Сергей Андреев Владимир Шипулин
Евгений Гордов

Лазеры в сердечно-сосудистой хирургии: от теории к практике

Сергей Андреев
                    Владимир Шипулин Евгений Гордов







Лазеры в сердечно-сосудистой хирургии: от теории к практике

        Экспериментальное и клиническое
исследование


















LAP LAMBERT Academic Publishing

Impressum/lmprint (nur fdr Deutschland/only for Germany)
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet uber http://dnb.d-nb.de abrufbar.
Alle in diesem Buch genannten Marken und Produktnamen unterliegen warenzeichen-, marken- oder patentrechtlichem Schutz bzw. sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen derjeweiligen Inhaber. Die Wiedergabe von Marken, Produktnamen, Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen u.s.w. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden durften.

Coverbild: www.ingimage.com

Verlag: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG Heinrich-Bocking-Str. 6-8, 66121 Saarbrucken, Deutschland Telefon+49 681 3720-310, Telefax+49 681 3720-3109 Email: info@lap-publishing.com

Herstellung in Deutschland:
Schaltungsdienst Lange o.H.G., Berlin
Books on Demand GmbH, Norderstedt
Reha GmbH, Saarbrucken
Amazon Distribution GmbH, Leipzig
ISBN: 978-3-659-12104-3

Только для России и стран СНГ
Библиографическая информация, изданная Немецкой Национальной Библиотекой. Немецкая Национальная Библиотека включает данную публикацию в Немецкий Книжный Каталог; с подробными библиографическими данными можно ознакомиться в Интернете по адресу http://dnb.d-nb.de.
Любые названия марок и брендов, упомянутые в этой книге, принадлежат торговой марке, бренду или запатентованы и являются брендами соответствующих правообладателей. Использование названий брендов, названий товаров, торговых марок, описаний товаров, общих имён, и т.д. даже без точного упоминания в этой работе не является основанием того, что данные названия можно считать незарегистрированными под каким-либо брендом и не защищены законом о брендах и их можно использовать всем без ограничений.

Изображение на обложке предоставлено: www.ingimage.com

Издатель: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG
Heinrich-Bocking-Str. 6-8, 66121 Saarbrucken, Germany
Телефон +49 681 3720-310, Факс +49 681 3720-3109
Email: info@lap-publishing.com

Haпечатано в России
ISBN: 978-3-659-12104-3

АВТОРСКОЕ ПРАВО ©2012 принадлежат автору и LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG и лицензиарам
Все права защищены. Saarbrucken 201 2

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений                                             3  
Введение                                                      4  
ГЛАВА 1. Историческая справка и воздействие лазерного         8  
         излучения на сердце и сосуды                            
1.1.     Принцип работы лазерных аппаратов                    8  
1.2.     Механизмы действия лазерного излучения на            10 
         биологические объекты                                   
1.3      Применение лазерного излучения в сердечно-сосудистой 14 
         хирургии для ангиопластики                              
1.4      Использование лазеров в лечении ИБС с помощью        25 
         трансмиокардиальной лазерной реваскуляризации           
ГЛАВА 2  Влияние лазерного излучения на стенку артерий в      49 
         норме и при атеросклерозе                               
2.1.     Спектральные характеристики стенки аорты в норме и   50 
         при атеросклерозе                                       
2.2      Воздействие лазерного излучения на структуру и       72 
         биохимический состав стенки аорты                       
ГЛАВА3   Изучение эффективности различных типов лазеров       98 
         для трансмиокардиальной лазерной реваскуляризации в     
         эксперименте                                            
3.1.     Характеристики лазеров, используемых в эксперименте  100
3.2.     Воздействие лазерного излучения на трупный миокард   103
3.3.     Сравнение результатов трасмиокардиальной лазерной    117
         реваскуляризации различными типами лазеров in vivo      
3.4.     Изучение ТМЛР полупроводниковым лазером на модели    141
         ИБС                                                     
ГЛАВА 4  Трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация        153
         полупроводниковым лазером в лечении больных ИБС         
4.1.     Обследование и отбор больных на трансмиокардиальную  153
         лазерную реваскуляризацию                               

1

4.2.       Операция       трансмиокардиальной       лазерной      167
4.3        реваскуляризаци                                        182
4.4.       Ранний послеоперационный период у больных,             188
           подвергнутых      трансмиокардиальной      лазерной       
           реваскуляризации                                          
           Результаты обследования больных в контрольные сроки       
           после операции                                            
ГЛАВА 5    Ультразвуковые методы исследования в оценке            200
           эффективности трансмиокардиальной лазерной                
           реваскуляризации полупроводниковым лазером                
5.1.       Методы ультразвукового исследования сердца,            200
5.2        примененные в исследовании                             217
           Результаты ультразвукового обследования пациентов до и    
           после операции                                            
Заключение                                                        235
Список                                                            245
литературы                                                           

2

  Список сокращений
  АД - артериальное давление
  АКШ - аортокоронарное шунтирование
  ВОЗ - Всемирная организация здравоохранения
  ВЭМ - велоэргометрия
  ИБС - ишемическая болезнь сердца ИК - искусственное кровообращение КА - коронарная артерия
  КДО - конечный диастолический объём КСО - конечный систолический объём ЛЖ - левый желудочек
  МКШ - маммарокоронарное шунтирование
  ОИМ - острый инфаркт миокарда
  ОКП - оментокардиопексия
  ОЭКТ - однофотонная эмиссионная компьютерная томография ПКА - правая коронарная артерия ПНА - передняя нисходящая артерия
  ТЛБАП - транслюминальная баллонная ангиопластика ТМЛР - трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация ТФН - толерантность к физической нагрузке ФВ ЛЖ - фракция выброса левого желудочка ФК - функциональный класс ЭКГ - электрокардиография ЭхоКГ - эхокардиография
  Nd-YAG - алюмоиттриевый гранат с неодимом Ho-YAG - алюмоиттриевый гранат с гольмием Тн1   - тропонин I

3

            ВВЕДЕНИЕ


  В последнее время поражение атеросклерозом сосудов сердечного круга и периферических артерий человека имеет тенденцию к увеличению и смещению возрастной границы к 30-40 годам.
  Распространенность окклюзирующих поражений периферических артерий приводит к нарушению кровоснабжения конечностей. Окклюзия коронарных артерий влечет за собой ишемию, инфаркт миокарда.
  Таким образом, со второй половины XX века основной причиной инвалидизации и смертности населения большинства стран мира явились сердечно-сосудистые заболевания, связанные со стенозирующим и окклюзирующим атеросклеротическим поражением артерий. Тем актуальнее, на фоне вышеприведенных данных, стоит вопрос об адекватном лечении больных. В последние годы достигнуты значительные успехи в консервативном лечении пациентов с сердечно-сосудистой патологией. Но зачастую, несмотря на временное улучшение состояния, эта терапия перестает быть достаточно эффективной при дальнейшем прогрессировании заболевания. Различные хирургические методы позволяют в значительной степени расширить возможности оказания помощи пациентам, прежде всего лицам, резистентным к медикаментозному лечению, с тяжелыми формами заболевания, высоким риском осложнений и смерти.
  Восстановление нормального кровотока осуществляется в клинической практике методами тромболизиса с помощью лекарственных препаратов, эндоваскулярными способами (баллонирование и стентирование) или открытой хирургической реконструкцией. Недостаточная эффективность существующих методик, наблюдаемая у ряда больных, сложность выполнения и

4

высокая вероятность осложнений, наряду с растущей потребностью в подобного рода вмешательствах, обусловили активный поиск альтернативных методов хирургического лечения. В начале 60-х годов, после появления первых лазеров, возникли идеи о перспективах использования их в хирургических операциях, в том числе для улучшения кровотока ишемизированных областей организма.
  Для восстановления кровотока в пораженных атеросклерозом сосудах существуют различные способы. Методика с использованием мощного лазерного излучения является наиболее кардинальной и перспективной. Возможность передачи излучения по световодам с подбором необходимой энергии для воздействия открывают перспективу транскатетерной деструкции обтурирующей бляшки как при эндоваскулярной лазерной ангиопластики, так и для интраоперационных вмешательств. Пробы метода прошли в ряде клиник.
  В настоящее время используются различные типы лазеров для ангиопластики. Наиболее прогрессивным в этой области считался ультрафиолетовый эксимерный лазер, однако, эксперименты выявили ряд недостатков, связанных с разрывами биоткани под влиянием ударной волны, возникающей в процессе лазерного облучения, что приводит к развитию серьезных осложнений в послеоперационном периоде. Для наиболее оптимального лазерного воздействия необходимы данные об отражении и поглощении энергии, а также о механизмах взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями (атеросклеротическими бляшками), которые проявляются в особенностях флюоресценции молекулярных структур. Кроме того, существует необходимость разработки критериев диагностики морфологического типа атеросклеротического поражения стенки сосуда перед проведением сеанса лазерной ангиопластики; тип

5

поражения в большой степени определяет выбор режима подачи лазерной энергии к ткани и длину волны излучения. С другой стороны необходимо оптимизировать лазерное воздействие таким образом, чтобы минимизировать воздействие на неизмененную стенку сосуда и при этом обеспечить высокую скорость и эффективность удаления атеросклеротического образования.
  Хирургическое пособие больным, страдающим ИБС, производится во многих кардиохирургических клиниках. В основном разрабатываются и практикуются методики прямой реваскуляризации миокарда, где одним из главных факторов, определяющих возможность наложения шунта, является локализация окклюзии или гемодинамически значимого стеноза в проксимальных частях коронарных артерий. Больным с диффузными изменениями коронарных артерий, отказывают в операции, признавая их неоперабельными, из-за поражения дистального русла.
  В 70-80-х годах начались экспериментальные исследования по разработке оперативных вмешательств с применением лазерных технологий для реваскуляризации миокарда у больных этой группы. В 1983 году Mirhoseini выполнена первая операция лазерной реваскуляризации миокарда в клинике.
  На сегодняшний день для ТМЛР в основном используются газовые СО₂-лазеры и твердотельные лазеры на алюмоиттриевом гранате с неодимом (Nd-YAG), эрбием и гольмием. В ходе операции в стенке левого желудочка проделываются 30-50 трансмиокардиальных каналов, которые служат основой образующихся в дальнейшем сосудов, либо обеспечивают кровоснабжение ишемизированного миокарда непосредственно из полости левого желудочка.
  Непосредственные и отдаленные результаты операции показали небольшое число       осложнений,    существенное снижение

6

функционального класса стенокардии, повышение толерантности к физической нагрузке и улучшение качества жизни.
  С конца 90-х гг. XX в. в практической медицине стали использоваться малогабаритные низкоэнергетические полупроводниковые лазеры, но, не смотря на примечательные параметры, их применение для ТМЛР было практически не изучено.
  В связи с вышеизложенным представляется важным разработать и внедрить в клинику использование лазерных аппаратов для сердечнососудистых оперативных вмешательств. Основной задачей авторов книги явилась клинико-экспериментальная оценка эффективности использования лазерных технологий. Приводится постепенное развертывание исследование: от более простых к более сложным экспериментам, а затем и внедрение в клиническое использование. В данном труде проиллюстрированы как определенные ошибки на пути к положительному результату, так и успехи длительной и многоэтапной исследовательской работы.
  Также данная книга широко освещает как проблемы проведения экспериментального исследования, так и клиническое использование лазерной техники в лечении сердечно-сосудистой патологии, что отражено в ряде рекомендаций и примеров.
  Авторы надеются, что работа окажется полезной не только для специалистов по сердечно-сосудистой хирургии, но и для врачей различных специальностей, ординаторов, интернов, студентов и с благодарностью примут критические замечания и пожелания в свой адрес.

7

            ГЛАВА 1



Историческая справка и воздействие лазерного излучения на сердце и сосуды


            1.1. Принцип работы лазерных аппаратов


  Лазер (оптический квантовый генератор) - это оптический прибор, позволяющий получать направленное излучение в узком диапазоне длин волн, что и отличает его от излучений обычных источников света [35, 54].
  В принципе в каждый лазер входят следующие основные компоненты:
  1)   активное (рабочее) вещество, обладающее способностью переходить в особое возбужденное состояние и являющееся источником так называемого индуцированного излучения (например, газовая смесь, стержень из искусственного рубина, неодимового стекла и др.);
  2)   источник возбуждения - устройство, которое сообщает активному веществу дополнительную энергию от внешнего источника (например, импульсные газоразрядные лампы - лампы накачки) и приводит его в возбужденное состояние;
  3)   резонатор - устройство, позволяющее концентрировать поток излучения в определенном направлении;
  4)   блок питания, обеспечивающий энергией источник возбуждения (батареи конденсаторов и другие).
  В основе работы лазеров лежит принцип накопления активной средой световой энергии с последующим высвобождением ее в виде монохроматического пучка или процесс индуцированного излучения возбужденных квантовых систем, открытый А. Энштейном [70].


8