Свойства хирургических лазеров
Для целей хирургии луч лазера должен быть достаточно мощным, чтобы нагревать биоткань выше 50–70 °С, что приводит к ее коагуляции, резанию или испарению. Поэтому в лазерной хирургии, говоря о мощно- сти лазерного излучения того или иного аппарата, оперируют цифрами, обозначающими единицы, десятки и сотни Вт. Хирургические лазеры бывают как непрерывные, так и импульсные, в зависимости от типа активной среды. Условно их можно разделить на три группы по уровню мощности: коагулирующие — 1–5 Вт; испаряющие и неглубоко режущие — 5–20 Вт; глубоко режущие — 20–100 Вт. Это деление в значительной степени условно, т. к. длина волны излучения и режим работы очень сильно влияют на требования по выходной мощно- сти хирургического лазера. Каждый тип лазера в первую очередь характеризуется длиной волны излучения. Длина волны определяет степень поглощения лазерного излу- чения биотканью, а, значит, и глубину проникновения, и степень нагрева как области хирургического вмешательства, так и окружающей ткани. Вода содержится практически во всех типах биоткани, поэтому для хирургии предпочтительно использовать такой тип лазера, излучение которого имеет коэффициент поглощения в воде более 10 см-1 или, что то же самое, глубина проникновения которого не превышает 1 мм. Другие важные характеристики хирургических лазеров, определяю- щие их применение: мощность излучения, непрерывный или импульсный режим работы, способность коагулировать кровенасыщенную биоткань, возможность передачи излучения по оптическому волокну. При воздействии лазерного излучения на биоткань сначала происхо- дит ее нагрев, а затем уже испарение. Для эффективного разрезания биоткани нужно быстрое испарение в месте разреза с одной стороны, и минимальный сопутствующий нагрев окружающих тканей с другой стороны. При одинаковой средней мощности излучения короткий импульс нагревает ткань быстрее, чем непрерывное излучение, и при этом распространение тепла к окружающим тканям минимально. Но, если им- пульсы имеют низкую частоту повторения (менее 5 Гц), то непрерывный разрез провести сложно, это больше похоже на перфорацию. Следова- тельно, лазер должен иметь импульсный режим работы с частотой повто- рения импульсов более 10 Гц, а длительность импульса должна быть минимально возможной для получения высокой пиковой мощности. Что же касается средней мощности лазера, то на практике оптималь- ная выходная мощность для хирургии находится в диапазоне от 15 до 60 Вт, в зависимости от длины волны лазерного излучения и области применения. 21 Важное для хирургии свойство лазерного излучения — способность коагулировать кровенасыщенную (васкуляризованную) биоткань. В основном, коагуляция происходит за счет поглощения кровью лазерного излучения, ее сильного нагрева до вскипания и образования тромбов. Таким образом, поглощающей мишенью при коагуляции могут быть гемоглобин или водная составляющая крови. Это означает, что хорошо коагулировать биоткань будет излучение лазеров в области оран- жево-зеленого спектра (КТР-лазер, на парах меди) и инфракрасных лазе- ров (неодимовый, гольмиевый, эрбиевый в стекле, СО2-лазер). Однако при очень высоком поглощении в биоткани, как, например, у эрбиевого гранатового лазера с длиной волны 2,94 мкм, лазерное излу- чение поглощается на глубине 5–10 мкм и может вообще не достигнуть объекта воздействия — капилляра.
Преимущества использования лазера в хирургии
· Проведение операций без крови
· Асептичность
· Незначительные отеки
· Минимальные болевые ощущения
· Снижается потребность в большом количестве обезболивающих
· Быстрое восстановление
· Косметический эффект на высоком уровне
Лазерные аппараты Республики Беларусь
В Республике Беларусь в настоящее время существует несколько научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро, выпус- кающих лазерные аппараты для медицины. Остановимся на двух аппара- тах, представляющих интерес для хирургии. В НИИ Прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко Белгос- университета разработан медицинский универсальный 3-волновой хирур- гический лазер МУЛ-1, и запущено его производство. Это твердотельный неодимовый лазер (Nd-YAG — неодим иттрий-алюминий-гранат или ортоалюминат). Благодаря изменению режима работы источника накачки и сложной системе оптических резонаторов, аппарат генерирует излуче- ние 3 длин волн в ближнем инфракрасном диапазоне в импульсном режиме с высокой мощностью. Каждое излучение передается по своему каналу и далее через гибкий световод подводится к биоткани. Быстрое переключение лазерных каналов педалью позволяет использовать то или иное излучение в зависимости от операционной ситуации. Первый ка- нал — длина волны излучения — 1,08 (1,06) мкм, мощность — 100 Вт. Оказывает глубокое фотодеструктивное действие на ткани стандартного неодимового лазера (глубокая коагуляция). Второй канал — длина вол- ны — 1,34 (1,32) мкм, мощность — 60 Вт — неглубокое фотодеструктив- ное действие (коагуляция, резание, испарение ткани). Третий канал — длина волны — 1,44 мкм, мощность — 25 Вт (резание с минимальной зоной некроза). Эффект от излучений 3 разных каналов существенно различен из-за большой разницы (в 20–30 раз между каналами) в степени поглощения в водосодержащих биологических тканях. λ — 1,44 прибли- жается к характеристикам гольмиевого лазера. Таким образом, в этой конструкции объединены свойства 3 разных по воздействию лазерных аппаратов. МУЛ-1 достаточно прост и удобен для работы в операцион- ной, экономичен; может применяться в общей хирургии, хирургической эндоскопии, гинекологии, урологии, нейрохирургии, ортопедии. Второй аппарат «Люзар-МП» относится к низкоинтенсивным лазе- рам. Разработан в Институте физики Академии наук Республики Бела- русь. Он представляет собой малогабаритный (масса не более 1 кг), двух- канальный, двухцветный аппарат, созданный на базе 2 диодных лазеров, один из которых генерирует излучение красной (λ — 0,67 мкм), а другой инфракрасной (λ — 0,78 мкм) области спектра. Мощность излучения регулируется в диапазоне от 1 до 15 мВт для красной области спектра, и от 1 до 25 мВт — для инфракрасной области. Высокий терапевтический эффект достигается за счет следующих возможностей: комбинированного воздействия лазерным излучением ближней инфракрасной и красной областей спектра оптимальной плотности мощности; одновременного действия лазерным излучением и постоянным магнитным полем; одновременного двухканального воздействия на очаги поражения и зоны Захарьина–Геда, очаги поражения и внутривенного облучения крови, очаги поражения и надвенного воздействия на кровь, очаги поражения и проведения лазерной пунктуры. В аппарате предусмотрена возможность дистанционного воздействия, использование направителей шарнирного типа, возможность работы в режимах ручного управления, таймера, программируемого управления.