2.4. ЛАЗЕРНАЯ ХИРУРГИЯ

Свойством лазерного луча сверлить и сваривать различные материалы заинтересовались не только инженеры, но и медики. Они решили использовать его в качестве скальпеля. По сравнению с обычным такой скальпель обладает целым рядом достоинств:

во-первых, лазерный скальпель отличается постоянством режущих свойств, надежностью в работе;

во-вторых, лазерный луч рассекает ткань на расстоянии, не оказывая на нее какого-либо механического давления;

в-третьих, лазерный скальпель имеет абсолютную стерильность, поскольку с тканью взаимодействует только излучение, причем в области рассечения возникает высокая температура;

в-четвертых, лазерный луч производит почти бескровный разрез, поскольку с рассечением тканей коагулируют края раны, как бы «заваривая» мелкие сосуды;

в-пятых, лазерный луч позволяет хирургу хорошо

видеть оперируемый участок, в то время как скальпель загораживает рабочее поле.

Кроме того, рана от лазерного скальпеля (как показали клинические наблюдения) почти не болит и относительно скоро заживляется. Все это привело к тому, что лазерный скальпель был применен на внутренних органах грудной и брюшной полостей. Им делают операции на желудке, пищеводе, кишечнике, почках, печени, селезенке, сердце, делают кожно-пластические операции. Широко используют в офтальмологии при лечении глазных болезней. Исторически сложилось так, что окулисты первые обратили внимание на возможность использования лазера и внедрили его в клиническую практику. Автор этой книги тому свидетель. В 1963 году после опубликования статьи «Как сделать простейший оптический квантовый генератор» (журнал «Светотехника», № 18) последовал телефонный звонок из института глазных болезней имени Г. Гельмгольца с предложением перейти к ним на работу по освоению новых методов лечения. Это было неожиданное предложение, поскольку представления о болезнях глаза были самые примитивные. Пришлось обратиться к специалистам. Из наиболее серьезных глазных заболеваний, которые приводят к слепоте, выделяют: глаукому, катаракту, отслоение сетчатки, диабетическую ретинопатию, злокачественную опухоль сосудистой оболочки. Чтобы в них разобраться, напомним строение глаза (рис. 26). Глаз состоит из следующих элементов: хрусталика 5, роговицы 4, радужной оболочки с отверстием в центре 6, кольцевой мышцы 2, охватывающей хрусталик, внутриглазной жидкости 3, стекловидного тела 1, сосудистой оболочки 7., сетчатки 8 светочувствительного слоя) и зрительного нерва 9.

Болезнь, называемая глаукомой, возникает следующим образом. В пространстве между роговицей и хрусталиком находится внутриглазная жидкость. Она вырабатывается небольшой железой, находящейся у края радужной оболочки. Эта жидкость омывает переднюю часть хрусталика и выводится из глаза через дренажную систему радужной оболочки. Если дренажная система нарушится, то происходит задержка и накопление внутриглазной жидкости в глазу. Возрастает ее давление. Появляются острые боли, ухудшается зрение — возникают радужные ореолы, очертания предметов становятся туманными. Так развивается глаукома.

Рис. 26. Схема строения глаза

Наибольшее число случаев потерн зрения связано именно с этой болезнью. Причем, чаще всего поражаются люди старше 40 лет. Методы, которыми их лечили ранее, сложны. Они травмируют глаз. Новые методы основаны на использовании лазерного излучения. Первые операции сводились к «прожиганию» отверстий в радужной оболочке с тем, чтобы восстановить ее дренажные свойства. Ряд проделанных операций показал, что прожигание вызывает воспаление, которое быстро ликвидирует сделанные протоки. Внутриглазное давление снова возрастало. Были проведены дополнительные исследования учеными под руководством академика М. М. Краснова. Они показали, что следует не «прожигать» протоки в оболочке, а пробивать их. А для этого нужно не тепловое воздействие, а механическое, путем образования ударной волны. Это может сделать короткий импульс. Разработали и аппаратурную реализацию метода, которая получила название «Ятаган». В ней используется лазер на рубине с длительностью импульса Воздействие таких коротких импульсов на глазные ткани дает минимальное воспаление. Советские ученые имеют приоритет в деле создания методов лечения глаукомы, это подтверждается еще и тем, что аппаратура «Ятаган» не имеет зарубежных аналогов. Она запатентована в ФРГ, США, Канаде, Англии, Франции и Италии.

Другая болезнь глаз, имеющая тяжелые последствия, называется отслоением сетчатки. Многие из читателей, а уж мальчишки-то обязательно, испытывали в жизни, после неожиданного удара по голове, такое ощущение, когда кажется, что летят «искры» из глаз. Как правило, это состояние остается без последствий. Но не всегда. У некоторых людей в результате удара, или поднятия тяжестей, или резкого падения на землю перед глазами возникали блестки, огненные зигзаги, искры, после чего на глаза легла пелена и значительно ухудшилось зрение. Что же произошло? Вернемся к рис. 26. Стенки глаз образованы тремя оболочками. Наружная играет

защитную роль, средняя в основном питает ткани глазного яблока, внутренняя — сетчатка - обеспечивает сложный процесс зрения. Именно от нее в виде нервных импульсов поступает в мозг зрительная информация. Сетчатка, в свою очередь, состоит из нескольких слоев клеток. Наружный образован световосприннмающнми палочками и цветовоспринимающимн колбочками. Внутренний слон — это нервные волокна, они собираются в зрительный нерв, образуя область «слепого» пятна. Снаружи от «слепого» пятна находится желтое пятно сетчатки, это место наилучшего видения. Сетчатая оболочка, выстилающая дно глазного яблока изнутри, сращена с окружающими тканями всего в двух местах: у ее передней границы и сзади, у соска зрительного нерва. На остальных участках она просто удерживается на своем месте давлением стекловидного вещества, заполняющего глазное яблоко. Теперь становится понятно, что в результате ушиба или перенапряжения происходит частичный отрыв сетчатки или разрыв ее. Тогда через образовавшееся отверстие под сетчатую оболочку проникает часть стекловидного вещества и механически отторгает ее от подложки. При безуспешном лечении сетчатка полностью отслаивается, болезнь осложняется развитием катаракты, вторичвдэй глаукомы, а также помутнением стекловидного вещества.

Поиски методов лечения отслоения сетчатки привели к следующему. Нужно закрыть разрыв сетчатки, но ведь она находится внутри глаза. Предложили способ, состоящий в том, что до больного места добирались с тыльной стороны глаза. Для чего рассекали веки и вытаскивали глазное яблоко наружу. Оно висело только на нервных волокнах. Затем через внешнюю оболочку осуществляли термокоагуляцию, при помощи которой добивались рубцового сращения краев разрыва с прилегающими тканями. Очевидно, что такая сложная операция требует, во-первых, виртуозного мастерства хирурга и, во-вторых, что также очень важно, решимости больного пойти на такой шаг.

С появлением лазеров были начаты исследования по их использованию для лечения отслоения сетчатки. Эти работы проводились в институте имени Г. Гельмгольца в Москве и в клинике имени В. П. Филатова в Одессе. Метод лечения был выбран необычный. Для проникновения к больному месту уже не надо производить разрез века и вытаскивать глазное яблоко. Для этого был

использован прозрачный хрусталик. Именно через него было предложено проводить операцию. Для технической реализации операции был разработан прибор, называемый офтальмокоагулятор марки ОК-1. Прибор состоит из основания, на котором размещены источники питания и электрическая часть аппаратуры с органами управления. На основании на специальном шланге с помощью гибкого соединения подвешена излучающая головка с рубиновым лазером. На одной оптической оси с лазером располагается система прицеливания, которая позволяет через зрачок тщательно исследовать глазное дно, найти пораженное место и навести на него (прицелить) луч лазера. Для этого служат две рукоятки, находящиеся в руках хирурга. Вспышка обеспечивается нажатием кнопки, расположенной на одной из рукояток. Выдвигающаяся шторка предохраняет глаза хирурга во время вспышки. Для удобства работы врача-оператора и обслуживающего персонала прибор снабжен световой и звуковой сигнализацией. Энергия импульсов регулируется от 0,02 до 0,1 Дж. Сама техника операции состоит в следующем. Сначала врач с помощью оптического визира исследует глазное дно больного и, определив границы заболевшего участка, рассчитывает необходимое количество вспышек и потребную энергию каждой вспышки. Затем, следуя по границам заболевшего участка, производит их облучение. Вся операция напоминает сварку металла точечным методом.

При лечении диабетической ретинопатии применяют коагуляции сетчатки зелено-голубым лучом аргонового лазера. Используются лазеры и для лечения катаракты и разрушения внутриглазных опухолей.

Лазеры в ретинопатии

Классические методы исследования функции зрения сводятся к определению остроты зрения и поля зрения. Эти методы основаны на отображении наблюдаемого объекта на сетчатку глаза. При этом одновременно проверяются все три составляющие: оптическая система глаза, сетчатка и зрительный анализатор головного мозга. Если же отображению объекта на сетчатке глаза препятствует помутнение оптических сред, то классические методы оказываются некорректными и не позволяют оценить функцию состояния сетчатки и зрительного анализатора головного мозга. Для прогнозирования

послеоперационной остроты зрения в подооных ситуациях в последние годы стали широко использовать метод РОЗ - ретинальной остроты зрения. Измерение основано на принципе, при котором объект отображается в узловой плоскости глаза наблюдателя, а на сетчатке получается нечеткая картина этого объекта. Если же два когерентных пучка света сфокусировать в узловой плоскости глаза, то на сетчатке в области наложения этих пучков наблюдается интерференционная картина, которая воспринимается как чередование светлых и темных полос. Очень важно, что картина получается независимо от рефракций глаза. Меняя угловую ширину интерференционных полос на сетчатке от большего значения к меньшему, отмечают момент, когда пациент перестает замечать полосы. Тем самым определяют порог разрешающей способности сетчатки, которую принято называть РОЗ.

Метод был предложен в 30-х годах, но лишь в 60-х, когда появились лазеры, его стали широко использовать. В общем случае лазерный ретинометр можно представить следующим образом. Лазерный пучок делят на два примерно равных по интенсивности пучка. Их направляют в глаз таким образом, чтобы они перекрывались на сетчатке. В результате сложения когерентных пучков света на сетчатке образуется интерференционная картина в виде полос. Влияние рефракции глаза на количество полос в значительной мере исключается, если оба пучка фокусируются в узловой плоскости глаза.

- Расстояние между двумя соседними максимумами в интерференционной картине на сетчатке определяется по формуле

где 21 — это расстояние между двумя источниками в узловой плоскости глаза, среднее расстояние от узловой плоскости глаза до сетчатки, X — длина волны лазерного излучения.

Нормальная острота зрения определяется как угловая разрешающая способность глаза.. Она характеризуется плотностью интерференционных линий на градус угла зрения:

При остроте зрения, равной единице, составляет одну линию на две угловые секунды, или 30 полос на градус.

В ряде онкологических институтов Москвы, Ленинграда, Киева применяется лазерное излучение. Для этого используются такие лазеры, как мощностью до 100 Вт, с непрерывным излучением; лазер на азоте с импульсной мощностью 1,5 кВт, гелий-неоновый лазер, работающий в непрерывном режиме с мощностью до 30 мВт, и гелий-кадмиевый лазер с мощностью до 40 мВт. Разработаны и используются три метода лазера ного облучения опухоли:

лазерное облучение, в этом случае облучают опухоли расфокусированным лучом, что приводит к потере клерками способности размножаться, к их гибели;

лазерокоагуляция, разрушение опухоли умеренно сфокусированным лучом, что приводит также к гибели раковых клеток;

лазерная хирургия, иссечение опухоли вместе с прилегающими тканями сфокусированным лучом лазера. Такими методами лечения удается излечивать рак кожи, слизистых оболочек, различных внутренних органов.

Изучением вопросов, связанных с применением лазеров для лечения раковых опухолей, занимался Национальный институт рака США. Один из вариантов лазерной установки был сделан таким образом. В качестве источника излучения использовался лазер на стекле с неодимом, длина стержня 91 см, диаметр 1,9 см. Лазер состоял из четырех головок, каждая из которых представляла собой пирексовый цилиндр. Этот цилиндр заполняется водой для обеспечения охлаждения. Для возбуждения служит лампа-вспышка мощностью 5 кВт.

Энергия излучения лазера составляла 800 Дж при частоте и изменении длительности каждого импульса от 2 до 4 мс. Весь лазер размещается в челноке, подвешенном к потолку. Набор зеркал, линз и призм, расположенных в соединительном рукаве, обеспечивает передачу энергии к небольшому инструменту, которым хирург манипулирует над оперируемой областью. Операциям на человеке предшествовали эксперименты по использованию лазерного излучения для поражения раковых тканей. Воздействию подвергались ткани, пораженные 14 видами различных злокачественных опухолей. Они облучались с интенсивностью от 17 до Такая плотность облучения обеспечивалась путем

фокусировки луча. Исследования показали, что лазерное излучение оказывает сильное воздействие на ткани злокачественных опухолей, а воздействие их на здоровые ткани минимально. Не было замечено каких-либо изменений в работе сердечно-сосудистых систем, внутренних органов, изменений кожи. Зато установлено, что лазерное излучение хорошо использовать для уничтожения меланомы — сильно пигментированного рака. В Англии ведутся исследования по применению лазеров в нейрохирургии. Поскольку сама излучающая головка тяжелая, то используют волоконную оптику для подведения лучистого потока к оперируемому участку. Волоконная оптика и лазерное излучение используются при операциях на желудке и пищеводе. Этому служит тонкий жгут, который вводят больному через рот. В жгуте размещаются: волокна, обеспечивающие передачу на экран анализируемого и оперируемого участков, волокна, обеспечивающие подсветку участков обычным светом, волокна, обеспечивающие передачу лазерного излучения, необходимого для выполнения операции.

Обнаружено весьма эффективное биологическое воздействие красного гелий-неонового лазера. Его стали использовать для лечения заболеваний слизистой оболочки рта, для сращивания костей после переломов, для лечения заболевания вен, приводящего к трофическим язвам, для лечения послеожоговых ран.

Основные характеристики лазерных медицинских установок приведены в табл. 14.

Таблица 14 (см. скан) Лазерные медицинские установки [5]

(см. скан)