Основные факторы эффективности и безопасности отечественной технологии лазерной экстракции катаракты (К 90-летию акад. С.Н. Федорова)

    Актуальность

    Первым видом энергии, способным разрушать хрусталик глаза в трудных условиях минимального операционного доступа, стала энергия ультразвука (1967). Новая эра в истории катарактальной хирургии сделала операцию более совершенной, быстрой, более безопасной и эстетичной. Глаз избавлен от полной разгерметизации, от шоковой ситуации гипотонии, снизился риск осложнений, связанных с декомпрессией глаза, уменьшилась возможность инфицирования полости глаза.

    Две эпохальные технологии (ультразвуковая хирургия и интраокулярная коррекция афакии) соединились по времени и во многом благодаря трудам С.Н. Федорова стали обоюдным стимулом для широкого изучения и развития современной катарактальной хирургии.

    В настоящее время ультразвуковые установки отличаются высокой степенью совершенства [1], в них вложены серьезные усилия передовой инженерной мысли всего мира. Несмотря на это, сохраняются весьма существенные недостатки, зависящие от основных физических свойств энергии ультразвука. Прежде всего, это рассеянное распространение энергии с вовлечением в волновой фронт всех структур переднего и заднего отрезка глаза. Энергия работает в хрусталике и попутно распространяется на все ткани глаза, поэтому нельзя отказаться от мануальной фрагментации ядра, чтобы уменьшить количество используемого ультразвука. О негативном побочном воздействии ультразвука свидетельствует большая потеря клеток заднего эпителия роговицы от 6-12% [2].

    Начиная с 80-х гг. прошлого века ученые пытаются, хотя бы частично, заменить ультразвук лазерной энергией. Известные методики с транскорнеальной доставкой лазерной энергии были двухэтапными, не комфортными как для врача, так и для пациента, и малоэффективными.

    В современных условиях отмечается стремление к стандартизации методов хирургического лечения, к минимизации влияния человеческого фактора [3]. В этом ключе предложена технология с участием фемтолазера на отдельных этапах хирургического вмешательства. Однако это не привело к решению основных задач, которые возлагаются на лазерную энергию. Не удалось отказаться от использования ультразвука, не удалось уйти даже от мануальной процедуры фрагментации ядра. Кроме того, транскорнеальное внесение любой энергии в закрытую малообъемную полость глаза без синхронного отведения продуктов распада тканей не логично и не безопасно. Добавление вакуумной нагрузки и аппланации роговицы делает двухэтапную хирургию катаракты более сложной и более травматичной.

    Первая и единственная в мире технология лазерной экстракции катаракты (ЛЭК), которая не частично, а полностью исключает ультразвук, была создана в России под руководством академика С.Н. Федорова (1994-1997). Она не нуждается и в ручной фрагментации ядра. Данная технология имеет 20-летний опыт клинической практики не только в России, но и в Украине, Киргизии, Узбекистане, на Кипре.

    Цель

    В годовщину славного юбилея нашего учителя представить аналитическую информацию о преимуществах разработанного под его руководством эффективного метода полностью лазерной хирургии катаракты и путях совершенствования методики.

    Экспериментальные исследования начинались в 1994 г. в Санкт-Петербургском институте точной механики и оптики с глубокого изучения физических характеристик разных видов лазерного излучения по критериям требований катарактальной хирургии. Оптимальным оказалось высокоинтенсивное излучение неодимового ИАГ (Nd-YAG) лазера с оригинальной длиной волны 1,44 мкм, которая ранее не использовалась в офтальмохирургии.

    Была создана отечественная лазерная установка «Ракот», выпускаемая OOO «НЕЛА» (Санкт-Петербург). Последовательно совершенствовалась технология операции. Это отражено в 17 патентах России, США и Германии. Результаты всесторонних экспериментальных и клинических исследований представлены в научных трудах (более 200), в 2-х докторских и 8 кандидатских научных работах.

    Технология обладает рядом уникальных свойств, которых нет в других известных методах катарактальной хирургии: разрушается хрусталик любой степени плотности без ультразвука, без мануальной фрагментации ядра, без вакуумной компрессии, без аппланации роговицы, без разделения операции на 2 этапа. При этом обеспечивается автоматический энергетический раскол ядра благодаря механизму кластерного, «хрупкого» расслаивания вещества хрусталика. Ни одна другая из предлагавшихся ранее технологий лазерной хирургии катаракты не обладает подобным свойством. Врачу легче осваивать такую технологию в процессе обучения. В нашей технологии рабочие наконечники не колющие и не режущие, они без нажима только едва касаются хрусталика. Можно оперировать пациентов преклонного возраста, не опасаясь отрыва цинновой связки.

    Впервые возможность лазерного эндоокулярного капсулорексиса с помощью световода в контактном режиме с капсулой хрусталика была апробирована и представлена в 2008 г. именно с энергией Nd-YAG-лазера с длиной волны 1,44 мкм в работе Дрягиной О.Б. [4-6].

    Исследования показали, что после лазерного воздействия край капсулы более устойчив к растяжению и разрыву в сравнении с диатермическим воздействием, но менее устойчив в сравнении с мануальным капсулорексисом. Это можно объяснить тем, что ручное вскрытие оставляет ровную непрерывную линию разрыва капсулы без шероховатостей, ослабляющих прочность краевой линии. Лазерный и диатермический капсулорексис – это цепочка точечных ожогов ткани с промежутками, менее устойчивыми к разрыву [4, 5].

    Несмотря на постоянное обновление технических возможностей катарактальной хирургии, операция может сопровождаться воспалительной реакцией [7]. Толчком к развитию воспаления может быть операционная, энергетическая или ирригационная травмы, декомпрессия глазного яблока, нарушение гемо- и гидродинамики, инфекции, снижение иммунитета. Хирургическая травма уже в первичной фазе альтерации индуцирует синтез простагландинов, повышает интенсивность окислительных процессов [8, 9].

    С учетом фундаментальных положений фотобиологии и клинической патофизиологии нами была разработана новая концепция лечебно-профилактического направления в катарактальной хирургии: соединение работы высокоинтенсивного лазера-эндодиссектора (неодимовый YAG-лазер, длина волны 1,44 мкм) и низкоинтенсивного лазера эндобиостимулятора (He-Ne-лазер, длина волны 0,63 мкм). В любых стрессовых ситуациях все живые клетки, ткани, органы, системы и организмы испытывают дефицит красных квантов энергии, необходимых для нормального осуществления фотохимических процессов [10-14]. Оптимальной точкой приложения противовоспалительного стимулирующего лазерного воздействия, способного предотвратить переход начальной фазы послеоперационного воспалительного или дистрофического процесса в необратимую стадию, является ранняя посттравматическая фаза альтерации, когда появляются свободные радикалы. Следовательно, травмирующий и стимулирующий агенты должны начать свое действие одновременно.

    Дизайн новой технологии (2010 г.) отличается от исходной ЛЭК по четырем основным позициям. Введен низкоинтенсивный гелий-неоновый лазер в режиме интраоперационной эндобиостимуляции [15]. Красное излучение выполняет взаимно связанные функции: биостимулятора, осветителя в полости глаза и светового маркера, окрашивающего бесцветное излучение высокоинтенсивного эндодиссектора. Операция выполняется через два микроинвазивных равноразмерных прокола роговицы у лимба с расстоянием по дуге окружности в 90° шириной 1,8 мм. Они не требуют швов, препятствуют индукции астигматизма, обеспечивают рациональную эргономику манипуляций хирурга двумя наконечниками. Изменена пространственная геометрия лазерных и гидродинамических воздействий путем отделения ирригации от аспирации, чтобы обеспечить линейный профиль движения жидкости от одного наконечника к другому на минимальном расстоянии друг от друга. Таким путем устранена встречность разнонаправленных потоков жидкости (ирригации и аспирации), вызывающая вихревые турбуленции и внутренние силы трения, снижено воздействие на роговицу, сокращена потеря вискоэластика и расход ирригационного раствора. Синхронизировано взаимодействие основных технических функций: лазерного воздействия, подачи и отведения ирригационной жидкости.

    Отдельный аспирационно-ирригационный наконечник содержит ряд оригинальных решений, которые не применялись ранее в хирургии катаракты. Аспирационная трубка изготовлена из материала, прозрачного для глаза хирурга и для лазерного излучения. Она не повреждается излучением, не оставляет посторонних микрочастиц в полости глаза в отличие от металлических наконечников. Специальная обработка стенок аспиратора обеспечивает эффект концентрации лазерной энергии в его полости. Поэтому хрусталиковые массы разрушаются как снаружи, так и внутри аспирационной трубки. Это препятствует обтурации канала, отводящего хрусталиковые фрагменты.

    Основным физическим фактором, обеспечивающим сохранность внутриглазных структур глаза в процессе операции, является высокий коэффициент поглощения водой энергии эндодиссектора Nd-YAG-лазера 1,44 мкм, определяющий короткую дистанцию ее разрушающего действия (в пределах 0,4-1,0 мм). Важно отметить, что энергия лазера-эндодиссектора не выходит за пределы капсулы хрусталика. Другие важные факторы безопасности – это отсутствие нагревания световода и окружающей среды, а также биостимулирующий эффект и отсутствие фототоксических проявлений в высокочувствительных внутренних структурах глаза при одновременном использовании двух разноцелевых видов энергии.

    Выполненные нами экспериментальные электронно-микроскопические и патофизиологические исследования показали, что положительные биологические эффекты воздействия низкоинтенсивного излучения He-Ne-лазера 0,63 мкм в процессе катарактальной хирургии однотипно 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). В отечественной и в зарубежной практике подобные работы ранее не проводились. Доказан эффект активации системы антиапоптоза, пролонгирования сроков переживания клеточных культур эндотелия роговицы. Высокоинтенсивное излучение Nd-YAG-лазера 1,44 мкм не подавляет стимулирующий эффект низкоинтенсивного излучения гелий-неонового лазера.

    В противовес этому в контрольном экспериментальном исследовании после операции ультразвуковой факоэмульсификации были выявлены характерные изменения во всех клеточных структурах, выражающиеся разрежением плотности цитоплазмы, уменьшением количества меланосом, увеличением количества вакуолей, частичным разрушением митохондрий, что в совокупности говорит о наличии побочных эффектов ультрасонификации наиболее реактивных структур глаза. Отмечена в 2 раза большая потеря клеток заднего эпителия роговицы. Водная среда вокруг хрусталика гасит лазерное излучение, а для ультразвука – это идеальный проводник энергии.

    Дополнение операции лечебно-профилактическим компонентом открывает принципиально новое направление в хирургической практике. Оно может использоваться при лечении другой патологии глаза, а также в других медицинских специальностях. К примеру, комбинированное применение неодимового ИАГ 1,44 мкм и гелий-неонового лазеров авторы с успехом используют в хирургии слезоотводящих путей (патент РФ № 2531470, приоритет от 11.07.2013 г.).

    Истинные возможности метода и преимущества перед другими технологиями наиболее показательны у самого трудного контингента больных с твердыми ядрами при наличии диабета, глаукомы, псевдоэксфолиативного синдрома, авитрии и др. Это важно в условиях России с учетом специфики удаленных регионов, наличия большого количества плотных и перезревающих катаракт.

    Отечественная технология имеет значительное преимущество в цене аппаратуры, а себестоимость одной лазерной экстракции катаракты на 60% ниже себестоимости ультразвуковой операции.

    В русле предложенной нами новой научной концепции были сформированы медико-технологические требования для создания новой лазерной офтальмологической установки, отвечающей современным требованиям офтальмохирургии, в качестве платформы для реализации нового клинического направления в комбинированном использовании лазерной энергии.

    Заключение

    Наши экспериментальные исследования в плане усовершенствования лазерной установки показали, что возможности отечественной лазерной машины, исходно предназначенной только для катарактальной хирургии, значительно шире первоначально поставленной задачи. Лазерная машина, обеспеченная одноразовыми, сменными разнофункциональными рабочими наконечниками с различными оптическими элементами заданного сечения и конфигурации, может быть использована для выполнения других операций, применяемых в офтальмохирургии, таких как капсулорексис, передняя витрэктомия, дакриоцисториностомия, гипертермия новообразований, гемостаз и анемизация зоны операции в эстетической хирургии. Она может быть использована для диагностических и терапевтических манипуляций, таких как диафаноскопия, лазерная стимуляция переднего и заднего отдела глаза.

    С позиций небольших офтальмологических клиник не рационально приобретать несколько приборов, работающих на одних и тех же лазерных излучателях, чтобы использовать каждый из них для выполнения только одной из возможных задач.