goslasmedЛазерная медицинаLaser Medicine2071-80042686-8644Skobelkin Centre for Laser Medicine - a branch of the Federal Clinical Center for High Medical Technologies, FMBA of Russia10.37895/2071-8004-2020-24-2-3-95-103goslasmed-523Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHESЭкспериментальное подтверждение селективности воздействия «зеленого» лазерного излучения на гемоглобин содержащие тканиExperimental substantiation of the selectivity effect of «green» laser light at hemoglobin-containing tissueshttps://orcid.org/0000-0003-4949-7655ГорбатоваН. Е.GorbatovaN. E.

Горбатова Наталья Евгеньевна – доктор медицинских наук, академик АМТН РФ, ведущий научный сотрудник, врач детский хирург ГБУЗ Н ии НДХиТ ДЗМ, зам. руководителя Центра детской лазерной хирургии Н ии НДХиТ ДЗМ; старший научный сотрудник НМиЦЗД МЗ РФ. SPIN-код: 6016-6891, Author ID: 300655

Москва

Gorbatova Natalya – MD, Dr.Sc. (med), academician of Academy of Medico-Technical Sciences of Russia, leading researcher, pediatric surgeon at Clinical and Research Institute of Emergency Pediatric Surgery and Trauma (CRIEPST), deputy head of Center for Pediatric Laser Surgery; senior researcher at National Center of Children's Health (NCZD). SPIN code: 6016-6891, Author ID: 300655

Moscow

natashgorbatov@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9436-3352СафинД. А.SafinD. A.

Сафин Динар Адхамович – врач детский хирург, аспирант

Москва

Safin Dinar – MD, pediatric surgeon, postgraduate student

Moscow

https://orcid.org/0000-0001-7481-8874ГасановаЭ. Н.GasanovaE. N.

Гасанова Элла Низамиевна – врач детский хирург, научный сотрудник

Москва

Hasanova Ella – MD, pediatric surgeon, researcher

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-9964-7810ЗолотовС. А.ZolotovS. A.

Золотов Сергей Александрович – кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник

Москва

Zolotov Sergey – MD, Cand. Sc. (med), senior researcher

Moscow

https://orcid.org/0000-0003-0805-6001СироткинА. А.SirotkinA. A.

Сироткин Анатолий Андреевич – доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физики роста кристаллов

Москва

Sirotkin Anatoly – Doctor of Physics and Mathematics, leading researcher at laboratory of physics of crystal growth

Moscow

https://orcid.org/0000-0003-1802-824XКузьминГ. П.KuzminG. P.

Кузьмин Геннадий Петрович – доктор физико-математических наук, профессор, зав. лабораторией резонансных взаимодействий

Москва

Kuzmin Gennady – Doctor of Physics and Mathematics, professor, head of laboratory of resonant interactions

Moscow

https://orcid.org/0000-0001-5635-6100ТертычныйА. С.TertychnyA. S.

Тертычный Александр Семенович – доктор медицинских наук, профессор, врач-патологоанатом, зав. лабораторией электронной микроскопии и иммуногистохимии

Москва

Tertychny Alexander – MD, Dr.Sc. (med), professor, pathologist, head of laboratory of electron microscopy and immunohistochemistry

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-7207-6413СтанковаН. В.StankovaN. V.

Станкова Наталия Владимировна – кандидат биологических наук, зав. лабораторией спортивной медицины и экстремальных состояний

пос. Светлые горы, Московская область

Stankova Natalia – Cand. Sc. (biology), head of laboratory of sports medicine and extreme states

Svetlye Gory, Moscow Region

https://orcid.org/0000-0001-6761-6561РеменниковаМ. В.RemennicovaM. V.

Ременникова Мария Владимировна – начальник лаборатории медицинских лазеров, младший научный сотрудник, Лаборатория агробиофотоники

Пермь

Remennikova Maria – head of laboratory of medical lasers, junior researcher, laboratory of agrobiophotonics

Perm

https://orcid.org/0000-0003-1321-3235ТихоневичО. В.TikhonevichO. V.

Тихоневич Олег Владимирович – инженер-физик, научный сотрудник

Москва

Tikhonevich Oleg – engineer-physicist, researcher

Moscow

ГБУЗ НИИ Неотложной детской хирургии и травматологии ДЗ г. Москвы; ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр здоровья детей» Минздрава РоссииРоссияClinical and Research Institute of Emergency Pediatric Surgery and Trauma; National Medical Research Center of Children's HealthRussian FederationГБУЗ НИИ Неотложной детской хирургии и травматологии ДЗ г. МосквыРоссияClinical and Research Institute of Emergency Pediatric Surgery and TraumaRussian FederationИнститут общей физики им. А.М. Прохорова РАНРоссияProkhorov General Physics InstituteRussian FederationПервый Московский государственный медицинский университет им. И.М. СеченоваРоссияSechenov First Moscow State Medical UniversityRussian FederationНаучный центр биомедицинских технологий ФМБА РоссииРоссияResearch Center of Biomedical TechnologiesRussian FederationПермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН, ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания»РоссияPerm Federal Research Center, PAO Perm Scientific and Instrument-Making CompanyRussian Federation202028012021242-395103Copyright © Горбатова Н.Е., Сафин Д.А., Гасанова Э.Н., Золотов С.А., Сироткин А.А., Кузьмин Г.П., Тертычный А.С., Станкова Н.В., Ременникова М.В., Тихоневич О.В., 20212021Горбатова Н.Е., Сафин Д.А., Гасанова Э.Н., Золотов С.А., Сироткин А.А., Кузьмин Г.П., Тертычный А.С., Станкова Н.В., Ременникова М.В., Тихоневич О.В.Gorbatova N.E., Safin D.A., Gasanova E.N., Zolotov S.A., Sirotkin A.A., Kuzmin G.P., Tertychny A.S., Stankova N.V., Remennicova M.V., Tikhonevich O.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://goslasmed.elpub.ru/jour/article/view/523

На сегодняшний день сохраняется проблема лечения патологических субэпителиальных капиллярных структур, в частности капиллярной ангиодисплазии кожи. Одним из перспективных методов ее устранения рассматривают фототермолиз лазерным излучением желто-зеленого спектрального диапазона на основе селективного поглощения пигментом, гемоглобином, крови в сосудах, в дальнейшем их склерозировании и регрессии. Цель – провести сравнительное экспериментальное исследование in vitro на модельных объектах для подтверждения селективности «зеленого» лазерного излучения содержащими гемоглобин тканями, в частности, субэпителиальных сосудистых структур. Материал и методы. В работе использовали экспериментальный образец твердотельного лазерного аппарата на основе полупроводниковых диодов, генерирующего лазерное излучение зеленого спектрального диапазона с длиной волны 525 нм, вблизи пика поглощения гемоглобина и оксигемоглобина. Модельными объектами служили охлажденные образцы печени, кожи и комбинированный из них препарат лабораторных животных мини-свиней светлогорской популяции. В исследовании проведено сравнение результатов воздействия указанного «зеленого» лазерного излучения на данные объекты на основании морфологических, макроскопических и гистологических исследований зон повреждения. Результаты. В результате исследования были определены характерные различия зон повреждения на модельных объектах, печени и кожи. На печени отмечены локально более выраженные изменения, наличие минусовой деструкции в виде узкого клиновидного кратера с относительно неширокими зонами компактного и ячеистого некроза, с четкими границами между собой и неизмененными окружающими тканями. На коже присутствует объем минусовой деструкции значительно меньшего размера с зоной периферической коагуляции в 3–5 раз шире и без компактных и ячеистых слоев, а также без четких границ с неизмененными тканями. В случае комбинированного образца «зеленое» лазерное излучение, меньше поглощаемое кожей, проходит через нее, что обеспечивает воздействие на подлежащую печень, где образуются по сравнению с кожей более выраженные термические изменения. Заключение. Подтверждена селективность воздействия «зеленого» лазерного излучения с длиной волны 525 нм на содержащие гемоглобин ткани. Данный факт перспективен для селективного фототермолиза патологических субэпителиальных капиллярных структур, что позволит обеспечить прецизионность лечения при минимальном повреждении тканей кожи.

Currently, medical specialists still face problems while treating pathological subepithelial capillary structures, in particular, capillary angiodysplasias of the skin. One of the promising techniques for their removal is photothermolysis by laser light of yellow-green spectral range which is selectively absorbed by pigments, hemoglobin, blood in the vessels with further vessel hardening and regression. Purpose. To make a comparative trial in vitro at experimental models so as to confirm the effect of selectivity of «green» laser light at hemoglobin-containing tissues, in particular, at subepithelial vascular structures. Material and methods: An experimental solid-state semiconductor laser, generating green light with wavelength 525 nm which is near the absorption peak of hemoglobin and oxyhemoglobin, was used. Experimental models were cooled samples of the liver, skin and a preparation combined of them as well as laboratory minipigs of Svetlogorsk population. In the trial, the researchers compared changes developed after the irradiation of abovementioned objects with «green» laser light. To make comparison, morphological, macroscopic and histological findings from irradiated zones were analyzed. Results. Specific differences in the damaged zones of experimental models as well as in the liver and skin were found. While examining the liver, one can see locally more pronounced changes and a minus destruction looking like a narrow sphenoid-shaped crater with relatively narrow zones of compact and cellular necrosis, clear boundaries between them as well as unchanged adjacent tissues. On the skin, one can see a minus destruction of much smaller size with zone of peripheral coagulation 3–5 times wider and without compact and cellular layers; there are also no clear boundaries with unchanged tissues. In the combined sample, green laser light – which is less absorbed by the skin- penetrates through it, thus affecting the underlying liver where one can see more pronounced thermal changes, if to compare with the skin. Conclusion. The selectivity effect of «green» laser light with wavelength 525 nm at hemoglobin-containing tissues has been confirmed. This conclusion is a promising finding for applying the selective photothermolysis in pathological subepithelial capillary structures which will ensure precise treatment with minimal damage to skin tissues.

лазерное излучение «зеленого» спектраселективная фотодеструкциякапиллярная ангиодисплазия кожимодельные объекты печени и кожи мини-свинейморфологическое исследованиеlaser light of «green» spectral rangeselective photodestructioncapillary angiodysplasia of skinmodel objects of minipig liver and skinmorphological examinationReferencesЮшина Т.Е., Горбатова Н.Е., Саруханян О.О. проблема лечения капиллярной ангиодисплазии кожи у детей // Детская хирургия. – 2019. – Т. 2. – № 19. – С. 72–78.Yushina T.E., Gorbatova N.E., Sarukhanyan O.O. The problem of treating skin capillary angiodysplasia in children. Detskaya khirurgiya. 2019; 2 (19): 72–78. [In Russ.]Белышева Т.С., Алиев М.Д. Эффективность лазерного лечения капиллярных ангиодисплазий у детей // Онкопедиатрия. – 2016. – Т. 3. – № 3. – С. 200–206. DOI: 10.15690/onco.v3i3.1598Belysheva T.S., Aliev M.D. The effectiveness of laser treatment of capillary angiodysplasias in children. Onkopediatriya. 2016; 3 (3): 200–206. DOI: 10.15690/onco.v3i3.1598. [In Russ.]Benjamin C.G., Jerome M.G., David J.G. Light-based devices in the treatment of cutaneous vascular lesions: An updated review. J. Cosmet. Dermatol. 2017: 1–7. DOI: 10.1111/jocd.12370.Benjamin C.G., Jerome M.G, David J.G. Light-based devices in the treatment of cutaneous vascular lesions: An updated review. J. Cosmet. Dermatol. 2017: 1–7. DOI: 10.1111/jocd.12370.Solveig L.H. et al. Quality of life in adults with facial port-wine stains. J. A Acad. Dermatol. 2016; 1–8.Solveig L.H. et al. Quality of life in adults with facial port-wine stains. J. A Acad. Dermatol. 2016; 1–8.Srinivas C.R., Kumaresan M. Lasers for vascular lesions: Standard guidelines ofcare. Indian Journal of Dermatology, Venereology, and Leprology. 2011; 77 (3): 349–368.Srinivas C.R., Kumaresan M. Lasers for vascular lesions: Standard guidelines ofcare. Indian J. of Dermatol., Venereol., and Leprol. 2011; 77 (3): 349–368.Van Raath M.I., van Amesfoort J.E., Hermann M. et al. Sitespecific pharmaco-laser therapy: A novel treatment modality for refractory port wine stains. J Clin Transl Res. 2019; 5 (1): 1–24.Van Raath M.I., van Amesfoort J.E., Hermann M. et al. Site-specific pharmaco-laser therapy: A novel treatment modality for refractory port wine stains. J. Clin. Transl. Res. 2019; 5 (1): 1–24.Капанадзе Г.Д. использование миниатюрных свиней в биомедицинских экспериментах // Биомедицина. 2006. – № 2. – С. 40–51.Kapanadze G.D. Miniature pigs in biomedical experiments. Biomeditsina. 2006; 2: 40–51. [In Russ.]Сироткин А.А., Кузьмин Г.П., Горбатова Н.Е., Золотов С.А. Твердотельная лазерная установка с диодной накачкой для лечения сосудистых образований кожи и подкожной клетчатки. патент РФ № 2644690 от 13 февраля 2018 г.Sirotkin A.A., Kuzmin G.P., Gorbatova N.E., Zolotov S.A. Diode-pumped solid-state laser system for treating vascular lesions of skin and subcutaneous tissue. Patent of Russian Federation No 2644690, dated February 13, 2018. [In Russ.]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.