интенсивность, отнесенная к единице длины волны;
– когерентность;
– поляризация;
– направленность пучка.
Монохроматичность. В простейшем понимании это означает генерацию лазерного излучения с одной длиной волны. Вся мощность излучения для типичного источника света расположена в широкой области спектра. При воздействии
такого «многофакторного» света на биологическую ткань большая его часть интенсивно нагревает ткань, вызывая ряд нежелательных тепловых эффектов, в том
числе испарение ткани. Воздействие монохроматического излучения лазерного
источника «монофакторно» и в зависимости от параметров излучения (Е, Р, t)1
может выборочно проникать в небольшую точно определенную локальную область ткани как с нагревом, так и без ее нагрева. Очень большие плотности энергии лазерного излучения, сфокусированного оптическими системами, могут стать
и являются эффективными, точными лазерными скальпелями. Низкоинтенсив1 Е – Дж, Р – Вт, t – с.
12 Глава 1. Основы лазерной медицины
ное лазерное излучение применяют для диагностики и в качестве физиотерапевтического лечебного воздействия.
Применительно к волновым и колебательным процессам когерентность означает «согласованность», «корреляция». Так, когерентность лазерного излучения
означает постоянную разность фаз между волнами как во времени, так и в пространстве. Когерентность излучения лазеров определяет постоянство фазы и частоты (длины волны) на протяжении работы лазера, т.е. это свойство, обусловливающее исключительную способность к концентрации световой энергии по раз
ным параметрам: в спектре – очень узкая спектральная линия излучения; во времени — возможность получения сверхкоротких импульсов света; в пространстве
и по направлению — возможность получения направленного пучка с минимальной расходимостью и фокусированием всего излучения в малой области с размерами порядка длины волны. Все эти параметры позволяют осуществлять локальные воздействия, вплоть до клеточного уровня, а также эффективно передавать
излучение по волоконным световодам для дистанционного воздействия.
Поляризация — проявление поперечности электромагнитной волны, т.е. сохранение постоянного ортогонального положения взаимно перпендикулярных
векторов напряженности электрического и магнитного полей по отношению к
скорости распространения волнового фронта.
Высокая направленность пучка лазерного излучения (пространственная когерентность) определяет возможность распространения излучения с малой расходимостью на значительных расстояниях, обеспечивает фокусирование светового лазерного пучка на объект до размеров, соизмеримых с длиной волны лазерного излучения. Часто говорят, что лазерное излучение характеризуется малой угловой расходимостью. Обычно расходимость лазерного пучка составляет величину порядка
1.4. 1 миллирадиана (1 мрад). При этом радиан – это единица измерения угла, который обозначает соотношение длины дуги отрезка к его радиусу.
Высокая интенсивность лазерного излучения при малой расходимости пучка
позволяет сконцентрировать в малом объеме значительную световую энергию,
вызывающую различные процессы в биологической среде, в том числе локальный разогрев, быстрое испарение и т.п. (см. табл. 1.2).
Итак, лазерное излучение характеризуется следующими свойствами:
1. пространственная когерентность;
2. временная когеретность и высокая степень монохроматичности;
3. параллельность пучка;
4. высокая мощность.
Особенности ваимодействия лазерного излучения с тканью
Воздействие лазерного излучения на биологические структуры зависит от длины волны излучаемой лазером энергии, плотности энергии луча и временных характеристик энергии луча (табл. 1.4). Когда лазерный луч ударяется о целевую ткань, лазерный свет поглощается, передается, отражается и рассеивается. Пропорции этих взаимодействий определяются конкретной длиной волны лазерного излучения и оптическими характеристиками целевой ткани. Только поглощение лазерной энергии
производит заметный эффект на ткань. Эффект может быть результатом фотохимического, фототермического, фотомеханического или фотоэлектрического взаимодей
ствия в зависимости от длины волны лазера, плотности энергии и времени воздействия лазерного луча. Во время использования лазера нужно соблюдать основное
правило: чем больше энергии поглощается на единицу поверхности, тем больше эффект. Действие и эффективность лазера определяются параметрами лазера, размером облучаемой поверхности и скоростью, с которой врач передвигает луч вдоль ткани.
Рис. 1.2. Взаимодействие лазерного излучения с БО
Каждая длина волны лазерного света обладает специфическими характеристиками поглощения при прохождении света в ткань. Когда лазерный свет поглощается определенной тканью, что называется селективным поглощением, ткань
нагревается и вызываются различные эффекты, зависящие от количества поглощенной энергии. Эти эффекты могут быть тепловыми, химическими или звуковыми. Пригодность лазера для выполнения определенных процедур сильно зависит от точной длины волны света. При применении лазерного излучения в биологии и медицине следует учитывать основные закономерности взаимодействия оптического излучения и ткани (рис. 1.2, табл. 1.4; рис. 1.3, 1.4).
Поглощение лазерного света тканью
Поглощенный лазерный свет трансформируется в тепловую энергию. На поглощение влияют длина волны, содержание воды, пигментация и тип ткани.
Отражение лазерного света тканью
Отраженный лазерный свет не влияет на ткань.
Пропускание лазерного света тканью
Проходящий лазерный свет не влияет на ткань. На пропускание влияют тип
ткани и длина волны.
Рассеивание лазерного света тканью
Рассеянный лазерный свет излучается повторно в случайном направлении и в
конечном счете поглощается в большом объеме с менее интенсивным тепловым
эффектом. На рассеивание влияет длина волны.
Поглощение лазерного света целевой тканью
Коэффициент поглощения – это единица измерения того, как сильно свет
поглощается в определенном веществе. Большое число означает сильное поглощение. Насколько мы знаем из опыта, существует большая разница между веществами. Вода прозрачна для видимого света, но непроницаема для средней инфракрасной области спектра. Меланин и гемоглобин хорошо поглощают видимый
свет. Коэффициент поглощения определяет длину спектральной линии поглощения различных лазеров человеческими тканями. Длина спектральной линии поглощения – это расстояние, которое проходит лазерный свет в ткани до того, как
поглотится на 63%. Глубина проникновения лазерного света в ткани коррелирует
с коэффициентом поглощения. Чем выше поглощение в определенном хромофоре (пигменты, вода), тем ниже глубина проникновения.
Эффекты лазерного поглощения
• Фототермическое
• Фотохимическое
• Фотоакустическое
Основные типы взаимодействия лазера с тканью
Фототермическое
• Нагревание
• Коагуляция
• Денатурация
16 Глава 1. Основы лазерной медицины
• Испарение
• Карбонизация
Фоторазрушительный/фотоакустический эффекты
• Образование плазмы
• Разрушение или раздробление ткани
• Флуоресценция
• Повторное излучение поглощенного лазерного света
Фотохимическое
• Запуск химических реакций – фотополимеризация
• Разрушение химических связей в молекулах, вызванное лазерным светом
• Фотодинамическая терапия: создание биохимических реактивных форм
кислорода
Биостимуляция
• Обеспечивает избавление от боли
• Стимулирует заживление ран
• Видоизменяет биологический процесс
Степень того или иного воздействия зависит от лазерного излучения (длины
волны, плотности энергии, длительности облучения и частоты повторения) и биологического материала (коэффициента поглощения, коэффициента рассеяния,
плотности и т.д.).
Воздействие лазеров на биологические ткани зависит от:
• плотности энергии;
• продолжительности облучения, количества охлаждения;
• определенной длины волны, режима излучения;
• характеристик ткани.
Потери из за тепловой проводимости малы, если длительность импульса очень
коротка, но они могут быть существенны при более длинных импульсах. Этот
эффект может стать значительным в результате поглощения излучения в плазме,
Рис. 1.3. Воздействие лазерного излучения на биоткань в зависимости от мощности и длительности экспозиции
Выпаривание
Коагуляция
Фотодинамичеcкое
Фотоабляция
Плотность мощности, Вт/см2
Оптический
пробой
108
104
100
1012
1016
t
1.1. Характеристика лазеров и лазерного излучения, применяемых 17
в медицинской практике
образованной испаренным веществом на целевой поверхности. Переизлучение
от целевой поверхности обычно незначительно.
Высокий коэффициент термодиффузии обычно дает возможность более глубокого проникновения фронта плавления без теплового удара или растрескиваия. Высокое значение коэффициента термодиффузии может также вызывать
проблемы, быстро отводя тепло от поверхности. Это может привести к уменьшению глубины плавления.
Неоднородная слоистая структура кожи, а также ее состав, в котором доминируют белки, вода и меланин, обусловливают сильное рассеяние и поглощение
(рис. 1.6). Основное ослабление света происходит на глубине залегания трех слоев кожи. Наибольшей глубины проникновения достигает излучение в красной и
ИК области спектра. При этом только 5–20% поглощенной энергии приходится
на подкожную клетчатку, остальная ее значительная часть отражается поверхностью кожи и/или слизистых оболочек (рис. 1.6).
Рис. 1.4. Изменение оптических, термических и механических свойств тканей во
время лазерного облучения
Рис. 1.5. Различные зоны воздействия при резании ткани
100÷300 °C >300 °C
Выпаривание,
сжигание
Обугливание
Обезвожи
вание
Температура
Денатурация
белков
Нагревание
Процесс
не происхо
дит
Оптические изменения
Механические изменения
не
наступает
сероватая
окраска,
увеличение
рассеяния
разрыхление
постоянное
рассеяние
сморщивание,
выход жидкости
черная окраска,
повышенное
поглощение
сильное
механическое
повреждение
дымо- и газообразование
удаление
тканей
37÷60 °C 60÷90 °C 90÷100 °C
обратимое
Лазерный луч
Повреждения
обугливание
коагуляция
необратимое
испарение
18 Глава 1. Основы лазерной медицины
Рис. 1.6. Зависимость коэффициента поглощения и рассеяния от длины волны для
крови (1), эпидермиса (2), дермы (3)
С одной стороны, все это обеспечивает возможность использования лазера как
эффективного хирургического ножа или эффективного точного устройства для лечения отслоения сетчатки глаза, кариеса, доброкачественных и злокачественных
новообразований (невусы, очаги меланомы, базилиома и другие опухоли и ткани).
С другой стороны, в биостимуляции и лазерной акупунктуре применением лазера (низкоинтенсивного) можно результативно практически в реальном времени
на принципе обратной связи (диагностика по месту лечения) диагностировать и
стимулировать позитивные энергетические и физиологические процессы (реабилитация). Сфокусированный свет лазера может быть опасен только для глаз и кожи
(критические органы). Основные характеристики лазерных систем медицинского назначения представлены в табл. 1.5 (по А.П. Кузнецову, 2004).
1.2. Структура применения низко
и высокоинтенсивного лазерного излучения
в клинической практике
Начиная с 60 х годов прошлого века и по сегодняшний день трудно назвать область человеческой деятельности, где бы не использовали лазеры и лазерное излучение. В медицинской практике лазеры впервые стали использоваться в дерматологии, офтальмологии и стоматологии.
Лазерную медицину по функциональному применению лазерной аппаратуры
можно разделить на три основных направления:
• лазерная терапия (80% лазерных аппаратов);
• лазерная хирургия (15% лазерных аппаратов);
• лазерная диагностика (5% лазерных аппаратов).
Эффективность лазерной медицинской техники определяется ее основными характеристиками: длиной волны используемого излучения, его мощностью, режимом работы (непрерывный, импульсный и др.), продолжительностью воздействия
400
100
101
102
103
αa, αs, см–1
αa, αs, см–1
600 800 1000 λ, нм
1
1
2
2
3
3
излучения и др. Так, в хирургии (рис. 1.7) совокупность этих характеристик определяет возможность коагуляции (физика – слипание частиц в жидких или газообразных дисперсных системах с образованием более крупных агрегатов; биология – процесс нарушения нормальных свойств белков, их свертывание под действием различных факторов), степень карбонизации (обугливание) биоткани при разрезе, глубину теплового поражения и толщину разреза; в терапии – возникновение тех или
иных физико химических реакций в тканях, больший или меньший отклик в физиологических реакциях организма в целом и его функциональных систем, глубину проникновения излучения в тканях и т.д.; в диагностике – достоверность получаемой информации и, соответственно, правильность постановки диагноза, оценка эффективности лечения, выбор предпочтительного антимикробного препарата,
мониторинг процесса лечения, объективное определение сроков реабилитации
больного (М.Т. Александров. Лазерная клиническая биофотометрия, 2008).
В клиническом аспекте можно выделить четыре типа воздействий лазерного
излучения на биологические объекты.
1. Воздействие на ткани импульсным или непрерывным лазерным излучением при плотности мощности, не достаточной для глубокого обезвоживания, испарений тканей и возникновения в них дефекта (применение лазерного излучения и лазерной техники в офтальмологии, дерматологии и
онкологии для облучения патологических тканевых образований, которое
приводит к коагуляции их клеточных и тканевых структур).
2. Рассечение тканей, когда под влиянием излучения лазера непрерывного или
импульсно периодического действия часть ткани испаряется и в ней возникает дефект. В этом случае плотность мощности излучения может пре
восходить используемую при коагуляции на два порядка и более (хирургическое применение лазерного излучения).
3. Влияние на ткани и органы низкоэнергетического излучения, обычно не
вызывающего явных морфологических изменений, но приводящего к определенным биохимическим и физиологическим сдвигам в организме.
Рис. 1.7. Лазерная хирургическая система с регулируемой мощностью воздействия
20 Глава 1. Основы лазерной медицины
4. Использование показателей отражения, поглощения, пропускания и конверсии лазерного излучения в тканях и органах для диагностических целей
(М.Т. Александров. Лазерная клиническая биофотометрия, 2008).
Систематизируя указанные направления применения лазерного излучения и
лазерной техники, можно отметить, что:
• пункты 1, 2 – это деструктивное воздействие на биологические ткани и патологические процессы – коагуляция (в офтальмологии, онкологии, дерматовенерологии) и рассечение тканей (в хирургии), испарение тканей (хирургия, стоматология, офтальмология и др.);
• пункт 3 – это биостимуляция (в физиотерапии);
• пункт 4 – это диагностика – изучение биологических структур и процессов
(допплеровская спектроскопия, проточная цитофотометрия, голография,
лазерная микроскопия, лазерная клиническая биофотометрия и др.).
В терапевтических целях лазеры и лазерное излучение применяют для лечения различных заболеваний. Среди этих заболеваний встречаются патологические изменения на клеточном, тканевом, органном, системном и общеорганизменном уровнях. Выделим некоторые из них.
• Терапия: ишемическая болезнь сердца, стенокардия покоя и напряжения,
постинфарктный кардиосклероз, гипертоническая болезнь, вегето-сосудистая дистония, заболевания органов желудочно кишечного тракта, заболевания суставов.
• Хирургия: раны, ожоги, обморожения, переломы костей, травматические повреждения внутренних органов; инфильтраты, гнойные заболевания мягких
тканей и костей, проктиты, парапроктиты, трещины прямой кишки, фурункулы, карбункулы, флегмоны; флебит, тромбофлебит, облитерирующий эндартериит, трофические язвы, геморрой, лимфадениты, пяточные шпоры.
• Эндокринология: тиреоидит, сахарный диабет, эндокринопатии.
• Неврология: остеохондроз, радикулиты, шейно плечевой синдром; невриты и невралгии различной локализации; неврозы, болезнь Паркинсона,
рассеянный склероз.
• Гастроэнтерология: гастриты, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки; панкреатиты, диффузные поражения печени, цирроз печени, дискинезия желчевыводящих путей, острые и хронические холециститы, колиты.
• Пульмонология: бронхиты, бронхиальная астма, острая и хроническая пневмония, туберкулез легких, пневмосклероз, плевриты.
• Стоматология: хирургическая стоматология и челюстно лицевая хирургия,
терапевтическая и ортопедическая стоматология, включая стоматологию
детского возраста (кариес и его осложнения, пародонтит, воспалительные
и опухолевые заболевания ЧЛО, травмы, невриты и невралгии, стоматиты,
имплантология и др.).
Таким образом, фотохимические процессы применяются в основном в низкоинтенсивной лазеротерапии (НИЛТ), а термические процессы и нелинейные
эффекты – тепловое воздействие – в лазерной хирургии, конверсия лазерного излу$
чения в биологическом объекте и нелинейные эффекты – низкоинтенсивные параметры – в диагностике заболеваний и процессов микробной и неопластической природы, травматологии, пластической хирургии, дерматологии и других нозологиях.
1.2.1. Применение высокоинтенсивного лазерного излучения в хирургии
(общие принципы)
Основной метод лечения хирургических болезней – операции, связанные с рас
сечением биотканей. Воздействие сильносконцентрированной световой энергии
на биоткань приводит к ее сильному нагреву с последующим испарением межтканевой и внутриклеточной жидкости, уплотнению и коагуляции тканевых структур. При малых экспозициях разрушению подвергаются поверхностные слои биоткани. С ростом экспозиции увеличиваются глубина и объем деструкции.
Хирургические лазеры бывают как непрерывные, так и импульсные, в зависимости от типа активной среды. Условно их можно разделить на три группы по
уровню мощности:
1) коагулирующие: 1–5 Вт;
2) испаряющие и неглубоко режущие: 5–20 Вт;
3) глубоко режущие: 20–100 Вт.
Конечно, это деление в значительной степени условно, так как длина волны
излучения и режим работы очень сильно влияют на требования по выходной мощности хирургического лазера (рис. 1.8, 1.9).
Рис. 1.8. Влияние температуры на необратимое разрушение ткани
100÷300 °C >300 °C
Выпаривание,
сжигание
Обезвожи$ Обугливание
вание
Денатурация
белков
Нагревание
не происхо
дит
ОПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ
МЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ
не наступает
сероватая
окраска, увели
чение рассеяния
разрыхление
постоянное
рассеяние
сморщивание,
выход жидкости
черная окраска,
повышенное
поглощение
сильное
механическое
повреждение
дымо и газо
образование
удаление
тканей
37÷60 °C 60÷90 °C 90÷100 °C
22 Глава 1. Основы лазерной медицины
Преимущества и особенности лазерных операций
перед традиционными методами лечения
• При использовании лазерного излучения большой мощности происходит очень
быстрое повышение температуры ткани в месте контакта лазерного луча с биотканью. Это приводит к эффекту обратимой денатурации белка (40–53 °С),
дальнейшее повышение температур (55–63 °С) к необратимой деструкции белковых структур. Повышение температуры от 63 до 100 °С приводит к коагуляции, а от 100 °С и более к испарению и карбонизации биоткани.
• Операция, проводимая бесконтактным методом, обеспечивает ярко выраженное гемостатическое действие. Воздействие осуществляется практически бескровно или с минимальной кровопотерей, что упрощает ее выполнение и
сопровождается незначительной травматизацией окружающих тканей.
• Глубина проникновения излучения лазера в ткани зависит от времени воздействия и степени гидратации ткани. Чем выше гидрофильность, тем глубина проникновения меньше, и наоборот, чем меньше степень гидратации
ткани, тем глубже проникает излучение. При импульсном лазерном излучение биоткань не прогревается на необходимую глубину в результате значительного поверхностного поглощения, и поэтому испарения не происходит,
а имеет место только коагуляция. При длительном воздействии после обугливания изменяются параметры поглощения ткани и начинается испарение.
В лазерной хирургии используется высокоинтенсивное лазерное излучение
(ВИЛИ), которое получают с помощью СО2, Er:YAG лазера и аргонового лазера.
Рис. 1.9. Энергетические характеристики СО2 лазерного излучения, влияющие на
обработку кости
Плотность энергии, Дж/см2
Граница начала
эффективного сверления
Область низких энергозатрат
Смесь СО2 : N2 : He = 1 : 5 : 10
Рср = 0,75 Вт, Е = 25 мДж
τ1/2 = 7 мкс, Римп = 3,6 ⋅ 103 Вт
Удельная энергия, кДж/2
Плотность импульсной мощности, Вт/см2
4 × 10
Римп = f (кДж/2)
E/S = f (кДж/2)
1.2. Структура применения низко% и высокоинтенсивного лазерного излучения 23
в клинической практике
Лазерные хирургические инструменты обладают высокой точностью и аккуратностью производимого деструктивного действия на оперируемые органы и
ткани. Это актуально и подчас является всегда недостающим звеном в ключевых
этапах операций, особенно операций, производимых на тканях и органах с интенсивным кровоснабжением, для того чтобы вызывать коагуляцию фронта деструкции и избегать кровоизлияния. Также применение лазерного скальпеля обеспечи
вает абсолютную стерильность операции. Здесь можно привести медицинские комплексы «Скальпель 1», «Калина», «Разбор», «Ланцет-1» – модели СО2азера, предназначенные для проведения хирургических операций в различных областях
медицинской практики. Лазерные хирургические аппараты являются универсальным режущим средством и могут быть использованы на ключевых этапах хирургических вмешательств. Показаниями к применению лазерного излучения во время операции служат: необходимость проведения операций на обильно кровоснабжаемых органах, когда требуется полный гемостаз, а его выполнение обычными
способами сопровождается большой кровопотерей; необходимость стерилизации
гнойных ран и профилактики возможного микробного загрязнения чистых операционных ран (это обстоятельство чрезвычайно важно в регионах с тропическим
климатом); необходимость прецизионной техники оперативных вмешательств;
оперативные вмешательства у больных с нарушением свертывания крови.
Универсальных режимов лазерного воздействия на различные ткани не существует. Поэтому подбор оптимальных параметров и режимов воздействия осуществляется хирургом самостоятельно на основе базовых методик применения лазерных хирургических установок в медицинской практике. Для хирургической
обработки указанные методики разработаны сотрудниками Российского государственного научного центра лазерной медицины и ММА им. И.М. Сеченова, Твер
ской медицинской академии на основе обобщения клинического опыта в различных областях медицины: в хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, абдоминальной хирургии, хирургии легких и плевры, пластической хирургии, косметологии, гнойной хирургии, ожоговой хирургии, хирургии аноректальной области, гинекологии, урологии, отоларингологии.
Характер взаимодействия лазерного излучения с биологической тканью зави
сит от плотности мощности лазерного излучения и от времени взаимодействия.
Скорость разреза тканей лазерным лучом на разных этапах операции подбирается
хирургом опытным путем в зависимости от вида ткани и желаемого качества разреза при выбранных параметрах лазерного излучения. Замедление скорости разреза
может привести к увеличению карбонизации тканей и образованию глубокой зоны
коагуляции. В суперимпульсном режиме и особенно в импульсно периодическом
режиме карбонизация и некроз, связанные с перегревом окружающих тканей,
практически исключены при любой скорости движения лазерного луча. Приведем
основные характеристики используемых в медицинской практике аппаратов. Длина волны излучения – 10,6 мкм. Выходная мощность излучения (регулируемая) –
0,1–50 Вт. Мощность в режиме «медимпульс» – 50 Вт. Плотность мощности лазерного облучения сверху ограничена условно величиной 50–150 Вт/см2 для импульсных лазеров и величиной 10 Вт/см2 для лазеров непрерывного действия. Диаметр
лазерного луча на ткани (переключаемый) – 200; 300; 500 мкм. Наведение основно24 Глава 1. Основы лазерной медицины
го излучения лучом диодного лазера – 2 мВт, 635 нм. Режимы излучения (пере
ключаемые) – непрерывный, импульсно периодический, медимпульс. Время экспозиции излучения (регулируемое) – 0,1–25 мин. Длительность импульса излучения в импульсно периодическом режиме (регулируемая) – 0,05–1,0 с. Длительность паузы между импульсами – 0,05–1,0 с. Пульт управления выносной. Включение и выключение излучения – ножная педаль. Удаление продуктов сгорания –
система эвакуации дыма. Радиус операционного пространства – до 1200 мм. Система охлаждения – автономная, воздушно жидкостного типа. Размещение в операционной напольное или настольное. Электропитание (переменный ток) – 220 В,
50 Гц, 600 Вт. Габаритные размеры, масса варьируют. Как можно заметить, основным отличием лазера для хирургии от остальных медицинских лазеров является
высокая мощность излучения, особенно в импульсе. Это необходимо, чтобы за
время действия импульса тканевое вещество успело поглотить излучение, разогреться и испариться в окружающее воздушное пространство. В основном все хирургические лазеры работают в средней инфракрасной области оптического диапазона.
Для проведения операций в мобильном варианте подходит ЛМ 10 – лазерный
хирургический аппарат «Лазермед» – последнее достижение в области лазерной
техники. Построенный на основе полупроводниковых лазеров, излучающих на
длине волны 1,06 мкм, аппарат отличается высокой надежностью, малыми габаритными размерами и весом. Выходная мощность излучения – 0–7(10) Вт, габариты в упакованном состоянии 470 × 350 × 120 мм, масса не более 8 кг. Этот аппарат выполнен в виде чемодана, который в случае необходимости можно трансформировать в рабочее положение.
Также среди продукции других отечественных фирм производителей можно указать следующие хирургические комплексы: АЛОД 01 АЛКОМ «Хирург» (хирургический лазерный аппарат ближнего ИК диапазона с регулируемой мощностью излучения). Предлагается 5 модификаций, отличающихся максимальной мощностью лазерного излучения, – 6 Вт, 9 Вт, 12 Вт, 15 Вт, 30 Вт. Используются для ITT-терапии
(коагуляции, удаления новообразований, разрезания тканей), установки на основе
углекислотного, YAG неодимового (общая хирургия) и аргонового (офтальмология)
лазера компании, а также многие другие на основе как газовых, так и твердотельных
и полупроводниковых активных сред.
Существуют многие зарубежные и отечественные аналоги, принципы использования которых аналогичны вышеизложенным.
1.2.2. Применение НИЛИ в терапии (общие принципы)1
1.2.2.1. Применение НИЛИ в качестве физиотерапевтического
фактора
В результате кропотливого труда ученых описаны биологические эффекты низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ), которые имеют большое значение в практической медицине, так как в отличие от лазерного излучения высокой
1 Подробнее см.: Александров М.Т. Лазерная клиническая биофотометрия (теория, эксперимент, практика). М.: Техносфера, 2008. – 584 с.
мощности НИЛИ не повреждает ткани организма. Оно эффективно применяется
для лечения нескольких сот наименований болезней и клинических синдромов в
виде монотерапии или в качестве одного из важных компонентов комплексной
терапии. Не менее значительна роль этой технологии для профилактических целей. Возможности ее в этом направлении неисчерпаемы. Широта терапевтического и профилактического спектра объясняется уникальной способностью низких, «субпороговых» доз лазерного излучения инициировать угнетенные биохимические процессы с последующей их мягкой и плавной коррекцией. Вторым
уникальным свойством является вызванная НЛТ взаимосвязь местных и интегральных эффектов: при локальном облучении идентичные изменения отмечаются в отдаленных от места воздействия участках и, наоборот, при общем облучении
(например, через кровь) возможна коррекция локальных изменений.
НЛТ совместима со всеми методами лечения, потенцируя при этом их действие. Комплексное применение НЛТ с медикаментозной терапией снижает потребление медикаментов в 2–3 раза за счет активации рецепторного аппарата.
В настоящее время НЛТ используется практически во всех областях медицины.
Основное показание – целесообразность применения, в частности:
• болевые синдромы нейрогенного и органического характера;
• нарушение микроциркуляции;
• нарушение имунного статуса;
• сенсибилизация организма к лекарствам, аллергические проявления;
• заболевания воспалительного характера;
• необходимость стимулирования репаративных и регенеративных процессов в тканях;
• необходимость стимулирования систем регуляции гомеостаза;
• использование в качестве симптоматического, триггерного, патогенетического и этиотропного фактора воздействия.
Терапия, в том числе терапевтическая стоматология: ишемическая болезнь сердца, стенокардия покоя и напряжения, постинфарктный кардиосклероз. Гипертоническая болезнь, вегето сосудистая дистония, заболевания органов желудочно кишечного тракта, заболевания суставов, пародонтит, стоматиты.
Хирургия, в том числе хирургическая стоматология: раны, ожоги, обморожения,
переломы костей, травматические повреждения внутренних органов; инфильтраты, гнойные заболевания мягких тканей и костей, проктиты, парапроктиты,
трещины прямой кишки, фурункулы, карбункулы, флегмоны; флебит, тромбофлебит, облитерирующий эндартериит, трофические язвы, геморрой, лимфадениты, пяточные шпоры.
Эндокринология: тиреоидит, сахарный диабет, эндокринопатии.
Неврология, в том числе нейростоматология: остеохондроз, радикулиты, шейно плечевой синдром; невриты и невралгии различной локализации; неврозы,
болезнь Паркинсона, рассеянный склероз.
При воздействии НИЛИ на биоткань наблюдаются следующие основные эффекты:
• противовоспалительный,
• антиоксидантный,
26 Глава 1. Основы лазерной медицины
• обезболивающий,
• иммуномодулирующий.
Выраженный терапевтический эффект при лечении различных по этиологии
и патогенезу заболеваний человека предполагает существование биостимулирующего механизма действия лазерного излучения небольшой мощности. Исследователи считают реакцию иммунной системы на лазерное излучение одним из
важнейших факторов в механизме лазерной терапии, что, по их мнению, является пусковым моментом в реакции всего организма (местные и общие, специфические и неспецифические факторы иммунитета). Важное значение придается воздействию на систему микроциркуляции и свертывающую систему крови, клеточную пролиферацию, триггерным рефлекторным реакциям.
При воздействии НИЛИ на кожу наблюдается противовоспалительный эффект:
активизируется микроциркуляция в тканях, расширяются сосуды, увеличивается
число функционирующих капилляров и формируются коллатерали, повышается
кровоток в тканях, нормализуется проницаемость клеточных мембран и осмоти
ческое давление в клетках, повышается синтез цАМФ. Все эти процессы приводят
к уменьшению интерстициального отека, гиперемии, шелушения, зуда, наблюдается отграниченность патологического процесса (очага), стихание острых воспалительных проявлений в течение 2–3 дней. Воздействие НИЛИ на область воспаления в коже, помимо противовоспалительного эффекта, обеспечивает антибактериальное (препятствует размножению микроорганизмов в ране) и фунгицидное
действие. По литературным данным, количество бактерий и грибковой флоры снижается на 50% в течение 3–5 мин лазерного облучения патологической зоны.
С учетом противовоспалительного и антибактериального эффекта НИЛИ при
местном воздействии на кожу лазеры применяются в лечении таких заболеваний,
как абсцессы, флегмоны, артриты, дерматозы и др.
При воздействии НИЛИ наблюдается антиоксидантный эффект, который обеспечивается за счет снижения выработки свободнорадикальных комплексов, когда
происходит предохранение клеточных и субклеточных компонентов от повреждения, а также обеспечение целостности органелл. Данный эффект связан с патогенезом значительного количества кожных болезней и механизмом старения кожи.
Как показали исследования Г.Е. Брилль и соавторов, НИЛИ активизирует ферментативное звено антиоксидантной защиты в эритроцитах и несколько ослабляет сти
мулирующее влияние стресса на перекисное окисление липидов в эритроцитах.
Антиоксидантный эффект НИЛИ используется при лечении аллергодерматозов, хронических заболеваний кожи и при проведении омолаживающих процедур.
Обезболивающий эффект при воздействии НИЛИ осуществляется за счет блока
ды болевой чувствительности по нервным волокнам. Одновременно наблюдается
легкий седативный эффект. Также обезболивающий эффект обеспечивается за счет
1снижения чувствительности рецепторного аппарата кожи, повышения порога
болевой чувствительности, стимуляции деятельности опиатных рецепторов.
Совокупность обезболивающего и легкого седативного эффектов играет важную роль, так как при различных кожных заболеваниях зуд (как извращенное проявление боли) является основным симптомом, нарушающим качество жизни больного. Эти эффекты позволяют применять НИЛИ при аллергодерматозах, зудящих дерматозах, красном плоском лишае.
В последнее время доказано, что при различных острых и хронических заболеваниях наблюдается дисбаланс иммунной системы. Как при местном облучении кожи,
так и при внутривенном облучении крови НИЛИ оказывает иммуномодулирующий эффект – устраняется дисглобулинемия, повышается активность фагоцитоза,
происходит нормализация апоптоза и активация нейроэндокринной системы.
Лазерное излучение воспринимают фотоакцепторы или, проще говоря, особые чувствительные молекулы, участвующие в поддержании равновесия внутри
каждой клетки человека. После взаимодействия лазерного излучения и чувствительной молекулы в клетке активизируется обмен веществ и энергии, что дает ей
возможность полноценно выполнять свои функции, а на определенном этапе развития делиться с образованием здорового потомства. Важность этих процессов
переоценить невозможно, так как клетки являются строительным материалом
организма и его основными функциональными единицами.
Ярким примером влияния низкоинтенсивного лазерного излучения на патологический процесс является его противовоспалительный эффект. При этом запускаются и процессы «починки» поврежденных клеточных структур, поэтому поврежденная ткань может раньше вернуться к выполнению своих функций.
Последнее обстоятельство объясняет положительное влияние НИЛИ на заживление язвенных дефектов, травматических и ожоговых повреждений кожи и
слизистых оболочек. В настоящее время описанные эффекты широко используются в медицинской практике в лечении трофических язв, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, ожогов, гнойных ран, пиодермии (фолликулиты, фурункулы, импетиго, угревая болезнь, стрептостафилодермии, шанкриформная пиодермия), аллергодерматозов (истинная экзема, микробная экзема,
атопический дерматит, крапивница). Также НИЛИ используется при дерматитах,
псориазе, красном плоском лишае, склеродермии, витилиго, заболеваниях слизистой оболочки полости рта и красной каймы губ (буллезный пемфигоид, многоформная экссудативная эритема, хейлиты, стоматиты и т.д.).
Ни для кого не секрет, насколько важна функция нервной системы как центрального координатора работы всех внутренних органов. Нарушение центральной регуляции играет важную роль в развитии таких широко распространенных
заболеваний, как бронхиальная астма, псориаз, нейродермит, язвенная болезнь
желудка и двенадцатиперстной кишки, вегето сосудистая дистония.
НИЛИ за счет рефлекторного воздействия на нервные окончания и активации синтеза биологически активных веществ (триггерное воздействие) восстанавливает равновесие внутри нервной и эндокринной систем и способствует новлению их функции, что благоприятно отражается на течении хронических заболеваний.
Одним из опаснейших моментов в течении хронических воспалительных заболеваний является изменение структуры пораженной ткани, или дисплазия. В очаге
хронического воспаления повышается количество неполноценных клеток, на каком то этапе организм теряет контроль над их размножением и формируются
предпосылки злокачественного заболевания. НИЛИ предотвращает прогрессирование процесса и в большом проценте случаев способствует нормализации изменений в тканях на фоне хронического воспаления, что с успехом применяется
при лечении предраковых заболеваний женской половой сферы, желудочно-ки
шечного тракта и дыхательных путей.
В настоящее время накоплен большой фактический материал о практическом отсутствии токсического и канцерогенного действия НИЛИ (при соблюдении правил онкологической настороженности и учете признаков озлокачествления и развития опухолей), более того, стало известно о его способности защищать
организм от вредных факторов, например от ионизирующей радиации. НИЛИ повышает эффективность действия таких лекарств, как антибиотики, анальгетики,
успокаивающие и снотворные препараты.
Несмотря на большое количество полезных эффектов, онкологические заболевания долгое время являлись противопоказанием к использованию НИЛИ. Это
объяснялось недостаточным количеством данных о влиянии НИЛИ на опухолевый рост.
Необходимо подчеркнуть, что воздействие НИЛИ непосредственно на опухоль до настоящего времени допускается только в опытах на животных, в клинической медицине оно не применяется. Однако результаты большого количества
исследований свидетельствуют, что при правильном применении НИЛИ не только не ухудшает результаты лекарственного, лучевого и оперативного лечения онкологических больных, но в определенных случаях способствует увеличению числа
выздоровевших.
Одним из основных свойств опухоли является быстрый неконтролируемый
рост, поэтому для лечения злокачественных новообразований применяются лекарственные средства, подавляющие размножение клеток. К сожалению, эти препараты не обладают избирательным действием и поражают также нормальные
структуры организма (слизистую желудочно кишечного тракта, волосяные фолликулы, клетки кроветворения и иммунитета, репродуктивной системы), которые обновляются в течение короткого промежутка времени.
Пример: в настоящее время в НИИ детской онкологии и гематологии широко
применяется низкоинтенсивная лазерная терапия в лечении стоматитов, воспалительных процессов в носоглотке, флебитов, длительно незаживающих послеоперационных ран. Повреждение слизистой оболочки полости рта и желудочнокишечного тракта – серьезная проблема для детей, получающих химиотерапевтическое лечение. Слизистая оболочка полости рта при стоматите болезненна, на
ней образуются дефекты разных размеров и глубины, что ограничивает или делает совсем невозможным прием пищи. В тяжелых случаях требуется перерыв в противоопухолевой терапии. В лечении стоматитов применялись и применяются по1.2. лоскания из отваров трав, растворов лекарственных препаратов, однако эти средства не решают проблему в достаточной степени. Как правило, эффект от такого
вида лечения отмечается на 7–10 й день. На это время противоопухолевое лечение прекращается.
При использовании НИЛИ отмечается хороший эффект уже после 3–4 сеансов лечения: стихает боль, уменьшается отек, исчезают признаки инфекционного процесса, улучшается самочувствие.
Как и при лечении стоматитов, быстрое улучшение наблюдается и в случаях
использования НИЛИ при флебитах после введения химиопрепаратов, отеке и
гибели тканей при попадании лекарств под кожу. При немедленном обращении
достаточно 2–3 процедур, чтобы полностью снять боль, отек, местное повышение
температуры. Большое значение имеет возможность использования НИЛИ с целью ускорения заживления послеоперационных ран. Сроки полного заживления
ран сокращаются практически в два раза, рана очищается от гноя после 3–4 сеансов лазеротерапии. Своевременное и быстрое лечение осложнений с помощью
НИЛИ позволяет точно соблюдать режим лекарственного и хирургического лечения, в большом числе случаев избегать назначения противовоспалительных лекарственных препаратов и анальгетиков, улучшает качество жизни пациентов в процессе лечения.
Большой интерес представляет взаимодействие лазерного излучения и лучевой терапии, также используемой при лечении злокачественных заболеваний.
Помимо борьбы с осложнениями, требующими зачастую уменьшения дозы лучевой терапии или даже перерыва в лечении, НИЛИ повышает эффективность лучевой терапии. В последнее время появились наблюдения, в которых отмечено,
что при сочетанном применении этих методов сокращаются сроки уменьшения
размеров новообразования.
Одно из новых перспективных направлений – использование НИЛИ с целью
стимуляции кроветворения, лечения токсических поражений печени в процессе
химиотерапии, коррекции иммунитета методом чрескожного лазерного облучения крови. Внутрисосудистое лазерное облучение крови уже показало высокую
эффективность в лечении панкреатитов, перитонитов, генерализованных инфекционных процессов.
К сожалению, это достаточно трудоемкий метод. Он заключается в подведении
лазерного излучения через специальный световод в просвет поверхностно расположенных вен, например в области локтевого сгиба. Методика требует использования одноразовых световодов, работы в стерильных условиях с целью предотвращения распространения инфекций, что повышает стоимость лечения. Вместе с тем
глубина проникновения НИЛИ в ткани позволяет производить облучение крови,
устанавливая излучатель над крупными венозными сосудами, т.е. через кожу.
Имеющиеся данные позволяют надеяться, что со временем этот метод займет
прочное место в профилактике одного из самых тяжелых осложнений химиотерапии – ухудшения показателей крови.
В зависимости от нозологии эффективность НЛТ такова.
Высокий эффект – реактивный кардит, тонзиллокардиальный синдром, аллергический ринит, реактивный артрит, компенсированный тонзиллит, язвенная
30 Глава 1. Основы лазерной медицины
болезнь двенадцатиперстной кишки, бронхиты, стенокардия напряжения I–II ФК,
хронические некалькулезные холециститы, панкреатит и др.
Хороший эффект – гипертоническая болезнь, стенокардия напряжения III ФК,
бронхиальная астма, остеохондроз, артрозы, псориаз, невриты, трофические язвы,
осложнения сахарного диабета, хронический гайморит, неспецифический язвенный колит, тиреоидит.
Удовлетворительный эффект – эндартериит, артрозо артрит, хронический колит, стенокардия напряжения III–IV ФК, герпес.
Без эффекта – декомпенсированная стадия заболеваний.
В заключение необходимо заметить, что низкоинтенсивная лазерная терапия
является самостоятельным, альтернативным способом лечения или используется
в комплексном лечении. Несмотря на большое разнообразие клинических эффектов и отсутствие абсолютных противопоказаний, НИЛИ не рассматривается
как метод, заменяющий другие лечебные мероприятия. Задача состоит в том, чтобы
на основании современных медико биологических и технических разработок и
достижений медицинской науки и практики повысить эффективность лечения
основного заболевания и снизить до минимума побочные эффекты. И одним из
эффективных вариантов решения этой задачи является использование низкоинтенсивного лазерного излучения.
1.3. Эффективность лечения и селективность
применения спектрально-энергетических
параметров лазерного излучения
(общие принципы)
Основными факторами, обеспечивающими эффективное лечение, являются возможность пространственной локализации при низкой интенсивности апплицируемого света и селективность субстанций для воздействия, выбираемые подбором
длины волны данного монохроматического излучения и системой фокусировки.
Лечение терапевтическими лазерами методологически поддержано концепцией
селективного фототермолиза, предложенной Р. Андерсоном (R.R. Anderson) и
Дж. Пэрришем (J.A. Parrish) в 1981 году. Эта концепция на сегодняшний день является общепринятой. Согласно концепции селективного фототермолиза, если лазерное излечение обладает определенными характеристиками, то оно способно воздействовать на компоненты ткани избирательно. Это воздействие является точным,
как в микрохирургии. В качестве примера можно привести аппаратуру для терапии
фирмы «Биотон»: «Яхрома Мед» (хирургический лазер для косметологии). Это медицинская установка на основе лазера на парах меди. Излучает две волны – зеленую и желтую. Излучение импульсное – лазерный свет излучается импульсами по
20 нс (20 × 109 с), между импульсами интервалы порядка 100 мкс (100 × 106 с). Человеческий глаз воспринимает такое излучение как непрерывное, однако микрострутуры биологических тканей воспринимают такое излучение как импульсное. «Яхрома-Мед» имеет механический затвор, перекрывающий лазерный луч, так что экспозиция может быть выбрана 100, 200, 300 и т.д. мс (100 × 103 с). Используя
1.3. Эффективность лечения и селективность применения спектрально% 31
энергетических параметров лазерного излучения (общие принципы)
светофильтры, можно работать желтой длиной волны, зеленой или обеими вместе.
Лазерный луч фокусируется в световое пятно диаметром 1 мм. Для работы применяется насадка, обеспечивающая фиксацию кожи (в дерматологии и эстетичес
кой хирургии), а также постоянство плотности мощности лазерного излучения.
«Яхрома Мед» управляется ножной педалью. Технические характеристики лазера: длина волны 511 и 578 нм, мощность излучения > 3 Вт, частота импульсов
16 кГц, длительность импульсов 15 нс, выбор времени экспозиции 0,1…9,9 с, вре
мя выхода на рабочий режим 30 мин, питание 220 В/50 Гц/1,6 кВт, охлаждение
воздушное.
Особенности:
• Лазерное излучение с такими параметрами способно проникать под эпидермис, не разрушая его.
• Желтая длина волны (578 нм) совпадает с пиком поглощения гемоглобина,
поэтому сильно поглощается гемоглобином и заметно меньше поглощается другими тканями.
• Зеленая длина волны (511 нм) хорошо поглощается меланином.
• Излучение лазера на парах меди почти не поглощается водой.
• Фокусировка лазерного луча в маленькое пятно позволяет ограничивать
область воздействия патологическим участком, избегая облучения нормальной ткани.
• Импульсный характер излучения и лазерный затвор позволяют дозировать
поглощенную энергию и избегать перегрева.
Таким образом, «Яхрома-Мед» позволяет выполнять селективное удаление патологий кожи без повреждения окружающей ткани, что чрезвычайно важно, например, для операций, проводимых на лице.
Другим примером лазерной медицинской установки терапевтического назначения является комплекс «Мультилайн» фирмы LinLine GmbH. Он представлен
переносным корпусом напольного монтажа со сменными лазерными насадками.
В зависимости от типа лазера и активной среды комплекс может быть использован в косметологии, эстетической медицине, сосудистой и эндокорпоральной
хирургии. Технические характеристики для разных активных сред (активная среда: длина волны излучения, плотность энергии): Nd:YAP/KTP Q Sw (540/1079 нм,
0,1–62 Дж/см2), RUBY (694 нм, 3–62 Дж/см2), Alex (755 нм, 0,3–250 Дж/см2),
Nd:YAP long pulse (1079 нм, до 142 Дж/см2) и т.д. Этот аппарат является революционным с точки зрения функциональности и эргономичности. В данном приборе реализовано новое решение проблемы передачи излучения с высокими плотностями энергии к оперируемому участку тканей, заключающееся в размещении
компактных твердотельных лазерных излучателей внутри наконечника самого манипулятора, что обеспечивает малые потери, высокую точность и длительную эксплуатацию прибора.
Для оказания терапевтического действия достаточна доза лазерного излучения 50–100 Дж/см2. Эта доза должна достигаться с помощью пучка сравнительно
небольшой интенсивности – 1–200 мВт/см2 (1–25 мВт/см2 – хронические воспалительные процессы, 100–200 мВт/см2 – острые). Все импульсные и импульсно риодические терапевтические лазеры должны быть рассчитаны (исходя из средней мощности излучения) на такую плотность мощности, для терапевтических
лазеров непрерывного действия допускается плотность мощности на порядок
меньше.
В последнее время все шире применяются полупроводниковые (диодные) лазеры. Активной средой этих лазеров чаще всего является кристалл арсенида галлия (GaAs) с добавками алюминия и других элементов. Малые габариты, низкие
напряжения, широкий диапазон длин волн излучения и мощностей, возможность
прямой модуляции излучения – все это позволяет говорить о том, что диодные
лазеры вне конкуренции среди других типов, в частности газовых. При ряде патологических процессов оказывается эффективнее воздействие лазерным излучением в видимом (красный, зеленый, синий) спектральном диапазоне, а иногда в
ближнем инфракрасном диапазоне (от 0,78 до 1,3 мкм). Импульсные диодные
лазеры с различными длинами волн излучения генерируют наносекундные импульсы пиковой мощностью 1–100 Вт и показывают лучшую эффективность лечения, чем непрерывные лазеры. Именно диодные лазеры (импульсные и непрерывные) позволили создать систему выносных излучающих головок и реализовать в полной мере блочный принцип построения аппаратуры для лазерной терапии. Перечень таких аппаратов довольно широк, например аппараты лазерные
терапевтические «Матрикс» фирмы «Биотон». Аппараты лазерные терапии нового поколения «Матрикс» имеют следующие технические характеристики: 2 или
4 независимых канала для подключения лазерных и светодиодных излучающих
головок, возможность измерения импульсной и средней мощности излучения лазерных головок с длиной волны от 0,63 до 0,96 мкм, высокая эффективность лечения благодаря более точному обеспечению параметров воздействия, возможность внешней модуляции излучения, в том числе БИО, соответствие европейским
стандартам, наличие защиты от несанкционированного использования; возможность работы непрерывных излучателей и в модулированном режиме позволяет
работать с непрерывным, импульсным и модулированным лазерным излучением
в широком диапазоне длин волн, а также в режиме внешней модуляции. Также
можно привести аппарат лазерный терапевтический «Муравей» той же фирмы.
АЛТ «Муравей» – портативный аппарат с автономным питанием. Используется, как правило, персонально пациентом или врачом в полевых условиях. Аппарат лазерный терапевтический «Матрикс ВЛОК» для внутривенного лазерного
облучения крови – специализированный аппарат, предназначенный для внутривенного лазерного облучения крови (ВЛОК). К АЛТ «Матрикс-ВЛОК» также
можно подключить излучающую головку, имеющую аналогичное назначение
(КЛ ВЛОК), и проводить ВЛОК. Применение стерильных одноразовых световодов с иглой ОС 2 (КИВЛ 01) делает процедуру ВЛОК комфортной и абсолютно
безопасной.
Для лазеров, имеющих селективное воздействие на определенные участки
кожных тканей, были разработаны методы терапии послехирургических рубцов и
эритем. Одним из аппаратурных решений явилась установка FRAXEL SR 1500
компании Reliant. Метод терапии на основе подобных терапевтических комплексов получил название фракционного фототермолиза. Длина волны 1550 нм, ис1.3. Эффективность лечения и селективность применения спектрально% 33
энергетических параметров лазерного излучения (общие принципы)
пользуемая в методе фракционного фототермолиза, настроена на воду, содержащуюся в тканях, а не на меланин. Поэтому метод может применяться на пациентах
с любым цветом кожи. Поскольку фракционный фототермолиз формирует микротермальные лечебные зоны или зоны фотокоагуляции, окруженные неповрежденными тканями, эпидермальное восстановление происходит благодаря малому объе
му повреждения и короткому расстоянию миграции кератиноцитов [24]. Более того,
во время воздействия лазером с длиной волны 1550 нм роговой слой остается неповрежденным, поскольку в нем содержится относительно меньшее количество
воды, и это значительно сокращает риск инфекции. Длина волны в 1550 нм позволяет проникнуть свету в кожу приблизительно на 100 мкм (μа ≈ 9,6 см–1 в воде и в
крови), что делает возможным проведение фототермолиза в глубоко расположенных кровеносных сосудах и дает потенциальное преимущество по сравнению с импульсным лазером на красителе, луч которого не может проникать на достаточную
глубину. Кроме того, «фракционный» лазер или лазер, подающий микролучи, позволяет избежать массового нагревания дермы, что является обычным явлением
для традиционного импульсного лазера, работающего в средней ИК-области спектра. При импульсе в 8 мДж и плотности в 2000 МЛЗ/см2 нагревается всего около
15% обрабатываемой зоны. Это сокращает риск необратимого неспецифического
термического повреждения дермы, которое может ухудшить рубцевание. Размеры кровеносных сосудов в гипертрофических рубцах варьируют от 3,3 до 14,6 мкм,
в то время как средний размер испускаемого из лазера микролуча при фракционном фототермолизе имеет диаметр 100 мкм. Поэтому микролуч имеет достаточную ширину для разрушения отдельных кровеносных сосудов в гипертрофических рубцах. Последнее является уникальной особенностью фракционного фототермолиза в лечении гипертрофических рубцов: с одной стороны, термическое повреждение мало, поэтому восстановление нормальной ткани идет
очень быстро; с другой стороны, термическое повреждение достаточно для полного разрушения отдельных кровеносных сосудов. Эта особенность продемонстрирована гистологическими результатами последних клинических исследований, в которых изучалось прямое повреждение сосудов дермы под действием
фракционного фототермолиза. Таким образом, правильный выбор длины волны
терапевтического излучения позволяет достичь желаемых результатов без существенных побочных эффектов. Регулируя длину оптической фокусировки иличные компоненты кожи (например, кровеносные сосуды, дермальный меланин и сальные железы) могут произвольно выбираться в качестве целей для воздействия фототермолиза в кожу на различной глубине. При соответствующей
плотности лазерного зайчика может быть достигнуто эффективное макроскопическое лечение.
Последние клинические исследования фракционного фототермолиза хирургических рубцов показывают, что улучшение текстуры кожи может быть достигнуто при проведении от 4 до 5 лечебных сеансов. В данном исследовании более
75% положительного клинического эффекта было получено после одного сеанса
лечения. Это позволяет предложить фракционный фототермолиз в качестве потенциально эффективного и безопасного метода лечения хирургических рубцов.
Среди других комплексов для проведения фракционного фототермолиза можно указать следующий, называемый Multiline (технология RealfractionalTM). Он при
терапии создает настолько маленькие микроканалы, что кожа визуально остается
неповрежденной – человеческий глаз не замечает такие точки. При этом в процесс регенерации вовлекается большая часть кожи, так как точек огромное количество и расстояние между ними очень маленькое.
Известно много зарубежных компаний, производящих полупроводниковые
лазерные установки для проведения низкоинтенсивной лазерной терапии: Guilin
Kangxing Medical Instrument Co., Ltd., USAF’s Philips Laboratory, АТС – semiconductor
devices, Quintessence Photonics Corporation и т.д. Кроме того, в продукции данных
компаний присутствуют лазерные аппараты для хирургического применения с более высокими плотностями энергии в импульсах.
Показаниями для применения установок для лазерной терапии дополнительно
являются: телеангиэктазии лица и ног, «винные пятна», гемангиомы, лентиго, «кофейные пятна», цветные татуировки, послеоперационные телеангиэктазии, шрамы с сосудистой составляющей, послеоперационные гиперпигментации, ВПЧ, бородавки, другие пигментные и неокрашенные патологии, акне, морщины.
Крупным направлением в лазерной терапии является комплекс разработок низкоинтенсивных лазерных установок в сочетании со светочувствительными и фотоактивными препаратами, называемыми фотосенсибилизаторами. Фотодинамическая терапия (ФДТ) злокачественных опухолей переживает сегодня в мире бурное
развитие, являясь принципиально новым методом в их лечении, основанным на
способности фотосенсибилизаторов селективно накапливаться в ткани опухолей и
при локальном воздействии лазерного облучения определенной волны генерировать синглетный кислород или кислородсодержащие свободные радикалы, которые вызывают гибель опухолевых клеток. Метод ФДТ выгодно отличается от традиционной лучевой и лекарственной терапии рака высокой избирательностью поражения опухолевой ткани, отсутствием тяжелых местных и системных осложнений и
возможностью повторения лечебной процедуры. Также достоинство метода – возможность сочетания в одной процедуре лечения и флуоресцентной диагностики
(ФД) опухолевого процесса. ФДТ – одно из немногих направлений в медицине, где
российская наука является конкурентоспособной. Диапазон лазерных установок,
применяемых для проведения ФДТ по характеристикам генерируемого излучения
широк.
Основным требованием для лазерного излучения аппаратов фотодинамической терапии является непрерывный режим работы и более длительная экспозиция с большей дозой радиации по сравнению с терапевтическими лазерами иного назначения.
Уникальными и результативными по своей сути являются терапевтические ультрафиолетовые лазерные установки для лечения тяжелых заболевания микробной
этиологии. Применение для лечения жесткого излучения позволяет добиться существенных результатов. Для примера можно привести следующие. Установка для
лазерной терапии кавернозных форм туберкулеза «Альмицин». Для лечения больных хроническим прогрессирующим фиброзно кавернозным туберкулезом легких
был применен метод местного воздействия на каверну, который заключается в транс1.3. Эффективность лечения и селективность применения спектрально% 35
энергетических параметров лазерного излучения (общие принципы)
торакальной пункции или дренировании каверны с последующим эндокавитарным
облучением с помощью специально созданной для этих целей ультрафиолетовой
установки «Альмицин» с длиной волны 0,34 мкм. Основным показанием для применения этой методики является прогрессирующий ограниченный или распространенный фиброзно кавернозный туберкулез при наличии большой или гигантс
кой каверны, которая является основным звеном процесса. В результате проведенного лечения установлено, что у 77,4% больных отмечена положительная клиникорентгенологическая динамика. Положительная клиническая и лабораторная
динамика у указанных больных заключалась в быстрой (1,52 нед.) нормализации
температурной реакции организма, прекращении или уменьшении интенсивности
кашля, уменьшении количества выделяемой мокроты, улучшении показателей гемограммы и белков крови, стимуляции клеточного иммунитета, улучшении капиллярного кровотока в легких, что способствует лучшему транспорту химиопрепаратов в очаг туберкулезного поражения. Также существует установка, работающая на
другой длине волны жесткого излучения, – лазерная медицинская установка «Мария» с длиной волны 248 нм, предназначенная для лечения кавернозных и фиброзно кавернозных форм туберкулеза и других заболеваний легких и бронхов. Уникальной особенностью лазерной технологии лечения туберкулеза является эффективное подавление жизнедеятельности различных микроорганизмов – возбудителей заболеваний (включая Mycobacterium tuberculosis), в том числе устойчивых к
антибактериальным препаратам. Комплексное воздействие лазерного облучения в
ультрафиолетовом спектре и лекарственных препаратов позволяет достичь хороших результатов в случаях, когда лекарственная терапия неэффективна. Использование ультрафиолетового эксимерного лазера «Мария» для эндобронхиальной санации делает возможным эффективное лечение неспецифичных эндобронхитов,
сопровождающих разнообразные заболевания легких, наиболее распространенными
из которых являются хронический обструктивный бронхит, хронический необструктивный бронхит, хроническая пневмония, туберкулез легких. Эффективным
является и применение этой установки для лечения туберкулеза бронхов. Также
хорошие результаты были получены при использовании этих установок в дерматокосметологии.
Нормами дозировки для ультрафиолетовой лазерной терапии сейчас являются необщепринятые пока цифры 0,1–5 Вт/см2. Мощность установок такая же, что
и для лазеров и инфракрасного диапазона, – не более 10 Вт/см2.
Кроме установок для острого терапевтического или хирургического назначения, можно еще выделить группу аппаратных лазерных комплексов для лечения
и оздоровления биостимулирующим эффектом. Эти лазеры оказывают так называемое биостимулирующее действие на органы и ткани. Например, такое воздействие при помощи He Ne лазера при оптимизированных дозах приводит к увеличению скорости заживления ран в 2 или большее число раз. Молекулярный
механизм такого воздействия еще не до конца изучен, но перспективы применения этого эффекта весьма заманчивы. Так, на рынке сейчас представлена серия
биостимулирующих лазеров Medio Laser фирмы Iskra Medical. Прототип серии
представляет собой биостимулирующий лазер непрерывного действия GaAlAs. Он
имеет несколько излучателей лазерного света различной длины – 650 нм, 780 нм,
36 Глава 1. Основы лазерной медицины
810 нм; различной исходной мощности – 10 мВт, 20 мВт, 30 мВт, 50 мВт, 100 мВт
или 200 мВт. В комплексе с установкой возможно применение лазерного душа и/
или лазерного сканера на одном аппарате. Он предназначен для лечения заболеваний на поверхности кожи или терапии более глубоко пораженных тканей и существенно сокращает продолжительность обычной терапии.
1.4. Применение НИЛИ в качестве
биофотометрического фактора
(лечебно диагностического) – лазерная
клиническая биофотометрия (общие принципы)1
Клинические методы контроля являются хотя определяющими, но субъективными. Поэтому на практике все более широкое применение находят современные методы лабораторной и инструментальной диагностики, которые в то же время
не конкурируют с традиционной клинической диагностикой, а дополняют и активизируют ее. Эти методы делают возможной объективизацию клинических наблюдений, что обеспечивает их сопоставимость.
С разработкой оптических квантовых генераторов-лазеров они широко начали использоваться в медицине не только в лечении, но и для диагностики.
В настоящее время в хирургической стоматологической практике используется
метод биофотометрической диагностики, который основан на измерении потока
поглощения отраженной энергии лазерного излучения в биологической ткани и
его конверсии в ней. Метод достаточно информативен и позволяет исходя из оптических характеристик тканей, подвергаемых лазерному воздействию, оценивать
происходящие в них в процессе лечения динамические структурно функциональные изменения в реальном масштабе времени. Кроме того, этот метод позволяет
в процессе лазеротерапии строго дозировать используемое излучение.
Необходимо заметить, что существующие в настоящее время методы регистрации отраженного от биологического объекта сигнала, как правило, не учитывают того,
что рассеивание излучения происходит в некотором объеме биологических тканей.
Возможность использования биофотометрической информации в качестве
диагностики определяется следующими характерными для биологического объекта особенностями человеческого организма:
– принцип симметрии позволяет в норме и патологии для оценки состояния
любой из симметричных областей в качестве эталона использовать одну из них;
– живой организм во всем его многообразии непрерывно изменяет свои оптические характеристики, например вследствие изменения кровообращения, дыхания, воздействия температуры и других внешних и внутренних
факторов. Поэтому проведение измерений в абсолютных величинах дает значительную величину вариабельности исследуемых показателей и погрешности измерений, что существенно затрудняет, а зачастую исключает выявление
1 Подробнее см.: Александров М.Т. Лазерная клиническая биофотометрия (теория, экспе
римент, практика). М.: Техносфера, 2008. – 584 с.
1.4. Применение НИЛИ в качестве биофотометрического фактора 37
(лечебно%диагностического) – лазерная клиническая биофотометрия
общебиологических и индивидуальных особенностей биологического
объекта в норме и при патологии;
– наличие патологических изменений исследуемого участка тканей влечет за
собой изменение его оптических характеристик. В процессе выздоровления оптические характеристики постепенно восстанавливаются и при завершении процесса реабилитации становятся практически адекватными
начальным, т.е. до заболевания;
– поверхность биологического объекта, в том числе тканей человека, является диффузным отражателем.
Анализ оптических характеристик тканей человека при отсутствии патологических изменений и при наличии таковых позволяет выделить ряд полезных для
клинической практики положений.
1. Оптические характеристики тканей различных анатомо топографических
областей неодинаковы.
2. Коэффициенты отражения тканей существенно зависят от длины волны
источника излучения (в видимой области спектра).
3. Оптические характеристики интактных участков симметричных областей
достоверно не различаются (с вероятностью 95%).
4. Нормированные оптические характеристики различных участков кожных
покровов и слизистых оболочек, включая челюстно-лицевую область по отношению к реперу, являются стабильными, не зависят от длины волны лазерного излучения и в норме приближаются к единице, что позволяет ис
пользовать их в качестве эталона (объекта сравнения), т.е. сам пациент (вернее, его нормированные оптические характеристики для различных областей) является объектом сравнения по отношению к самому себе при
возникновении в одной из симметричных областей патологического процесса (воспаление, неопластические процессы).
5. На основании изучения биофотометрических характеристик кожного покрова и слизистых оболочек человека в норме и при патологии и исходя из
его анатомо топографических и физиологических особенностей установлена закономерность, заключающаяся в том, что местный относительный
показатель симметрии (например, оптический) для тканей, например, челюстно лицевой области человека не зависит цвета кожи, пола, возраста,
функционального состояния пациента при любых спектральных источниках излучения оптического диапазона, применяемых в биофотометрах, и в
норме сохраняет свое постоянное значение, близкое к единице (0,96±0,05),
что, по видимому, справедливо для всех людей до тех пор, пока не возникает патологический процесс в одной из симметричных областей (органов).
6. Лечение больного на основе представленной в пункте 5 концепции проводится до тех пор, пока измененный нормированный показатель симметрии
(при патологии) не станет равным показателю 0,96±0,05, что объективно
характеризует индивидуально протекающий процесс реабилитации больного при использовании в комплексном лечении, например, низкоинтенсивного лазерного излучения.
7. Показатели обратного рассеивания биологического объекта (БО) характеризуют его плотность (концентрация частиц, например клеточная пролиферация) и степень кровенаполнения исследуемых тканей. Этот факт может быть использован в клинике для объективной характеристики функционального состояния БО в норме и при различных видах патологии (трав
ма, воспаление, онкологические заболевания), в том числе для мониторинга,
оценки эффективности лечения и выявления осложнений.
8. Разработанная биофотометрическая лечебно диагностическая технология является универсальной, может найти применение в хирургии, терапии,
дерматологии, стоматологии, онкологии и др., в том числе как для коррекции
дозы облучения, так и для мониторинга и оценки течения и эффективности
лечения указанной группы заболеваний, т.е. во всех тех случаях, когда по изменению оптических характеристик, наведенных каким либо патологическим
процессом и изменяющихся при мониторинге процесса реабилитации, возможно объективно оценить состояние больного, прогнозировать течение и оценивать эффективность лечения заболевания, т.е. процесс реабилитации в целом.
9. Актуальной задачей медицины и медицинского приборостроения является
совершенствование представленных медицинских технологий, их освоение,
сертификация и внедрение в широкую практику на благо здоровья населения и каждого больного в частности.
Основным показанием к лечебному и/или диагностическому применению
лазерного излучения и лазерной медицинской техники является клиническая целесообразность стимуляции местных и общих, специфических и неспецифических
реакций тканей организма и его систем с целью нормализации их гомеостатических характеристик на различном структурно функциональном уровне, что в итоге обеспечивает объективный контроль реабилитации при различных заболеваниях, оценку течения и эффективности лечения, определение сроков выздоровления. В частности, к таким показаниям относят следующие.
1. Заболевания гнойно воспалительного характера, требующие стимуляции репаративных процессов (травмы и воспалительные процессы вследствие воздействия различных физических, химических и биологических факторов), –
противовоспалительное действие, стимуляция репаративных процессов.
2. Нарушение процессов эпителизации тканей – активация метаболизма клеток и повышение их функциональной активности.
3. Нарушение иммунного статуса (иммунокоррекция) – для повышения уровня трофического местного и общего иммунного статуса тканей органов и
организма в целом.
4. Нарушение микроциркуляции – для повышения уровня трофического местного и общего уровня иммунного статуса тканей органов и организма в целом.
5. Необходимость предоперационной подготовки больных с целью повышения
репаративных способностей тканей в послеоперационный период и профилактики осложнений.
6. Необходимость реабилитации тканей и органов с целью ускорения их органоспецифического и функционального восстановления (травмы, язвы,
ожоги, дерматозы и др.) – стимуляция репаративных процессов.
в различных областях медицины (актуальные и перспективные разработки)
7. Необходимость стимуляции триггерных механизмов нормализации гомеостатических показателей организма (рефлексотерапия) – рефлексогенное воздействие, направленное на активацию метаболической и функциональной
активности различных клеток, тканей, органов и систем организма.
Противопоказания – общие для всех видов физиотерапевтического воздействия: онкологические заболевания, декомпенсированные состояния сердечнососудистой, дыхательной и эндокринной систем, лихорадочное состояние, активый туберкулез, некоторые заболевания крови, психиатрические заболевания
(в отдельных случаях).
Относительным противопоказанием является отсутствие клинически и патогенетически выраженного эффекта воздействия лазерного излучения на больного (например, по данным регистрации микроциркуляции, биофотометрии, инфильтратометрии, иммунологии, флуоресцентной диагностики) или негативный
эффект воздействия.