Перспективы применения лазерной терапии при лечении огнестрельных ран конечностей

процесса. Одним из доступных и эффективных методов, стимулирующих репаративный процесс, на наш взгляд, является лазерная терапия. Проведен обзор литературы о механизмах биологического действия и о применении лазерных технологий в лечении ран различной этиологии, включая огнестрельные ранения.

Исторические аспекты разработки и применения низкоинтенсивного лазерного излучения

Интерес человечества к свету и его свойствам был во все времена. Воздействие солнечного света на здоровье человека, использование его в процессе лечения заболеваний и ранений были известны еще на заре человечества. О положительном влиянии света можно найти упоминание у Геродота и Гиппократа. Авиценна в своих трудах «Канон врачебной науки» рассматривал свет как важный элемент диагностики и терапии. В 1878 г. американец Эдвин Д. Баббит выпустил книгу «Принципы света и цвета», где затрагивается возможность использования света в хирургических и терапевтических целях. В 1903 г. датский ученый

Нильс Рюберг Финзен получил Нобелевскую премию за изучение действия ультрафиолетового излучения на организм человека. Ученый продемонстрировал лечебное действие излучения при туберкулезе и нагноении при заболевании оспой [4].

В своей современной форме световое излучение появилось после изобретения лазера в 1960 г., который широко, и по настоящее время, применяется в медицине [5–7]. Ровно через год в мире начинают появляться первые публикации об успешном применении лазеров в хирургии. Так, L. Goldman (1961) показал, что рубиновый лазер может быть использован для удаления «винных пятен» и меланомы кожи; Ch.J. Campbel (1961) с помощью рубинового лазера коагулировал опухоль сетчатки. В 1964 г. была выполнена первая в СССР операция по «приварки» сетчатки глаза излучением рубинового лазера. Во второй половине 1960-х под руководством Н.Д. Девяткова был создан первый в СССР лазерный скальпель на СО ₂ -лазере, который опередил применение лазера в США при операциях на голосовых связка (G.J. Jako, 1972) [4]. Лазеры привнесли в хирургию новые возможности: интраоперационное асептическое, стерилизующее воздействие, функцию коагуляции, малотравматичного рассечения. Это нашло свое применение, в том числе, и при лечении хронического остеомиелита.

Одним из первых исследований биологической активности излучения низкоэнергетических лазеров в красном диапазоне были проведены в Казахском национальном университете им. Аль-Фараби в 1964 г. [8]

С 1974 г. в СССР лазерная терапия вошла в стандарт государственной медицинской помощи, опубликовано множество научных трудов и проведены десятки тысяч исследований. Биостимулирующее действие лазерного света было отмечено при лечении длительно незаживающих ран и трофических язв [9; 10].

Лазерная терапия активно начинает свой путь с 80-гг. прошлого столетия (Япония 1993 г., Китай 1991 г., Канада 1991 г., Северная Ирландия 1991 г., Вьетнам 1994 г., страны Латинской Америки и Восточной Европы 2006 г. [9]. В СССР активное участие в создании и внедрении лазерных хирургических методик приняли многие видные ученые в 1981 г. была присуждена Государственная премия СССР «За создание, разработку и внедрение в клиническую практику новых лазерных хирургических средств и новых лазерных методов хирургического лечения в абдоминальной, гнойной, и пластической хирургии» [4].

Ученые применяли разнообразные термины для описания биологического действия лазерной терапии [9]. Наиболее ранними часто используемыми выражениями были «фотобиоактивация» и «биостимуляция» [10; 13], позже «биомодуляция» [8; 14].

Стоит отметить, что наиболее широко применяемым в области медицины является лазер низкой интенсивности или LLL (Low-Level-Laser). Низкоуровневая лазерная терапия работает в диапазоне от видимого до ближнего инфракрасного спектра (390–1100 нм), работая без вы- деления тепла [8] и обеспечивая фотохимический эффект [15], что обуславливает широкий спектр его применения [16].

Наиболее широкое применение метод лазерной терапии нашел в нашей стране, где использовался эффект низкоинтенсивного лазерного излучения в виде «биомодуляции» или «биостимуляции».

Механизмы действия низкоинтенсивного лазерного излучения

Биологическое воздействие низкоинтенсивного лазерного излучения имеет три точки приложения: купировать воспаление, отек [17]; стимулировать регенерацию поверхностных и глубоких ран мягких тканей [18]; лечение неврологических расстройств и болевого синдрома [18]. В отличии от лазеров высокой мощности, LLL обеспечивает энергию, достаточную для стимуляции мягких тканей.

Установлено, что лечение НИЛИ оказывает стимулирующее действие на клеточном уровне [19]. На основании исследований красного или ближнего инфракрасного светового облучения сделан вывод о возможности предотвращения апоптоза клеток [20–21], стимулировании митохондриальной активности и делении клеток [22].

Характер действия на ткани, в первую очередь, определяется количеством энергии, попавшей в направленную область [4]. Поглощенная энергия излучения в биологических тканях преобразуется в тепло [25–27]. Для осуществления фотобиологического эффекта необходимо поглощение фотонов лазерного излучения [28]. Эндогенные или экзогенные хромофоры являются исходными фотоакцепторными молекулами (молекулами, поглощающие свет на определенных длин волн) [29]. Основными хромофорами кожного покрова являются вода, гемоглобин и меланин [30–31]. Увеличивая длину волны до инфракрасного диапазона увеличивается и проникновение лазерного света в биологические ткани [32–34].

Применение низкоинтенсивной лазерной терапии, в зависимости от заданных параметров, нашло свое отражение во многих сферах медицины, что подтверждается многочисленными публикациями, отражающими биологическое влияние на различные ткани: стволовые клетки — низкоинтенсивная лазерная терапия может увеличивать скорость пролиферации различных клеточных линий (AlGhamdi et al., 2012); фибробласты кожи, слизистой оболочки щек и десны — отмечается повышенная пролиферация, созревание и передвижение, а также трансформация в миофибробласты (Walsh et al., 1997); эпителиальные клетки — становятся более подвижными и способными мигрировать через раневые участки с ускоренным закрытием дефектов (Walsh et al., 1997); остеобласты человека — способствует пролиферации и созреванию остеобластов человека in vitro и значительно увеличивают выживаемость клеток на 31–58% (Stein et al., 2005). На основании многочисленных научных трудов

Поглощение энергии фотона внутриклеточными структурами

Локальный температурный градиент

Высвобождение ионов кальция из внутриклеточного депо с повышением концентрации Са2+ в цитозоле клеток и тканях

Воздействие на физиологические процессы

• •    Микроциркуляция

• •    Нейрогуморальная регуляция

• •    Репаративный процесс

• •    Иммунная система

• •    Эндокринная система

• •    Спазмолитическое действие

• •    Обезболивание

Запуск кальций-зависимых процессов:

• •    Увеличение синтеза и накопления АТФ

• •    Усиление синтеза ДНК и РНК

• •    Высвобождение оксида азота (NO)

• •    Высвобождение активных форм кислорода

• •    Активация эндо-и экзоцитоза

• •    Поддержание Са²⁺ в аппарате Гольджи за счет работы Са²+-АТФ-азы

  Рис. 1. Последовательность развития биологических эффектов после воздействия НИЛ (Москвин С.В., 2014).

была сформирована единая последовательность развития биологических и терапевтических эффектов в результате применения никзоинтенсивного лазерного излучения (Рис. 1).

Возможности применения лазерной терапии при боевой травме

Низкоинтенсивная лазерная терапия, в зависимости от заданных параметров, широко применяется в медицине, в том числе и при лечении боевой травмы. Многочисленные сведения доказывают положительное действие лазерного излучения на различные биологические ткани, что обуславливает возможность ее применения при боевой хирургической травме, а именно при лечении огнестрельных ранений конечностей. Так, при переломе бедренной кости применение низкоинтенсивного лазерного излучения позволяет снизить воспалительный процесс, улучшить формирование костного матрикса, что способствует более интенсивному образованию костной мозоли [35]. НИЛИ оказывает стимулирующее воздействие на фибробласты, и остеобласты [36], применяется как метод для ускорения регенерации костной ткани [37–39].

Huertas R.M. et al. изучили влияния импульсного диодного лазера с длинной волны 940 нм на пролиферацию остеобластов в режиме облучения через сутки. Энергия лазерного излучения положительно влияла на рост клеток, активизируя их пролиферацию по сравнению с контрольной группой [40]. Также отмечена стимуляция экспрессии маркеров дифференцировки остеобластов [41].

Таким образом, основываясь на данных исследований, можно сделать вывод, что диодный лазер оказывает биостимулирующее действие на костную ткань [40–42]. Примечательно, что при облучении лазером низкой интенсивности в диапазоне от 780–1000 нм происходит индукция биологических эффектов, например, клеточной пролиферации, синтеза коллагена, высвобождения факторов роста из клетки [43].

Лазер широко используется для стимуляции репарации костной ткани. С помощью лазера так же можно осуществлять остеоперфорацию, с выраженным остеогенным эффектом, по сравнению с процедурой использования спиц или стержней. В 2008 г. ученые впервые провели исследование с целью выяснить: возможно ли использование применение СО2-лазера для остеотомии. В результате было выявлено, что заживление ран от механической остеотомии и от лазерной остеотомии ничуть не отличались и в обоих случаях рентгенологическая картина заживления была практически идентичной. Однако отмечен эффект перегревания мягких тканей при использовании СО2-лазера [44–45].

В 2013 г. был проведен анализ результатов лечения 235 детей с очаговой формой острого гематогенного остеомиелита. У детей, которым применялся метод лазерной остеоперфорации с использованием инфракрасного диодного лазера, в 1,5 раза реже остеомиелит переходил в хроническую стадию, также в работе отмечен бактерицидный, бактериостатический и выраженный противовоспалительный эффект [46–47]. Применительно к переломам костей конечностей, после воздействия лазерного излучения в области повреждения улучшается кровенаполнение сосудов, происходит активация пролиферации остеогенных клеток [48]. В 2016 г. получены данные об успешном применении остеоперфорации для лечения некроза бугристости большеберцовой кости, наблюдалось полное купирование болевого синдрома и возвращение в спорт, а после повторной лазерной остеоперфорации, наступало полное выздоровление [49].

Так же терапия лазером влияет на скорость образование новых кровеносных сосудов — ангиогенез, который определяется факторами роста эндотелия, после выделения которых, происходит пролиферация и миграция клеток, выстилающих внутренние стенки сосудов, вследствие чего образуются новые капиллярные сети [28].

Лазер с длиной волны 780 нм значительно ускоряет процесс заживления хирургических ран [50].

Для нас большой интерес представляет исследование возможности применения лазерной терапии в комплексном лечении огнестрельных ранений конечностей. На базе военного госпиталя Чеченской Республики проведено лечение пациентов с огнестрельными ранениями конечностей, которым в комплексном лечении применяли магнитно-лазерную терапию (МЛТ) с длиной волны 890 нм. Перед проведением МЛТ проводили туалет раны и на завершающем этапе накладывали на рану стерильную марлевую повязку. Авторами отмечено купирование болевого синдрома, уменьшение инфильтрации тканей и площади раневого дефекта. В случаях когда имелась рана с обширным дефектом мягких тканей (от 20–50 см): МАТ оказалась недостаточно эффективной в достижении противовоспалительного эффекта. Несмотря на рост грануляций и эпителизации, отмечалось замедление регресса отека мягких тканей, что затрудняло сближение краев раны. По данным исследования для полного заживления огнестрельных ран требовалось 20–24 дня [50].

К сожалению в литературе имеются немногочисленные данные об использовании лазерной терапии при лечении огнестрельных ранений конечностей, однако особенности и морфологическая картина огнестрельной раны современного времени требует применения всего арсенала средств физического воздействия направленных на все звенья раневого процесса. Низкоинтенсивная лазерная терапия позволяет воздействовать на мягкие ткани не зависимо от сложности раневого канала и протяженности поврежденного участка, снизить зоны вторичного некроза за счет улучшения локального кровообращения. Данная методика является перспективной, и требует дальнейшего изучения возможности ее применения в комплексном лечении огнестрельных ранений конечностей.

В нашем обзоре литературы акцент сделан на лазерную терапию, позволяющую улучшить репаративный процесс в мягких тканях и реализовать противовоспалительный, обезболивающий, иммуностимулирующий эффекты, противоотечное действие и стимулировать локальную микроциркуляцию [34].

Необходимо дальнейшее изучение механизмов действия и клинических результатов при лечении огнестрельных ранений конечностей.