Исследования взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями и поиск оптимальных возможностей использования лазеров в медицине длятся уже более 50 лет. В связи с постоянным поступательным движением науки вперед накопленные знания в этой области периодически пополняются новыми данными. Результаты разработок многих исследователей как у нас в стране, так и за рубежом показали универсальные возможности лазерного излучения, используемого в медицине, в частности в хирургии. Операции, выполняемые с использованием лазерного скальпеля, стерильны, протекают бескровно с большой точностью и минимальной травматизацией тканей. Все это, конечно, привлекает внимание хирургов многих специальностей.

Вместе с тем, обобщая экспериментальные и клинические данные об использовании лазерного излучения в хирургии, наряду с положительными свойствами находим и некоторые отрицательные эффекты. По анализу литературных данных, да и по собственному опыту очевидно, что спектр мнений о достоинствах и недостатках лазерной хирургии колеблется от восторженных до резко негативных. В большей степени это связано с различными оценками течения репаративных процессов в тканях после воздействия лазерного излучения. Поэтому все исследования, направленные на изучение взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями, продолжаются для полного установления четких границ возможности их клинического применения [1][2][3][4].

Сравнивая взаимодействие луча любой лазерной установки с биологическими тканями, необходимо помнить, что оно существенно отличается от воздействия традиционных хирургических инструментов. Кратерообразный дефект после однократного точечного воздействия, например на кожу, объясняется структурой лазерного луча, так как его плотность мощности не является однородной. В центре луча располагается жгут с наиболее высоким уровнем энергии, которая концентрически уменьшается к его периферии. Поэтому лазерный луч даже при самой высокой степени фокусировки, рассекая ткань, оставляет полоску коагулированных краев раны. Так происходит, во-первых, за счет термического повреждения кожи рассеивающим теплом из центральной зоны лазерного луча, энергия которой идет на испарение ткани; и во-вторых, за счет воздействия периферической части луча, мощности которой недостаточно для испарения ткани (из-за уменьшения ее от центра к периферии и отражения от наклонных стенок кратера формирующейся раны [5]. На рисунках 1 и 2 а, 2 б, 2 в показано, как д-р Т. Оширо схематически изображает воздействие CO2, АИГ и аргонового лазеров на биоткань при размере пятна в 1 мм, выходной мощности в 6 Вт и времени экспозиции в 1 сек.

Нежелательные эффекты лазерного воздействия на ткань, которые заключаются в замедленном заживлении ран, в основном связаны с тепловым повреждением клеток. Однако следует заметить, что высокая температура луча является лишь следствием взаимодействия светового потока (в видимом или невидимом диапазоне спектра) с биологическим объектом, и влияние лазерного светового потока различных установок и мощностей на тканевые и клеточные структуры требует своих отдельных исследований.

В одной из первых работ [6], посвященных заживлению ран, нанесенных CO2-лазером, показаны различия в течении раневого процесса в коже и мышце. Более плотная и содержащая меньше жидкости кожа сильнее повреждается лучом лазера, чем мышца. На основании проведенного исследования сделан вывод, который в дальнейшем получил подтверждение о том, что использовать лазерный скальпель для рассечения кожи нецелесообразно. И эта точка зрения сохранялась довольно долго, около 8–10 лет.

Вместе с тем объяснить только термическим повреждением замедление заживления лазерных ран кожи нельзя, так как это не вполне отражает механизмы восстановительных процессов в ранах, да и уровень развития лазерной техники в тот период был еще недостаточно высок.

В сравнительном исследовании заживления кожи свиньи после разрезов CO2-лазером и скальпелем отмечено отсутствие различий в восстановительном процессе в обеих группах в ранние сроки наблюдений. Также было замечено относительно медленное образование коллагена и удлинение фазы миграции эпителия к краям лазерных ран [7][8].

Применение CO2-лазера для рассечения кожи в большинстве экспериментальных работ показало, что тензометрические данные таких ран ниже, чем у нанесенных скальпелем, особенно в ранние сроки после вмешательства [9][10][11][12]. В своем исследовании Finestrnbush (1982) тем не менее показывает, что разрезы лазерных ран в процессе заживления прочнее скальпельных вплоть до третьей недели. Это различие в оценках можно объяснить, вероятно, отличием экспериментальных методик и используемой аппаратуры.

Значительное количество работ было посвящено выяснению причин замедленного заживления лазерных ран [13][14][15][16][17]. Увеличение сроков заживления лазерных ран может быть объяснено замедлением синтеза коллагена и эпителизации, отсутствием воспалительной реакции на относительно инертный, поврежденный воздействием высокой температуры коллаген, который не имеет хемотаксических свойств, присущих интактному коллагену, а если и имеет, то недостаточно.

Гистологическая картина заключительной стадии заживления ран, нанесенных CO2-лазером на кожу крыс, показала наличие резорбтивных гранулем вокруг карбонизированных, то есть обугленных остатков тканей. Резорбтивные гранулемы, некротическая и карбонизированная пленка в ранах являются причиной большого фиброза и, как следствие, замедления процесса заживления. Необходимо тщательно удалять обугленные частицы ткани из раны [18][19][20].

При изучении репаративного процесса в экспериментальных ранах, нанесенных различными хирургическими инструментами, большинство исследователей оценивают динамику заживления на основании клинической и морфологической картины. Что же касается функциональных характеристик (парциальное давление кислорода, скорость кровотока в тканях, планиметрия ран), позволяющих судить о количественной стороне процесса заживления раны и особенностях ее течения, то таких комплексных исследований проведено недостаточно, и в литературе по этому поводу встречаются лишь отдельные сообщения.

Сравнительный анализ реваскуляризации полнослойных кожных трансплантатов на ложе, сформированных скальпелем и CO2-лазером, после введения красителя в сосудистое русло подопытного животного показал задержку реваскуляризации лоскута на ложе, сформированного лазером на 5–8‑е сутки после операции. Однако это не повлияло на жизнеспособность трансплантата. Отмечается, что решающим моментом в процессе реваскуляризации лоскута является качество воспринимающего ложа [21][22][23].

Данные о динамике контракции лазерных и скальпельных ран свидетельствовали о замедлении заживления лазерных. Это объяснялось термическим повреждением эпидермиса и формированием плотного струпа на раневой поверхности, препятствующего контракции и эпителизации. Площадь лазерной раны была меньше скальпельной за счет коагуляции краев раны и отсутствия ложного изъяна, который возникает за счет растяжения краев раны мышцами подкожного слоя. Эпителизация раневой поверхности замедлялась примерно на сутки. Замедление образования эпителиального клина свидетельствовало о повреждении эпителия, которое становилось более заметным через 2–4 дня после операции. Вместе с тем заживление экспериментальных ран, нанесенных CO2-лазером различной мощности, происходит по общим закономерностям репаративной регенерации. Срок и характер заживления ран зависит от уровня мощности доставленной к тканям лазерной энергии. С увеличением мощности воздействия излучения увеличивается зона паранекротических изменений, от которых зависят сроки регенерации кожных ран [24].

По мнению В. Н. Таланкина (1984), особенности репаративного процесса лазерных и скальпельных ран заключаются в том, что в отличие от часто встречающегося заживления вторичным натяжением может иметь место репаративный процесс, связанный со снижением или отсутствием хемотаксической активности самой поврежденной ткани или отсутствием микроорганизмов, что характеризуется выпадением фазы лейкоцитарного расплавления поврежденной ткани. Заживление в этих случаях происходит быстрее. В качестве резорбирующей некротическую ткань системы выступает система мононуклеарных фагоцитов, способная действовать одновременно с развертыванием процессов инкапсуляции. Этот путь соответствует заживлению без воспаления, то есть первичным натяжением [25].

Экспериментальные исследования на крысах и кроликах показали, что образование зон некроза и некробиоза наступает вследствие испарения тканевой жидкости и коагуляции клеточных и тканевых элементов, а величина его связана с незначительным распространением тепла в стороны и зависит от мощности лазерного излучения и вида ткани. В зоне некроза происходит коагуляция стенок сосудов с образованием коагуляционного тромба, который закупоривает сосуды, обеспечивая надежный гемостаз. Рассечение тканей скальпелем можно выполнять быстрее, чем лучом лазера, однако оно всегда сопровождается кровотечением и образованием послеоперационных гематом.

Начальная фаза заживления ран после воздействия лазера характеризуется обязательным формированием на поверхности раны слоя коагуляционного некроза, лежащего в основе образования лазерного струпа. Известно, что инфракрасное излучение CO2-лазера полностью поглощается тканевой и внутритканевой жидкостью, которая при действии на нее лазерного излучения испаряется, а сухой остаток сгорает, благодаря чему происходит рассечение тканей.

Применение методики фотогидравлической препаровки существенно изменяет механизм лазерной диссекции, уменьшая зону некроза и парабиоза в два раза. В наружных слоях лазерного струпа образуются полости, разделенные деформированными остатками клеток и полностью нежизнеспособные. В глубине ткани отсутствуют циркуляторные нарушения, что свидетельствует о строго ограниченной глубине проникновения лазерного луча. Переходные зоны между некротическими и сохраненными тканями отсутствуют. В лазерных ранах в глубине могут длительно сохраняться «глыбки» коагулированных тканей в окружении макрофагов [26].

В. И. Елисеенко считает, что «…для лазерных ран стереотипность экссудативной воспалительно-репаративной реакции изменяется и характеризуется ранней активацией пролиферации клеточных элементов макрофагального и фибробластического ряда на границе поврежденных и интактных тканей. Большое значение в процессе заживления лазерных ран имеет присутствие клеток системы мононуклеарных фагоцитов – макрофагов. Их функциональная роль видится в программировании всего хода заживления лазерных ран. Не отмечается формирования демаркационной нейтрофильной инфильтрации, характерной для заживления хирургических ран, нанесенных скальпелем или электроножом» [27].

Обобщая результаты экспериментальных работ по использованию лазерного излучения высокой интенсивности в кожно-пластической хирургии, можно выделить положительные стороны этих исследований:

стерильность – снижение риска послеоперационных осложнений;

гемостатичность – уменьшение опасности образования гематом в послеоперационном периоде, что особенно важно при трансплантации кожных лоскутов;

хороший обзор операционного поля.

Недостаток при использовании лазера – это уменьшение скорости заживления ран, по мнению многих авторов, вследствие замедления образования коллагена и эпителизации. Это подтверждается снижением тензометрических свойств лазерных ран. Замедление репаративных процессов лазерных ран может быть объяснено также ингибированием фазы экссудативного воспаления в результате уменьшения миграции в зону повреждения макрофагов, которые, как известно, выделяют факторы, участвующие в клеточных реакциях в ходе репаративного процесса [28]. Однако это предположение не подтверждено соответствующими экспериментальными исследованиями. Следует отметить, что замедление восстановительных процессов в ранах, нанесенных лазером, более характерно для эпителизированных поверхностей.

В настоящее время в большинстве стран наблюдается интенсивное внедрение лазерной техники в медицину. Уникальные свойства лазерного излучения – бескровно рассекать ткани, выпаривать и стерилизовать патологические очаги и раневые поверхности, коагулировать сосуды и оказывать биостимулирующее действие на ткани – открыли широкие возможности его применения в различных областях хирургии [29][30][31][32][33].

Вместе с тем накопившиеся экспериментальные и клинические данные указывают на не всегда благополучные исходы лазерной хирургии. Это связано с недостаточно полным изучением реакции тканей на лазерное воздействие и заставляет более критично оценивать возможности и недостатки использования лазеров в лечебной практике.

«Период слепого увлечения лазерами прошел, наступило время трезво оценить достоинства и недостатки лазерной хирургии, определить четкие границы клинического применения лазеров», – пишет G. A. Dixon [34].

Основными направлениями исследований лазерных методик в настоящее время являются:

– изучение взаимодействия лазерного излучения с биологическими структурами на основе новейших достижений науки;

– поиск новых форм и сфер применения лазеров, исключающих или уменьшающих негативные стороны воздействия лазерного излучения.

Большой интерес в этом плане имеет применение различных источников лазерного излучения в пластической хирургии и косметологии. По понятным причинам возможность использования лазеров представляет определенный интерес для лазерных хирургов. И это вполне обоснованно, что именно этим аспектам применения лазеров в медицине уделяется большое внимание.

Воздействие лазерного излучения на биологические объекты, и в частности, на кожу, – специфическое, отличное от всех других известных видов воздействия. Специфичность действия лазерного излучения на ткани зависит от мощности лазерного излучения, энергии и ее плотности на единицу облучаемой поверхности, длины волны излучения, времени воздействия и т. д., а также от особенностей самих биологических тканей: морфологической структуры, содержания пигмента, плотности и особенностей васкуляризации.

Противоречивые данные о преимуществах и отрицательных сторонах лазерной хирургии, малое количество исследований с использованием функциональных методов и недостаточно полное изучение патофизиологических механизмов течения раневого процесса после воздействия лазерного излучения высокой интенсивности на биологические структуры, отсутствие четких методических рекомендаций по использованию различных источников лазерного излучения, отсутствие информации и в то же время перспективность использования лазеров в хирургической косметологии – все это послужило причиной для проведения анализа зарубежной и отечественной литературы.