О ранозаживляющих свойствах излучения эрбиевого лазера

Обоснование

Параметры высокоинтенсивного импульсного эрбиевого (Er:YAG) лазера, с длиной волны 2,94 мкм, предполагают возможность ускорять процессы заживления за счет эффективной санации и возможности работы в режиме стимуляции регенерации. Данный режим позволяет повысить функциональную активность клеток, отвечающих за формирование грануляционной ткани и краевую эпителизацию, чем обусловлен ранозаживляющий эффект метода [1–6].

Цель

Оценить ранозаживляющие свойства высокоинтенсивного Er:YAG-лазера при лечении пациентов с длительно незаживающими ранами и при воздействии на осложненный раневой процесс в эксперименте.

Материалы и методы

В клинической части исследования был проведен анализ обследования и лечения 144 пациентов c длительно незаживающими ранами (диабетические, венозные и артериальные язвы).

В основной группе (71 пациент) раны обрабатывались высокоинтенсивным эрбиевым лазером в двух режимах в соответствии с фазой раневого процесса совместно с применением мазей на водорастворимой основе. В группе сравнения (73 пациента) раневые дефекты изначально подвергались традиционной санации «острым путём». Период наблюдения составлял 30 суток, а лазерную обработку ран и перевязки осуществляли через день, не меньше 3 раз в неделю.

Экспериментальное исследование выполнено на 80 белых нелинейных крысах с использованием разработанной оригинальной модели трофической гнойной раны [7].

Экспериментальные животные были разделены на четыре группы, по 20 в каждой: 1-я (без лечения); 2-я (применение антисептика — 0,1% р-ра полигексанида); 3-я (обработка Er:YAG-лазер); 4-й (Er:YAG-лазер и антисептик) Период наблюдения составлял 20 суток, лазерную обработку ран и перевязки осуществляли через каждые 48 часов.

Методы исследования включали визуальную оценку (с определением сроков очищения ран и появления зрелых грануляций), микробиологическое исследование, цитологическое исследование (с определением типа цитограммы), а также морфологический анализ био-птатов из экспериментальных ран с помощью световой и электронной микроскопии.

Для статистического анализа использовали: парный критерий Стьюдента с указанием среднего арифметического значения со стандартным отклонением (M±o); t-критерий Стьюдента; U-критерий Манна-Уитни; коэффициент ранговой корреляции Спирмена (RS); X Пирсона. Статистическую обработку данных производили с помощью программы Statistica 12.0.

Эксперименты проводили в соответствии с международными и российскими правилами и нормативными документами по обращению с животными.

Результаты

Методика применения Er:YAG-лазера включала санацию раневых дефектов в режиме абляции (обычно 1-2 процедуры) и применение режима стимуляции регенерации с первых процедур до конца лечения.

Санирующий эффект абляции обусловлен воздействием фракционного оптического излучения с плотностью мощности до 15 Дж/см2, частотой импульсов 2–4 Гц и длительностью отдельного импульса 100–500 нс. Такие параметры обеспечивают возможность щадящего и дозированного удаления раневого детрита и микробной флоры [3–9].

Очищение раневой поверхности у пациентов наступало на 3,93±1,35 сут, тогда как в группе стандартного лечения — на 5,44±2,19 сут (р<0,05). Очищение экспериментальных ран от детрита в 3-й группе (Er:YAG-лазер) наступало на 5,1±0,2 сут, в 4-й группе (Er:YAG-лазер и антисептик) на 5,0±0,3 сут, что превосходило результаты во 2-й группе (антисептик) (7,9±0,3 сут) и в 1-й группе (11,6±0,2 сут) (р<0,05).

Анализ микрофлоры, полученной из раневых дефектов у пациентов, позволил судить об изначально схожем качественным и количественным составе условно-патогенных бактерий. На 15-е сутки в группе лазерной обработки в 66% ран бактериальный рост отсутствовал, в группе традиционного лечения отрицательные посевы наблюдались в 47% случаев (р<0,05).

При бактериологическом исследовании экспериментальных ран на пятые сутки в группах применения Er:YAG-лазера чаще наблюдали низкую (<103 КОЕ/гр) степень обсемененности (55%), тогда как в 1-й группе преобладала выраженная (>105 КОЕ/гр) обсеменённость (70%), а во 2-й — средняя (103–105 КОЕ/гр), в 65% посевов.

Стимулирующий режим реализован за счет рассеивания светового пучка с помощью специального модуля и уменьшения мощностных характеристик лазера (<5 Дж/см2). В результате возникновения эффекта пространственно-модулированной абляции лазерные лучи создают множественные (до 10000 на см2) микродефекты с образованием механических волн. Интерференция таких волн создаёт участки микросотрясения и микротравматизации на глубине до 6 мм и запускает ряд процессов, стимулирующих регенерацию по аналогии с ультразвуковым воздействием на рану [3–9].

Формирование зрелой грануляционной ткани в раневых дефектах у пациентов отмечено к 6,24 ±1,5 суткам наблюдения, раньше, чем в группе стандартного лечения (р<0,05). Заметный рост грануляционной ткани в экспериментальных ранах, обработанных в режиме стимуляции регенерации, фиксировали в среднем на 7-е сутки, тогда как в группе применения антисептика — на 9-е сутки, и на 14-е — в контрольной группе.

Полное заживление наблюдали у пациентов с небольшими по площади ранами (Рис. 1). На 30-е сутки в 1-й группе эпителизацию ран наблюдали в 56% случаев, в то время как во 2-й группе — у 26% больных (р<0,05).

В эксперименте, на двенадцатые сутки, средняя площадь ран в 1-й группе была в 1,5 раза больше, чем во 2-й и в 2,5 раза больше, чем в 3-й и 4-й группах (р<0,05).

Процессы заживления отражались динамикой цитологической картины. На 15-е сутки лечения пациентов с применением Er:YAG-лазера преобладал воспалительнорегенераторный тип, тогда как в группе сравнения — воспалительный (p<0,05). На 30-е сутки, у всех пациентов с незажившими ранами, преимущественно встречали воспалительно-регенераторный и регенераторный типы мазков, последний из которых наблюдали чаще в группе лазерного лечения (p<0,05).

По результатам цитологического анализа мазков-отпечатков из экспериментальных ран на пятые сутки в 1-й группе преобладал дегенеративно-воспалительный тип (75%), во 2-й и 3-й воспалительный (75% и 70% соответственно), в 4-й — воспалительно-регенераторный (50%) (р<0,05). На двенадцатые сутки в 1-й группе преобладал воспалительный тип мазков (50%), в остальных — воспалительно-регенераторный, при этом в группах применения лазера в 35% отмечали регенераторный тип мазков, характерный для процессов активного заживления (р<0,05).

Поскольку что каждый из типов цитограммы соответствует первой (некротический, дегенеративновоспалительный и воспалительный типы) или второй (воспалительно-регенераторный и регенераторный типы) фазам раневого процесса, динамика цитологической картины под воздействием Er:YAG-лазера указывала на более эффективное заживление (Рис. 2).

Рис. 1. Опыт применения эрбиевого лазера (12 сеансов) у пациентки с венозной язвой.

1 группа

1 сутки 3 сутки 5 сутки 7 сутки 12 сутки

^— I фаза РП

^—II фаза РП

Рис. 2. Динамика раневого процесса в экспериментальных ранах на основании цитологической картины.

При морфологическом исследовании биоптатов во всех группах изначально поверхность ран была густо инфильтрирована лейкоцитами, эритроцитами и микробными клетками. После нескольких сеансов абляционной обработки наблюдали резкое сокращение лейкоцитарно-некротического слоя без термического повреждения жизнеспособных тканей. Фрагменты выявленных микробных биопленок имели признаки повреждения с деструкцией бактериальных клеток. Начиная с третьих суток, на фоне применения Er:YAG-лазера в режиме стимуляции регенерации, отмечали повышение функциональной активности фибробластов.

Об этом свидетельствовала веретенообразная форма клеток, выраженный эндоплазматический ретикулум и обилие развитых комплексов Гольджи. Фибробласты активно синтезировали коллагеновые волокна с четкой горизонтальной ориентацией относительно поверхности ран (Рис. 3 А). Появление молодых капилляров и сосудистых петель указывало на процессы ангиогенеза, сопровождающие развитие грануляционной ткани. К концу периода наблюдения отмечали признаки формирования рубцовой ткани с преобладанием неклеточных компонентов и наличием эпителиоцитов в поверхностных слоях (Рис. 3 Б).

Рис. 3. А — функционально активный фибробласт среди среди синтезированных коллагеновых волокон на 3 сутки наблюдения; Б — гистологическая картина формирования рубца на 12 сутки наблюдения (электронограмма: А — х 14000; окраска толуидиновым синим: Б — х 200).

Заключение

Результатами проведенного клиническо-эксперимен-тального исследования подтверждены ранозаживляющие свойства высокоинтенсивного Er:YAG-лазера при воздействии на осложненный раневой процесс. Специальные параметры оптического излучения способствуют раннему очищению ран, продуктивному созреванию грануляционной ткани и ускоренной эпителизации раневых дефектов. Результаты бактериологического и цитологического исследований позволили объективно зафиксировать выраженный противомикробный эффект Er:YAG-лазера и его способность влиять на репаративные процессы в длительно незаживающих раневых дефектах и экспериментальных ранах. Особое значение имеет режим стимуляции регенерации лазера, который за счет преобразования излучения в механические волны повышает функциональную активность клеток, обеспечивающих заживление.