Применение лазеров в офтальмологии. Вопросы лазерной офтальмологии

Микрохирургия позволяет выполнять хирургическое лечение особо хрупких органов, имеющих сложное строение. Кроме немалого практического опыта хирургов высокой квалификации, микрохирургические операции требуют использование специального вспомогательного инструментария и оборудования, а также особых техник операций.

Преимущества лазерной микрохирургии глаза – чего позволяют достичь операции лазером в офтальмологии?

Микрохирургические методы лечения нашли свою точку приложения в отоларингологии (лечение глухоты), восстановительных операциях на кисти и в офтальмологии. В последнем случае, микрохирургия глаза получила новый толчок в своём развитии при введении в широкую практику лазерной технологии в 1984 году.

Особенности воздействия длины волны и дозы светового излучения лазера на биологические ткани, стали основой для его использования в микрохирургии глаза.

Аргоновый лазер.

Посредством температурного воздействия, обладает свойством «сшивания» тканей.

Инфракрасный YAG-лазер.

Используется для микроразрезов.

Инфракрасный СО2-лазер.

Продолжительное тепловое воздействие, приводит к испарению ткани.

Лазеры жёсткого УФ-диапазона.

Избирательное удаление части биологических тканей, изменение их структуры и свойств.

Лазеры низкоинтенсивного красного излучения (HE-NE-лазеры).

Стимулирующее воздействие, приводящее к ускорению заживления, снижения воспаления, противоаллергический эффект.

Кроме того, использование лазерной технологии в исследовании нарушений функций глаза позволяет ставить диагнозы предельно чётко — например, такие методы, как лазерная интерферометрия и офтальмоскопия.

Важные достоинства операций с помощью лазера:

Исполнение их в поликлинических условиях с использованием минимальной местной анестезии при полной безболезненности.
Минимальность влияния на окружающую точки воздействия ткань.
Общая продолжительность всех манипуляций (зависит от вида операции) от нескольких секунд, до 10-15 минут.
Крайне низкая, на уровне десятой части процента, вероятность осложнений во время манипуляции и после них.
В случае необходимости повторного воздействия лазером на глаз – отсутствие противопоказаний для этого.
Разработка компьютерного обеспечения операций позволила значительно улучшить точность объёма и последовательность необходимых движений во время операции.

Виды операций с помощью лазера в офтальмологии – какие заболевания лечит лазерная микрохирургия глаза?

Показания для использования лазерной микрохирургии:

Атрофические процессы в сетчатке, обусловленные возрастом больного.
Близорукость, дальнозоркость, астигматизм.
Риск (угроза) .
Вторичные изменения в сетчатке при сахарном диабете, тромбозе сосудов глаза и при других заболеваниях.
Гемофтальмы (кровь в полости глаза) и спайки после травм.

Разновидности операций на глазах с использованием лазера.
Существуют несколько технологий, испытанных временем, являющихся основой любого современного хирургического лечения болезней глаза. Каждая из них имеет свои показания и противопоказания, зависящие от результатов предварительного инструментального исследования причин изменения зрения и состояния тканей глаза.

Экзимер-лазерная операция (фоторефракционная кератэктомия).

Проводятся для изменения переломляющих свойств роговицы (в сторону повышения их или понижения) — итогом чего становится более чёткая фокусировка изображения на сетчатке, с улучшением остроты зрения. Это происходит при дозированном испарении слоёв роговицы глаза с помощью луча лазера.

(лазерный интрастромальный кератомилез).

Совместное использование методов микрохирургии и экзимер-лазерной операции. Изначально микроножом срезается часть роговицы, обнажая её более глубокие слои роговицы и структур глаза, на которые и воздействует луч лазера. Затем, срезанный лоскут роговицы устанавливается обратно.

Операция LASEK (лазерный эпителиальный кератомилез).

Этот тип операций, при своём использовании, исключает использование микроножа. Специальными микроинструментами временно снимается наружный эпителиальный слой роговицы в точке предполагаемого воздействия лазера, после чего он возвращается обратно. Эта технология даёт возможность одновременной операции на двух глазах.

Открытие лазерных систем моментально привлекло внимание всех сфер человеческой деятельности. Во многих отраслях науки и техники они нашли своё применение. В медицине первопроходцем стало лечение глаз.

Именно в офтальмологии впервые стали использовать лазеры для диагностики и коррекции. С течением времени и развитием обеих направлений (физики лазеров и медицины) удалось достигнуть высоких результатов и в наши дни это – ключевой инструмент врачей. Но что лазер в медицине представляет из себя?

Обобщённо, лазер – это специфический источник света. Он имеет ряд отличий от прочих источников, в том числе концентрированность и направленность. Пользователь имеет возможность направлять пучок света в необходимую точку и при этом избегать рассеивания и утраты ценных свойств.

Внутри луча происходит индуцирование в атомах и молекулах, которое можно точно регулировать в соответствии с потребностями. Технология устройства и работы лазерной системы проста и включает в себя 4 основных элемента:

Источник напряжения (накачки). Иными словами, энергия для работы.
Непрозрачное зеркало, которое выполняет роль задней стенки ёмкости, где находится активная среда.
Полупрозрачное зеркало, через которое генерируемый луч выходит в свет.
Непосредственно активная среда. Её также называют генерирующим материалом. Это вещество, молекулы которого формируют лазерный луч с заданными характеристиками.

Разделение офтальмологических лазеров на виды происходит именно по последнему критерию.

Сейчас на практике выделяют следующие виды лазеров, применяемых для лечения глаз:

Эксимерные. Этот вид системы создаёт рабочее излучение в ультрафиолетовом диапазоне спектра (от 193 до 351 нанометра). Он используется для работы с локальными участками повреждённой ткани. Отличается высокой точностью. Обязателен при лечении глаукомы и негативных изменений роговицы глазного яблока. После его работы значительно сокращается восстановительный период.
Аргоновый тип. В качестве активной среды используется газ аргон. Луч формируется в промежутке длин волн между 488 и 514 нанометров, что соответствует синему и зелёному участку спектра. Главное направление применения – устранение патологий в сосудах.
Криптоновый вид. Работает в жёлтом и красном диапазоне спектра (568 – 647 нм). Особенно полезен при работе по коагуляции центральных долей сетчатки глаза.
Диодный. Инфракрасный участок спектра волн (810 нм). Отличается глубоким проникновением в оболочку сосудов и полезен при лечении макулярных участков сетчатки глаза.
Фемтосекундные. Лазеры, работающие в инфракрасном диапазоне. Часто объединяются с эксимерным в единую систему. Отличаются сверхвысокой скоростью, что позволяет применять их для пациентов с тонкой роговицей. Высокая точность работы позволяет создавать лоскут роговицы на заданном месте с установленными параметрами.
Гелий-неоновый. Рабочая длина волны 630 нм. Важный инструмент в руках офтальмолога. Потому что оказывает мощное стимулирующее воздействие на ткани, снимает воспаление и способствует регенерации тканей.
Десятиуглекислотные. Инфракрасный диапазон (10,6 мкм). Используются для испарения ткани и удаления злокачественных наростов.

Кроме этой градации, выделяют:

Мощные, которые оказывают значительное воздействие на поверхность.
Слабые, воздействие которых практически незаметно.

Мощность также определяется используемым веществом в системе.

Кто изобрел лазер и когда впервые он был применен в хирургии глаза?

Технологию вынужденного усиления света предсказал Эйнштейн в годы Первой мировой войны. В своих работах он описал физические основы работы лазера. После этого на протяжении почти 50 лет множество учёных прорабатывали составные элементы теории лазеров, чем заложили мощный фундамент развития отрасли знания.

В 1960 году Томас Мейман продемонстрировал первый работающий прототип лазера. 16 мая того года считается днём рождения лазерных систем – новой эры в развитии человечества.

Появление прибора стимулировало изучение его практического применения, в частности в медицине. Уже в 1963 году появились первые опубликованные результаты исследований по лазерной коагуляции, проведённые Кэмбеллом и Цвенгом. Вскоре Краснов обосновал возможность применения эффекта фоторазрыва для лечения катаракты. В американских клиниках в конце 70-х их активно применяли в качестве альтернативы скальпелю, что снижало кровопотери и обеспечивала высокую точность разрезов.

Сейчас лазер стал основой современной офтальмологии.

Принцип работы и характеристики луча

В зависимости от устройства, активной генерирующей среды и настроек системы эти приборы могут выполнять различную работу. Принцип действия луча позволяет доктору составлять программу оптимального лечения. В современной офтальмологии выделяют следующие принципы воздействия лазера на ткани:

Лазерная коагуляция. Под термическим воздействием происходит приваривание отслоившихся частей ткани и восстановление структуры тканей.

Фотодеструкция. Лазер прогревается до максимальной мощности и производит разрезание тканей для последующего восстановления.

Фотоиспарение. При длительной обработке участка с помощью специально настроенного лазера происходит выпаривание ткани.

Фотоабляция. Распространённая операция, которая позволяет удалить повреждённые ткани предельно бережно.

Лазерстимуляция. Принцип действия, лежащий в основе этого метода, обеспечивает протекание фотохимических процессов, оказывающих стимулирующее и восстанавливающее воздействие на ткани глаза.

Устройство офтальмологического лазера

Определяющим элементом в работе лазера является активная среда. Вещество, применяемое в работе, обуславливает применение источника энергии. Каждый газ требует особенного энергоносителя и способа доставки энергии.

Составные элементы конструкции описаны выше. В офтальмологическом лазерном оборудовании особое внимание уделено управлению работой системы. Врач получает возможность настраивать лазер с высокой точностью. Система датчиков и рычагов управления позволяет проводить широкий спектр операций.

Техника безопасности при работе с лазером: что следует знать окулисту

Каждый прибор имеет технический паспорт, где подробно изложены параметры оборудования. Эти характеристики определяют вредность прибора и меры необходимой безопасности. Окулист, при длительной работе с лазерами, должен строго соблюдать предписанные нормы поведения для предотвращения травмирования:

При работе с оборудованием необходимо использовать защитные очки с установленными характеристиками, которые рассчитаны на защиту от конкретного типа излучения.
Строго соблюдать график работы – обязательно делать перерывы в работе!
При наличии противопоказаний (злокачественные опухоли, индивидуальные показания, беременность) работать с лазерами запрещено!

Применения лазерных технологий в офтальмологии обеспечивает высококачественную диагностику, оперативное принятие верного решения и достижение отличного результата в ходе операций любой сложности.

17-03-2015, 11:28

Описание

Несомненно, что наибольшие успехи лазерной медицины как в исследовательской, так и в практической областях имеют место в клинической офтальмологии. Первые медико-биологические исследования действия лазерного излучения и успешное использование его в лечебных целях осуществили именно офтальмологи. Это было выполнено в начале 60-х годов на пионере оптических квантовых генераторов- твердотельном лазере на рубине. С тех пор и до настоящего времени практически все вновь создаваемые лазеры являются предметом пристального научного интереса офтальмологов - исследователей и клиницистов.

Открыто и изучено множество биологических эффектов действия лазерного излучения на структуры глаза и на их базе разработаны лечебные методы. В клинической офтальмологии нашли практическое применение лазеры от короткого ультрафиолета (УФ) до дальней инфракрасной (ИК) области спектра практически во всем освоенном временном интервале - от фемтосекундных импульсов до непрерывного излучения. В таких странах, как США, Франция, Англия, Россия, Италия, Япония, занимающих передовые позиции в лазерной офтальмологии, удельный вес лазерных хирургических операций, выполняемых как самостоятельно, так и в сочетании с другими методами лечения чрезвычайно высок и достигает 90-95 % при некоторых видах патологии.

В первоначальный период развития лазерной техники она преимущественно использовалась для фиксации внутриглазных оболочек, однако результатом бурного развития лазерных технологий в последующие десятилетия стало внедрение лазерных методов лечения практически во все разделы офтальмологии и ее выделение в качестве самостоятельного направления офтальмологической науки и практики. Как было показано в ряде работ, определенные задачи оказалось возможным решать с помощь лазеров и при последствиях бытовых и боевых повреждений органа зрения. Целью настоящей главы является ознакомление читателя с возможностями современных лазерных технологий в лечении таких состояний.

ТИПЫ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ И СВОЙСТВА ИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Действие любого лазера основано на способности некоторых веществ генерировать электромагнитные излучения с особыми свойствами под влиянием внешнего источника энергии (источника накачки). Эти вещества, которые называют активными средами, могут быть кристаллами, например, рубина, алюмоиттриевого граната, активированного неодимом, гольмием, иттербий-эрбием; газами, такими как аргон, смесь гелия и неона, криптон, пары меди. Активными средами могут быть также полупроводники и растворы красителей. Как правило, активная среда определяет и название лазера (аргоновый, рубиновый и т. д). Именно активная среда определяет длину волны и другие параметры излучения лазера. Накачка активной среды чаще всего осуществляется мощным световым источником или электричеством. Под влиянием энергии накачки электроны активной среды возбуждаются, меняют свой энергетический уровень и испускают при этом излучение со свойственными только данной среде характеристиками. Принципиальная схема лазера представлена на рис. 130.

Активная среда, в данном случае кристалл, помещена соосно внутри оптического резонатора, образованного из двух зеркал. Зеркала, одно из которых является полупрозрачным для излучения генерируемой длины волны, расположены строго под углом 90° к оси резонатора. В процессе оптической накачки испускаемое возбужденными атомами стимулированное излучение, совпадающее с направлением оси оптического резонатора, усиливается за счет многократного переотражения от зеркал резонатора при прохождении через активную среду и в конечном итоге выводится со стороны полупрозрачного зеркала. Полученное излучение с помощью оптических элементов или волоконных гибких световодов передается на офтальмологический прибор (щелевая лампа, налобный бинокулярный офтальмоскоп) либо на эндо- или транссклеральные инструменты, через которые оно доставляется к объекту воздействия- тканям глаза.

Лазерное излучение обладает уникальными свойствами по сравнению с излучением обычных полихроматических источников света. Это излучение высококогерентно во времени (монохроматичность) и в пространстве (малая расходимость). Такое излучение можно сфокусировать с помощью оптической системы в объем, размер которого в осевом и ортогональном направлениях в пределе может достигать значений длины волны. Это принципиально недостижимо при использовании обычных оптических источников света из-за их значительных угловых размеров, а также хроматических аберраций, возникающих вследствие разности преломления лучей различных волн, не позволяющих собрать их в одну точку.

В сочетании с такими важными свойствами лазерного луча, как высокие энергетические параметры (мощность, энергия в импульсе) и короткие экспозиции, возможно получать в фокусе оптической системы невиданные для обычных оптических источников света плотности и мощности, достаточные для того, чтобы расплавить или разрушить любой известный на земле материал.

Лазерное излучение имеет свойство сохранять форму волнового фронта колебаний и менять фазу волны с определенной регулярностью в пространстве в точке наблюдения. При взаимодействии излучения с биологическими структурами пространственная когерентность утрачивается вследствие имеющего место процесса рассеяния на клеточных структурных компонентах (мембраны, органеллы, пигментные включения). То есть пространственная когерентность не относится к важным свойствам с точки зрения интересов применения лазеров в лечебных целях. Однако она является определяющей при обосновании большинства медицинских диагностических методов, а также для голографии и некоторых других немедицинских применений.

В настоящее время лазеры перекрывают практически всю гамму оптического диапазона длин волн от ближнего ультрафиолета до дальней инфракрасной области и по этому признаку разделяются на ультрафиолетовые, инфракрасные и работающие в видимом диапазоне (рис. 131).

Важное для медицинской практики свойство лазеров - их способность генерировать излучение в различных временных режимах. Так, большинство твердотельных лазеров излучают свет короткими импульсами длительностью порядка одной или нескольких миллисекунд. К таким лазерам из приведенных на рис. 131 относятся рубиновый, неодимовый и иттербий-эрбиевый, которые называют импульсными. С помощью специальных устройств - фототропных затворов - эти излучаемые в режиме свободной генерации импульсы можно укоротить до нескольких нано- и даже пикосекунд. Эти режимы называют, соответственно, режимами модулированной добротности и синхронизации мод. Первый лазер медицинского назначения «Ятаган», работавший в режиме модулированной добротности, или моноимпульсном режиме, был предложен М. М. Красновым и соавт. в 1974 г. для лечения глаукомы. Во всех импульсных лазерах интенсивность воздействия на ткани можно регулировать только изменением энергии в импульсе.

Большинство газовых лазеров излучают свет непрерывно в течение всего времени накачки и называются, соответственно, лазерами непрерывного излучения. Среди применяемых в офтальмологии к ним относятся аргоновый, криптоновый, лазер на углекислом газе и гелий-неоновый. Для получения импульса нужной длительности эти лазеры снабжаются специальными затворами. Достоинством их является возможность регулировать интенсивность воздействия на ткани с помощью изменения как мощности, так и длительности воздействия.

Наконец, по мощности и, следовательно, по степени опасности излучения для человека лазеры делятся на 4 класса. К лазерам 1-го класса относятся те, излучение которых не представляет опасности для глаз и кожи. К лазерам 2-го класса относятся лазеры, излучение которых может вызвать повреждение глаз прямым или зеркально отраженным излучением. Излучение лазеров 3-го класса опасно для глаз и при диффузном отражении на расстоянии 10 см от отражающей поверхности. К лазерам 4-го класса относятся мощные лазеры, диффузно отраженное излучение которых опасно даже для кожи на том же расстоянии от отражающей поверхности. Большинство используемых в офтальмологии лазеров относятся к 1-му и 2-му классам мощности.

Энергетическая эффективность импульсного лазерного излучения выражается энергией в импульсе и измеряется в джоулях (Дж) или его тысячных долях- миллиджоулях (мДж). Для решения большинства офтальмологических проблем достаточна энергия в импульсе длительностью 10 не порядка 1-8 мДж. Мощность лазеров непрерывного из-
лучения измеряется в ваттах (Вт) или милливаттах (мВт). В офтальмологии чаще всего используются лазерь мощностью до 3 Вт, в общей хирургии- до сотни ватт.

КРИТЕРИИ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ЛЕЧЕБНЫХ ЦЕЛЕЙ

Эффект лазерного воздействия на ткани глаза зависит от трех основных параметров лазерного излучения: длины волны, энергетических характеристик (мощности, энергии в импульсе) и режима генерации (непрерывный, импульсный). Рассмотрим значения каждого из них в перечисленной последовательности.

Выбор длины волны излучения для воздействия на структуры глазного яблока зависит от их абсорбционных характеристик для каждой из длин волн. Спектр поглощения данной ткани определяется типом основных поглощающих центров, или хромофоров, а также содержащейся в ткани водой. Так, роговица абсорбирует (поглощает) излучение ультрафиолетовой части спектра за счет аминокислот, белков и нуклеиновых кислот, которые играют роль хромофора в этом случае (рис 132), а также ИК-излучение с 1,5 мкм и более, но роль хромофора в этом случае, с ростом длины волны, начинает играть преимущественно содержащаяся в ее ткани вода. Другими словами, роговица является непрозрачной для УФ- и ИК-излучения указанного диапазона, и такие излучения могут быть использованы для воздействия на нее в целях повреждения или лечения. В то же время роговица не содержит хромофоров для видимой в ближней ИК-части спектра, и излучения этих длин волн свободно пропускаются ею, достигая глубжележащих структур.

Оболочки и структурные элементы глазного дна также по-разному поглощают излучения видимого и ближнего ИК-диапазона длин волн, пропускаемого роговицей. Меланиновые гранулы пигментного эпителия и сосудистой оболочки являются лучшим хромофором для этого диапазона длин волн, они поглощают 70 % лучей сине-зеленого цвета, более 50 %- красного и около 15 %- ближнего инфракрасного. Вследствие этого данные излучения могут быть эффективно использованы для воздействия на глазное дно. При этом следует также принимать во внимание, что все гемоглобинсодержащие структуры на глазном дне (сосуды, кровоизлияния) прекрасно поглощают сине-зеленое или чисто зеленое излучение, например, аргонового лазера или N1:VАО-лазеров с удвоением частоты, но слабо поглощают красные лучи, например, криптонового и диодного лазеров, которые вследствие этого неэффективны для прямой коагуляции сосудов.

Необходимо учитывать также особенности абсорбции излучений разных длин волн сетчаткой. Последняя поглощает более 10 % коротковолнового сине-зеленого излучения, что может привести к ее неоправданно массивному повреждению при необходимости коагулировать субретинальные структуры. Опасность повреждения нервных волокон сетчатки еще более возрастает при применении этих длин волн в макулярной области, желтый пигмент которой их интенсивно поглощает. В связи с этим для работы в этой области сетчатки оптимальны лазеры, излучающие в более длинноволновой части спектра, в частности диодный лазер (0,81 мкм). Таким образом, роль длины волны излучения лазеров в конечном результате его воздействия на ткань реализуется в строгой зависимости от спектральных характеристик самой ткани и может быть представлена в виде схемы (рис. 133).

Ориентируясь на данную схему, следует иметь в виду, что роговица по-разному поглощает излучение и в пределах УФ-диапазона. Чем больше длина волны, тем большая часть излучения проникает и в более глубоколежащие образования, в частности во влагу передней камеры и стекловидное тело, а самая длинная часть может достигать и сетчатки, в особенности при афакии.

Такая же закономерность характерна и для излучения ИК-диапазона. Так, излучение полупроводникового лазера длиной волны 0,81 мкм на 97 % проходит через оптические среды и достигает глазного дна, т. е. в таком же проценте, как и видимое красное, и лишь 3 % его поглощают оптические среды. Но при увеличении длины волны до 1 мкм (неодимовый лазер) оптические среды поглощают уже 67 % излучения, и лишь 33 % достигает глазного дна. Отсюда следует, что при использовании данного лазера для коагуляции образований на глазном дне большими дозами излучения неизбежно тепловое повреждение ткани роговицы и хрусталика.

В не меньшей степени эффект лазерного воздействия определяется энергетическими параметрами излучения. Излучение малой плотности мощности порядка 0,1 мВт/см2 не вызывает повреждений биологических тканей, но оказывает биостимулирующий эффект, наличие которого установлено на многих биологических объектах. Точный механизм стимулирующего действия лазерного излучения не ясен до настоящего времени, но предполагается, что в основе его лежит взаимодействие света с фотосенсибилизаторами - веществами, молекулы которых поглощают свет и передают энергию другим молекулам, лишенным этой способности. Ускорение регенераторного процесса под влиянием лазерного воздействия в целом складывается из уменьшения длительности фаз воспаления и интенсификации восстановительных механизмов.

Происходит изменение временных параметров процессов, составляющих эти фазы: сосудистой и макрофагальной реакций, формирования грануляционной ткани, созревания соединительной ткани, восстановления органоспецифичности (полнота дифференцировки специализированных структур). На уменьшение длительности фаз воспалительного процесса указывают многие исследователи, и, что особенно важно, при этом отмечено подавление экссудативной и инфильтративной реакций. Воздействие лазерным излучением на поврежденную ткань приводит к уменьшению интерстициального и внутриклеточного отеков, что связывают с усилением кровотока в тканях, активизацией транспорта веществ через сосудистую стенку, а также с интенсивным формированием сосудов, особенно капилляров. Уменьшение отека и тканевого напряжения в пораженной ткани (очаге поражения), естественно, сопровождается ослаблением болевого синдрома.

Способность лазерного излучения активизировать процессы метаболизма клеток и тканей в наибольшей степени проявляется в условиях патологии. Ускорение дифференцировки клеток и восстановления их функциональной активности лежит в основе лазерной стимуляции собственно регенеративного процесса. Таким образом, лазерное воздействие приводит к своего рода сбалансированности функций отдельных взаимосвязанных и взаимозависимых групп клеточных элементов. Одним из эффектов воздействия лазерного излучения на регенерирующую ткань является повышение митотической активности клеток, при этом происходит изменение временной характеристики митотического цикла- укорачиваются его фазы. Отмечается также снижение количества хромосомных нарушений при делении клеток. Большое значение в чувствительности биологических объектов к лазерному воздействию имеет спектральная характеристика самого субстрата- соответствие максимума поглощения длин волн излучения. В связи с этим лазерную терапию следует проводить с учетом оптических свойств тканей, повышая восприимчивость к лазерному облучению путем нанесения специальных веществ на область непосредственного воздействия.

Излучение мощностью порядка 0,1-1,0 Вт, в зависимости от диаметра и времени воздействия, поглощаясь в ткани, вызывает ее тепловое повреждение, которое проявляется при достижении температуры 45 °С и выше денатурацией и коагуляцией белков. Исходом такого воздействия является слипчивое воспаление, уплотнение ткани за счет образования рубца и ее частичное рассасывание. При дальнейшем увеличении мощности излучения и повышении температуры нагрева выше 100 °С происходит быстрое объемное расширение ткани за счет кипения тканевой жидкости с образованием газовых пузырей, которые, расширяясь, приводят к механическому разрыву ткани. Этот процесс сопровождается возникновением ультразвуковых колебаний, которые быстро затухают по мере удаления от эпицентра воздействия, но могут приводить к дистантному повреждению тканей, особенно внутри полого органа, к каким относится глазное яблоко.

Дальнейшее увеличение мощности излучения до величин, способных нагреть ткань до температуры 200-300 С, приводит к ее обугливанию, выгоранию и даже к испарению твердых составляющих ткани. Этот эффект обычно обозначают термином «фотоабляция» и используют в офтальмологии достаточно широко, в частности для выжигания небольших, хорошо пигментированных опухолей век и слезного мясца, а также в рефракционной хирургии. Первоначально этот термин использовали для определения испарения с помощью УФ-лазеров, но в широком смысле он характеризует аналогичный эффект немедленного удаления ткани и другими, в частности ИК-лазерами.

Эффект воздействия лазерного излучения на ткань определяется не только длиной волны и мощностью излучения, но и временем, в течение которого при других равных условиях это излучение воздействует на нее, или, другими словами, режимом работы лазера- импульсным, моноимпульсным или непрерывного излучения. Импульсные лазеры, как указывалось выше, генерируют излучение малой фиксированной длительности, поэтому степень нагрева ткани можно регулировать только за счет одного параметра - энергии в импульсе. Но увеличение поглощенной энергии в ткани за столь короткое время сверх определенной величины вследствие, например, естественных колебаний ее в импульсе или более выраженной пигментации в данной точке ткани из-за малой «терапевтической широты» импульсных излучений чревато образованием пара и акустической волны с неизбежным разрывом ткани. Эта особенность импульсных лазеров свободной генерации стала главной причиной практически полного отказа от их использования для целей коагуляции тканей глазного дна.

За еще более короткое время воздействия энергией лазеров (1-10 мДж), работающих в режимах модулированной добротности или синхронизации мод резонатора, при острой фокусировке с углом сходимости 16-18° в фокусе оптической системы (диаметр пятна 10-30 мкм) достигается плотность мощности более 1010 Вт/см. При этом напряженность электрической составляющей излучения превышает 101(1 Вт/см. Это вызывает микролокальный электрический пробой с образованием плазмы. В эпицентре пробоя возникает вторичная мощная, быстро затухающая во времени и пространстве локальная гидродинамическая волна, и избыточное давление достигает значения 103-104, действие которого значительно превышает силу межмолекулярных связей в биоструктурах. Это и является причиной имеющих место локальных, соответствующих размеру диаметра фокального пятна, микрофотодеструкций в глазных тканях в результате действия ультракоротких лазерных импульсов.

Такие лазеры широко используются в офтальмологии для разрушения помутневшей задней капсулы хрусталика, витреоретинальных шварт, иридотомии и других подобных целей.

СОВРЕМЕННЫЕ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИЕ ЛАЗЕРЫ

Среди лазеров, позволяющих коагулировать ткани, в настоящее время по-прежнему наиболее популярными и часто используемыми остаются аргоновые офтальмокоагуляторы (488 и 514 нм), впервые созданные в США в начале 70-х годов. В нашей стране первый такой лазер запатентован и создан в 1982 г. и под названием «Лиман-2» выпускался вплоть до последнего времени на Загорском оптико-механическом заводе. Этот лазер (рис. 134) сыграл большую роль в распространении лазерных методов лечения в России и, хотя морально устарел, еще используется в ряде лечебных учреждений.

За рубежом эти лазеры выпускаются многими фирмами, из которых в России наиболее известны «Carl Zeiss» (Германия) со своей моделью «Visulas Argon» и «Coherent» (США), создавшая универсальную передвижную установку в виде чемодана «Ultima 2000 SE Argon Laser System», которая может быть использована как транспупиллярно, так и эндовитреально в операционном блоке. В последнее время на российский рынок активно выходят японские фирмы, например «Nсlек» со своей моделью аргонового лазера. Серьезным конкурентом аргоновому лазеру становятся в последнее время лазеры с удвоением частоты, позволяющие получать чисто зеленое излучение без синей составляющей (532 нм), что существенно расширяет возможности их использования в макулярной зоне. Наиболее известной из них является модель «ОрМИаШБ 532» фирмы «Асоп» (США). Этот лазер является твердотельным и, соответственно, более портативным и лишенным некоторых недостатков газовых лазеров, он имеет такую же мощность (3 Вт), может использоваться в режиме эндолазера, а также дает возможность получать излучение с длиной волны 1,06 мкм. Накопленный нами опыт применения такого лазера показал его несомненные достоинства.

С конца 80-х годов все более прочные позиции в офтальмологии завоевывают диодные (полупроводниковые) офтальмокоагуляторы (0,81 мкм). Первый российский диодный коагулятор создан нами в 1989 г. и в настоящее время изготавливается в Санкт-Петербурге фирмой «Милон». Этот прибор марки МЛ-200 отличается компактностью и малой массой (4 кг), что позволило полностью изменить идеологию компоновки офтальмокоагуляторов. В нем не офтальмологический прибор, в данном случае щелевая лампа, является дополнением к лазеру, а наоборот, лазер органично вписан в офтальмологический прибор, не увеличивая его габариты (рис. 135). Лазер имеет также блок для эндокоагуляции. Портативность и малая масса прибора важны для военно-полевой офтальмологии, особенно с учетом того, что по мощности (4 Вт) последняя модель лазера даже превосходит аргоновый.

Достоинствами прибора являются также бесшумность работы, высокая надежность из-за отсутствия газовых трубок, ламп накачки и долговечности кристалла полупроводника, на порядок большая по сравнению с газовыми лазерами экономичность. Опыт клинического использования лазера показал, что коагуляция его излучением легче переносится больными, так как оно, будучи невидимым для больного, не обладает слепящим действием, свойственным зеленой части спектра, к которой максимально чувствителен глаз человека. С помощью диодного лазера можно решать практически те же задачи, что и с помощью аргонового, кроме прямой коагуляции сосудов, так как его излучение хуже, чем сине-зеленое, поглощается гемоглобином крови. В то же время он незаменим при лечении различных видов патологии макулярной области сетчатки, так как липофусцин не поглощает его излучение. Диодный офтальмоэндолазер с набором волоконно- оптического инструмента (рис. 136) для транссклеральной и эндофотокоагуляции сетчатки и цилиарного тела марки AJI-6000 в Санкт-Петербурге выпускают совместно фирмы «Медлаз» и «Алком медика». Диодные лазеры выпускаются также зарубежными фирмами «Iris» (США), «Carl Zeiss» (Германия), «Nidek» (Япония), но стоимость этих приборов в 5-7 раз выше.

В среднем и дальнем ИК-В- и ИК-С-диапазонах в России усилиями сотрудников кафедры офтальмологии ВМедА и Государственного оптического института созданы опытные образцы лазеров «Ладога-Неодим» (1,06/1,32 мкм), «Ладога-Эрбий» (1,54 мкм) (рис. 137) и гольмиевого лазера (2,09 мкм), результаты клинических исследований которых обобщены в работах А. Ф. Гацу и соавт., Э. В. Бойко и соавт. В США фирма «Sunrise Technologies» создала Ho.YAG-лазер (2,1 мкм) для термокератопластики и склеро- стомии «Corneal Shaping System» с энергией в импульсе до 300 мДж, но прибор разрешен только в исследовательских целях. В Германии фирма «Aesculap - M?dit?e Gmbh» выпустила на рынок на базе Er:YAG-лазера «VCL-29» две установки- одну для склеростомии, капсулорексиса и факофрагментации и другую- для фотоабляции кожных тканей, которые пока используются в основном для научной работы.

Первый отечественный моноимпульсный рубиновый лазерный фо-тодеструктор «Ятаган» разработки МЭП и производства Ульяновского электролампового завода в настоящее время выпускается в модифицированном варианте «Ятаган-4», выполненном на базе Nd:YAG. На Сергиево-Посадском оптико-механическом заводе выпускается лазерный Nd:YA «Капсула» разработки КБТМ и ГОИ. Фирмы многих развитых стран предлагают большой выбор современных Nd; Y AG-лазеров, используемых в основном для капсуло- и иридотомии.

Это Visulas -YAG фирмы «Carl Zeiss» (рис. 138) в трех модификациях, MQL-12 фирмы «Aesculap» из Германии, Nanolas-15, фирмы «Biophysic medical» из Франции, YAG-3000LE фирмы «Alcon», 7970 Nd: YAG Laser фирмы «Coherent» из США, Iscra-Laser из Словакии и многие другие. Все они имеют длину волны излучения 1,06 мкм, длительность импульса порядка 3~5 не и энергию в импульсе порядка 10 мДж.
Ультрафизиологические (эксимерные) лазеры на флюориде аргона для кэратектомии представляют собой сложные, громоздкие и дорогие компьютеризированные приборы, генерирующие излучение с длиной волны 0,193 мкм с энергией в импульсе около 200 мДж и с частотой повторения импульсов от 1 до 30 Гц. В России первая рефракционная эксимер-лазерная установка создана в МНТК «Микрохирургия глаза» еще в 1988 г. на базе лазера EVG-201 немецкой фирмы «Lambda-Physik».

Она снабжена отечественной оригинальной формирующей системой на основе абсорбционной газовой ячейки, которая позволяет обеспечить плавное изменение рефракции роговицы в любой ее точке. Такие установки работают в Москве и Иркутском филиале МНТК «Микрохирургия глаза». В США только в 1996 г. было получено официальное разрешение FDA (Food and Drug Administration - государственный разрешительный орган) на клиническое применение этих лазеров, которые производятся только рядом компаний, например «Summit Technology» производит лазер Omni-Med, «VISC Inc» - систему 20/20 и т. д. Для европейского потребителя наиболее доступна система MEL-60 фирмы «Aesculap M?dit?e Gmbh» (Германия). Активно внедряется со своей лазерной техникой на русский рынок японская фирма «Nidek», лазеры которой типа ЕС-5000 уже работают в коммерческих лазерных центрах Москвы, Санкт-Петербурга и Челябинска (рис. 139).

Глазной лазерный стимулятор «Монокль» разработки ГОИ, НИИ гигиены труда и профзаболеваний и ВМедА в настоящее время серийно выпускается на Львовском заводе «Полярон». Прибор выполнен в виде бинокулярных очков, к которым через волоконные световоды проводится стимулирующее красное излучение Не-Ие-лазера, размещенного в портативном электронном блоке (см. рис. 145).

Оптотехнический прием, используемый в «Монокле», позволяет создавать по выбору врача различные условия облучения сетчатки каждого глаза - от тотальной до пятен засветки диаметром 4 мм. Предусмотрено индивидуальное варьирование энергетическими параметрами излучения в пятне засветки на сетчатке каждого глаза.

Низкоэнергетические лазерные стимуляторы производятся и реализуются в Санкт-Петербурге. В частности, фирма «Алком-медика» выпускает стимулирующий полупроводниковый лазер АЛ-010 с длиной волны излучения 0,82 мкм мощностью от 5 до 30 мВт, фирма «Медлаз» предлагает гелий-неоновый лазер «Шатл-1» с длиной волны 0,63 мкм мощностью от 2 до 25 мВт, фирма «ВОЛО» разрабатывает и готовит к выпуску полупроводниковый двухволновый портативный аппарат «Латон-100-03» с длиной волн 0,63 и 0,82 мкм.

ПОДГОТОВКА БОЛЬНЫХ К ЛАЗЕРНЫМ ОПЕРАЦИЯМ

Каждом пациенту проводится общепринятое офтальмологическое обследование в объеме, который зависит от диагноза. Идентификация артериальных ветвей при неоваскуляризации роговицы, детальная картина макулярных повреждений могут быть проведены с помощью флюоресцентной ангиографии. Пациент должен быть подробно проинформирован о цели и ожидаемом результате операции, должно быть получено его письменное согласие на операцию.

При проведении операции на веках и слезном мясце необходима местная инфильтрационная анестезия. Лазерные операции на глазном яблоке и главном дне, как правило, могут быть сделаны после капельной анестезии 0,25 или 0,5 % раствором дикаина. При необходимости коагуляции тканей глазного дна, при циклокоагуляции и при выраженной светобоязни рекомендуется прибегать к парабульбарной или ретробульбарной анестезии. Лазерная эндокоагуляция в ходе витреоретинальных реконструктивных операций, как правило, требует эндотрахеального наркоза.

При лазерных операциях Nd:УАG-лазером обязательным является исследование исходного уровня внутриглазного давления и контроль его после операции, так как возможен его подъем до 35-50 мм в ранние сроки после операции.

лазер луч офтальмология зрение

Лазер используется для сохранения, улучшения и коррекции зрения. Производимый лазером луч поглощается сетчатки. Несмотря на то что остается шрам, а в местах образования шрамов глаз ничего не видит, шрамы настолько пигментными тканями глаза и преобразуется в тепло, это тепло выжигает, или каутеризует, ткань, что часто используется для присоединения отслоившейся малы, что не влияют на остроту зрения.

Лазеры также используются в случаях диабетической ретинопатии (ретинита) для выжигания кровеносных сосудов и снижения последствий дегенерации желтого пятна. Их применяют в случаях серповидно-клеточной ретинопатии, также при глаукоме, увеличивая дренаж, позволяя снять замутненность зрения, вызванную скоплением жидкости внутри глаза, для удаления опухолей на веках, при этом не повреждая само веко и почти не оставляя шрама, для рассекания спаек радужки или разрушения спаек стекловидного тела, которые могут вызвать отслоение сетчатки. Лазеры также используется после некоторых операций по поводу катаракты, когда мембрана мутнеет и снижается зрение.

С помощью лазера в помутневшей мембране делается отверстие. Все это под силу лазеру, и благодаря ему не нужны скальпель, нитки и прочие инструменты. Это означает, что исчезает проблема инфекции. Лазер также может проникать сквозь прозрачную часть глаза, не травмируя его и не причиняя никакой боли. Операцию можно проводить не в стационаре, а в амбулаторных условиях. Благодаря сложной системе наведения под микроскопом и системе подачи лазерного луча, многие из которых компьютеризированы, глазной хирург способен проводить операцию с самой высокой точностью, которая невозможна при использовании традиционного скальпеля. Хотя список применения лазера в хирургии глаза очень длинный, он продолжает увеличиваться. Разрабатывается лазерный зонд, который можно будет ввести непосредственно в глаз больного через крошечное отверстие в склере. Такой лазер позволит хирургу проводить операцию с гораздо большей точностью. Лазер стал широко применяться в лечении заболеваний сетчатки, и, несомненно, он станет еще более распространенным методом в будущем.

Точнее становится наведение лазерного луча, который удаляет аномальные кровеносные сосуды, не травмируя прилежащие здоровые ткани. Методы лечения дегенерации желтого пятна и диабетической ретинопатии также совершенствуются.

В настоящее время интенсивно развивается новое направление в медицине - лазерная микрохирургия глаза. Исследования в этой области ведутся в Одесском Институте глазных болезней имени В. П. Филатова, в Московском НИИ микрохирургии глаза и во многих других "глазных центрах" стран содружества

Первое применение лазеров в офтальмологии было связано с лечением отслоения сетчатки. Внутрь глаза через зрачок посылаются световые импульсы от рубинового лазера (энергия импульса 0,01-0,1 Дж, длительность порядка - 0,1 с.) Они свободно проникают сквозь прозрачное стекловидное тело и поглощаются сетчаткой. Фокусируя излучение на отслоившемся участке, последнюю "приваривают" к глазному дну за счет коагуляции. Операция проходит быстро и совершенно безболезненно.

Вообще, из наиболее серьезных заболеваний глаза, приводящих к слепоте, выделяют пять. Это глаукома, катаракта, отслоение сетчатки, диабетическая ретинопатия и злокачественная опухоль.

Сегодня все эти заболевания успешно лечатся при помощи лазеров, причем только для лечения опухолей разработано и используется три метода:

- Лазерное облучение - облучение опухоли расфокусированным лазерным лучом, приводящее к гибели раковых клеток, потери ими способности к размножению
- Лазерная коагуляция - разрушение опухоли умеренно сфокусированным излучением.

Лазерная хирургия - наиболее радикальный метод. Заключается в иссечении опухоли вместе с прилегающими тканями сфокусированным излучением. Для большинства заболеваний постоянно требуются все новые методы лечения. Но лазерное лечение является таким методом, который сам ищет болезни, чтобы их вылечить.

Впервые для хирургического лечения глаз лазер был применен в 60-х годах XX века и с тех пор используется для сохранения, улучшения и в некоторых случаях коррекции зрения у сотен тысяч мужчин, женщин и детей во всем мире.

Слово лазер является акронимом. Оно было создано из первых букв пяти английских слов - light amplification by stimulated emission of radiation (усиление света путем стимулированной эмиссии радиации).

Для создания лазерного луча в трубку нагнетаются специальные газы, а затем через нее пропускается сильный электрический заряд. Офтальмологические лазеры обычно используют один или три различных газа: аргон, который дает зеленый или зеленовато-голубой свет; криптон, который дает красный или желтый свет; neodymium-yttrium-alluminum-garnet (Nd-YAG), который дает инфракрасный луч.

Аргоновый и криптоновый лазеры называются фотокоагуляторами. Производимый ими луч поглощается пигментными тканями глаза и преобразуется в тепло. Это тепло выжигает, или каутеризует, ткань, оставляя на ней шрам. Этот вид лазера часто используется для присоединения отслоившейся сетчатки. Несмотря на то, что в местах образования шрамов глаз ничего не видит, шрамы настолько малы, что не влияют на остроту зрения.

Эти лазеры также используются в случаях диабетической ретинопатии (ретинита) для выжигания кровеносных сосудов и снижения последствий дегенерации желтого пятна. Их также применяют в случаях серповидно-клеточной ретинопатии, заболевании, наиболее распространенном среди чернокожих пациентов.

Аргоновый и криптоновый лазеры применяются также при глаукоме, увеличивая дренаж, позволяя снять замутненность зрения, вызванную скоплением жидкости внутри глаза. Аргоновый лазер также можно применять для удаления опухолей на веках, при этом не повреждая само веко и почти не оставляя шрама.

Лазер Nd-YAG является фоторазрушителем. Вместо того чтобы выжигать ткань, он ее взрывает. Его можно использовать несколькими способами, например для рассекания спаек радужки или разрушения спаек стекловидного тела, которые могут вызвать отслоение сетчатки.

Этот вид лазера также используется после некоторых операций по поводу катаракты, когда мембрана мутнеет и снижается зрение. С помощью лазера в помутневшей мембране делается отверстие.

Все это под силу лазеру, и благодаря ему не нужны скальпель, нитки и прочие инструменты. Это означает, что исчезает проблема инфекции. Лазер также может проникать сквозь прозрачную часть глаза, не травмируя его и не причиняя никакой боли. Операцию можно проводить не в стационаре, а в амбулаторных условиях.

Благодаря сложной системе наведения под микроскопом и системе подачи лазерного луча, многие из которых компьютеризированы, глазной хирург способен проводить операцию с самой высокой точностью, которая невозможна при использовании традиционного скальпеля.

Хотя список применения лазера в хирургии глаза очень длинный, он продолжает увеличиваться. Разрабатывается лазерный зонд, который можно будет ввести непосредственно в глаз больного через крошечное отверстие в склере. Такой лазер позволит хирургу проводить операцию с гораздо большей точностью.

Лазер стал широко применяться в лечении заболеваний сетчатки, и, несомненно, он станет еще более распространенным методом в будущем. Точнее становится наведение лазерного луча, который удаляет аномальные кровеносные сосуды, не травмируя прилежащие здоровые ткани. Методы лечения дегенерации желтого пятна и диабетической ретинопатии также совершенствуются.

17-03-2015, 11:28