-> Авторефераты
Копаев Сергей Юрьевич

Клинико-экспериментальное обоснование комбинированного использования неодимового ИАГ 1,44 мкм и гелий-неонового 0,63 мкм лазеров в хирургии катаракты

Тип диссертации: Докторская
дата публикации: 18.09.2014 | дата защиты: 02.02.2015

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность проблемы


По данным ряда авторов: Е.С. Либман, Е.В. Шахова (2006), Е.С. Либман, В.П. Фокин (2006). С.Л. Бранчевский, Б.Э. Малюгин (2013), G. Brian, H. Taylor (2001), C. Eucebio et al. (2007), H. Limburg et al. (2008), катаракта повсеместно доминирует среди причин обратимой слепоты и инвалидности по зрению. В связи с этим разработка и внедрение более эффективных, безопасных и доступных методов хирургической реабилитации пациентов с катарактой является важной медико-социальной задачей.

Первым видом энергии, способным разрушать хрусталик глаза человека в условиях минимального операционного доступа был ультразвук. Операция стала более совершенной, безопасной, быстрой и эстетичной (В.Е. Бочаров, 1977; Р.А. Гундорова c соавт., 1980; R.F Steinert. et al., 1987, 1991; J. Davison et al., 1994; J. Shepherd, 1989). Однако, с физической точки зрения, ультразвуковая энергия, наряду с позитивными свойствами, несет в себе и ряд недостатков, способных вызвать существенные изменения со стороны тканей глаза. С этим связана необходимость сокращения времени использования ультразвука (количества внесенной энергии) за счет введения мануального фрагмента операции – разделения хрусталика на части с помощью различных манипуляторов (С.Н. Фёдоров, Э.В. Егорова, С.Н. Багров, Н.Ф. Коростелева, 1981; M. Kraff, D. Sanders, H. Lieberman, 1982; A. Vasavada, R. Singh, J. Desai, 1998; R.Vajpayee et al., 1999). Нередко у хирургов возникают проблемы с удалением плотных, бурых ядер, особенно в пожилом возрасте, а также при слабости цинновой связки, диабете и других осложненных случаях (Б.Э. Малюгин, 2002). Основные отрицательные свойства ультразвука применительно к катарактальной хирургии, - это рассеянный характер распространения энергии с вовлечением в рабочую зону (30-40 мм) тканей переднего и заднего отрезка глаза, формирование свободных радикалов в зоне операции и нагревание ультразвуковой иглы (Н.С. Ходжаев, 2000; S. Shimmura et al., 1992; H. Takahashi et al., 2002; M. Topaz et al., 2002; R. Pacifico et al., 1994). Это обосновывает поиск альтернативного вида энергии, который включал бы в себя возможности ультразвука, но был лишен его недостатков.

Предложенный американским хирургом J. Dodick (1991) способ экстракции катаракты на основе неодимового ИАГ лазера с длиной волны 1,06 мкм уступал по своим возможностям ультразвуку и мог применяться только на мягких ядрах хрусталика. Эксимерлазерное излучение было апробировано в эксперименте (C. Puliafito et al, 1985; T. Nanevicz et al, 1986; P. Bath et al, 1987; R. Srivasan et al, 1987), однако в клинике не применялось по ряду технических причин, одна из которых – отсутствие надежных световодов и опасение негативных проявлений ультрафиолетового излучения в полости глаза, взаимодействующего непосредственно с белковыми молекулами.

Результатом такого воздействия могут быть мутации клеток и канцерогенные эффекты (E. Dehm et al. 1986; R. Srivasan et al., 1987). Наличие водной среды вокруг хрусталика делает целесообразным использование твердотельных ИАГ лазеров. При этом в первую очередь обращает на себя внимание эрбиевый лазер, имеющий наиболее высокий коэффициент поглощения водой (B. Ross, C. Puliafito, 1994; R. Snyder et al., 1994). Достоинством таких приборов является отсутствие нагревания лазерного наконечника, вследствие чего не требуется избыточный ток жидкости для его охлаждения. Однако, по данным ряда исследователей: H. Singer (1997), E. Hachet (1997), H. Hoh, E. Fisher (1998-2000) и др., имеются и существенные недостатки – малый захват глубины ткани хрусталика за один импульс (20-30 мкм), невозможность разрушения плотных ядер.

В России в 1994-97 годах научная группа офтальмохирургов: В.Г. Копаева и Ю.В. Андреев под руководством академика С.Н. Федорова в содружестве с инженерами Санкт-Петербургского института Точной Механики и оптики А.В. Беликовым и А.В. Ерофеевым последовательно изучили возможность использования твердотельных лазеров с разными длинами волн в катарактальной хирургии. Исследования показали, что оптимальным для цели разрушения хрусталика является излучение неодимового ИАГ (Nd-YAG) лазера с оригинальной длиной волны 1,44 мкм, которая ранее не использовалась в офтальмологии. На этой основе была разработана уникальная бимануальная хирургическая технология лазерной экстракции катаракты (ЛЭК), эффективная при любой степени плотности ядра хрусталика, создана первая отечественная лазерная установка «Ракот» (С.Н. Федоров и соавторы, 1995-2000; В.Г. Копаева, Ю.В. Андреев, 2011).

Научные исследования, выполненные в клиниках ФГБУ «МНТК МГ им. акад. С.Н. Федорова», выявили преимущества данной технологии лазерной экстракции перед существующими в мире другими способами использования лазерной энергии в хирургии катаракты. Работами ряда ученых: В.Г. Копаева с соавт. (2002-2012), К. Окаша (2003), В.Н. Канюков, А.А. Горбунов, Л.Ю. Селиванова (2005), Е.В. Лексуткина (2006), Ю.В. Андреев (2007), О.В. Кравчук (2007), Р. Якуб (2008), Н.В. Пыцкая (2008), М.Н. Немсицверидзе (2009), и др. доказаны преимущества использования данной технологии в хирургии осложненных катаракт в сравнении с ультразвуковой факоэмульсификацией.

Эффективность данной операции определяется, прежде всего, физическими характеристиками излучения и адекватными энергетическими параметрами установки, обеспечена отсутствием ограничений по времени использования лазерной энергии. Это первая и единственная в мире полностью лазерная технология разрушения плотного хрусталика без дополнительных мануальных усилий разделения ядра и без дополнения ультразвуком. По целому ряду параметров данная методика является более безопасной по сравнению с ультразвуковой факоэмульсификацией катаракты (В.Г. Копаева, Ю.В. Андреев, 2011).

Пользуясь большим опытом клинического применения ЛЭК, накопленным в ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н.Федорова», необходимо дать объективную оценку отечественной технологии, сравнить её результаты с другими современными видами энергетической хирургии катаракты. Вместе с тем, следует углубленно изучить воздействие физических факторов лазерного излучения на ультраструктуру наиболее чувствительных, функционально важных тканей глазного яблока, отличить случайные проявления от закономерных, определить основные позиции дальнейшего совершенствования и оптимизации данной технологии, в соответствии с требованиями современной микрохирургии глаза.

Деликатность и эффективность микроинвазивных технологий в офтальмохирургии должна сочетаться с максимальной безопасностью послеоперационного периода, т. к. хирургическая травма уже в первичной фазе альтерации индуцирует синтез простагландинов, повышает интенсивность окислительных реакций. Свободные радикалы и продукты перекисного окисления липидов являются одними из главных повреждающих факторов, вызывающих деструкцию тканей глаза при развитии воспалительного процесса (Н.Ф. Коростелева, Т.Е. Марченкова, 1991; Ходжаев Н.С. 2000).
Известно, что все живые клетки, ткани, органы, системы и организмы в стрессовых ситуациях испытывают дефицит красных квантов энергии, необходимых для нормального осуществления фотохимических процессов. В экспериментальных и морфологических исследованиях ряда авторов: А.Р. Евстигнеев (1996), М.А. Каплан (1993, 1997), Г.Л. Прокофьева (1994), выявлено положительное влияние низкоинтенсивного излучения гелий-неонового (He-Ne) лазера на процессы физиологической и репаративной регенерации, отмечено ускоренное митотическое деление фибробластов и эпителиоцитов (П.П. Чечин, 1984; Л.В. Сумская, 1985; А. Д. Семенов, Д. А. Магарамов, Л.В. Сумская, О.Б. Ченцова и др. 1987; Семенов А.Д., 1994).

Биоэнергетическую стимуляцию репаративных процессов после травмы, хирургического вмешательства, в ходе воспаления, при купировании дистрофических процессов с успехом применяли А.Д. Семенов с соавт. (1979-1987), В.В. Волков (1996), Э.С. Аветисов (1997), Т.Б. Басель (1998), О.Л.Фабрикантов, Ю.А. Белый, А.Р. Евстигнеев (1999), А.Е. Коровин (2004), А.Ю. Баларев (2006), О.Л. Фабрикантов (2001, 2004, 2008) и другие исследователи.

Фундаментальные положения фотобиологии и патофизиологии позволили сформулировать новую научную концепцию обеспечения лазерной хирургии катаракты лечебно-профилактическим воздействием на ткани глаза при комбинированном одномоментном использовании высокоэнергетического Nd-YAG лазера 1,44 мкм и низкоинтенсивного He-Ne лазера 0,63 мкм, доставляемых одним световодом для того, чтобы предотвратить развитие посттравматического воспалительного процесса на начальном этапе запуска патофизиологических механизмов морфофункциональных внутриклеточных изменений. Новая научная концепция требует экспериментального и клинического обоснования. Известно положительное воздействие гелий-неон-лазера на внутренние структуры глаза при транскорнеальном наружном использовании, однако ни в отечественной, ни в зарубежной литературе нет сообщений о том, какой эффект будет оказывать гелий-неоновый лазер в условиях интраоперационного, эндоокулярного применения, когда источник света находится в полости глаза. Нет данных о том, сохранится ли положительный биостимулирующий эффект гелий-неонового лазера при одновременной работе с высокоэнергетическим излучением другого лазера, разрушающего биологические ткани (Nd-YAG 1,44 мкм). Неизвестно, каким будет новое качество их одновременного воздействия на живые клетки в эксперименте и на течение послеоперационного периода в клинике, не возникнет ли при этом фототоксический эффект, если да, то в какой мере.

Эти и другие вопросы представлены для изучения в настоящем исследовании. Цель исследования: разработать и обосновать в эксперименте и клинике технологию комбинированного одномоментного использования высокоэнергетического неодимового ИАГ 1,44 мкм и низкоинтенсивного гелий-неонового лазера 0,63 мкм в катарактальной хирургии.


Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

  1. В условиях эксперимента оценить разрушающую способность и характер распространения энергии неодимового ИАГ (Nd-YAG) лазера 1,44 мкм в водной среде с учетом параметров, необходимых для хирургии катаракты.
  2. Исследовать термовизометрические показатели нагрева и особенности распространения теплового воздействия при работе наконечника с комбинированным лазерным излучением Nd-YAG лазера 1,44 мкм и гелий-неонового 0,63 мкм в сравнении с ультразвуковым в режимах фрагментации катаракты.
  3. Провести математический анализ и экспериментальное моделирование энергетических и гидродинамических процессов в ходе бимануальной базовой лазерной экстракции катаракты и определить необходимые изменения для оптимизации ирригационно-аспирационных потоков в условиях микроинвазивной хирургии.
  4. Разработать и обосновать новую технологию лазерной хирургии катаракты на базе комбинированного использования двух видов разноцелевого излучения с соблюдением современных принципов микроинвазивности.
  5. Создать новые наконечники для микроинвазивной лазерной экстракции катаракты с функциями ирригации, аспирации и доставки лазерной энергии с минимальными геометрическими размерами и подобрать гидродинамические параметры, обеспечивающие стабильность передней камеры в режимах фрагментации и эвакуации хрусталиковой субстанции.
  6. Изучить на клеточных культурах фотобиологические эффекты эндоокулярного воздействия гелий-неонового лазера 0,63 мкм на ткани глаза человека: передний и задний эпителий роговицы, пигментный эпителий сетчатки, стромальные клетки лимба.
  7. Определить с помощью методов клеточной биологии наличие (или отсутствие) фототоксического и стимулирующего воздействия на ткани глаза человека низкоинтенсивного гелий-неонового лазера 0,63 мкм изолированно и в комбинации с высокоэнергетическим Nd-YAG лазером 1,44 мкм в процессе экстракции катаракты.
  8. С использованием электронной микроскопии оценить состояние наиболее чувствительных отделов донорского глаза – переднего и заднего эпителия роговицы, ресничного тела и сетчатки после комбинированной лазерной и ультразвуковой факофрагментации.
  9. Изучить преимущества новой хирургической технологии микроинвазивной комбинированной лазерной экстракции катаракты (мЛЭК) в сравнении с микроинвазивной ультразвуковой факоэмульсификацией (мФЭК).
  10. Проследить клинико-функциональные результаты оперативного лечения катаракты с использованием нового (мЛЭК) и базовых подходов (ЛЭК) в аспекте детального сравнительного изучения клинически значимых показателей безопасности и эффективности в различные сроки послеоперационного периода.
  11. По данным комплекса проведенных экспериментальных и клинических исследований обосновать целесообразность применения предложенной новой концепции микроинвазивной лазерной хирургии на основе комбинации двух видов лазерной энергии (эндодиссектора и биостимулятора) и определить её место в офтальмохирургии.

Научная новизна

  1. Впервые на основе фундаментальных положений фотобиологии и патофизиологии, а также клинического опыта, сформулирована новая концепция интраоперационного эндоокулярного комбинированного использования в катарактальной хирургии разноцелевых видов энергии - эндодиссектора и биостимулятора, доставляемых по одному световоду.
  2. На основе предложенной научной концепции разработан новый метод микроинвазивной лазерной экстракции катаракты, характеризующийся уменьшением роговичных доступов и усовершенствованием принципиально важных технологических позиций: пространственной геометрии лазерных и гидродинамических воздействий в полости глаза, эргономики хирургических этапов факофрагментации, дополненный режимом интраоперационной эндоокулярной лазерной биостимуляции тканей глаза.
  3. Впервые выполненное математическое моделирование процессов гидро - и термодинамики, параметров физической оптики и акустики, необходимых в катарактальной хирургии, позволило снизить количество и скорость перемещения жидкости в передней камере глаза, обеспечить эффективность и безопасность предложенной технологии мЛЭК, подтвержденную экспериментально и клинически.
  4. Впервые на экспериментально-клиническом материале доказана эффективность и безопасность комплексного интраоперационного эндоокулярного использования в катарактальной хирургии двух разноцелевых видов энергии – лазера эндодиссектора Nd-YAG 1,44 мкм и биостимулятора He-Ne лазера 0,63 мкм, проводящихся по одному световоду.
  5. Впервые изучены особенности клинического течения и осложнения микроинвазивной лазерной экстракции катаракты (мЛЭК) с использованием двух видов излучения в разные сроки послеоперационного периода. Проанализированы клинико-функциональные результаты в сравнении с альтернативными методами энергетической хирургии катаракты - ЛЭК и ФЭК.
  6. Впервые выявлены изменения высокочувствительных тканевых структур глаза под воздействием реактивных факторов хирургического вмешательства при использовании нового, предложенного в данной работе метода микроинвазивной лазерной экстракции катаракты, в сравнительном аспекте с практикующимся методом ЛЭК и ультразвуковой ФЭК.
  7. Впервые выявлены физические факторы термобезопасности комбинированной лазерной энергии Nd-YAG 1,44 мкм и низкоинтенсивного He-Ne лазера 0,63 мкм для тканей глаза в процессе энергетической факофрагментации по результатам изучения теплогенерации лазерного и ультразвукового наконечников, характера распространения тепла, эффективности ирригационно-аспирационных потоков в эвакуации тепла из зоны операции.
  8. Впервые в клинике установлена закономерность изменений гидродинамики глаза после микроинвазивной хирургии катаракты с использованием высокоэнергетического Nd-YAG лазера 1,44 мкм и стимулирующего низкоинтенсивного излучения He-Ne лазера, характеризующаяся меньшим пиком подъема ВГД в сравнении с микроинвазивной ультразвуковой ФЭК непосредственно после операции и меньшим снижением ВГД от дооперационного уровня через полтора года после хирургического вмешательства.
  9. Впервые в эксперименте дана объективная оценка безопасности комбинированной лазерной технологии Nd-YAG 1,44 мкм и низкоинтенсивного излучения He-Ne лазера 0,63 мкм на основе электронно-микроскопических исследований роговицы, цилиарного тела и сетчатки.
  10. Впервые выявлены основные факторы, составляющие эффект положительного биологического эндоокулярного воздействия низкоинтенсивного He-Ne лазера 0,63 мкм при одновременном его использовании на фоне работающего высокоэнергетического Nd-YAG лазера 1,44 мкм, выражающийся активацией репаративных процессов, увеличением уровня экспрессии генов, ответственных за поддержание противовоспалительного фактора, как в эпителиальных органотипических клеточных культурах (роговицы и сетчатки), так и в стромальных культурах клеток лимбальной зоны, в которой находятся резервные, стволовые клетки глазного яблока.
  11. Впервые показан эффект активации процесса антиапоптоза и пролонгирования сроков пеживания органотипических культур заднего эпителия роговицы под воздействием He-Ne лазера 0,63 мкм в процессе комбинированной лазерной хирургии катаракты.
  12. Впервые доказано отсутствие подавления биостимулирующего воздействия низкоинтенсивного излучения He-Ne лазера 0,63 мкм высокоэнергетическим излучением Nd-YAG 1,44 мкм при одновременном эндоокулярном использовании в процессе экстракции катаракты.
  13. Впервые представлено научное обоснование новой концепции одновременного использования высокоэнергетического Nd-YAG лазера 1,44 мкм и стимулирующего низкоинтенсивного излучения He-Ne лазера в хирургии катаракты результатами проведенных многоплановых экспериментальных исследований и собственных клинических наблюдений.

Практическая значимость работы

  1. Разработанная, апробированная и внедренная в практику ФГБУ «МНТК Микрохирургии глаза им. акад. С.Н.Федорова» микроинвазивная технология лазерной экстракции катаракты (мЛЭК) является более эффективной и безопасной операцией в сравнении с имеющимся аналогом ЛЭК и ультразвуковой ФЭК, что в наибольшей степени выражено при хирургии катаракт с ядрами высокой степени плотности.
  2. Новая технология (мЛЭК) отвечает современным требованиям микроинвазивной катарактальной хирургии, характеризуется оптимизированной эргономикой процесса операции за счет формирования двух равнозначных операционных доступов (1,8 мм) с расстоянием по дуге окружности лимба равным 90?, что исключает индукцию послеоперационного астигматизма.
  3. В новой микроинвазивной технологии (мЛЭК) за счет изменения пространственной геометрии лазерных и гидродинамических воздействий уменьшились скорость перемещения жидкости в передней камере глаза и, тем самым, снизилось воздействие на заднюю поверхностью роговицы, сократился расход ирригационного раствора и потеря вискоэластика, что обеспечило минимальную травматичность хирургического вмешательства, короткие сроки реабилитационного периода и максимально возможное восстановление зрительных функций.
  4. Интраоперационное эндоокулярное использование стимулирующего He-Ne лазера с длиной волны 0,63 мкм является эффективным способом предупреждения ранних и отдаленных осложнений в хирургии катаракты, путем купирования начальной фазы посттравматического воспалительного процесса.
  5. Эффект положительного биологического воздействия в раннем послеоперационном периоде клинически проявляется быстрым восстановлением зрительной функции, отсутствием экссудативных проявлений, уменьшением гидратации центрального отдела роговицы и количества послеоперационных осложнений, снижением потери клеток заднего эпителия роговицы.
  6. Результаты практической реализации настоящей работы, убедительно показали биологическую обоснованность и клиническую целесообразность разработанного нового лечебно-профилактического направления, имеющего существенное значение для офтальмохирургии с позиций ускоренной медико-социальной реабилитации пациентов, меющих обратимую слепоту и слабовидение вследствие катаракты.

Основные положения, выносимые на защиту

  1. На основе предложенной новой научной концепции комбинированного применения двух разноцелевых лазеров, проводимых по одному световоду, разработана микроинвазивная технология лазерной экстракции катаракты, использующая Nd-YAG лазер 1,44 мкм в качестве эндодиссектора, способного разрушать хрусталик любой степени плотности и низкоинтенсивное излучение He-Ne лазера 0,63 мкм, купирующее послеоперационный посттравматический воспалительный процесс в начальной фазе его возникновения, предотвращая развитие последующих патологических изменений тканей глаза.
  2. Новая технология обеспечивает оптимальную эргономику процесса операции, изменение пространственной геометрии энергетических и гидродинамических воздействий в полости глаза путем разделения встречных потоков ирригации и аспирации и соединения однонаправленных функций: подачи энергии и физиологического раствора. Сформированный линейный профиль движения жидкости в передней камере устранил вихревое перемещение жидкости и фрагментов хрусталика, сократил затраты ирригационного раствора, потерю вискоэластика, травматичность и время операции.
  3. Эффективность и безопасность комбинированной лазерной хирургии катаракты доказана в четырех методологически разных группах экспериментальных исследований. Показано, что основным физическим фактором, обеспечивающим сохранность внутриглазных структур, является высокий коэффициент поглощения водой энергии Nd-YAG лазера 1,44 мкм, определяющий короткую дистанцию разрушающего действия энергии (в пределах 0,4-1,0 мм), не выходящей за пределы эпинуклеуса. Другие важные факторы безопасности – это отсутствие нагревания световода и окружающей среды, а также биостимулирующий эффект, отсутствие фототоксических проявлений в высокочувствительных внутренних структурах глаза при одновременном использовании двух разноцелевых видов энергии.
  4. Положительные биологические эффекты воздействия низкоинтенсивного излучения He-Ne лазера 0,63 мкм в процессе катарактальной хирургии однотипно проявляются активацией репаративных процессов, увеличением уровня экспрессии генов, ответственных за поддержание противовоспалительного фактора, как в эпителиально-клеточных культурах (роговицы и сетчатки), так и в культурах стромальных клеток лимбальной зоны глаза. Доказан эффект активации системы антиапоптоза, пролонгирования сроков переживания клеточных культур заднего эпителия роговицы.
  5. В работе изложена научно-обоснованная теоретическими положениями фундаментальной фотобиологии и патофизиологии концепция новой технологии хирургии переднего отрезка глазного яблока на основе комбинированного использования двух видов лазерной энергии, подтвержденная экспериментально и клинически и имеющая существенное значение для развития данной отрасли медицины.

Соответствие диссертации паспортам научных специальностей

В соответствии с пунктами 2 и 6 формулы специальности 14.01.07 - "Глазные болезни (медицинские науки)", охватывающей проблемы диагностики, лечения и профилактики заболеваний органа зрения, в данном диссертационном исследовании на основе предложенной новой концепции комбинированного применения двух разноцелевых лазеров, проводимых одним световодом, разработана микроинвазивная технология энергетической хирургии катаракты, использующая неодимовый ИАГ лазер 1,44 мкм в качестве эндодиссектора, способного разрушать хрусталик любой степени плотности, и низкоинтенсивное излучение гелий-неонового лазера 0,63 мкм, купирующее послеоперационный воспалительный процесс в начальной фазе его возникновения, предотвращая развитие последующих стадий патологических изменений. Эффективность и безопасность комбинированной лазерной хирургии катаракты доказана клинически и экспериментально с привлечением методов клеточной биологии для исследования ранее неизвестных закономерностей ответной реакции высокочувствительных клеток глаза на одновременное воздействие двух видов лазерной энергии в процессе катарактальной хирургии в соответствии с пунктами 3, 9, 10 формулы специальности 14.00.16 «Патологическая физиология», отличающейся тем, что результаты полученных лабораторных исследований при различных заболеваниях человека могут быть экстраполированы на клинику.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на региональных, российских и международных конференциях в период с 2000 по 2014 годы: на 7-ом Съезде офтальмологов России 2000 г., на научно-практической конференции «Федоровские чтения» 2007 г.; на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 20-летию Санкт Петербургского филиала ФГБУ МНТК-МГ (Санкт Петербург, 2008г.), на конгрессе офтальмологов «Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения глазных болезней» (Алматы, 2008 г.), на международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения акад. Н.А.Пучковской, (Одесса, 2008 г.), на конференции «Филатовские чтения» (Одесса, 2009г., 2012 г.); на V Евро-азиатской конференции по офтальмохирургии (Екатеринбург, 2009 г.), на конференции с международным участием «Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии» (Москва, 2009г.), на научно-практической конференции с международным участием «Лазерная медицина XXI века» (Москва, 2009г.), на IX Съезде офтальмологов России (Москва, 2010г.), на научно-практической конференции «Инновационная офтальмология», (Краснодар, 2010 г.), на Юбилейной научно-практической конференции офтальмологов Луганской области, посвященной 100 летию проф. С.П. Петруни (Луганск, 2011г.), на VII Всероссийской конференции молодых ученых (Москва, 2012г.), II конгрессе Российского общества катарактальных и рефракционных хирургов RSCRS (Санкт Петербург, 2013г.), на конгрессах Европейского общества катарактальных и рефракционных хирургов ESCRS (2006-2014гг.), Американского общества катарактальных и рефракционных хирургов ASCRS (2009-2013гг), на конгрессах общества офтальмологов стран черноморского региона BSOS (2010, 2011, 2013). Автором проводилась демонстрация показательных операций энергетической хирургии катаракты (лазерной и ультразвуковой) в секциях «Живой хирургии» на конференциях с международным участием: Уфа, 2008 г., Москва, 2011-2013гг.

Публикации

По теме диссертации опубликованы 62 работы, из них 15 в рекомендованных ВАК РФ научных изданиях. Получено 6 Патентов РФ на изобретение. В том числе 4 на способы хирургических операций, 1 – на устройство: лазерную офтальмологическую многофункциональную установку, 1- на полезную модель.

Объем и структура работы

Диссертация изложена на 334 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, 3 глав, отражающих собственные экспериментальные и клинические исследования, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка цитируемой литературы; содержит 52 рисунка, 22 таблицы. Список литературы включает 446 источников, из них 208 отечественных и 238 зарубежных.

Внедрение в практику

Разработанная технология микроинвазивной лазерной экстракции катаракты, использующая Nd-YAG лазер 1.44 мкм в качестве эндодиссектора, способного разрушать хрусталик любой степени плотности и низкоинтенсивное излучение He-Ne лазера 0,63 мкм, купирующее послеоперационный посттравматический воспалительный процесс в начальной фазе его возникновения, предотвращая развитие последующих стадий патологических изменений, внедрена в хирургическую практику ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» министерства здравоохранения РФ и ряда клиник России, применяющих в своей практике лазерную установку «Ракот».

Оптимизация медико-технологических параметров микроинвазивной лазерной хирургии катаракты легла в основу патента РФ на изобретение офтальмологической многофункциональной лазерной установки.

Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре глазных болезней МГМСУ им. А.Е. Евдокимова, в Харбинском медицинском университете, в научно-педагогическом центре ФГБУ МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н.Федорова Минздрава России при проведении занятий со студентами, клиническими ординаторами, аспирантами и курсантами на циклах повышения квалификации офтальмологов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Методологической базой настоящей работы являются последовательно выполненные 4 серии экспериментальных исследований, разработка новой микроинвазивной технологии лазерной экстракции катаракты, использующей Nd-YAG лазер 1,44 мкм в качестве эндодиссектора, способного разрушать хрусталик любой степени плотности в комбинации с низкоинтенсивным излучением He-Ne лазера 0,63 мкм, купирующим послеоперационный посттравматический воспалительный процесс в начальной фазе его возникновения, предотвращая развитие последующих стадий патологических изменений, и клинические наблюдения в трех группах энергетической хирургии катаракты, обосновавшие выдвинутую в настоящей работе научную концепцию интраоперационного эндоокулярного одновременного использования в катарактальной хирургии двух разноцелевых видов энергии, проводящихся по одному световоду.

Фундаментальные положения фотобиологии и патофизиологии позволили выявить научно обоснованные и проверенные клинической практикой теоретические предпосылки для реализации в энергетической хирургии катаракты стимулирующего лазерного эффекта НИЛИ с точкой приложения в оптимальной фазе воздействия. Разработка нового лечебно-профилактического направления в катарактальной хирургии потребовала постановки ряда экспериментальных исследований.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ ИССЛЕДОВАНИЙ

Эксперимент 1. Оценка разрушающей способности энергии Nd-YАG лазера 1,44 мкм в процессе хирургии катаракты.

Исследование выполнено на кафедре квантовой электроники и биомедицинской оптики Санкт-Петербургского Университета информационных технологий, точной механики и оптики под руководством доктора физ-мат. наук, профессора А.В. Беликова.

Материал и методы исследования: Энергия лазерного излучения измерялась в сосуде с физиологическим раствором, а также на аутопсированных глазах человека при выполнении операции лазерной экстракции катаракты с Nd YAG лазером 1,44 мкм на различном расстоянии от оптического волокна прибором ИМО-2Н. При заданном уровне накачки работали с энергией от 50 до 400мДж. Мощность 5 Вт.

Результаты исследования. При удалении выходного торца оптического волокна от поверхности хрусталика увеличивался диаметр лазерного пучка и площадь пятна лазерного излучения, происходило снижение плотности энергии. Было показано, что разрушение хрусталика не

происходит, если используется энергия 50 мДж и ниже. На графике (рис. 1) представлены результаты эксперимента, иллюстрирующие ослабление энергии, происходящее за счет поглощения её водой по мере удаления наконечника от дна формирующегося кратера при разрушении центральной части хрусталика.

Рисунок 1. Ослабление энергии (мДж) излучения Nd-YАG лазера 1,44мкм по мере удаления дна формирующегося кратера в ядре хрусталика от выходного торца оптического волокна (глубина кратера).

При экстракции катаракты средней плотности на первом этапе операции, когда разрушается самая плотная часть ядра, рекомендовано использовать энергию 200 мДж. Согласно графику, разрушение хрусталика прекращается, если торец оптического световода удаляется от фрагмента хрусталика на расстояние 400 мкм, когда энергия снижается до 50 мДж. На расстоянии 800 мкм излучение падает до нулевой отметки. Таким образом, лазерная энергия не выходит за пределы 1000 мкм от торца световода. На втором этапе операции разрушается менее плотная часть хрусталика.

Исследования показали, что энергию можно уменьшить вдвое. При использовании Nd-YAG лазера 1,44 мкм на уровне 100 мДж эффект разрушения хрусталика пропадает при удалении световода от поверхности фрагмента на расстояние 200 мкм, когда энергия снижается до 50 мДж.

Следовательно, хирург должен нажимать педаль лазера только при наличии контакта с поверхностью хрусталика. Если нет касания с фрагментом, нет и эффективного его разрушения, т. к. Nd-YAG лазер 1,44 мкм активно поглощается водой. Следовательно, лазерная энергия и акустическая волна не выходят за пределы мягкой части эпинуклеуса и капсулы хрусталика, обеспечивая гарантию безопасного использования данного вида излучения в катарактальной хирургии.

Эксперимент 2. Тепловизометрические исследования в процессе энергетической хирургии катаракты.

Внесение энергии в замкнутую малообъемную полость глаза может вызывать побочные воздействия, т.к. разрушение хрусталика осуществляется в тесном соседстве с такими чувствительными зонами глаза как роговица, радужка и цилиарное тело. Одним из повреждающих факторов энергетического воздействия является нагревание окружающей среды.

Исследования выполнены в институте радиотехники и электроники РАН им. В.А.Котельникова под руководством профессора М. И. Щербакова.

Материал и методы исследования: С помощью портативного компьютерного термографа «ИРТИС 2000» с температурным разрешением 0.020С регистрировались термограммы с поверхности наконечника с лазерным световодом прибора «Ракот» и с поверхности иглы ультразвуковой рукоятки факоэмульсификатора. По кварц-кварцевому световоду проводилось два вида лазерных излучений: высокоэнергетического эндодиссектора Nd-YAG 1,44 мкм и низкоинтенсивного биостимулятора He-Ne лазера 0,63 мкм. Регистрировалась теплопродукция, теплоотведение и характер распространения тепловой энергии в жидкой среде.

Работу наконечника лазерной установки «Ракот» исследовали в импульсном режиме (30 импульсов в сек.) при максимальной (300 мДж) и средней энергии (150 мДж) при длительности импульса 250 микросекунд.

Сопутствующее излучение He-Ne лазера 0,63 мкм имело плотность мощности потока лазерного излучения 50 мкВт/см.

Изучали 2 режима работы ультразвукового факоэмульсификатора – непрерывный и импульсный (10 импульсов в сек.) при максимальной (100%) и средней мощности (40%).

Выполнена серия исследований из 5 экспериментов: исследование теплогенерации на воздухе, в изолированной емкости без ирригации и аспирации, в замкнутом резервуаре с ирригацией и аспирацией, с включением сопутствующего излучения гелий-неонового лазера и без включения, а также в процессе хирургии на изолированных свиных глазах.

Результаты исследований. Лазерное разрушение хрусталика сопровождается более интенсивным выделением тепла в сравнении с ультразвуковым, но при этом сам лазерный световод и поверхность наконечника не разогреваются и не нуждаются в охлаждении.

Образовавшееся тепло уносится потоком сбалансированного раствора раньше, чем генерируется следующий импульс т. к. интервал между импульсами существенно превышает длительность импульса. Холодный режим работы лазерного наконечника является одним из факторов безопасности используемой энергии. Отсутствие нагрева наконечника позволяет полностью герметизировать разрез в процессе операции.

Изолированное включение Nd-YAG лазера 1,44 мкм без низкоинтенсивного гелий-неонового лазера 0,63 мкм. не изменяло процесс нагревания водной среды, что позволяет считать излучение гелий-неонового лазера термонейтральным.

При включении ультразвукового наконечника отмечалась другая картина распространения тепла, происходит быстрое, вихревое, равномерное перемешивание раствора с постепенным незначительным увеличением температуры по всему объему сосуда, даже в пределах всей чашки Петри.

При работе ультразвука в импульсном режиме разогревание рабочей части иглы происходило в 1,5 раза медленнее, чем в непрерывном (р=0,04).

В экспериментах, моделирующих разные ситуации в работе лазерной и ультразвуковой хирургии катаракты, комбинирующей одновременно энергетический процесс разрушения хрусталика, связанный с выделением тепла, и работу ирригационно - аспирационной системы в замкнутом объеме глаза, не выявлено значительных подъемов температуры, способных вызвать термическое повреждение тканей глаза.

Эксперимент 3. Электронно-микроскопические исследования тканей глаза после экстракции катаракты с комбинированным использованием лазерной энергии в сравнении с ультразвуковой факоэмульсификацией

Работа выполнена в лаборатории гистохимии и электронной микроскопии ФГБУ «РОНЦ им. Н.Н.Блохина» РАМН, (зав. профессор Делекторская В. В.).

Исследования состояния высокочувствительных внутриглазных структур после лазерной экстракции катаракты с одновременным использованием эндодиссектора Nd-YAG 1,44 мкм и биостимулятора He-Ne лазера 0,63 мкм в сравнительном аспекте с ультразвуковой операцией ранее не проводились.

Материал и методы исследования: На трех парах аутопсированных глаз выполнена хирургическая процедура удаления хрусталиков с плотным склерозированным ядром через 6 часов после смерти. На правых глазах использовали два вида излучения Nd-YAG 1,44 мкм и He-Ne 0,63 мкм с отечественной установкой «Ракот», на левых глазах была выполнена ультразвуковая факоэмульсификация с аппаратом «Миллениум». Параметры лазерного излучения Nd-YAG лазера с длиной волны 1,44 мкм: энергия импульса 250 мДж, длительность импульса 250 мсек, частота следования импульсов 30 Гц, мощность 5 Вт. Плотность мощности потока гелий-неонового лазера 50 мкВт/см?. Мощность ультразвука 40%. Ультратонкие срезы изучали в электронном микроскопе JЕМ 1200 ЕХ II (Япония).

Результаты электронно-микроскопического исследования заднего эпителия роговицы, пигментного и беспигментного эпителия ресничного тела, пигментного эпителия макулярной области сетчатки после лазерной операции показали, что эпителиальные клетки сохраняли ультраструктурные особенности нормальных аналогов в сопоставлении с предварительно выполненными контрольными исследованиями. Не отмечено признаков фототоксического воздействия.

На парных глазах тех же индивидуумов ультраструктура клеток после проведения ультразвуковой факоэмульсификации сохраняла основные характеристики строения данного типа клеток. Однако, цитоплазма клеток и их отростков содержала вакуоли и расширенные цистерны шероховатого эндоплазматического ретикулума, количество меланосом и основных органелл было значительно уменьшено. Максимально выраженные изменения отмечены в клетках заднего эпителия роговицы. Встречались участки грубых дефектов клеточного пласта с размерами, превышающими площадь 3-7 клеток, чаще всего округлой формы со сглаженными валикообразными краями, включающими в себя фрагменты клеток, преимущественно отдельно лежащие ядра.

Представленные результаты электронно-микроскопического исследования раскрывают морфологическую основу клинической ситуации, подтверждают выводы о том, что из двух видов энергии, которые используются в хирургии хрусталика, более безопасной является лазерная энергия.

Эксперимент 4. Исследование биостимулирующего воздействия низкоинтенсивного излучения He-Ne лазера 0,63 мкм на культуры клеток глаза in vitro

Патофизиологи и патоморфологи доказали, что разные виды излучения в определенной дозе могут запускать либо гибель клеток, либо стимуляцию жизненных процессов. Низкоэнергетическое излучение He-Ne лазера 0,63 мкм имеет когерентные точки воздействия на внутриклеточные ферментативные и нуклеотидные системы, обеспечивая активацию митотической регенерации и пролиферации клеток. Эпителиальный покров является первой мишенью на пути света. Поэтому основным объектом исследования были эпителиальные наиболее чувствительные клетки глаза.

Материал и методы исследования: Первичные культуры клеток переднего и заднего эпителия роговицы, ретинального пигментного эпителия, стромальных прогениторных клеток лимбальной зоны глазного

яблока человека были получены из трупного донорского материала, предоставленного глазным тканевым банком Центра фундаментальных и прикладных медико-биологических проблем ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н.Федорова» Минздрава России (руководитель – д.м.н. С.А Борзенок). Экспериментальные исследования выполнены в лаборатории клеточной биологии и патологии развития (заведующая – д.б.н., профессор И.Н Сабурина) ФГБУ «НИИ общей патологии и патологической физиологии» РАМН.

Были проведены 4 серии экспериментальных исследований:В первой серии экспериментальных исследований первичные культуры переднего и заднего эпителия роговицы, ретинального пигментного эпителия, стромальных клеток лимбальной зоны глазного яблока человека были получены из 12 аутопсированных глаз 12 индивидуумов в возрасте 58-65 лет, в которых была выполнена микроинвазивная лазерная факоэмульсификация с использованием двух видов лазерного излучения: высокоэнергетического эндодиссектора Nd-YAG 1,44 мкм и биостимулирующего низкоинтенсивного He-Ne лазера 0,63 мкм. Вторые (парные) глаза тех же 12 индивидуумов использованы во второй и третьей сериях исследований. Энергию эндодиссектора в первой серии эксперимента использовали так же как в клинике в виде отдельных импульсов, направляемых на ядро и фрагменты хрусталика. Гелий-неоновый лазер в это время был включен в непрерывном режиме на протяжении всего процесса разрушения и вымывания фрагментов хрусталика. Параметры лазерного излучения Nd-YAG лазера с длиной волны 1, 44 мкм: энергия импульса 250 мДж, длительность импульса 250 мсек, частота следования импульсов 30 Гц, мощность 5 Вт. Плотность мощности потока He-Ne лазера 0,63 мкм лазера 50 мкВт/см.

Во второй серии те же клеточные культуры были получены из 6 донорских глаз, не подвергавшихся оперативному вмешательству. На эти культуры воздействовали He-Ne лазером с разной экспозицией 3 и 10 мин. Другие 6 глаз составили третью серию контрольных исследований.

Четвертая серия экспериментов выполнена на органотипической, ограниченно переживающей культуре клеток заднего эпителия роговицы. Всего в эксперименте задействовано 24 пласта клеток, выделенных из 24 роговиц, полученных из аутопсированных глаз 12 индивидуумов. Попарно от каждого донора один диск являлся опытным образцом с He-Ne 0,63 мкм облучением, другой служил контролем (без облучения).

В каждой серии экспериментальных исследований культивировали первичные пласты клеток в 96 луночных планшетах. Регистрацию растущих тканевых культур производили с помощью автоматической световой цейтраферной микроскопии, т. е. замедленной видео съемки, происходящей одновременно во всех сериях микроскопических образцов. Оценивали жизнеспособность и индекс пролиферации клеток. До 4-х суток изучали реакцию всех культур клеток на воздействие He-Ne 0,63 мкм лазера с экспозицией 3 и 10 минут. Регистрировали нарастание уровня экспрессии генов, кодирующих противовоспалительный фактор. Исследовали иммунофенотип культур клеток.

Результаты: Анализ результатов первой и второй серий экспериментов (в сравнении с контрольной) свидетельствует о том, что при одновременном эндоокулярном использовании в процессе операции двух лазерных излучений не происходит подавления стимулирующего эффекта низкоинтенсивного излучения He-Ne лазера 0,63 мкм высокоэнергетическим Nd-YAG лазером 1,44 мкм.

После воздействия He-Ne лазера в течение 3 и 10 минут клеточные культуры сохраняли свою морфологию и характерный для данной ткани глаза клеточный фенотип. Биостимулирующее воздействие низкоинтенсивного излучения He-Ne лазера 0,63 мкм проявлялось активацией репаративных процессов, увеличением уровня экспрессии генов, ответственных за поддержание противовоспалительного фактора клеточно-тканевых культур переднего эпителия роговицы, пигментного эпителия сетчатки, стромальных клеток лимба.

В отдельном динамическом эксперименте на органотипических культурах заднего эпителия роговицы, выделенных в виде монослойного пласта, так же, как и в других клеточных культурах, не было фототоксических проявлений. Отмечен достоверный факт стимулирующего эффекта He-Ne 0,63 мкм излучения, проявляющегося в активации системы антиапоптоза, пролонгированием сроков переживания клеточных культур заднего эпителия роговицы, прослеженных до 21 суток.

КЛИНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ ИССЛЕДОВАНИЙ

Разработка новой технологии микроинвазивной лазерной хирургии катаракты с использованием двух разноцелевых лазерных излучений Обобщение опыта работы в клинике с базовой отечественной технологией ЛЭК выявило основные пути необходимого совершенствования лазерной хирургии катаракты. В дизайне предложенной нами новой хирургической микроинвазивной бимануальной методики лазерной экстракции катаракты с излучением Nd-YAG 1,44 мкм следует отметить изменение трех основных позиций, отличающих ее от исходного базового варианта операции в соответствии с современными требованиями офтальмохирургии.

Первая позиция изменений: переход от роговичных разрезов 2,75 мм и 1,0 мм к формированию двух равнозначных доступов шириной 1,8 мм, не требующих наложения швов. Данное решение исходило из оценки эргономики существующей операции и недостатков в технологическом процессе разрушения хрусталика, вымывания эпинуклеуса и последующего введения ИОЛ. В базовой технологии первую часть энергетического воздействия хирург выполняет ведущей рукой лазерным наконечником, введенным через меньший разрез 1,0 мм, находящийся справа. На ответственном завершающем этапе возникает неудобство с имплантацией ИОЛ, которую нужно выполнить через доступ 2,75 мм, находящийся слева (на первом этапе там располагался ирригационно-аспирационный наконечник). В новой технологии наличие двух равноразмерных разрезов по 1.8 мм избавляет хирурга от необходимости вводить ИОЛ левой рукой, позволяет проводить имплантацию всех современных моделей линз с помощью инжекторов в любом положении ведущей рукой хирурга через любой операционный доступ. Два равноразмерных прокола в роговой оболочке у лимба с расстоянием по дуге окружности в 90º препятствуют индукции аметропии, обеспечивают рациональную эргономику технологического процесса.

Микроинвазивность операции лазерной экстракции катаракты поддерживается новым конструктивным исполнением наконечников, способствующих деликатности хирургических манипуляций.

Вторая позиция совершенствования технологии: изменение пространственной геометрии лазерных и гидродинамических воздействий в полости глаза путем отделения ирригации от аспирации и перемещения ее коаксиально лазерному световоду из кварц-кварцевого волокна. Аспирация осуществляется в другой рукоятке, оснащенной кварцевым капилляром. В результате исключается встречность двух разнонаправленных потоков жидкости (ирригации и аспирации), создающих вихревые турбуленции в полости глаза, поддерживающих хаотичное перемещение фрагментов хрусталика, увеличивающих стрессовую нагрузку на цинновы связки, капсулу хрусталика и цилиарное тело. Встречные турбулентные потоки жидкости с частицами хрусталиковых масс в начале операции травматичны для роговицы, а на этапе удаления последних фрагментов ядра хрусталика провоцируют присасывание задней капсулы к аспирационному отверстию.

Сформированный линейный профиль движения жидкости от одного наконечника к другому увеличивает не только эффективность, но и безопасность хирургической процедуры. Уменьшился расход ирригационного раствора, вискоэластика, дистанция нерационального перемещения хрусталиковых масс и время операции. Устранены внутренние силы трения, стала шире рабочая область ирригации, что позволяет сократить объем движений наконечников в полости глаза. Целесообразность предложенного подхода находит также подтверждение в математических расчетах А.В. Бубнова (1988), показавших, что совмещение ирригации с аспирацией в одном наконечнике увеличивает скорость перемещения жидкости в 8-10 раз, а также время операции и объем ирригационного раствора, формирует вихревые линии движения с высокими значениями напряжения трения, смывающими клетки с задней поверхности роговицы.

Математическое моделирование процесса циркуляции жидкости в передней камере глаза при совмещенной ирригации с аспирацией на примере ультразвуковой факоэмульсификации, выполненное Б.Э.Малюгиным (2002), показало, что наиболее опасными для заднего эпителия роговицы являются именно вихревые составляющие, когда вектор скорости имеет компонент, направленный вдоль задней поверхности роговицы.

Третья позиция изменений в нашей методике лазерной экстракции катаракты: введение низкоинтенсивного гелий-неонового лазера в режиме интраоперационной эндобиостимуляции. Красное излучение гелий-неон-лазера в процессе операции выполняет три взаимно связанные функции: биостимулятора, осуществляющего профилактику послеоперационных воспалительных и дистрофических процессов за счет активации клеточной регенерации, а также светового маркера, окрашивающего бесцветное излучение лазера эндодиссектора и трансиллюминатора в глубине кратера, образующегося в процессе разрушения ядра хрусталика. Следует отметить, что в первых моделях лазерной машины «Ракот», гелий-неоновый лазер с минимальными параметрами был введен с единственной целью визуализации невидимого разрушающего излучения Nd-YAG лазера 1,44 мкм. При этом эндоокулярное воздействие гелий-неонового лазера на внутренние структуры глаза в качестве биостимулирующего агента в катарактальной хирургии никогда не подвергалось анализу.

Режим интраоперационной биостимуляции тканей глаза введен с учетом экспериментально и клинически обоснованных допустимых параметров воздействия стимулирующего излучения He-Ne лазера 0,63 мкм на биологические ткани (А.Д. Семенов, Д.А. Магарамов, Л.В. Сумская, О.Б. Ченцова и др., 1987; М.В. Супова, Н.Ю. Глинская, О.В. Трунова, Н.С. Смирнова, 1995; В.Г., Ульданов, А.Г. Щуко, В.З. Пьянков, 1996).

Учитывая эндоокулярное расположение источника излучения а также профилактическую направленность биологического воздействия, был выбран режим работы с выходной мощностью 2 мВт, с плотностью мощности потока 50 мкВт/см². Эффективность и безопасность данного режима подтверждена экспериментально в настоящем исследовании.

Математическое моделирование ирригационно-аспирационных параметров микроинвазивной лазерной экстракции катаракты в новых условиях уменьшения роговичных доступов и разделения встречных потоков жидкости (ирригации и аспирации) выполнено в экспериментально-техническом производстве ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н.Федорова» под руководством заместителя директора И.А. Латыпова. Уменьшение роговичных доступов потребовало, прежде всего, решения основных задач - обеспечения процесса операции достаточным объемом ирригации и соразмерным отводом жидкости вместе с фрагментированным материалом хрусталика для поддержания уровня передней камеры. При математическом моделировании ирригации, расположенной в одном наконечнике с лазерным световодом, был определен необходимый параметр внутреннего диаметра канала ирригации. Он равен 1,6 мм. Площадь поперечного сечения внутренней полости микроинвазивного ирригационного рукава из силикона равна 2,0096 мм2. За вычетом площади поперечного сечения лазерного световода, расположенного в металлической трубке внутри ирригационного канала, площадь поперечного сечения канала для ирригации равна 1,5 мм2.

Сечение ирригационного просвета в новой технологии по сравнению с методикой базовой ЛЭК, имеющей роговичный доступ 2,75мм, уменьшилось в 2,73 раза. По уравнению Торичелли, которое справедливо применяется в тех случаях, когда отверстие, через которое оттекает жидкость, намного меньше размера канала подачи жидкости, рассчитали объемы ирригации за единицу времени при уменьшении сечения канала ирригации и оптимальную высоту ирригационной емкости, которая должна быть равна 1,2 м.

Увеличение высоты подъема емкости составляет 20 см по сравнению с методикой, когда ирригация была совмещена с аспирацией в наконечнике с наружным сечением 2,75 мм.

Экспериментальные исследования показали, что при уменьшении калибра аспирационного инструмента необходимо увеличить энергетическое воздействие для дополнительного измельчения фрагментов хрусталикового вещества. В итоге предварительных расчетов размер внутреннего сечения аспирационного кварцевого капилляра был определен с учетом среднего размера хрусталиковых фрагментов, при которых не возникает обтурации внутреннего просвета аспирационного канала и можно больше не увеличивать расходы лазерной энергии на дробление удаляемого материала.

Для сохранения баланса между ирригацией и аспирацией потребовалось уменьшение аспирационного потока в 2,4 раза. С помощью выполненного математического моделирования нового дизайна пространственной геометрии при совмещении одновременно происходящих процессов подачи энергии, ирригационной жидкости, отведения продуктов распада хрусталика и внесенного физиологического раствора, было определено оптимальное сочетание внешних и внутренних параметров рабочих частей наконечников для соответствия двум хирургическим доступам шириной 1,8 мм в лимбальной зоне роговицы под прямым углом друг к другу. Внутреннее сечение канала ирригации 1,6 мм совмещено с лазерным световодом, имеющим диаметр 0,8 мм, просвет аспирационного канала 1,15 мм.

На основании апробации этапов операции в условиях эксперимента на свиных изолированных глазах было показано, что стабильность передней камеры глаза в данных условиях обеспечивает уровень вакуума 70 мм рт.ст. при использовании энергии 200 мДж на первом этапе операции, когда разрушается плотное вещество хрусталика и 140 мм рт. ст. в сочетании с энергией 100 мДж на втором этапе операции, когда можно ускорить процесс аспирации при удалении мягких фрагментов.

Опытным путем было определено, что при проведении микроинвазивной операции расходуется меньшее количество физиологического раствора. Объем ирригационной жидкости, расходуемой в 1 минуту для ЛЭК составляет 28,4±1,3 мл, а для мЛЭК 21,6±1,2 мл, (р<0,05).

Отмечены оптимальные параметры лазерного излучения эндодиссектора Nd-YAG лазера с длиной волны 1,44 мкм в пределах энергии импульса от 100 до 300 мДж. Длительность импульса составляет 250 мсек, частота следования импульсов 10-30 Гц, мощность до 5 Вт.

Материал и методы клинических исследований

Клинические исследования базировались на анализе функционального состояния 528 глаз после проведения энергетической хирургии катаракты, взятых методом последовательной выборки из большого материала клиники ФГБУ «МНТК МГ им. акад. С. Н. Федорова», обеспечивая однородность изучаемых групп по двум основным факторам: по возрасту (более 65 лет) и по степени плотности ядра хрусталика (средняя и высокая степень плотности с полным помутнением вещества хрусталика).

Все операции завершались имплантацией эластичных ИОЛ внутрикапсульной фиксации (AcrySof Natural SN60AT; PhysIOL micro AY; HOYA AF-1 iMics1 NY-60). Из сопутствующих заболеваний отмечены ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь. Пациенты с диабетом из выборки исключены. Все операции выполнены одним хирургом – автором настоящей работы.

В зависимости от метода проведения экстракции катаракты были сформированы 3 группы исследования, из которых одна является основной, две другие – группы сравнения (контрольные группы). Такая компоновка клинического материала позволила провести научное сравнение нового, усовершенствованного метода микроинвазивной лазерной экстракции катаракты (мЛЭК) как с предшествовавшим базовым вариантом лазерной экстракции катаракты (ЛЭК), так и с ультразвуковой микроинвазивной факоэмульсификацией катаракты (мФЭК), которая в настоящее время широко используется в клинической практике.

Основная – 1-ая группа исследования: 148 пациентов, 148 глаз, оперированных с 2010 по 2013 гг. по новой, разработанной нами методике микроинвазивной лазерной экстракции катаракты (мЛЭК) с двумя равными операционными доступами по 1,8 мм и двумя видами лазерного излучения: эндодиссектора Nd-YAG с длиной волны 1,44 мкм и He-Ne лазера 0,63 мкм.

Возраст пациентов от 65 до 89 лет, в среднем (71±7). Мужчин -68 (46%), женщин -80 (54%).

2-ая группа исследования – контрольная: 172 пациента, 176 глаз, оперированных по базовой технологии ЛЭК, практикующейся с 1997 года в МНТК «МГ им. акад. С. Н. Федорова», с Nd-YAG лазером 1,44 мкм и операционными доступами 2,75 мм и 1,0 мм. Последовательная выборка из материала более 5500 операций за период с 1999 по 2009 годы. Возраст пациентов от 65 до 95 лет, в среднем (69±8). Мужчин -74 (43,1%), женщин -98 (56,9%).

3-я группа исследования – контрольная: 198 пациентов, 204 глаза, оперированных методом микроинвазивной ультразвуковой факоэмульсификации (мФЭК), 40% мощности ультразвука с операционным доступом 1,8 мм за период с 2010 по 2013 годы, возраст от 66 до 88 лет, в среднем (70±8). Мужчин -82 (41.4%), женщин 116 -(58.6%).

Корректность сравнений обеспечена сходством групп наблюдения по возрастному и гендерному составу, а также по степени плотности ядра хрусталика и типу катаракты (табл. 1). Во всех группах исследования были пациенты только со средней и с высокой плотностью ядра.

Для изучения исходного состояния глаз и послеоперационных результатов лечебного процесса с использованием энергетических методов удаления хрусталика использовали общепринятые диагностические методы исследования.

Оценку энергетических затрат и расхода ирригационной жидкости в ходе удаления катаракты проводили в условиях операционного блока.

Таблица 1 . Характеристика групп наблюдения по степени плотности ядра хрусталика

Уровень лазерной энергии и мощности ультразвука определяли по показаниям приборов вместе со значениями времени активной работы лазера и ультразвука. Ирригационный объем (V мл) оценивали по разнице массы ирригационной бутыли в начале и конце операции, объем аспирационной жидкости (v мл) рассчитывали по разнице массы аспирационных кассет или емкостей в конце операции по сравнению с начальными данными. За миллилитр затраченного объема BSS принимали 1 грамм массы раствора.

Непродуктивную потерю раствора, связанную с фильтрацией раны и заполнением ирригационно-аспирационных инструментов высчитывали по разнице ирригационного и аспирационного объемов (V-v мл).

Сравнительные результаты проведенных клинических исследований

Энергетические параметры излучения во всех случаях коррелировали со степенью плотности ядра и были достаточными для его разрушения. В 1- ой группе мЛЭК и 2- ой группе ЛЭК эти показатели при удалении катаракт средней плотности были практически одинаковыми (табл. 2). Время работы лазера в среднем на 7±2 секунды меньше, что статистически не значимо. При этом расход ирригационного раствора и количество аспирата при мЛЭК уменьшились в 1,5 раза (р<0,05) за счет оптимизации геометрии гидродинамических процессов.

Для мЛЭК в сравнении с ЛЭК также было характерно снижение непродуктивной потери жидкости в 1,4 раза, что статистически значимо (р<0,05).

Таблица 2. Энергетические затраты и расходы BSS при удалении катаракты средней плотности в 3-х группах наблюдения (М ± м)

Примечание: М – среднее значение, м – среднее отклонение от среднего значения, n - количество наблюдений в группе, * р < 0,01 является статистически значимым по отношению третьей группе, **р < 0,05 является статистически значимым по отношению к первой группе в те же сроки наблюдения

Оценка расхода ирригационной жидкости при удалении катаракт высокой степени плотности показала, что в процессе мЛЭК используется в 1,5 раза большее количество физиологического раствора (219 ± 54), чем после мФЭК (145 ± 23 мл), различия значимы (р<0,01). Это связано с тем, что в лазерной технологии нет этапа мануальной фрагментации ядра хрусталика и весь процесс дробления проходит под действием энергии лазера при включенной ирригации. Тем не менее, частота отеков роговицы (0,7%) и транзиторная гипертензия (1,35%) в основной группе с использованием лазерной энергии отмечались реже, чем в группах ЛЭК и мФЭК (1,5% и 2,9%) соответственно.

По той же причине время работы лазера в секундах в ходе удаления катаракты средней плотности при мЛЭК (115 ± 35) в 3 раза больше, чем время работы ультразвука при мФЭК (37 ± 19), (р< 0,05). При этом время работы лазера при мЛЭК и ЛЭК сопоставимо, различия статистически не значимы.

Несмотря на то, что время работы лазера в ходе удаления катаракты при мЛЭК в 3 раза больше, чем время работы ультразвука при мФЭК, при этом потеря клеток ЗЭР в лазерной хирургии в 2 раза меньше, чем в ультразвуковой. Полученные данные убедительно свидетельствуют о существенно большей безопасности предложенной нами микроинвазивной лазерной экстракции катаракты в сравнении с микроинвазивной ультразвуковой факоэмульсификацией.

На удаление катаракты высокой плотности в сравнении с катарактой средней плотности требуется увеличение времени работы лазера при мЛЭК на 19,5%, а время работы ультразвука при мФЭК должно увеличиться на 45,5%. Это говорит о том, что эффективность работы лазерной энергии при разрушении катаракт высокой плотности в 2 раза выше в сравнении с ультразвуком.

Во время операции во всех группах наблюдения не было серьезных осложнений, которые привели бы к снижению функционального результата.

При выполнении микроинвазивной лазерной экстракции катаракты (мЛЭК) отмечено меньшее количество осложнений, чем при базовой ЛЭК: 4,7% и 6,2% соответственно. При этом нужно отметить, что лазерные операции в двух группах наблюдения проходили с меньшим количеством осложнений по сравнению с ультразвуковой факоэмульсификацией (8,8%).

В клинической оценке изученных методов катарактальной хирургии следует выделить показатели увеличения толщины роговицы и количество потери клеток заднего эпителия роговицы (табл. 3).

Таблиц 3. Динамика количества (кл./мм²) и потери клеток ЗЭР (%) в глазах с плотными ядрами хрусталика в трех группах наблюдения, (М ± м)

Примечание: М-среднее значение плотности клеток ЗЭР, м - среднее квадратичное отклонение от среднего значения, n - количество наблюдений в группе, * р ≤ 0,05 является статистически значимым по сравнению с третьей группой в те же сроки наблюдения

В раннем послеоперационном периоде измерение толщины роговицы в центре позволяет характеризовать степень гидратации стромы в результате энергетического воздействия и судить о проницаемости и нарушении барьерной функции клеток заднего эпителия роговицы и десцеметовой мембраны. При сравнительной оценке результатов кератопахиметрических исследований у пациентов после микроинвазивной лазерной экстракции катаракты (мЛЭК), отмечено значительное, в 2,5 раза меньшее увеличение толщины роговицы ∆(8,5±0,7) по сравнению с данными после микроинвазивной ультразвуковой операции (мФЭК) ∆(21,6±0,9), при этом отличие является статистически значимым (Р<0,05). К моменту выписки из стационара после операции отек стромы роговицы клинически уже не определялся, в то время, как по данным кератопахиметрии утолщение роговицы в центре еще регистрировалось. Полученные данные могут объяснять ранние отклонения в оценке рефракции глаза, которые восстанавливаются к месяцу после операции. Между группами лазерной микроинвазивной и исходной базовой ЛЭК различия не являлись достоверными.

После микроинвазивной лазерной экстракции катаракты мЛЭК процент потери клеток ЗЭР составил к 1 месяцу 2,2±0.3% при катарактах средней степени плотности и 3,8±0.4% на глазах с высокой плотностью ядра, что меньше в 1,7 раза в сравнении с микроинвазивной ультразвуковой факоэмульсификацией мФЭК (р<0,05).

При сравнении уровня потери клеток ЗЭР в группах наблюдения после удаления катаракты с плотными ядрами хрусталиков было отмечено, что убыль клеток после мЛЭК к 12 месяцам достигала в среднем 5,6±0,2%, что в 1,8 раза меньше показателя потери клеток после микроинвазивной ультразвуковой факоэмульсификации (10,2±0,3%). Различия показателей статистически значимы (р<0,05).

Эхобиометрическая картина толщины цилиарного тела возвращалась к исходным параметрам через 15-18 дней после мЛЭК, через 20-25 дней после ЛЭК и через 80-90 дней после мФЭК. Грубого отрицательного влияния лазерной, или ультразвуковой энергии на структуру цилиарного тела по эхобиомикроскопическим признакам ни в одном случае не было отмечено.

Изменения гидродинамики глаза после операции вызваны общехирургической травмой на фоне разгерметизации глаза, воздействием энергии и ирригационной жидкости в процессе операции, а в послеоперационном периоде коррекцию гидродинамики поддерживает изменившийся анатомический статус глаза: углубление передней камеры и подвижность радужки.

Общая тенденция изменений гидродинамики глаза в результате энергетической хирургии катаракты проявлялась резким подъемом истинного внутриглазного давления в 1-2 сутки после операции и постепенным падением близко к исходному уровню в конце первого месяца (рис. 2), но стабилизации гидродинамики в этот период еще не отмечалось. Дальнейшее медленное незначительное снижение уровня истинного внутриглазного давления продолжалось вплоть до 1-1,5 лет наблюдения.

Рис. 2. Сравнительные показатели динамики истинного внутриглазного давления (Ро) после удаления катаракт высокой степени плотности различными методами энергетической хирургии.

Наряду с данной общей закономерностью изменений гидродинамики, выявлены и отличительные показатели в группах наблюдения. Они характеризуются меньшей степенью гидродинамических расстройств при использовании лазерной энергии в сравнении с ультразвуковой. Это выражается меньшей высотой подъема ВГД в первые дни после операции и меньшим уровнем падения давления в отдаленные сроки.

После мЛЭК истинное внутриглазное давление в раннем послеоперационном периоде в 1-2 сутки поднялось на 10,6% в подгруппе катаракт средней плотности и на 23,5% в подгруппе катаракт высокой плотности, после ЛЭК соответственно на 12,8% и 30,0%. После ультразвуковой мФЭК скачок подъема ВГД был в 2 раза больше, чем после мЛЭК (на 19,2% в подгруппе катаракт средней плотности и на 51,6% в подгруппе катаракт высокой плотности).

В отдаленные сроки, через 1,5 года, произошло падение истинного ВГД относительно дооперационного уровня после мЛЭК на 4,2% в подгруппе катаракт средней плотности и на 6,3% в подгруппе катаракт высокой плотности, после ЛЭК соответственно на 6,4% и 8,0%. После ультразвуковой мФЭК в подгруппе катаракт средней плотности падение ВГД было в 2 раза больше, чем после мЛЭК (на 8,6%), а в подгруппе катаракт высокой плотности в 2,6 раза больше, чем после мЛЭК (на 16,7%).

Можно выделить несколько факторов, объясняющих меньшую травму цилиарного тела в процессе операции при использовании лазерной энергии.

Прежде всего, это локальное воздействие энергии, строго ограниченное высоким коэффициентом поглощения ее водой. Энергия не выходит за пределы капсулы хрусталика. Безусловно, имеет значение и более физиологичная технология лазерного хирургического процесса. Разрушение катаракты выполняется в виде кратера от центра к периферии. На начальном этапе, когда используется высокий уровень энергии в самой плотной центральной части, радужка и цилиарное тело экранированы сохранным периферическим ободком хрусталика, который удерживает форму капсульного мешка, предотвращает подвижность задней капсулы. Следовательно, исключаются (или минимизируются) тракции цинновой связки и цилиарного тела, нет нагрузки, провоцирующей отрыв волокон циркулярной связки. Этот фактор нельзя не учитывать при проведении операций у пациентов старшей возрастной группы, когда исходно уже имеется несостоятельность волокон цинновой связки, нарушение стабильности иридохрусталиковой диафрагмы. В данном исследовании все пациенты были в возрасте 65-89 лет.

Для лазерной диссекции периферических фрагментов используется вдвое меньший уровень энергии, работающей не далее 200 мкм от торца световода, не достигающей цилиарного тела. Об этом свидетельствуют и приведенные нами результаты физического эксперимента и электронной микроскопии. Кроме того, два наконечника в бимануальной лазерной хирургии не являются режущими инструментами. Они едва касаются поверхности хрусталика, не оказывают давления и натяжения связочного аппарата и цилиарного тела.

Надо отметить, что показатели внутриглазного давления коррелируют с результатами УБМ цилиарного тела. Повышение влагопродукции в раннем послеоперационном периоде может быть обусловлено ответной реакцией увеличенного, отечного цилиарного тела. Наиболее показательна подгруппа глаз с плотными и бурыми катарактами, где отмечено максимальное увеличение размеров цилиарного тела, по сравнению с исходными данными.

Это объясняется тем, что при удалении катаракт с высокой плотностью ядра увеличивается время воздействия всех негативных факторов, глаз испытывает максимальную нагрузку. При мФЭК дополнительным отрицательным фактором является давление факонаконечника на хрусталик, оказывающее микротракционное воздействие на цилиарное тело также как и перемещение крупных фрагментов на подвижной задней капсуле в результате ранней фрагментации всего ядра хрусталика. Кроме того, водная среда вокруг хрусталика является хорошим проводником энергии ультразвука к внутриглазным структурам.

Снижение индуцированного астигматизма в группе мЛЭК до минимального значения произошло через 2 недели, а в группах ЛЭК и мФЭК через 1 месяц после хирургического вмешательства.

Показатели остроты зрения между группами мЛЭК и мФЭК, имевшими сходные размеры операционных разрезов роговицы не имели статистически значимых отличий. Стабилизация зрительных функций в группе пациентов с мЛЭК в сравнении с ЛЭК происходила в более ранние

сроки по причине меньшей ширины операционных доступов, отсутствия шовной фиксации и отсутствия индуцированного астигматизма после мЛЭК. В отдаленные сроки до 1 года после мЛЭК отмечено меньшее количество осложнений (5,4%) в сопоставлении с мФЭК (10,3%) и не существенно меньшее в сравнении с ЛЭК (6,3%).

Положительное биологическое воздействие He-Ne лазера, четко регистрируемое на клеточном уровне, безусловно, вносит свой вклад в общий результат операции, являясь составной частью многих клинических показателей. При этом конкретная доля позитивного эффекта НИЛИ в каждом отдельном показателе не поддается определению с помощью клинических методов исследования.

К клиническим проявлениям воздействия He-Ne лазера можно отнести быстрое восстановление живой реакции зрачка на свет, уменьшение послеоперационных экссудативных проявлений, отмеченное у пациентов после мЛЭК, а также снижение потери клеток ЗЭР и послеоперационной гидратации центрального отдела роговицы.

Общее клиническое сравнение результатов трех вариантов энергетической хирургии катаракты свидетельствует о бóльшей эффективности и безопасности лазерной хирургии в сравнении с ультразвуковой. Микроинвазивный вариант лазерной экстракции катаракты имеет преимущества перед предыдущим базовым вариантом ЛЭК.

Основным показанием для применения новой микроинвазивной операции лазерной хирургии катаракты следует считать почтенный возраст пациентов с наличием плотного ядра хрусталика, т.к. наиболее выраженные преимущества усовершенствованной методики лазерной экстракции катаракты выявлены в этой категории пациентов.

Результаты проведенных клинических исследований, в сопоставлении с данными, изложенными в изученной профессиональной литературе, свидетельствуют о том, что предложенная в настоящей работе микроинвазивная технология экстракции катаракты с использованием двух видов разноцелевых лазерных излучений, обладает рядом уникальных свойств, которых нет в других известных методах как лазерной, так и ультразвуковой хирургии катаракты:

при этом:

Дополнение микроинвазивной хирургической технологии лазерной экстракции катаракты лечебно-профилактическим компонентом эндоокулярной стимуляции репаративных процессов не усложняет и не удлиняет процесс операции и, вместе с тем, способствует реабилитации не только пациентов, но и метода лечения, поскольку, ни одна из хирургических технологий не гарантирует полного отсутствия послеоперационных осложнений.

В данной работе экспериментально обоснована и клинически подтверждена новая научная концепция одновременного использования двух разноцелевых видов лазерной энергии (эндодиссектора и биостимулятора) в хирургической технике микроинвазивной лазерной экстракции катаракты, которая является основой нового лечебно-профилактического направления, имеющего самостоятельное значение для клинической медицины, т. к. способствуют медико-социальной реабилитации пациентов.

ВЫВОДЫ

1. Экспериментальное изучение характера распространения в водной среде, в объеме, сопоставимом по геометрическим параметрам с передним отрезком глазного яблока, импульсного излучения неодимового ИАГ (Nd-YAG) лазера 1,44 мкм в диапазоне энергии импульса от 50 до 400 мДж, показало, что максимум выделяемой энергии определяется непосредственно у среза лазерного световода и снижается до нулевых значений на расстоянии от 300 до 1000 мкм, в связи с высоким коэффициентом поглощения водой данного вида энергии. При удалении катаракт высокой степени плотности с энергией 200-250 мДж, разрушение фрагментов прекращается в момент удаления торца световода от поверхности хрусталика на расстояние 400 мкм.

Вышеуказанные геометрические параметры (300-1000 мкм) определяют границы безопасного использования данного вида лазерной энергии в катарактальной хирургии.

2. В процессе фрагментации ядер хрусталика различной степени плотности с использованием режима энергии Nd-YAG лазера 1,44 мкм от 100 до 300 мДж при частоте следования импульсов 30 Гц и длительности импульса 250 мкс в сопровождении низкоинтенсивного гелий-неонового лазера 0,63 мкм с плотностью мощности потока 50 мкВт/см², не происходит нагрева световода и наконечника, несмотря на то, что лазерный импульс выделяет тепла в 2 раза больше, чем ультразвуковой. Выявленная закономерность обосновывает возможность использования лазерного световода в процессе операции не только для подачи энергии, но и в качестве инструмента-манипулятора без риска термического повреждения окружающих тканей глаза. Термовизометрические исследования лазерного наконечника и ультразвуковой иглы в чашке Петри с физиологическим раствором в объеме 78 мл, определили принципиальные различия паттернов распространения тепловой энергии в водной среде. В первом случае это сфера диаметром 1,0-1,5 мм, во втором – равномерное рассеяние тепла по всему объёму экспериментальной ёмкости.

3. На основе математического и экспериментального моделирования методики бимануальной микроинвазивной лазерной экстракции катаракты нами сформировано принципиально новое техническое решение в катарактальной хирургии, основанное на изменении позиций энергетических и гидродинамических процессов операции, путем разделения встречных потоков (ирригации и аспирации) и соединения однонаправленных функций (подачи энергии и физиологического раствора) в одном наконечнике.

Сокращенный общий расход ирригационного раствора и меньшая степень его нерациональной потери обеспечивают стабилизацию гидродинамики в ходе операции, низкую скорость перемещения жидкости в передней камере глаза, лучшие условия для сохранения вискоэластика и, в целом, минимальную травматичность хирургического вмешательства по отношению к задней поверхности роговицы.

4. Микроинвазивность операции лазерной экстракции катаракты обеспечена новым конструктивным исполнением наконечников с оптимальным сочетанием их внешних и внутренних параметров для соответствия двум хирургическим доступам (1,8 мм) в лимбо-роговичной зоне, пространственной позицией наконечников под прямым углом друг к другу, поддерживающей оптимальную эргономику оперативного вмешательства и препятствующей послеоперационной индукции аметропии.

Сходные микроинвазивные операционные доступы при мЛЭК и мФЭК обеспечивают минимальный уровень индуцированного астигматизма, однако восстановление рефракции роговицы после мФЭК происходит позднее.

5. Разработанная микроинвазивная технология комбинированной лазерной экстракции катаракты, основанная на применении высокоэнергетического лазера эндодиссектора Nd-YAG 1,44 мкм одновременно с низкоинтенсивным излучением гелий-неонового лазера 0,63 мкм, позволяет совместить хирургический эффект разрушения хрусталиков любой степени плотности с лечебно-профилактической активацией репаративных процессов в начальной фазе формирования посттравматического воспалительного процесса, предотвращая его дальнейшее развитие. При этом гелий-неоновый лазер одновременно является цветовым маркером, для невидимого излучения высокоэнергетического Nd-YAG лазера 1,44 мкм и осветителем операционного поля при работе в глубоких слоях ядра хрусталика.

6. Биологические эффекты воздействия низкоинтенсивного излучения гелий-неонового лазера 0,63 мкм с выходной мощностью 2 мВт, плотностью мощности потока излучения 50 мкВт/см² в минимальном и увеличенном диапазоне времени (от 3-х до 10 минут) проявляются комплексом клеточных и молекулярно-биологических показателей, обеспечивающих ускорение послеоперационных репаративных процессов, увеличение уровня экспрессии генов ДНК и РНК, ответственных за поддержание противовоспалительных факторов (циклоксигеназы-2 и простагландина-Е2) как в эпителиально-клеточных культурах (роговицы и сетчатки), так и в культурах стромальных клеток лимбальной зоны глаза, в которой находятся резервные, стволовые и прогениторные клетки глазного яблока. Отмечена активация системы антиапоптоза и пролонгирование сроков переживания клеточных культур заднего эпителия роговицы.

7. При одновременном комбинированном эндоокулярном использовании двух видов лазерных излучений не выявлено фототоксического воздействия на клеточные культуры тканей глаза, которые сохраняют свою морфологию и характерный клеточный фенотип.

Высокоэнергетическое излучение Nd-YAG лазера 1,44 мкм не подавляет стимулирующий эффект низкоинтенсивного излучения гелий-неонового лазера. Однотипный положительный ответ морфологически неоднородных клеточных культур глазного яблока (передний и задний эпителий роговицы, пигментный эпителий сетчатки, стромальные клетки лимбальной зоны) на воздействие гелий-неонового лазера in vitro отражает принципиальный характер биологической реакции соответствующих тканей глаза, происходящей in vivo.

8. Операции ультразвуковой факоэмульсификации (40% мощности ультразвука, частота 28 кГц, время звучания 40 сек, вакуум 220 мм рт.ст.) в эксперименте на донорских глазах, по данным выполненной трансмиссионной и сканирующей электронной микроскопии, приводят к характерным изменениям заднего эпителия роговицы, пигментного и беспигментного эпителия ресничного тела и пигментного эпителия сетчатки глаза, выражающимся разрежением плотности цитоплазмы, уменьшением количества меланосом, увеличением количества вакуолей, частичным разрушением митохондрий, что в совокупности свидетельствует о наличии побочных эффектов ультрасонификации наиболее реактивных структур глаза. В то же время, выполненные в эксперименте на парных глазах операции экстракции катаракты с комбинированным использованием Nd-YAG лазера 1,44 мкм с энергией в импульсе 250 мДж, частотой 30 Гц, с затратой рабочего времени лазера 120 сек, с последовательной сменой уровня вакуума 70 и 140 мм рт.ст. в сопровождении гелий-неонового лазера 0,63 мкм с плотностью мощности потока 50 мкВт/см², обеспечивали морфологическую сохранность выше перечисленных структур, что является убедительным свидетельством в пользу безопасности одновременного эндоокулярного использования комбинированной лазерной энергии в катарактальной хирургии.

9. Микроинвазивная лазерная экстракция катаракты (мЛЭК) в сравнительном аспекте с микроинвазивной ультразвуковой факоэмульсификацией (мФЭК) имеет различные принципы фрагментации ядра хрусталика. В ходе мЛЭК не применяется мануальное разделение ядра, дробление и расслоение хрусталика происходит только под действием энергии лазера. В связи с этим время энергетического этапа операции в лазерной хирургии в 3 раза больше в сравнении с ультразвуковой. Несмотря на это, в послеоперационном периоде нами отмечено меньшее отрицательное воздействие на гидродинамику глаза, меньшее количество случаев гипертензии (соответственно 1,3% и 2,9%), регистрировался меньший пик реактивного подъема ВГД в сравнении с ультразвуковой мФЭК непосредственно после операции, и меньшее снижение офтальмотонуса в сравнении с дооперационными значениями через полтора года после хирургического вмешательства. Кроме того, отмечена в 2 раза меньшая потеря клеток ЗЭР через месяц после удаления плотных катаракт методом мЛЭК (3,8 ± 0,4%) в сравнении с мФЭК (7,3 ± 0,2%; р<0,05), также, как и через 12 месяцев (соответственно 5,6 ± 0,3% и 10,2 ± 0,3%; р<0,05). В процессе мЛЭК использовалось в 1,5 раза большее количество физиологического раствора, чем при мФЭК, тем не менее, в первые сутки после удаления плотных катаракт отмечали в 2,5 раза меньшую гидратацию стромы роговицы (соответственно ∆=8,5 ± 0,7 мкм и ∆=21,6 ± 0,9 мкм; р<0,05), что говорит о существенно менее выраженной травматичности лазерной энергии в сравнении с ультразвуковой.

10. Новая микроинвазивная методика (мЛЭК) имеет ряд преимуществ перед базовой операцией ЛЭК не только в технологии и эргономике хирургического процесса, но и в результатах операции, однако, степень клинико-функциональных различий существенно меньше, чем сравнение с ультразвуковой мФЭК. При выполнении микроинвазивной лазерной экстракции катаракты (мЛЭК) отмечено меньшее количество осложнений, чем при базовой ЛЭК: 4,7% и 6,2% соответственно, нет индуцированного астигматизма. В послеоперационном периоде не было экссудативных проявлений и отека роговицы, раньше восстанавливалась активная функция зрачка, показатели остроты зрения и гидродинамики, реже отмечалась транзиторная гипертензия.

11. Впервые представленная оригинальная научная концепция одновременного интраоперационного эндоокулярного использования в хирургии катаракты энергии двух лазеров разноцелевого назначения: эндодиссектора (Nd-YAG лазера 1,44 мкм) и биостимулятора (гелий-неонового лазера 0,63 мкм), доставляемых одним световодом, обоснована результатами четырех методологически разных групп экспериментальных исследований и подтверждена данными клинических наблюдений.

Преимущества мЛЭК, в сравнении с лазерным аналогом и ультразвуковой факоэмульсификацией, максимально выражены при удалении твердых катаракт, обеспечивая ускоренное восстановление зрительных функций и полноценную реабилитацию данной категории пациентов. Новая концепция одновременного использования лазера эндодиссектора и биостимулятора в катарактальной хирургии является основой лечебно-профилактического направления, в хирургическом лечении других видов патологии.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИ

Использовние на практике лазерной микроинвазивной технологии (мЛЭК), основанной на Nd:YAG лазере 1,44 мкм в сопровождении низкоинтенсивного He-Ne лазера, обеспечивает преимущества перед известным аналогом (ЛЭК) и ультразвуковой микроинвазивной факоэмульсификацией (мФЭК) по показателям эффективности и безопасности, что особенно выражено в хирургии катаракт высокой и средней плотности.

При удалении катаракт высокой плотности на первом энергетическом этапе операции, когда разрушается центральная, самая плотная часть ядра, рекомендум применять энергию лазера-эндодиссектора Nd-YAG 1,44 мкм в пределах 250-300 мДж с длительностью импульса 250 мкс при частоте следования импульсов 30 Гц, вакууме 60-80 мм рт. ст. и высоте ирригационной емкости - 120 см. На втором этапе, при удалении пинуклеуса, энергию следует уменьшить вдвое и увеличить вакуум до 140 мм рт. ст. Мягкие кортикальные массы удаляются только на вакууме, а при необходимости, с незначительной поддержкой лазерной энергией в виде отдельных импульсов.

Для проведения лазерной экстракции катаракты средней степени плотности на панели управления прибором целесообразно установить энергию 150-200 мДж на первом этапе операции, а на втором снизить до 100-150 мДж.

Приступая к энергетическому этапу операции, следует помнить, что максимум выделяемой энергии лазера-эндодиссектора определяется непосредственно у среза световода. Поэтому хирург должен активировать подачу энергии (при помощи педали) только в тот момент, когда есть касание торца наконечника с поверхностью хрусталика. Если нет касания с фрагментом, отсутствует эффективное разрушение вещества хрусталика из-за того, что энергия имеет высокий коэффициент поглощения водой. При отдалении наконечника от фрагмента на расстояние 0,3-0,8 мм, в зависимости от уровня используемой энергии, эффект разрушения прекращается. Нагревания водной среды вокруг наконечника не происходит благодаря наличию ирригации и аспирации, а также вследствие того, что интервалы между импульсами многократно больше, чем длительность самого импульса.

В начале операции не следует допускать раннего полного разделения хрусталика на крупные фрагменты. Сохранение широкого пояса нетронутого эпинуклеуса при разрушении центральной самой плотной части ядра, удерживает форму капсульного мешка, исключает тракции в зоне цилиарных отростков и подвижность задней капсулы, подсасывание и повреждение ее лазерным излучением, экранирует радужку и ресничное тело от воздействия энергии, делает операцию более физиологичной. Для этого на первом этапе операции включенный лазерный наконечник необходимо равномерно перемещать по стенке кратера, не задерживая его на одном месте более 3-х секунд.

Если не нажата педаль подачи энергии лазерный наконечник с оптическим световодом можно использовать в качестве вспомогательного инструмента для манипуляций с фрагментами ядра или для отведения края капсулы и края зрачка, не опасаясь ожога тканей глаза.

Показателем эффективности лазерной микроинвазивной хирургии в сравнении с ультразвуковой является наличие энергетически заданного кластерного раскола и расслоения ядра хрусталика в процессе операции без мануальных дополнений. При удалении катаракт высокой плотности в сравнении с катарактой средней плотности, требуется в среднем увеличить время работы лазера на 19,5%, а время работы ультразвука - на 45,5%.

Низкоинтенсивное излучение He-Ne лазера 0,63 мкм, выполняющее три взаимосвязанные функции: энергетического биостимулятора тканей глаза, маркера для невидимого излучения Nd-YAG лазера и осветителя в глубине образующегося хрусталикового кратера, используется в постоянном режиме от начала до конца энергетического этапа операции. Параметры сопутствующего низкоэнергетического излучения He-Ne лазера не меняются при любой плотности хрусталика. Также нет необходимости контролировать время воздействия He-Ne лазера, поскольку при этом не изменяется характер биологического воздействия и не возникает фототоксических проявлений.

По завершению лазерной операции как правило не требуется гидратация краев роговичных разрезов вследствие отсутствия его деформации под действием механических и тепловых воздействий.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ЗЭР задний эпителий роговицы
ЛЭК лазерная экстракция катаракты
мЛЭК микроинвазивная лазерная экстракция катаракты
мФЭК микроинвазивная факоэмульсификация катаракты
НИЛИ низкоинтенсивное лазерное излучение
ПЦР полимеразная цепная реакция
РПЭ ретинальный пигментный эпителий
СКЛ стромальные клетки лимба
ФС фемтосекундный лазер
ФЭ факоэмульсификация прозрачного хрусталика
ФЭК факоэмульсификация катаракты
He-Ne гелий-неоновый лазер
Nd-YAG неодимовый ИАГ лазер (алюмо-иттриевый гранат,
легированный неодимом)

Наверх