Запись на бесплатную консультацию уролога
VirtueMart
Your Cart is currently empty.
uroclinic.org.ua : Главная » Введение

Введение

E-mail Печать PDF

Cразу после изобретения лазера, с начала 1960–х годов, появились первые работы по исследованию взаимодействия излучения рубинового лазера с биологическими тканями.

Американская урологическая ассоциация (AUA) на основе опубликованных в начале 90-х годов клинических результатов выработала общие рекомендации по лечению камней мочеточника, где в качестве первого способа указан метод дистанционной ударно-волновой литотрипсии (ДЛТ), особенно при лечении камней средней и верхней трети мочеточника. Камни мочеточника являются наиболее сложной формой мочекаменной болезни (МКБ) для ДЛТ, поскольку помимо технических параметров используемого оборудования и химической структуры камня на «…эффективность дробления влияют длительность расположения камня в мочеточнике, функциональное состояние почки и сократительная активность мочеточника. Вот почему процент эффективного применения данного метода непостоянен».

Наряду с использованием ДЛТ наблюдается увеличение роли контактных методов в лечении МКБ. С введением в клиническую практику, в начале 90-х, тонких гибких и полужестких уретероскопов привело к увеличению количества успешных контактных уретеролитотрипсий и уменьшению риска осложнений при эндоскопическом доступе.

Известно несколько контактных методов фрагментации камней мочеточника, различающиеся механизмом воздействия и исполнением технических средств: пневматический, электрогидравлический, ультразвуковой и лазерный. На сегодняшний день, согласно “Management of Ureteric Stones”, Theodore Anagnostou, David Tolley, «…решение, касающееся подхода к большинству камней мочеточника, лежит между методами ДЛТ и лазерной литотрипсии». Для камней размерами более 10 мм лазерная литотрипсия может являться методом выбора, поскольку полное освобождение от камней наступает после одного сеанса.

Основные характеристики наиболее известных лазерных литотрипторов приведены в Таблице 1. В Таблице собрана информация о лазерных литотрипторах заявленных на рынке и используемых в клинической практике за последние 10 лет.

Таблица 1

Литотрипторы на основе лазеров на красителях

Модель

Фирма,

страна

λ, нм

(Гц)

τ,

мкс

Ø,

мкм

E,

мДж

H,

мДж/см2

Q,

MВт/см2

1

MDL 2000

Candela,

USA

495

1,3

200

80

255

195

2

MDL 3000

Candela,

USA

504±2%

(1-10)

1,2±0,1

200

320

80

140

255

174

213

146

3

Pulsolith

Tecnomed,

France

504

1,5÷3

200

320

 

120

 

149

 

99

4

Triptognost

Telemit-Electronic

Germany

595

2,5

250

80

163

65

Литотрипторы основе неодимового (Nd:YAG) лазера с генерацией второй гармоники

5

U100

W.O.M.

Germany

532/1064

(1-20)

1,4

300

20/100

28/141

20/100

Литотрипторы на основе рубинового лазера

6

Институт лазерной физики Научного центра ГОИ им. Н.И. Вавилова

694

(1-5)

1,0

400

120

96

96

Литотрипторы на основе лазеров на александрите (BeAl2O4:Cr3+)

7

-

Dornier MedTech,

Germany

755

(1-10)

0.15-0.8

200

80

254

 

8

-

Quanta-Systems,

Italy

750

(1-20)

0.25-0.3

320

100

124

414

9

PAL 101 MLL

Light Age,

USA

750

0,1-1,5

(stretcher)

250

90

183

 

10

AlexanTriptor

HMT,

Switzerland

750

0,3

320

65

80

269

11

MLA300 StoneLaser

Laser Photonics

USA

755

(1-10)

1,0

200

320

-

120

-

149

-

149

Литотрипторы на основе гольмиевых (Ho:YAG) лазеров

12

VersaPulse

Lumenis,

USA

2100/1060

(5-20)

250

345

2800

2990

12

13

Calculas

Karl Storz

Germany

2080

(1-10)

 

365

500-1700

 

 

14

Triple

МедОптоТех

Россия

2090

(1-20)

0,6

400-

600

3000

 

 

15

Auriga

Wavelight Laser Technologie AG

Germany

2090

(3-20)

0,2-0,6

200-800

3000

 

 

 

Одними из первых устройств, для лазерной литотрипсии были установки на базе лазеров на красителях с ламповой накачкой (№№ 1-4 в Таблице 1). Они имели оптимальную длительность импульса излучения 1-3 мкс, длину волны излучения 0,504 мкм, с локальным минимумом поглощения. В работе представлены результаты проведения 67 уретеролитотрипсий с помощью лазера “Pulsolith” (№ 3 в Таблице 1) на базе Урологической клинике Санкт-Петербургского медицинского института им И.П. Павлова. Недостатком присущим этим лазерам является то, что фрагментации поддаются не все типы камней, а эксплуатация таких лазеров в клинике имеет высокую стоимость. Применение в качестве активной среды токсичных красителей создает дополнительные трудности из-за необходимости периодической смены контейнера.

Вследствие свойственных этим лазерам недостаткам они уступили место более функциональным и экономичным твердотельным лазерам на основе кристаллов Ho:YAG (№№ 12-16 в Таблице 1). Гольмиевые лазеры, работающие в режиме свободной генерации, имеют длину волны излучения 2,1 мкм и выходную мощность излучения до 80 Вт. Имея высокий коэффициент поглощения в воде, излучение Ho:YAG лазера хорошо поглощается как веществом камня, так и водой содержащейся в них. Благодаря малой глубине проникновения излучения и независимости поглощения от вида ткани, контактное рассечение, вапоризация и абляция тканей с помощью Ho:YAG лазеров являются распространенными процедурами при лечении ряда других заболеваний. Сильное поглощение излучения веществом камня и водой, присутствующей в них, позволяет использовать такие лазеры и для фрагментации камней при МКБ. Реализуется фототермический механизм разрушения камней за счет процессов плавления и химического разложения сквозь водно-паровой канал формируемый при поглощении излучения. Значения давления во фронте образующейся ударной волны малы и не приводят к разрушению камня. Необходимость использования высоких энергий излучения до 2,5 Дж при длительностях импульса до нескольких сот микросекунд и фототермический механизм разрушения камней создают высокий риск повреждения окружающих камень тканей.

Первые работы по исследованию эффективности и внедрению методов контактной уретеролитотрипсии излучением гольмиевого лазера проводились в нашей стране в клиниках урологии РГМУ и НИИ урологии МЗ МП РФ. Использовались отечественные и зарубежные лазерные установки (№№ 12,14 в Таблице 1). В экспериментах in vitro были определены оптимальные параметры излучения, для безопасной фрагментации камней: - энергия в импульсе до 0,5 Дж, частота повторения импульсов 5 Гц. Проведено 72 эндоскопических уретеролитотрипсий камней мочеточника. Исследовались степень повреждения стенок мочеточника и границы безопасного воздействия при фрагментации камней гольмиевым лазером. При минимальном для эффективной работы значении энергии импульса равном 0,5 Дж и минимальной частоте 5 Гц, контактное воздействие излучения 50 импульсов приводило к деструктивным изменениям в эпителиальной выстилке и появлению диффузных очагов некроза в слизистой и подслизистой основе мочеточника. В результате показатели безопасного и эффективного излучения для уретеролитотрипсии определены как значения энергии в импульсе 0,5 Дж, частоте повторения импульсов 5 Гц, при условии экспозиции излучения не более 10 с. Установлено, что «возможным осложнением при лазерной гольмиевой уретеролитотрипсии является перфорация мочеточника при «сквозном прожигании мягких» конкрементов размерами обычно не более 1,0 см».

Настоящей медицинской технологией предлагается использование для контактной лазерной уретеролитотрипсии смешанного лазерного излучения двух длин волн микросекундной длительности: основного излучения лазера на кристалле Nd:YALO3 с длиной волны 1,0796 мкм и второй гармоники излучения с длиной волны 0,5398 мкм. При взаимодействии излучения с веществом камня реализуется фотоакустический механизм разрушения камней, за счет генерации ударных волн, распространяющихся в веществе камня после схлопывания кавитационного пузыря на поверхности камня.

Поглощение излучения определяет долю энергии трансформируемой при взаимодействии когерентного лазерного излучения с веществом камня, и, в значительной степени, определяется длиной волны падающего излучения. Однако параметром, определяющим результат этого взаимодействия, является длительность взаимодействия или длительность лазерного импульса. Переход энергии лазерного импульса в тепловую энергию или в энергию ударной волны зависит от условий ограничения происходящих процессов в зоне взаимодействия за время равное длительности лазерного импульса так, чтобы не происходило переноса энергии из зоны взаимодействия ни за счет теплопереноса, ни за счет распространения звуковых волн. В зависимости от того, какое из условий соблюдается при взаимодействии, механизм фрагментации будет либо «фототермическим», либо «фотоакустическим».

Длительности импульсов Ho:YAG лазеров лежат в диапазоне ≈100÷600 мкс и взаимодействие гольмиевого излучения с веществом камня определяется поглощением и происходит в условиях ограничения по теплу, при котором тепловая энергия не успевает рассеяться из области взаимодействия.

При длительностях импульса ≈1 мкс, процесс взаимодействия происходит в условиях накопления механических напряжений. Поглощенная плазмой энергия лазерного излучения не успевает рассеяться распространяющимися в плазменном облаке звуковыми волнами. Большая доля поглощенной энергии трансформируется в энергию акустических колебаний.

В описываемой медицинской технологии применяется излучение лазерного хирургического комплекса “Лазурит». Комплекс «Лазурит» состоит из двух составляющих: лазерного литотриптора, с микросекундной длительностью импульса и преобразованием излучения во вторую гармонику, и скальпеля-коагулятора. В двухволновом излучении лазерного литотриптора, энергия коротковолнового излучения 0.538 мкм используется в минимальной степени, необходимой лишь для инициации плазмы на поверхности камня, а ее разогрев происходит в основном при поглощении излучения основного излучения 1,0798 мкм, поглощение которого веществом камня и мягкими тканями мало. Инициирование искры на поверхности камня, достигается малой частью излучения (≥30%), на длине волны второй гармоники, а накачка энергией кавитационного пузыря происходит при поглощении излучения, на длине волны первой гармоники. Риск повреждения близлежащих тканей сводится к минимуму из-за минимального поглощения тканью излучения на длине волны первой гармоники.

Расширение плазменного облака лазерной искры ведет к образованию кавитационного пузыря в окружающей жидкости. Достигнув максимального размера, под действием атмосферного давления кавитационный пузырь в жидкости начинает схлопываться. В момент коллапса пузыря генерируется ударная волна. Измеряемые значения давления во фронте ударной волны превышают 100 бар и достигают значений достаточных для разрушения камня. В основе разрушения, как и в случае ДЛТ, лежит селективность воздействия ударных волн на твердые, хрупкие (камень) и мягкие, упругие (ткани) материалы. Давление ударной волны не наносит вреда мягким тканям, пока пиковое давление не превысит значения ≈1 кбар. Однако оно может разрушать камни при меньших значениях, поскольку в хрупком материале малые относительные перемещения приводят к образованию трещин.

Безопасность воздействия излучения лазерного литотриптора комплекса «Лазурит» на близлежащие к камню ткани при фрагментации, определялась в экспериментах in vivo. Результаты анализа препаратов слизистых, подвергшихся прямому воздействию с параметрами лазерного излучения идентичными параметрам при фрагментации камней, показали, что необратимых изменений в тканях не наблюдается.

В качестве экспериментальных животных использовано 6 кроликов и 3 собаки. Органы при работе вскрывались, и облучение проводилось на внутренние поверхности слизистых. Воздействие на слизистые мочеточника, желчного пузыря, мочевого пузыря и толстой кишки осуществлялось в самом жестком варианте, который не реализуется в реальных условиях. Дистальный конец волоконного катетера находился в контакте перпендикулярно поверхности ткани. Область контакта слизистой поверхности и конца волоконного катетера при воздействии находилась в физиологическом растворе. В таком положении осуществлялось воздействие 1000 импульсов излучения по поверхности ткани. Затем ткань резецировалась и отправлялась на анализ. Результаты морфометрии тканей подвергшихся воздействию излучением с оптимальными параметрами для эффективной фрагментации показали, что при воздействии на слизистые необратимых процессов в эпителиальных клетках обнаружено не было. Основные проявления альтерации заключались только в наличии зернистой дистрофии. Цитоплазма эпителиальных клеток содержала гранулярный эозинофильный материал. При увеличении энергии морфологические изменения более выражены. Усиливалось полнокровие сосудов микроциркуляторного русла, увеличивалось количество клеточных элементов с признаками дистрофии. Появлялись эпителиоциты с явлениями гидропической дистрофии. В отдельных локусах проявились эпителиоциты с явлениями тотальной вакуольной дистрофии и признаками некробиоза.

Признаки повреждения (альтерации) нарастали по мере энергии лазерного импульса или продолжительности воздействия до 2000 импульсов. Увеличивалось количество клеток с признаками различных вариантов дистрофии, в том числе зернистой, когда в цитоплазме клеток появляется большое количество мелких эозинофильных гранул, либо гидропической (вакуольной), - характеризующейся появлением в цитоплазме вакуолей различной величины. Однако, если появление мелких вакуолей (мелкокапельная гидропическая дистрофия) в небольшом количестве – явление обратимое, то вакуоли, занимающие большую часть пространства цитоплазмы, либо имеющие величину сравнимую с величиной ядра – являются признаком необратимости процесса, который по прошествии времени неминуемо перейдет в некробиоз и некроз. Таким образом, зона альтерации со временем увеличивается, за счет морфологических изменений ткани, имевших промежуточный характер сразу после лазерного воздействия (явление это стереотипное для любых вариантов повреждающего действия).

Увеличивалось количество клеточных элементов с явлениями некробиоза, преимущественно за счет развивающегося процесса фокального либо тотального коликвационного некроза. Появлялись очаги деструкции в соединительнотканной строме, характеризующиеся развитием γ-метахромазии. Однако эти очаги не носили характер необратимых повреждений соединительной ткани, а ограничиваются лишь мукоидным набуханием и отеком. Таким образом, можно отметить, что признаки повреждения выражены незначительно и большинство из них носят обратимый характер.

Мочекаменная болезнь

 

Мы практикуем малотравматичное для организма удаление камней посредством аппарата Лазурит.

Лазерное дробление камней