Определение эффективного режима лазерного излучения для коагуляции стенки кисты Бейкера в эксперименте ex-vivo.


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Киста Бейкера составляют наиболее многочисленную группу доброкачественных полостных новообразований подколенной области. Анатомическая особенность расположения, неясность этиологии и патогенеза приводит к отсутствию единой точки зрения на тактику лечения подколенных кист. В современных медицинских технологиях часто применяют метод локальной лазерной гипертермии, когда в основе хирургического лечения лежит денатурация коллагена, составляющего основу ткани или органа, Поскольку эта методика не имеет прямого термического контроля течения манипуляции, то возникает необходимость встрого дозированной управляемой фотокоагуляции.

Цели: определить оптимальные энергетические и временные параметры прямого контактного лазерного воздействия на стенку кисты Бейкера при моделировании ее фотокоагуляцииex-vivo.

Материалы и методы. В эксперименте использовался образец  стенки кисты Бейкера, полученный в результате открытой экстирпации кисты. Материал был разделен на 5 примерно равных по размеру и массе фрагментов. Первый из них, без каких-либо физических воздействий, был сразу помещен в 10% раствор формалина. На все остальные части препарата проводилось лазерное облучение при  поверхностном контакте световода с синовиальным слоем образцов. Воздействие на фрагмент проводилось в постоянном режиме светового потока с длиной волны 1,47 мкм.

Результаты. Исследовались макроскопические и микроскопические трансформации, возникающие в тканях стенки кисты Бейкера, при выходной мощности излучения 5 и 10 Вт. Было проведено две серии эксперимента продолжительностью 5 и 10 секунд. На поверхности синовиальной оболочки стенки кисты Бейкера эффект в виде точечной карбонизации наблюдался во всех образцах, подвергнутых лазерному воздействию. При микроскопическом исследовании препарата, не подвергнутого воздействию лазерного излучения, синовиальная оболочка была лишь разрыхлена. Во фрагменте, подвергнутому контактному воздействию лазерного излучения мощностью 10 Вт, продолжительностью 10 секунд, гистологически определяется фокус некроза синовиальной оболочки и поверхностных слоев коллагеновых структур без перифокальной клеточной реакции. Во всех остальных образцах после лазерной фотокоагуляции при гистологическом исследовании определяется очаговая деструкция синовиальной оболочки с выраженным интерстициальным отеком. В близко расположенных рыхлых коллагеновых слоях выявлялась очаговая фрагментация только поверхностных волокон .

Заключение. Воздействие высокоэнергетического лазерного излучения 1,47 мкм на стенку кисты Бейкера во всех сериях эксперимента не привело к ее тотальному коагуляционному некрозу даже в зоне непосредственного облучения.Учитывая длительность достаточной для деструкции стенки кисты энергетической экспозиции облучения, а также малую площадь воздействия лазерного облученияторцовымсветоводом, очевидно, что потребуется значительное количество времени для полной коагуляции образования.

 

Полный текст

Кисты Бейкера составляют наиболее многочисленную группу доброкачественных полостных новообразований подколенной области. Киста Бейкера или подколенная киста является растяжением суставной сумки, чаще всего - gastrocnemio-semimembranosus. Частота кист Бейкера, выявляемых при обращении к врачу по поводу болей в области коленных суставов, значительно колеблется и варьирует от 3,4% до 32% [1, 2, 3],
Анатомическая особенность расположения, неясность этиологии и патогенеза приводит к отсутствию единой точки зрения на тактику лечения подколенных кист. На сегодняшний день общепризнанными показаниями к оперативному вмешательству считаются отсутствие эффекта от консервативного лечения, выраженный болевой синдром и ограничение подвижности сустава.
При выявлении кисты Бейкера методом ультразвукового сканирования нижних конечностей впервые в клинике ЗАО «Центр Флебологии» был предложен метод лазерной облитерации новообразования. Результаты подобного лечения обобщены в диссертационной работе [4].
В современных медицинских технологиях часто применяют метод локальной лазерной гипертермии, когда в основе хирургического лечения лежит денатурация коллагена, составляющего основу ткани или органа. При осуществлении локальной фотокоагуляции соединительных тканей условия воздействия (такие, как время и температура нагрева) часто оказываются неоптимальными, а результаты - плохо предсказуемыми, поскольку хирурги не обращают внимание на специфическую архитектонику конкретных тканей. [5].
Высокоэнергетическое лазерное излучениес длиной волны 1,47 мкм из-за тепловых эффектов вызывает вапоризацию остатков внутрикистозной жидкости и и гидратированной синовиальной оболочки. Данный эффект, под контролем ультразвуковой визуализации, выглядит как образование линейного участка гиперэхогенной тени, что и считается достижением необходимого клинического результата. Поскольку методика не имеет прямого термического контроля во время выполнения манипуляции, то в связи с этим возникла необходимость уточнения степени локальной фотокоагуляции ткани стенки кисты Бейкера, в зависимости от временных и энергетических параметров облучения.
Цели исследования. Определить оптимальные энергетические и временные параметры прямого контактного лазерного воздействия на стенку кисты Бейкера при моделировании ее фотокоагуляции ex-vivo.
Материалы и методы
Экспериментальная часть работы выполнена на базе ЗАО «Центр Флебологии» ОСП г. Екатеринбург, гистологическое исследование на базе лаборатории морфологии и биохимии Института иммунологии и физиологии УрО РАН. Образец для гистологического изучения был изъят в результате открытой экстирпации кисты. Предварительно было оформлено информированное согласие пациента на участие в эксперименте. Общая масса удаленной кисты составила 8 грамм. Материал был разделен на 5 примерно равных по размеру и массе фрагментов. Их средняя толщина была примерно 1,5 мм.
Первый из них, без каких-либо физических воздействий, был сразу помещен в 10% раствор формалина. Все остальные части препарата кисты Бейкера были поочередно размещены на экспериментальной установке (рис. 1).
Эта установка состояла из диодного лазерного аппарата Multidiode ENDO™ laser 1470 (InterMedic, Испания), генерирующего лазерное излучение длиной волны 1470 нм, штатива для фиксации световода, позволяющего перпендикулярно позиционировать торцевую часть световода на заданном расстоянии от фрагмента стенки кисты (рис. 1). Во всех случаях перед выполнением опытов производился замер мощности лазерного излучения на торце световода.
Лазерное облучение проводилось стационарно при поверхностном контакте световода с синовиальным слоем образцов. Излучение доставлялось через гибкое, покрытое полиэтиленовой оболочкой кварцевое моноволокно диаметром 600 мкм, срезанное под углом 90°. Таким образом, световое пятно лазера представляло собой правильную окружность площадью 0,01 см², с равномерным распределением световой энергии по площади. Во время работы лазерной установки для защиты исследователей и ассистента использовались специальные защитные очки.
Контактное воздействие на фрагмент проводилось в постоянном режиме светового потока. Исследовались макроскопические и микроскопические трансформации, возникающие в тканях стенки кисты Бейкера, при выходной мощности излучения 5 и 10 Вт. Было проведено две серии эксперимента продолжительностью 5 и 10 секунд. Мощность излучения устанавливалось регулятором на панели хирургической лазерной установки. Экспозиция облучения контролировалась ассистентом с помощью секундомера. Термические изменения возникающие в процессе опыта регистрировались с расстояния 45 см. Для этой цели использовался переносной тепловизор CONDTROL IR-CAM (Россия) с диапазоном температурных измерений от -30° до +350°С, погрешностью ±4°C и температурным отклонением в 0,10°С.
По окончанию лазерного воздействия гибкий световод отодвигался от образца и производилась макроскопическая оценка появившихся изменения ткани (рис. 2). Визуальные повреждения стенки кисты фиксировались цифровым фотоаппаратом Canon IXUS 180 (20 мегапиксель). Затем фрагмент незамедлительно помещали в предварительно маркированный флакон с 10% раствором формалина. Всего в исследовании учувствовало 5 образцов. Параметры воздействия на образцы приведены в табл. 1. Из каждого биоптата изготавливали по 3–4 микроскопических среза толщиной 5–7 мкм, окрашивали гематоксилином и эозином [6]. Для гистологической идентификации соединительной ткани использовали окраску препаратов по Ван-Гизону [7]. После окрашивания микропрепараты исследовались под световым микроскопом LeicaDM 2500 с возможностью вывода изображения на монитор компьютера.
Результаты и их обсуждение
На поверхности синовиальной оболочки стенки кисты Бейкера исход в виде точечной карбонизации наблюдался во всех образцах, подвергнутых лазерному воздействию (рис. 2). Эти изменения в зоне облучения, возникают, когдаконтакт с материалом практически полностью исключает отражение излучения в окружающее пространство и температура ткани резко возрастает (рис. 3). Температура при этом достигает значительных величин, что и проводит к обугливанию синовиального слоя.
При микроскопическом исследовании препарата, не подвергнутого воздействию лазерного излучения, была выявлена следующая гистологическая картина: синовиальная оболочка разрыхлена с грануляционными полипами, выступающими в полость. Характер инфильтрата лимфоплазмоцитарный с небольшим количеством гранулоцитов. В стенке кисты в эндотенонии между коллагеновыми волокнами определяется фокусы лимфоидной инфильтрации. Умеренный интерстициальный отек подлежащих коллагеновых структур. Обнаружен грануляционный полип (рис. 4, 5).
Во фрагменте, подвергнутому контактному воздействию лазерного излучения (образец №3) мощностью 10 Вт, продолжительностью 10 секунд, гистологически определялся фокус некроза синовиальной оболочки и поверхностных слоев коллагеновых структур без перифокальной клеточной реакции, обнаруживалось мукоидное набухание и деструкция поверхностных коллагеновых волокнистых структур (рис. 6, 7). Таким образом, морфологически определен порог минимальной дозы для изолированного повреждения синовиального слоя кисты Бейкера (табл. 1).
Во всех остальных образцах (№ 2, 4, 5) после лазерной фотокоагуляциипри гистологическом исследовании определялась очаговая деструкция синовиальной оболочки с выраженным интерстициальным отеком и признаками десквамации синовиальной оболочки в полость кисты. В подлежащих рыхлых коллагеновых слоях выявлялась очаговая фрагментация только поверхностных волокон (рис. 8, 9).
Целью эндокистозного применения лазерного излучения является фотокоагуляция тканей кисты Бейкера с последующей ее облитерацией, устранением специфической симптоматики [8] и профилактикой разрыва [9]. Необходимость в подобном вмешательстве очевидна, поскольку в ряде трудов сообщалось о том, что подколенная киста приводит к неблагоприятным исходам эндопротезирования коленного сустава [10, 11] и отягощает течение гонартроза [12].
До сих пор обсуждается несколько возможных теорий о механизмах воздействия лазерной энергии на стенку кисты: за счет вскипания остатков серозного содержимого, непосредственный контакт со световодом или прямое поглощение лазерной энергии. Учитывая, что серозная жидкость в большом количестве содержит воду, также как и стенка кисты, а кровообращение в последней незначительно, поэтому для фотокоагуляции подколенного образования оптимальным излучением являются лазеры с длинами волн 1,47 - 1,56 мкм. Этот выбор очевиден, поскольку данное лазерное излучение обладает низкой проникающей способностью, а поглощение в воде для него является преобладающим (W-лазеры) [13].
В начале эксперимента предполагалось, что лазерная энергия при прямом контакте с кончиком световодабудет поглощена непосредственно стенкой кисты и для этого не требуется вскипания внутрикистозной жидкости. Это обеспечило бы воздействие на все слои стенки кисты и термическое повреждение всей ее толщи в зоне облучения. Тем более, что именно такое использование лазерной энергии позволяет проводить ЭВЛО с возможностью надежно облитерировать вены большого диаметра (более 1 см) [14, 15]. Но, полученные нами результаты экспериментальной работы не позволяют провести корреляцию между макроскопическими изменениями фрагмента стенки кисты (карбонизация зоны воздействия, изменение цвета окружающих тканей) с данными гистологических исследований. Наличие точечной зоны карбонизации на всех образцах не может свидетельствовать о более глубоком коагуляционном некрозе всех слоев стенки кисты Бейкера с разрушением коллаген-эластинового каркаса в результате прямого лазерного воздействия. Все изменения ограничивались пределами длины поглощения лазерного излучения и ширины светового пятна, в случае нашего опыта - не более 600 мкм, что подтверждается другими исследователями [16, 17]. Вероятно, это связано с тем, полученной энергии не хватает для более глубокого нагрева коллагена, составляющего стенки кисты, выше 70°С. Второй причиной может быть обугливание световода и синовиального слоя кисты, является мощным хромофором, активно поглощающим лазерную энергию, что препятствует ее проникновению в более глубокие слои стенки.
Выводы
1. Воздействие высокоэнергетического лазерного излучения 1,47 мкм на стенку кисты Бейкера во всех сериях эксперимента не привело к ее тотальному коагуляционному некрозу даже в зоне непосредственного облучения.
2. Контактное воздействие высокоэнергетического лазерного излучения 1,47 мкм при мощности 10 Вт в течение 10 секунд приводит к некрозу только синовиального слоя. Также при этом наблюдается только частичная фрагментация подлежащих коллагеновых волокон в независимости от величины выходной мощности излучения и его экспозиции.
3. Учитывая необходимую для деструкции стенки кисты энергетическую экспозицию облучения, а также крайне малую площадь воздействия лазерного излучения с торца световода диаметром 600 мкм, очевидно, что потребуется значительное количество времени для полной коагуляции образования.

×

Об авторах

Андрей Викторович Жиляков

Общество с ограниченной ответственностью «Новые технологии для амбулаторной медицины» (ООО  «НОТАМЕД»), г. Екатеринбург.

Автор, ответственный за переписку.
Email: doctor-zhilyakov@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-1261-3712
SPIN-код: 2275-0696
http://osteoarthrosis.ru

к.м.н., генеральный директор

Россия, 620057 Екатеринбург, ул. Краснофлотцев 47-44

Сергей Александрович Чернядьев

Уральский государственный медицинский университет

Email: chsa-surg@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4207-1862
SPIN-код: 6815-7963

доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой хирургических болезней

Россия, ул. Тимирязева, д. 50, Екатеринбург, 620028, Российская Федерация

Александр Витальевич Аретинский

Общество с ограниченной ответственностью  “ПЭТ - Технолоджи”

Email: a.aretinskiy@pet-net.ru
ORCID iD: 0000-0001-7310-8782
SPIN-код: 3605-9277

врач радиолог \ рентгенолог, общество с ограниченной ответственностью  “ПЭТ - Технолоджи”

Россия, ул. Соболева, д. 29, Екатеринбург, 620036, Российская Федерация

Надежда Ивановна Сивкова

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: Letica@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6331-0124
SPIN-код: 1835-8921

к.соц.н., доцент Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Россия, ул. Мира, д. 19, Екатеринбург, 620002, Российская Федерация

Владимир Иванович Горбатов

Уральский государственный горный университет

Email: gorbatov@ursmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8066-0217
SPIN-код: 8737-8411

к.физ.-мат.н, доцент Уральского государственного горного университета

Россия, ул. Куйбышева, д. 30, Екатеринбург, 620144, Российская Федерация

Светлана Юрьевна Медведева

Институт иммунологии и физиологии Уральского отделения Российской академии наук

Email: medvedeva-ran@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1410-0139

к.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории морфологии и биохимии Института иммунологии и физиологии Уральского отделения Российской академии наук

Россия, ул. Первомайская, д. 106, Екатеринбург, 620219, Российская Федерация

Наталья Юрьевна Коробова

Уральский государственный медицинский университет

Email: olvin.phlebolog@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8523-912X
SPIN-код: 8945-5570

ассистент кафедры Уральского государственного медицинского университета

Россия, ул. Тимирязева, д. 50, Екатеринбург, 620028, Российская Федерация

Александр Иванович Чернооков

Центр Флебологии

Email: chsa-surg@mail.ru
SPIN-код: 8808-8732

д.м.н., профессор, ЗАО «Центр Флебологии»

Россия, ул. 10-летия Октября, д. 109, Москва, 119333, Российская Федерация

Список литературы

  1. 1. Liao S. T., Chiou C. S., Chang C. C. Pathology associated to the Baker's cysts: a musculoskeletal ultrasound study //Clinical rheumatology. – 2010. – Т. 29. – №. 9. – С. 1043-1047.
  2. 2. Herman A. M., Marzo J. M. Popliteal cysts: a current review //Orthopedics. – 2014. – Т. 37. – №. 8. – С. e678-e684.
  3. 3. Морозов С.П., Терновой С.К., Городниченко А.И., Арцыбашева М.В., Филистеев П.А.. Магнитно-резонансная томография в диагностике повреждений и заболеваний коленного сустава // Кремлевская медицина. Клинический вестник. – 2014. – №. 2. – С. 58-62.
  4. 4. Коробова Н.Ю. Лазерная облитерация кист Бейкера: дис. ... канд. мед.наук. Екатеринбург, 2015.138 с.
  5. 5. Игнатьева Н. Ю. Термическая стабильность коллагена в соединительных тканях: диссертация … доктора химических наук : 02.00.04 / Игнатьева Наталия Юрьевна; Место защиты: Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова.- Москва, 2011.- 301 с..
  6. 6. Автандилов Г.Г., ред. Медицинская морфометрия: Рук-во для врачей. М., 1990.384 с.
  7. 7. Ромейс Б. Микроскопическая техника / Пер. с нем.– М.,1953.– 720 с.
  8. 8. Smith M.K, Lesniak B., Baraga M.G, Kaplan L., Jose J. Treatment of popliteal (Baker) cysts with ultrasound-guided aspiration, fenestration, and injection: long-term follow-up // Sports health. - 2015. - T. 7. - №. 5. - C. 409-414.
  9. 9. Kim J.S, Lim S.H, Hong B.Y, Park S.Y. Ruptured popliteal cyst diagnosed by ultrasound before evaluation for deep vein thrombosis //Annals of rehabilitation medicine. - 2014. - T. 38. - №. 6. - C. 843-846.
  10. 10. Dirschl D. R., Lachiewicz P. F. Dissecting popliteal cyst as the presenting symptom of a malfuntioning total knee arthroplasty: Report of four cases //The Journal of arthroplasty. - 1992. - T. 7. - №. 1. - C. 37-41
  11. 11. Hommel H., Perka C., Kopf S. The fate of Baker's cyst after total knee arthroplasty //Bone Joint J. - 2016. - T. 98. - №. 9. - С. 1185- 1188
  12. 12. Bevers K., Vriezekolk J.E., Bijlsma J.W., van den Ende, C.H., den Broeder A.A. Ultrasonographic predictors for clinical and radiological progression in knee osteoarthritis after 2 years of follow-up //Rheumatology. - 2015. - T. 54. - №. 11. -C. 2000-2003.
  13. 13. Шахно Е. А. Физические основы применения лазеров в медицине //С-Пб, Учебное пособие -2012. 266 с.
  14. 14. Соколов А.Л., Лядов К.В., Луценко М.М. Лазерная облитерация вен для практических врачей. — М.: Медпрактика-М, 2011. — 136 с.
  15. 15. Шевченко Ю.Л., Стойко Ю.М., Мазайшвили К.В. Лазерная хирургия варикозной болезни. — М.: Боргес, 2010. — 195 с.
  16. 16. Мазайшвили К.В., Стойко Ю.М., Хлевтова Т.В., Кутидзе И.А., Моренко Д.Н. Перфорации венозной стенки как ведущая причина болевого синдрома после эндовенозной лазерной облитерации //Ангиология и сосудистая хирургия. - 2011. - Т. 17 - №. 3 -С. 79-83.
  17. 17. Reszko A.E., Magro C.M., Diktaban T, Sadick N.S. Histological comparison of 1064 nm Nd: YAG and 1320 nm Nd: YAG laser lipolysis using an ex vivo model //Journal of drugs in dermatology: JDD. - 2009. - T. 8. - №. 4. - C. 377-382.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Жиляков А.В., Чернядьев С.А., Аретинский А.В., Сивкова Н.И., Горбатов В.И., Медведева С.Ю., Коробова Н.Ю., Чернооков А.И.,

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах