Застосування лазерів в нейрохірургії

4. Застосування лазерів в нейроонкології

В даний час  в хірургічній нейроонкології використовують, головним чином вуглекислотний лазер (довжина хвилі випромінювання 106 мкм), лазер на алюмоітрієвому гранаті  з неодимом (довжина хвилі випромінювання 106 мкм) і аргоновий лазер (довжина хвилі випромінювання 0488-0514 мкм)[1,3,7,9,11,14,16,18,19]. Поряд з цим, досліджуються можливості застосування лазера на окису вуглецю (довжина хвилі випромінювання 5 - 6 мкм), апробуються вуглекислотні лазери з високою потужністю випромінювання,працюють в імпульсному і суперімпульсном режимах, а також високоенергетичні неодимові АІГ-лазери, генеруючі випромінювання з довжиною хвилі 132 мкм і 144 мкм, і КТ-лазери з довжиною хвилі випромінювання 0532 мкм[4,7,8,15]. Перспективним для використання в нейроонкології єгольміевий АІГ лазер c довжиною хвилі випромінювання 21 мкм[2].

Вибір технічних  засобів забезпечення нейрохірургічних втручань визначається параметрами  генерованого лазерного випромінювання, морфологічними змінами, що відбуваються в мозковій речовині,пухлинної тканини і церебральних судинах при лазерному впливі, а також відповідністю цілей і завдань застосування лазерної техніки при тих чи інших операціях очікуваного результату.

У сучасній нейроонкології при хірургічному лікуванні пухлин мозкувикористовують методи лазерної мікрохірургії, лазерної стереотаксії, лазерної ендоскопії та інтерстиціальної лазерної термотерапії (ІЛТТ).

Застосування  високоенергетичного лазерного  випромінювання при проведенні нейроонкологічних  операцій засноване навикористанні ефектів лазерного розтину, лазерної вапоризації, лазерної коагуляції та лазерної термодеструкції біологічних тканин.

Найбільш широке клінічне застосування в нейрохірургії  отримав метод лазерно-мікрохірургічного  видалення пухлин.В Інституті  нейрохірургії при видаленні внутрішньочерепних пухлин використовують вуглекислотний лазер "Саяни МТ" потужністю 60 Вт, неодимовий АІГ лазер "адуга-1" потужністю 50 Вт і гольміевий лазер "Versa Pulse Select" потужністю 45 Вт Мікрохірургічна лазерна техніка була застосована припроведення 225 операцій, в ході яких видаляли супратенторіальні і субтенторіальні пухлини мозку (114 гліом, 9 одиночних метастазів раку, 40 менінгіом, 53 невриноми слухового нерва, 9 аденом гіпофіза). Як показали результати проведених нами клінічних досліджень,застосування нейрохірургічної лазерної техніки дозволяє підвищити радикальність і знизити травматичність операції при пухлинах, що розташовуються в "критичних" областях мозку, що вражають життєво важливі і функціонально значущі його відділи, за умови щадноговідносини до суміжних мозковим структурам, збереження анатомічної та функціональної цілості артеріальних судин і венозних колекторів в зоні оперативного втручання. Лазерно-мікрохірургічних метод дозволяє повністю видалити позамозкові внутрішньочерепніпухлини в максимально дозволене обсязі, в межах функціонально обгрунтованих меж - видалити внутрішньомозкові пухлини.

З урахуванням  особливостей проведення внутрішньочерепних операцій спеціально для цілей мікронейрохірургії на базі високоенергетичнихлазерних апаратів розроблені мікрохірургічні лазерні комплекси, оснащені системою адаптації лазера до операційного мікроскопу і гелій-неонової лазерної пілот-системою прецизійного наведення лазерного випромінювання. Крім того, в процесі операції для цілейкоагуляції можуть бути використані контактні лазерні Коагулятори, розроблені на базі аргонового і неодимового АІГ-лазерів, а також лазерно-хірургічний апарат нового покоління, створений на основі лазерного діода з потужністю на виході волоконної системи 25 Втпри довжині хвилі випромінювання 0805 мкм[20].

Лазерно-мікрохірургічні  методи видалення пухлин мозку мають  ряд особливостей і суттєвих переваг. На відміну від існуючих традиційних  методів, заснованих на застосуванні мікрохірургічногоінструментарію, електрокоагуляції та ультразвукового аспіратора, лазерне видалення пухлини здійснюється безконтактним способом, що виключає фактор механічного впливу на суміжні мозкові структури, черепні нерви і магістральні судини, що знижуєтравматичність хірургічного втручання. Лазерний промінь не перекриває операційне поле, що забезпечує умови для оптимального огляду не залежно від розмірів і глибини хірургічної рани і дозволяє проводити видалення пухлини за допомогою щадниххірургічних доступів. Гранична точність наведення і фокусування високоенергетичного лазерного випромінювання здійснюється по видимому червоному променю гелій-неонового пілот-лазера. Доза лазерного впливу в ході операції контролюється і може бути змінена вшироких межах. Лазерна деструкція біологічних тканин носить строго локальний характер. Необхідно підкреслити унікальність ефекту лазерної вапоризації тканин, що забезпечує можливість пошарового видалення пухлинної тканини. Відсутність електромагнітногополя дозволяє здійснювати безперервний моніторинг за станом хворого в процесі виконання операції та ЕКГ-контроль, проводити електроенцефалографію і електроміографію, дослідження викликаних потенціалів. Лазерне випромінювання має бактерицидну дію,що знижує ризик інфікування хірургічної рани і попереджає небезпеку виникнення післяопераційних гнійних ускладнень.

Однак слід зазначити, що використання лазерної техніки не спрощує проведення операції при  видаленні пухлин головногомозку. Можливості лазерно-мікрохірургічного методу обмежені при великих інфільтративно зростаючих пухлинах, що вражають життєво важливі і функціонально значущі зони мозку. Застосування методу лазерної вапоризації для видалення відносно великих за обсягомпухлин помітно збільшує тривалість оперативного втручання. Необхідно також враховувати ту обставину, що безконтактний спосіб хірургічних лазерних маніпуляцій в процесі лазерного розсічення, лазерної вапоризації та лазерної коагуляціївиключає пряме або опосередковане, передане через хірургічні інструменти відчуття щільності, еластичності, консистенції нормальної чи патологічно зміненої біологічної тканини. Хірург (на початкових етапах освоєння лазерно-мікрохірургічного методу)може відчувати пов'язані з цим труднощі і деякі складнощі при оцінці реально виникає хірургічної ситуації. Певних навичок маніпулювання лазерним променем вимагає використання в глибині хірургічної рани відбиває дзеркала. При використаннілазерної техніки необхідно дотримуватися додаткові запобіжні заходи (захист очей від можливого ураження відбитим лазерним випромінюванням), виключається застосування легко займистих анестетиків.

Якісно новий  рівень хірургічного лікуванняпухлин  мозку забезпечує лазерно-стереотаксичний  метод, використання якого дозволяє гранично точно підвести лазерне  випромінювання до іінтракраніальних вогнища ураження, здійснити деструкцію і видалення глибинно розташованих, що ростуть з вузькою зоноюінфільтрації відносно невеликих внутрішньомозкових пухлин[13]. Лазерно-стереотаксичне видалення пухлин здійснюють за допомогою обмежених хірургічних доступів, застосовуючи трубчасті ретрактори діаметром 2 - 3 см. В даний час розробленінейрохірургічні стереотаксичні комплекси, що дозволяють проводити програмований видалення пухлин мозку з комп'ютерно-томографічних і магнітно-резонансним контролем. еалізуется можливість "роботизації" лазерних стереотаксичних операцій[13, 14].

Нові можливості застосування лазерних технологій в  нейроонкології відкриває метод  ендоскопіі.Преімуществамі методу лазерної ендохірургіі в порівнянні з методом  лазерної стереотаксії, є можливість забезпечення безпосередньої візуалізаціїпатологічного вогнища, детального огляду місця експлораціі і безперервного спостереження за ефектом лазерного впливу, контрольоване забезпечення гемостазу, умов для постійного виведення з операційного поля продуктів "горіння", що утворюються в результатівзаємодії лазерного випромінювання з біологічними тканинами. При ендоскопічної операції проводять біопсію патологічно ізмененнних тканин. Лазерно-хірургічна ендоскопічна техніка в перспективі буде альтернативою загальноприйнятим нейрохірургічнимвтручань при невеликих солідних внутрішньомозкових пухлинах, пухлинах шлуночкової системи мозку, внутрішньомозкових паравентрікулярних кістозних пухлинах[6,20,21]. Для проведення лазерно-ендоскопічних операцій прийнятно використання неодимового АІГ-лазера ігольміевого лазера.

Перспективним методом лазерно-хірургічного деструктивного впливу на глибинно розташовані внутрішньомозкові  пухлини є ІЛТТ. Метод заснований на ефекті лазерної термодеструкції  біологічних тканин при контрольованомудозованому впливі високоенергетичного лазерного випромінювання. Як джерело лазерного випромінювання використовують неодимовий АІГ лазер з потужністю випромінювання 3 - 5 Вт на виході волоконного світловода. В залежності від розмірів пухлини операцію можна проводити в 1 - 3етапи з аспірацією некротичних мас при черговому введенні світловода[5,10,12,17].

Таким чином, необхідний диференційований підхід при виборі оптимальних лазерних методів проведення оперативних втручань з приводу  пухлинної патології мозку.Використання скоєних лазерних технологій при видаленні пухлин головного мозку дозволяє знизити травматичність операції, поліпшити результати хірургічного лікування, підвищити якість життя хворих у післяопераційний період. Порівняно висока вартість сучасних лазерно-хірургічних, лазерно-стереотаксичних і лазерно-ендоскопічних технічних засобів забезпечення нейроонкологічних операцій не повинна служити аргументом, що стримує їх використання в нейрохірургії.

На рис. 2 показана процедура лазерного опромінення міжхребцевого диска,яка проводиться у вигляді пункції голкою ураженого диска. Ця процедура працює наступним чином: голка вводиться під місцевою анестезією в області, де відсутні нервові структури. Для контролю положення голки застосовується спеціальний рентгенівський апарат. Для точного виявлення пошкодженого диска попередньо проводиться дискографія. В ході опромінення диск нагрівається в декількох точках до 70 градусів без руйнування. Завдяки такому нагріванню стимулюється ріст хрящових клітин та відновлення міжхребцевого диска. Вся процедура лікування займає три дні в стаціонарі і легко переноситься і молодими і літніми пацієнтами. Процес відновлення займає до декілька місяців. В ході них поступово йдуть болі в хребті, пов'язані з грижею диска. Опромінювати лазером можна як диски шийного, так і поперекового відділу хребта. Іноді лазерне опромінення міжхребцевого диска виконується під час оперативного видалення грижі диска. Це дозволяє зміцнити диск і зменшити ймовірність повторного випадання фрагмента диска, тобто рецидиву грижі.

 
Рис. 5 Лазер, используемый для лазерной реконструкции дисков

5. Відео

http://www.ckb-rzd.ru/php/content.php?id=926 на сайті можна бачити відео лазерної реконструкції дисків.

http://www.ckb-rzd.ru/php/content.php?id=1703   Телесюжет с участием Руководителя Центра патологии спинного мозга, проф. А.В.БАСКОВА: " Эндоскопическое удаление грыжи межпозвонкового диска" (1-й канал, программа "ЗДОРОВЬЕ", 14.02.2010г.)

6. Лазерне опромінення прискорює ріст нервових клітин

Спільної команді  вчених з Техаського університету в  Остіні (University of Texas at Austin) і німецького Лейпцігського університету (Universitat Leipzig) вдалося за допомогою інфрачервоного лазера прискорити зростання нервових клітин. Однією з основних проблем в неврології і по сей день, залишається повільне відновлення нервових клітин і волокон після їх травматизації, що триває іноді місяцями і навіть роками.

В ході проведених експериментів вчені досліджували поведінку нервових клітин мишей і щурів. Клітини поміщали на скляну підкладку і протягом певного часу освітлювали малопотужним титаново - сапфіровим лазером з довжиною хвилі 800 нм. Силу випромінювання змінювали від 20 до 120 мВ, діаметр світлового плями - від 2 до 16 мікрон.

7. Новітні технології

Розробка гнучкого волокна з полою серцевиною, покритої з внутрішньої сторони Всенаправлений дзеркалом для передачі енергії CO2 лазера, може допомогти пом'якшити деякі з описаних вище проблем, пов'язаних з ергономікою. Недавні лабораторні  та клінічні дослідження дають можливість припустити, що таке волокно має низькі вимоги, необхідні для роботи під мікроскопом, передаючи енергію СО2 лазера безпосередньо в операційну зону (Мал. 6). Інші розробки, такі як комбінований Nd: YAG і CO2 лазер, можуть запропонувати один інструмент, що має гемостатичні та ріжучі здатності двох лазерів. Крім того, автори численних експериментів, в основному в лабораторних, але також і в клінічних умовах, продовжують вивчення функціональних можливостей лазера, не пов'язаних з коагуляцією та вапоризації, наприклад, лазерна внутрішньотканинна термотерапія та фотодинамічна терапія пухлин, лазерне зварювання тканин (нервовий або судинний анастомоз ), а також і лазерна дискектомія. Оскільки кількість доказів ефективності збільшується, то для визначення відповідної ролі лазерних процедур в нейрохірургічної практиці буде потрібно проведення добре організованих досліджень.

Рис 6. A: Гнучке волокно, покрите з внутрішньої сторони діелектричним Всенаправлений дзеркалом, для передачі енергії CO2 лазера (BeamPath Neuro-L fiber, OmniGuide, Inc.), Що проходить через портативний маніпулятор. Зверніть увагу, що волокно злегка втоплено в маніпуляторі, що дозволяє використовувати дистальний наконечник в якості незарядженого прозектора, тому пристрій можна вільно використовувати під мікроскопом. B: Поперечний перетин волокна, одержане з растрового електронного мікроскопа. Порожниста серцевина (чорна) в центрі волокна оточена дзеркальними шарами (позначені білим), які покривають серцевину з внутрішньої сторони. Дзеркало впроваджено в оболонку волокна з поліефірсульфон (позначено *) і оточене епоксидною смолою (#). C: Дзеркальні шари при більшому збільшенні. Така нестандартна конструкція сприяє проходженню енергії CO2 лазера через гнучке волокно.

8. Висновок

Користь від  застосування різних лазерів в якості нейрохірургічних інструментів був  виявлена ​​після винаходу лазера досить швидко. Практичні досліди привели до вдосконалення методів подачі енергії лазера до мозку, а ентузіазм з приводу застосування лазерів в нейрохірургічної операційної змінювався з цими подіями від безмежного оптимізму до апатії. Цілком імовірно, що визначення конкретних ролей, в яких лазер надає очевидні переваги, буде наступним етапом в його історії, який дозволить забезпечити постійне місце для лазера в нейрохірургічному арсеналі. Приклад лазерної технології показує нам, що часто відмінні ідеї, які, здавалося б, мають деякі вроджені практичні цінності для нейрохірургії, і, до того ж, здаються простими в застосуванні, на практиці викликають проблеми або залежать від досягнень в інших наукових сферах - таких як матеріалознавство у випадку з лазерами, - щоб стати дійсно успішною технологією.