Способ лазерного рассечения тканей при проведении хирургических операций

009381 Изобретение относится к медицине, в частности к хирургии, и может быть использовано для рассечения биологических тканей при проведении различных хирургических операций путем воздействия на оперируемую зону направленной энергией лазерного излучения. Известны традиционные способы рассечения тканей при проведении открытых операций с помощью стандартных хирургических инструментов (скальпель, ножницы) [1]. Недостатками таких способов являются следующие: плохая видимость операционного поля, поскольку инструмент находится в контакте с тканью, тем самым прикрывает место рассечения, а также за счет возникающего кровотечения; кровотечение вследствие отсутствия эффекта коагуляции и трудности заблаговременного обнаружения крупных сосудов; не всегда удается избирательно произвести рассечение тканей по слоям стандартными хирургическими инструментами. Известны также способы рассечения биологических тканей электроножом с использованием высокочастотных токов, среди которых можно упомянуть эндоскопическую трансуретральную резекцию предстательной железы проволочной петлей [2]. При этом способе петля рассекает и коагулирует биологическую ткань. Недостатками этого способа являются следующие: отсутствие избирательности рассечения инструментом (петлей) различных по структуре биологических тканей; в момент рассечения петля непосредственно контактирует с объектом, вводится вглубь ткани, в результате чего сама петля и срезаемая тканевая часть прикрывают место рассечения, при этом контролируется лишь результат разрезания; при рассечении тканей петлей с помощью высокочастотных токов происходит коагуляция разрезаемых поверхностей в месте контакта инструмента, в результате они имеют одинаковый цвет, что также затрудняет дифференцировку характера биологических тканей; при работе петлей срезаемая часть прикрывает место операции и не позволяет заблаговременно обнаружить крупные сосуды, в результате имеет место кровотечение, что ухудшает видимость операционного поля и обусловливает кровопотерю. Большинство указанных выше недостатков удается преодолеть при рассечении тканей при проведении хирургических операций путем воздействия на оперируемую зону направленной энергией лазерного излучения. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ рассечения тканей при проведении эндоскопической резекции доброкачественной гиперплазии предстательной железы с помощью импульсного гольмиевого лазера (Ho:YAG - гольмиево-иттриевый алюминиево-гранатовый лазер с длиной волны 2100 нм) при частоте 40 Гц и энергии импульса 2 Дж[3]. В данном способе рассечение биологической ткани осуществляют непосредственным воздействием излучения гольмиевого лазера, подведенного к операционной зоне с помощью кварцевого световода. Однако при реализации данного способа все же проявляется ряд существенных недостатков, снижающих его эффективность: гольмиевое импульсное лазерное излучение при частоте 40 Гц и энергии импульса 2 Дж не обладает избирательностью рассечения биологических объектов, в результате хирург не может контролировать структуру рассекаемой ткани; исключается заблаговременное обнаружение хирургом средних и крупных кровеносных сосудов и,как следствие, - возникающее кровотечение во время операции; во время рассечения тканей с помощью гольмиевого лазера при указанных параметрах образуется множество мелких тканевых фрагментов, которые в виде мелкодисперсной взвеси нарушают видимость во время операции; не предусмотрены средства заблаговременной коагуляции средних и крупных кровеносных сосудов до их пересечения. Исследования, проведенные авторами, показали, что вышеуказанные недостатки обусловлены высокой частотой лазерного излучения - 40 Гц. Гольмиевое лазерное излучение при взаимодействии с тканями, прежде всего, поглощается молекулами воды, содержащимися в клетке или во внеклеточном пространстве. Высвобождаемая лазерная энергия приводит к быстрому испарению воды, и возникающие при этом газы обуславливают резкое повышение давления. За счет этого эффекта в водной среде происходит раздвигание стенок ткани или разрывание клеток в зоне действия лазерного луча. Использование частоты 40 Гц лазерного излучения приводит к высвобождению очень большого количества лазерной энергии в единицу времени на единицу площади. Тем самым лазерной энергии становится достаточно для разрушения любой водосодержащей ткани. Утрачивается избирательность действия, рассекаются любые биологические структуры. Хирург не успевает контролировать глазом характер разрезаемых объектов. Видимость операционного поля снижена в результате образования большого количества взвеси из разрушенных клеток, нет возможности поиска и обнаружения анатомических слоев, средних и крупных сосудов.-1 009381 Таким образом, задачей изобретения является предоставление способа рассечения тканей при проведении хирургических операций путем воздействия на оперируемую зону направленной энергией лазерного излучения, который обеспечивал бы для повышения точности выполнения операции избирательность, выборочность рассечения различных по структуре биологических тканей путем расслаивания,раздвигания рассекаемых поверхностей и разрезания их на расстоянии гольмиевым лазером. При этом должны быть обеспечены хорошая видимость операционного поля и, следовательно, возможность обнаружения средних и крупных кровеносных сосудов до их пересечения сосудов, что обеспечило бы, в свою очередь, значительное снижение кровопотери. Поставленная задача решается заявляемым способом рассечения тканей при проведении хирургических операций путем воздействия на оперируемую зону направленной энергией излучения, по меньшей мере, импульсного гольмиево-иттриевого алюминиево-гранатового лазера длиной волны 2100 нм и заданными значениями частоты излучения и энергии импульса, включающим подведение связанного с источником излучения световода к оперируемой зоне через тубус инструмента и перемещение наконечника световода на заданном расстоянии от поверхности оперируемого анатомического участка с одновременным созданием в зоне операции тока промывной жидкости, раздвигание краев рассечения тканей и коагуляцию сосудов. При этом в заявляемом способе на оперируемый участок воздействуют излучением гольмиевого лазера с частотой 10-16 Гц, предпочтительно 14 Гц, и энергией импульса 1,5-2,5 Дж,предпочтительно 2,0 Дж, коагуляцию средних и крупных сосудов осуществляют до их пересечения, а раздвигание краев рассечения тканей осуществляют посредством совместного механического воздействия тубуса инструмента и гидродинамического воздействия промывной жидкости в зоне воздействия на промывную жидкость излучением гольмиевого лазера. Как и в прототипе, в заявляемом способе используется импульсный гольмиевый лазер (Ho:YAG гольмиево-иттриевый алюминиево-гранатовый лазер с длиной волны 2100 нм), но с иными параметрами частоты и энергии импульса, полученными авторами по результатам обработки экспериментальных данных. Гольмиевый лазер с заявленными параметрами не только обеспечивает успешное рассечение биологических тканей как таковых, но и обладает очень высокой степенью избирательности в точном "определении" границы рассечения с последующим расслаиванием тканей, различных по своей структуре. Благодаря рассечению по анатомическим слоям исключается возможность повреждения рядом расположенных объектов, достигается малый травматизм операции, радикально выделяется орган или объект без повреждений. За счет раздвигания краев раны взаимодействием гольмиевого излучения с водной средой (промывной жидкостью) в направлении лазерного луча и механическим воздействием тубуса инструмента при его движении обеспечиваются лучшая наглядность оперируемого участка, выделение средних и крупных кровеносных сосудов до их пересечения, выявляется анатомическое направление зон, пространств, фасций, связок и т.п. В то же время, следует отметить, что, исходя из механизма воздействия гольмиевого изучения на биологические ткани, при параметрах лазерного излучения, установленных для выполнения рассечения тканей (в частности, расстояние от поверхности оперируемого участка), оно обладает слабым коагулирующим действием, достаточным для коагуляции только мелких сосудов. В связи с этим, в тех случаях,когда это обеспечено условиями проведения операции, в частности видом операции и локализацией оперируемого анатомического участка, коагуляцию средних и крупных кровеносных сосудов до их пересечения осуществляют путем воздействия излучением расфокусированного, в частности путем удаления от поверхности оперируемого анатомического участка наконечника световода, импульсного гольмиевоиттриевого алюминиево-гранатового лазера длиной волны 2100 нм с частотой 10-16 Гц, предпочтительно 14 Гц, и энергией импульса 1,5-2,5 Дж, предпочтительно 2,0 Дж. В других предпочтительных формах реализации заявляемого способа коагуляцию средних и крупных сосудов до их пересечения осуществляют путем воздействия излучением непрерывного неодимового (Nd:YAG неодимово-иттриевого алюминиево-гранатового) лазера длиной волны 1064 нм. В результате предварительной коагуляции сосудов любым из описанных выше приемом предупреждается кровотечение из средних и крупных сосудов во время операции, что значительно снижает кровопотерю и способствует улучшению видимости операционного поля. С точки зрения достижения наибольшей эффективности рассечения биологических тканей и взаимодействия гольмиевого лазера с промывной жидкостью для возникновения в ней гидродинамического эффекта, способствующего раздвиганию рассеченных тканей, в ряде предпочтительных форм реализации заявляемого способа наконечник световода перемещают на расстоянии 1-5 мм, предпочтительно 2-4 мм,от поверхности оперируемого анатомического участка. В различных предпочтительных формах реализации заявляемого способа, в частности при проведении эндоскопической операции, в зоне операции создают ток промывной жидкости давлением 50-70 см водяного столба и скоростью 3-4 мл/с. Практика показала, что совокупность указных выше существенных признаков заявляемого способа обеспечивает достижение по меньшей мере следующих результатов. а) Избирательность воздействия на биологическую ткань.-2 009381 В результате того, что излучение гольмиевого лазера избирательно поглощается молекулами воды(около 50%), разрезание биологических тканей в водной среде происходит благодаря быстрому образованию газов из вскипаемой жидкости, которые раздвигают стенки ткани, и взрывам (или разрушениям) водосодержащих клеток. Быстрее разрушаются ткани, содержащие большее количество воды. Отсюда следует, что линия рассечения идет в направлении распространения ткани более водосодержащей. Предлагаемые режимы лазера (в частности, частота излучения и энергия импульса) обусловливают контроль действия лазера на ткань. Поскольку соединительная ткань и ткань органа содержат разное количество воды, то лазерное излучение отсекает или "скользит рядом" с соединительнотканными образованиями(менее водосодержащими), являющимися, чаще всего, границей анатомического объекта (к примеру,капсула простаты, фасция, связки и т.п.). Возникает возможность объемного, послойного выделения анатомического образования или органа. б) Постоянный визуальный контроль за структурой оперируемой ткани и ее состоянием. Лазерный световод, расположенный дистанционно, не касается рассекаемой ткани, не закрывает собой места разрезов в момент выполнения рассечения, а инфракрасный его характер не изменяет видимый спектр. в) Гемостатический эффект. Обнаруживаемые средние и крупные кровеносные сосуды заблаговременно до их пересечения коагулируются либо расфокусированным гольмиевым лазером, либо неодимовым лазером. При этом отличительной особенностью взаимодействия неодимового лазера с тканями является следующее. Неодимовый лазер легко проникает через воду и поглощается, прежде всего, молекулами белка. При мощности 30-40 Вт непрерывного излучения происходит высвобождение тепла, что приводит к денатурации и коагуляции белка. В результате нагрева ткани наблюдаются ее отек на достаточно большой глубине (до 0,5 см и более) и, как следствие, - сдавливание кровеносных сосудов и закрытие их просвета. Тем самым имеется возможность остановки кровотечения из средних и крупных сосудов до их пересечения. Кровотечение из мелких сосудов не наблюдается благодаря трансформации гольмиевой лазерной энергии в тепловую в момент рассечения, что обеспечивает коагуляцию рассекаемых раневых поверхностей на небольшой глубине (1-2 мм). г) Расслаивание, раздвигание рассекаемых поверхностей или краев раны. Происходит в результате взаимодействия гольмиевого излучения с водной средой в направлении лазерного луча и механическим воздействием тубуса инструмента при его движении. Это, наряду с хорошей видимостью за счет отсутствия кровотечения и обрывков тканей, позволяет хирургу оценить состояние рассеченной поверхности, ее структуру, видеть кровеносные сосуды, выделить ткани различных плотностей и границу между ними, дает возможность поиска и нахождения анатомических зон и слоев. Для реализации заявленного способа могут быть использованы как уже существующие, известные специалистам в данной области техники, так и специально разработанные инструменты и оборудование. Используемое оборудование должно обеспечивать возможность генерирования излучения импульсным гольмиево-иттриевым алюминиево-гранатовым (Ho:YAG-) лазером, длина волны 2100 нм при энергии импульса 1,5-2,5 Дж, преимущественно 2,0 Дж, частоте излучения 10-16 Гц, преимущественно 14 Гц, и среднем значении мощности излучения 28 Вт генерирования излучения непрерывным неодимово-иттриевым алюминиево-гранатовым (Nd:YAG-) лазером, длина волны 1064 нм при значении мощности 30-40 Вт; использования специального кварцевого световода диаметром 400-600 мкм для гольмиевого и неодимового лазерных излучений; размещения рабочего конца световода на расстоянии 1-5 мм, предпочтительно 2-4 мм, от поверхности оперируемого участка; обеспечения тока промывочной жидкости в зоне операции, в частности при выполнении эндоскопических операций при давлении жидкости 50-70 мм водного столба (данного давления, в частности, не достаточно для большого попадания промывной жидкости в кровеносные сосуды), скорости потока 1-8 мл/с(в среднем, 4,0 мл/с) и ее температуре 37C. Сущность предлагаемого способа лазерного рассечения тканей при проведении хирургических операций ниже будет пояснена на некоторых неограничивающих притязания примерах, в том числе со ссылкой на позиции фигур чертежей, на которых представлены; фиг. 1 - схематичное изображение процесса рассечения биологических тканей; фиг. 2 - схематичное изображение процесса выделения опухолевой ткани из предстательной железы. На фиг. 1 и фиг. 2 позициями обозначены: 1 - световод лазерный, в частности, диаметром 400-600 мкм; 2 - тубус эндоскопа; 3 - проточная промывная жидкость; 4 - расстояние между наконечником лазерного световода и поверхностью оперируемого участка (15 мм); 5 - выделяемый анатомический объект (опухоль, образование и т.п.); 6 - капсула анатомического объекта.-3 009381 При проведении эндоскопической хирургической операции лазерный световод 1 (диаметром 400600 мкм, специальный кварцевый для гольмиевого и неодимового излучений) подводят через рабочий канал тубуса 2 эндоскопа к поверхности оперируемого участка в зоне расположения выделяемого анатомического объекта 5 таким образом, чтобы расстояние 4 между наконечником световода 1 и поверхностью оперируемого участка составляло 1-5 мм. В зону операции осуществляют непрерывную подачу промывной жидкости 3 (в данном примере при давлении 50-70 см водного столба, средней скорости потока жидкости 1-8 мл/с (в среднем, 4,0 мл/с) и температуре 37C). Световод 1 (его наконечник) располагают под строгим визуальным контролем хирурга посредством оптической системы. Затем включают гольмиевый лазер при частоте 10-16 Гц и энергии импульса 1,5-2,5 Дж, преимущественно 14 Гц и 2 Дж,соответственно, и среднем значении мощности 28 Вт. При таких режимах работы обеспечивается дистанционность и избирательность рассечения биологической ткани, раздвигаются края рассечения. Выделяется анатомический объект 5, лазерное излучение отсекает или скользит рядом с соединительно-тканными (связка, капсула, фасция и т.п.) образованиями (в данном примере капсулой 6 анатомического объекта 5). Раздвигание краев рассечения за счет гидродинамического эффекта, возникающего в промывной жидкости 3 в зоне лазерного луча, дополняется механическим движением тубуса 2 эндоскопа. В результате дистанционного взаимодействия лазерного излучения с биологическим объектом хирург осуществляет постоянный визуальный контроль структуры и характера оперируемой ткани и ее состояния. Лазерный световод не касается рассекаемой ткани, не закрывает собой места разрезов в момент выполнения рассечения. Энергия гольмиевого лазера трансформируется в тепловую энергию, возникает гемостатический эффект, который на небольшой глубине (0,5-1,5 мм) коагулирует рассеченные поверхности и предотвращает кровотечение из мелких кровеносных сосудов. В результате хорошей видимости разрезаемого объекта появляется возможность заблаговременно обнаруживать крупный или средний кровеносный сосуд и коагулировать его перед рассечением с помощью непрерывного неодимового лазерного излучения мощностью 30-40 Вт для предотвращения кровотечения. Достигается малая кровопотеря. Именно при вышеуказанных режимах излучения гольмиевого лазера и указанных параметрах тока жидкостной среды предотвращается загрязнение операционного поля фрагментами разрушаемой ткани,образующимися в процессе разрезания. Предлагаемый способ был использован авторами при проведении ряда хирургических операций. Ниже приведены примеры осуществления операций с использованием предлагаемого способа, в том числе примеры, в которых некоторые параметры выходят за пределы заявленных диапазонов или являются их граничными значениями, и их результаты. Примеры Пример 1. Больной Л.К., 66 лет. Оперирован по поводу доброкачественной гиперплазии предстательной железы. Выполнена эндоскопическая операция с использованием лазерного генератора с гольмиевым (частота излучения 10 Гц и энергия импульса 1,5 Дж) и неодимовым излучением (непрерывное излучение 30-40 Вт),давление жидкостной среды - 50-70 мм водного столба при скорости потока жидкости 3-4 мм/с. Была удалена опухоль предстательной железы по хирургической капсуле в полном объеме, и на 5 сутки после операции больной выписан из стационара с восстановленным актом мочеиспускания. Отмечено, что при указанных параметрах гольмиевого излучения наблюдались слабо выраженный эффект раздвигания рассекаемых тканей и гемостатический эффект, возникала необходимость приближения наконечника световода к разрезаемой ткани, были отмечены не очень высокая скорость рассечения и незначительное увеличение времени операции. Пример 2. Больной В.Т., 72 года. Оперирован по поводу доброкачественной гиперплазии предстательной железы. Выполнена эндоскопическая операция с использованием гольмиевого лазера при частоте 16 Гц и энергии импульса 2,5 Дж и непрерывного неодимового лазера при мощности излучения 30-40 Вт, давление жидкостной среды - 50-70 мм водного столба при скорости потока жидкости 3-4 мм/с. Была удалена опухоль предстательной железы, на 6 сутки больной после операции в удовлетворительном состоянии выписан из отделения. Отмечено, что при стандартной перфузии жидкости через оперируемую зону указанные параметры лазерного излучения приводили к повышенному загрязнению операционного поля, не во всех случаях удавалось строго разрезать ткань по направлению хирургической капсулы, контролировать анатомическую структуру объекта, возникали трудности при заблаговременном обнаружении крупных кровеносных сосудов, однако, скорость рассечения была удовлетворительной. Все это привело к незначительному повышению травматичности и удлинению операционного времени. Пример 3. Больная И.В., 49 лет. Оперирована по поводу субмукозной фибромиомы матки. Выполнена трансцервикальная эндоскопическая операция с использованием гольмиевого лазера при частоте 14 Гц и энергии импульса 2,0 Дж и непрерывного неодимового лазера при мощности излучения 30-40 Вт, давление жидкостной среды - 50-70 мм водного столба при скорости потока жидкости 3-4 мм/с. Была удалена опухоль в полном объеме, и больная на 4 сутки выписана из стационара в удовлетворительном состоянии.-4 009381 Отмечено, что при указанных режимах гольмиевого лазера были достигнуты и оптимальная скорость рассечения, и оптимальные характеристики рассечения тканей, малая кровопотеря. Приведенные примеры подтверждают, что значения параметров излучения гольмиевого лазера,приведенные в примерах 1 и 2, могут рассматриваться как граничные значения диапазонов соответствующих параметров, т.к. при них уже наблюдаются заявленные выше технические результаты, но еще не достаточно ярко по сравнению с примером 3. В общем случае, специалисту в данной области техники не составит труда выбрать определенные значения параметров заявляемого способа в зависимости от конкретных условий реализации способа, в частности в зависимости от проводимой хирургической операции и ее типа (эндоскопическая, полостная и т.д.). Источники информации 1. Гольдберг В.В. "Хирургия предстательной железы", Латгосиздат, Рига, 1960, стр. 305-360. 2. Портной А.С. "Хирургическое лечение аденомы и рака предстательной железы", Ленинград, "Медицина", 1989, стр. 119-127. 3. Gilling P.J., Cass С.В., Cresswell M.D. et al. Holmium laser resection of the prostate: preliminaryresults of a new method for the treatment of benign prostatic hyperplasia. Urology 1996; 47: 58-51. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ рассечения тканей при проведении хирургических операций, включающий воздействие на оперируемый участок излучением, по меньшей мере, импульсного гольмиево-иттриевого алюминиево-гранатового (гольмиевого) лазера длиной волны 2100 нм, в котором подводят связанный с источником излучения световод к оперируемому участку через тубус инструмента, перемещают наконечник световода при одновременном создании в зоне операции тока промывной жидкости и раздвигают края рассечений тканей, отличающийся тем, что излучение гольмиевого лазера имеет частоту следования импульсов 10-16 Гц и энергию импульса 1,5-2,5 Дж, при этом дополнительно осуществляют коагуляцию средних и крупных сосудов до их пересечения излучением гольмиевого лазера, а раздвигание краев рассечения тканей осуществляют посредством совместного механического воздействия тубуса инструмента и гидродинамического воздействия промывной жидкости в зоне воздействия на промывную жидкость излучением гольмиевого лазера. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что коагуляцию средних и крупных сосудов осуществляют путем воздействия излучением непрерывного неодимово-иттриевого алюминиевогранатового лазера длиной волны 1064 нм. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что коагуляцию средних и крупных сосудов осуществляют путем воздействия излучением расфокуссированного, в частности путем удаления от поверхности оперируемого анатомического участка наконечника световода, импульсного гольмиево-иттриевого алюминиево-гранатового лазера длиной волны 2100 нм с частотой 10-16 Гц, предпочтительно 14 Гц, и энергией импульса 1,5-2,5 Дж, предпочтительно 2,0 Дж. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что наконечник световода перемещают на расстоянии 1-5 мм, предпочтительно 2-4 мм, от поверхности оперируемого анатомического участка. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что при проведении эндоскопической операции в зоне операции создают ток промывной жидкости давлением 50-70 см водяного столба и скоростью 3-4 мл/с.