Эндовазальная лазерная коагуляция (ЭВЛК), впервые проведенная в Испании в 1999 г. [1], стала распространенным малоинвазивным методом лечения варикозного расширения вен. Преимущества метода перед открытой венэктомией доказаны как с клинической [2-5], так и коммерческой [6][7] точек зрения. Однако научная составляющая, включающая в основном механизмы повреждения вен при ЭВЛК, до сих пор активно изучается [8]. Трудно найти другие примеры в медицине, когда за короткий период было опубликовано столько научных статей по механизмам воздействия лазерной энергии на стенку вены. Имеются публикации как медиков, так и физиков. Это связано с тем, что варикозную болезнь лечат врачи, в частности хирурги, а идею и метод лазерной коагуляции предложили физики. Как правильно заметили H. A. Neumann и соавт. [9], физики и врачи «говорят» на разных языках. ЭВЛК – пример того, когда технология необходима врачу для достижения оптимального результата лечения, не вдаваясь в подробности физических процессов, происходящих во время лазерного воздействия на стенку вены. С другой стороны, физик обычно не знает нюансы лечебных технологий и осложнения во время ЭВЛК. И только объединив знания и опыт врачей и физиков, можно не только оптимизировать методику ЭВЛК, но и раскрыть механизмы, лежащие в основе воздействия лазерной энергии на стенку вены.

Основные научные исследования по выявлению механизмов ЭВЛК проведены в последние два десятка лет, начиная с 2000 годов [11-22]. На начальном этапе развития данного метода применялись лазеры, генерирующие излучение с длинами волн 810, 940 и 980 нм [23][24]. Излучение данных лазеров поглощается гемоглобином, поэтому они получили условное название «гемоглобиновых». Поскольку «гемоглобиновые» лазеры воздействуют на стенку вены опосредованно путем передачи тепла от разогретой крови, то для достижения успешной коагуляции вен необходимо использование лазерного излучения достаточно высокой мощности, что приводило к возрастанию послеоперационных осложнений.

С целью уменьшения вероятности послеоперационных осложнений для проведения процедуры ЭВЛК различными исследователями было изучено использование лазеров с длинами волн излучения 1470, 1560 нм, в большей степени поглощаемые водой [25, 26]. Данные лазеры получили условное название «водных». Благодаря более высокому коэффициенту поглощения водой стало возможным осуществление коагуляции вен при меньших значениях мощности подводимого излучения, вследствие чего сократилось количество послеоперационных осложнений [26].

В последнее время появились научные работы, свидетельствующие о реализации ЭВЛК с применением лазеров, генерирующих излучение в двухмикронной области спектра, а именно: 1885 нм [21], 1920 нм [27], 1940 нм [28][29]. При этом излучение данного спектрального диапазона вода поглощает более эффективно по сравнению с излучением полуторамикронной области спектра. Вследствие данного факта может быть снижена мощность излучения до 4–5 Вт, требуемая для осуществления коагуляции вен [30]. Уменьшение мощности лазерного излучения для достижения желаемого лечебного эффекта способствует снижению количества послеоперационных осложнений [31]. Есть и другие мнения [32], свидетельствующие о малой роли используемый длины волны лазерного излучения в долгосрочных результатах лечения.

Большое значение на результаты ЭВЛК оказывает тип световода: с плоским торцом или с рассеивающим наконечником [33]. Послеоперационные осложнения могут быть уменьшены вследствие применения рассеивающих наконечников по сравнению со световодами без наконечника [34]. Поэтому в последние годы повсеместно стали внедрять радиальные световоды, имеющие преимущества перед торцовыми [35][36] в виде уменьшения боли и кровоизлияний [37][38], что связано с меньшим количеством перфораций вен [39]. Улучшить клинические результаты ЭВЛК возможно с применением оптического световода с широким профилем излучения [40]. Встречаются публикации, где авторы в краткосрочной перспективе не видят разницы как в полноте окклюзии, так и по венозной шкале тяжести, при использовании торцовых и радиальных световодов [41]. Однако в настоящее время повсеместно используют рассеивающие наконечники, позволяющие уменьшить перфорации венозной стенки и связанные с этим геморрагические и неврологические осложнения [42][43].

Если все исследователи пришли к единому мнению о термическом характере воздействия на стенку вены во время ЭВЛК, то в отношении механизмов повреждения стенки вены в процессе термического воздействия имеется неопределенность и разночтения. Наиболее ранний рассматриваемый механизм ЭВЛК в научных публикациях связан с прямым контактом кончика световода со стенкой вены в процессе лазерной коагуляции [13][16][44][45][46]. В дальнейшем этот механизм подвергся критике W. S. J. Malskat и соавт. [22] вследствие того, что контакт стенки вены с торцом световода способствует образованию лишь неглубокой линии повреждения стенки шириной около 0,6 мм по отношению к окружности стенки до 10 мм (диаметр вены 3 мм), что недостаточно для ее облитерации. К тому же негативным моментом применения световодов с плоским торцом является контакт торца световода, со стенкой вены, что может привести к ее перфорации [47].

Следующий механизм повреждения стенки вены основан на передаче энергии от раскаленного карбонизированного слоя крови на кончике световода. Без крови торец световода при прохождении лазерного луча не раскаляется. Однако на торце световода, введенного в просвет вены, содержащей кровь, образуется нагар из форменных элементов крови, которые впоследствии превращаются в частицы углерода с температурой от 200 °C и выше [48][49]. Карбонизированный слой из обугленных эритроцитов поглощает значительную часть (около 45 %) излучаемого света [50], что вызывает очень высокие температуры, около 1000 °C [51][52].

Этот перенос тепловой энергии может происходить как через прямой контакт между горячим наконечником и стенкой вены, так и через кровь путем конвекции [13, 18], а также за счет пузырьков пара, которые образуются в карбонизированном слое, затем отрываются от наконечника и перемещаются по течению крови, конденсируясь вблизи стенки вены [53-56].

Исследование динамики нагрева воды, осуществляемого непрерывным лазерным излучением с длинами волн 1470, 1550 и 1940 нм с использованием различных типов волокон для эндовазальной лазерной коагуляции, изложено в статье В. П. Минаева и соавт. [57]. Авторами показано, что при сильном поглощении водой лазерного излучения основную роль в процессе теплопереноса играют конвекция и кипение. В случае сильно поглощаемого водой излучения с λ = 1940 нм эффективный теплообмен начинается при значительно меньших уровнях мощности по сравнению с менее поглощаемыми водой излучениями с λ = 1470 и 1550 нм. Также установлено, что теплообмен резко асимметричен и направлен преимущественно вверх-вперед (волокна с голым наконечником) или вверх (радиальные и «двухкольцевые» волокна). Теплопередача для лазерного света с длиной волны 1940 нм более эффективна, чем для 1470 и 1550 нм.

M. Heger и соавт. [58] указали на еще один возможный механизм лазерной облитерации вен, который заключается в том, что лазерное воздействие на стенку вены и на клетки крови в просвете вены способствует образованию теплового тромба, который в последующем трансформируется в фиброзный тяж с окклюзией просвета.

Для уточнения механизмов теплового повреждения стенки вены в процессе ЭВЛК, некоторые авторы использовали математические расчеты оценки переноса и распределения температуры в тканях при облучении лазерным излучением [13][59]. Надо отметить, что используемые математические модели переноса тепла, генерируемого лазерным излучением, могут иметь ошибки, связанные с упрощениями, необходимыми для их реализации. В большинстве они основаны только на теплопроводности и недостаточно описывают процесс реального теплопереноса при эндовазальной лазерной коагуляции [57].

В последние годы для лечения варикозной болезни были внедрены лазеры с длиной волны более 1900 нм, преимущество которых заключается в том, что они позволяют провести деструкцию стенки вены, используя меньшую мощность в ваттах и меньшую линейную плотность энергии (LEED: Дж/см) [60-64]. Благодаря более высокому коэффициенту поглощения водой излучения длиной волны 1940 нм по сравнению с другими длинами волн и радиальному рассеянию световой энергии желаемая абляция стенки вены может быть достигнута с помощью более низких уровней мощности с термическими изменениями, преимущественно ограниченными интимной и мышечной оболочками [65]. В клинических условиях это приводит к высокой частоте окклюзии, низкой послеоперационной боли и низкой частоте осложнений [62]. Относительно применяемой мощности лазерного излучения есть сторонники ее использования, независимо от диаметра коагулируемых вен [29], другие же рекомендуют изменять уровни мощности в зависимости от диаметра вены [36][61].

Существенный вклад в описание механизмов термического повреждения стенки вены во время ЭВЛК внесли отечественные ученые. Д. А. Борсук и соавт. [66] изучали результаты ЭВЛК больших подкожных вен с использованием различных мощностей при одинаковой линейной плотности энергии около 70 Дж/см. Авторы пришли к выводу, что уровень боли и осложнения ЭВЛК не были связаны с сочетанием мощности энергии (5–10 Вт) и скорости автоматического вытяжения волокна при аналогичном LEED, достигающем около 70 Дж/см. К. Майзашвили и С. Акимов [67] установили, что частота осложнений у пациентов при процедурах ЭВЛК составила 4,87 %. Большинство осложнений связано с отсутствием стандартов по их выявлению и лечению.

В.М Чудновский и соавт. [55] внесли большой вклад в установление физических механизмов ЭВЛК. Ими показано, что лазерное воздействие во время ЭВЛК вызывает закипание крови, что приводит к нагреванию венозных стенок (термическое разрушение интимы) и обеспечивает эффективную окклюзию кровеносных сосудов пеной (гемостаз). Необходимые и достаточные условия для успешного проведения ЭВЛК связаны с термической деструкцией интимы и вызванным лазерным излучением пенистым гемостазом. Позже В. Юсупов и В Чудновский [68] показали, что в процессе ЭВЛК на торце лазерного волокна образуются крупные парогазовые пузырьки, вызванные объемным кипением крови в просвете вены, и воздействующими на ее стенку.

Исследования [21][39][69] посвящены экспериментальному обоснованию эффективности ЭВЛК при использовании длин волн лазерного излучения 1885 и 1910 нм и различных типов световодов. С применением макро- и микроморфометрических методов авторы показали возможность снижения мощности лазерного излучения до 3–4 Вт с достаточным повреждением вен в ближайшем периоде времени и их окклюзией в отдаленном периоде наблюдения после ЭВЛК.

Важные нерешенные вопросы флебологии и перспективы ее развития были освещены в статье И. А. Золотухина и соавт. [70], которые предсказали реконструктивную флебологию, патогенез повреждения венозной стенки и возможные осложнения ЭВЛК.