Применение лазеров в ветеринарии

Введение

Перевод животноводства на промышленную основу дает возможность полностью механизировать и частично автоматизировать производственные процессы и тем самым повышать производительность труда, увеличивать производство продукции, снижать ее себестоимость.

Известно, что получать достаточное количество высококачественных в санитарном отношении продуктов можно лишь от здоровых животных. К сожалению, изменение условий кормления и содержания животных, обусловленное специализацией и концентрацией отрасли, снижает резистентность их организма и предрасполагает к возникновению различных заразных и незаразных болезней. Вот почему в условиях интенсивного ведения животноводства резко возрастает роль ветеринарного обеспечения, основу которого составляет комплекс профилактических и лечебных мероприятий. Эффективность последних, качество и надежность работ по предупреждению и ликвидации болезней животных во многом определяются технической вооруженностью ветеринарной службы, обеспеченностью современными аппаратурой, приборами, инструментами.

В борьбе с незаразными болезнями ведущее место занимают профилактические мероприятия. Однако большое значение имеют и лечебные. Не следует выбраковывать животных, имеющих раны, абсцессы, флегмоны, грыжи и другие легко излечимые заболевания при использовании имеющихся в арсенале ветеринарного врача лекарственных и физиотерапевтических средств. Необходимо создавать условия для их проведения, максимально использовать достижения научно-технического прогресса.

В последние годы в медицине и ветеринарии все шире внедряются достижения электроники, особенно квантовой, разрабатывающей методы генерирования и усиления электромагнитных колебаний, получаемых индуцированным излучением квантовых систем (лазеров), уникальные свойства которых обеспечили их широкое применение в различных областях науки и техники.

В ветеринарии лазеры в силу ряда причин, в том числе и из-за недостаточной их популяризации, пока еще не получили широкого применения.

Лазерная терапия — это воздействие на биологический объект с лечебной целью низкоэнергетическим лазерным излучением, которое является электромагнитным излучением оптического диапазона (свет), обладающим такими свойствами, как когерентность, монохроматичность, поляризованность и направленность потока излучения, что позволяет создавать строго определенную мощность воздействия на поверхности облучаемого объекта. В связи с этим лазерная терапия относится к разделу физиотерапии, а именно, к светолечению (фототерапии).

Из существующих физиотерапевтических методов воздействия на организм животного лазерная терапия выделяется следующими преимуществами:

1). по энергетическим параметрам она оказывает действие не повреждающего и даже не возмущающего биосистему характера, но в то же время этой энергии достаточно для активизации процессов жизнедеятельности организма;

2). в отличие от многих других лечебных физических факторов, лазерная терапия позволяет четко регулировать параметры воздействия и обеспечивает точную дозировку при проведении процедур;

3. лазерная терапия показана и высокоэффективна при довольно широком перечне заболеваний;

4). лазерная терапия хорошо сочетается с другими известными методами лечения и повышает их эффективность.

1. Физические основы работы лазера В ветеринарии чаще всего применяют маломощные газовые гелий-неоновые лазеры непрерывного действия с излучением красного света длиной волны 0,63 мкм, созданные в 1960 г. американскими физиками А. Джаваном, В. Беннетом и Д. Эрриотом, и мощные молекулярные (на углекислом газе) лазеры инфракрасного излучения длиной волны 10,6 мкм, созданные в 1964 г. К. Паттелом.

Принцип работы оптического квантового генератора можно рассмотреть на примере гелий-неонового лазера. Конструктивно он представляет собой стеклянную трубку, заполненную смесью газов гелия и неона в соотношении 10:1 под давлением примерно 100 Па, помещенную между двумя плоскими параллельными зеркалами, одно из которых, полупрозрачное в области излучения, служит для вывода лазерного луча (рис.1).

Рис. 1. Принципиальная схема устройства газового лазера: 1 наполненная газом трубка; 2-газ-наполнитель; 3-зеркала-резонаторы; 4 электроды.

Зеркала образуют оптическую систему, называемую резонатором. Для возбуждения газовой смеси через трубку посредством электродов от специального источника питания (источник накачки) пропускают электрический ток. При прохождении его ионизируются атомы гелия, в результате чего не только частично заселяются уровни Е2, но и за счет взаимных столкновений ионизируются атомы основного рабочего газа — неона, что приводит также к освобождению уровней Ео и заселению уровней Е2 атомами неона. Подбором плотности электрического тока и соотношения между длиной трубки и ее диаметром можно добиться увеличения скорости возбуждения газа и снижения заселенности уровня Ei, вызываемого переходом электронов из состояния Ei в состояние Ео при соударениях частиц газа о стенки трубки. Благодаря этому происходит инверсная заселенность уровней Е2, необходимая для протекания процессов индуцированного излучения.

За счет спонтанного излучения из состояния Е2 в состояние Ei возникает направленное во все стороны свечение, в том числе и в направлении оптической оси между зеркалами резонатора.

Именно эти кванты света являются инициаторами индуцированного излучения. Попадающие на боковые стенки лучи рассеиваются в окружающем пространстве и в дальнейшем никакого участия в работе лазера не принимают. Лучи, направленные вдоль оси трубки, благодаря зеркалам резонатора, многократно проходят через возбужденную среду. Они являются инициаторами новых индуцированных переходов, сопровождающихся появлением новых квантов света, совпадающих по частоте и направлению с квантами-инициаторами. Так постепенно усиливается световой поток вдоль оси трубки, приводящий к выходу лазерного излучения через полупрозрачное зеркало в виде узконаправленного и практически параллельного пучка света. Расходимость последнего составляет всего несколько угловых минут. Коэффициент полезного действия (всего 0,1%), а выходная мощность не превышает десятков милливатт.

Молекулярный кислотный лазер имеет аналогичную конструкцию. В нем трубка заполнена углекислотой (как основным рабочим газом), а также инициаторами возбуждения — азотом и гелием. Поскольку для молекул углекислоты легко создается интенсивная заселенность в инфракрасном диапазоне длина волн (чем больше длина волны, тем лучше условия для? электрическом газовом разряде тепла в мощных углекислотных лазерах применяют принудительное водяное охлаждение. Излучаемый такими лазерами пучок энергии обладает мощным действием и применятся для резания, испарения и прижигания различных материалов, в частности для хирургического воздействия (мощности свыше 100 Вт/см? приводят к прожиганию биологической ткани).

Свойства лазерного излучения Лазерный луч по сравнению с обычным светом имеет ряд особенностей: обладает когерентностью, монохроматичностью, поляризацией и направленностью.

Когерентностью называется согласованное во времени и пространстве протекание двух или нескольких волновых процессов, имеющих постоянный сдвиг фаз. Когерентные колебания, складываясь, увеличивают амплитуду колебаний, поэтому с их помощью можно раскачивать атомные и молекулярные (в том числе биологические) системы, чего нельзя достигнуть при естественном освещении.

Лазерное излучение является монохроматичным, поскольку частота излучения определяется значением разности энергий между уровнями, на которых наблюдается явление индуцированного излучения. Изменение длины волны не превышает 0,0005 мкм и связано с небольшой «размытостью» уровней. Если положительный эффект достигается на некоторой длине волны, то облучение лазерным лучом этой длины волны по сравнению с обычным светом приводит к ощутимым результатам. Например, гелий-неоновый лазер мощностью 10 мВт излучает на длине волны 0,63 мкм в 25 000 раз больше квантов, чем солнце в 1 см?.

В отличие от естественного, лазерный луч строго поляризован, т. е. колебания векторов напряженности электрического и магнитного полей происходят строго в одной плоскости. Такой луч можно использовать для облучения биологических объектов, поскольку происходящие в них колебания также имеют пространственную ориентацию.

Высокая направленность лазерных лучей дает возможность без ощутимых потерь передавать их на большие расстояния и фокусировать в диаметре «фантастические» концентрации фотонов, недостижимые для естественных источников.

2. Механизмы воздействия лазерного облучения на ткани и органы

2.1 Биофизическое действие Красный из всего спектра видимого света характеризуется наиболее высокой эффективностью, в частности индуцирует фотосинтез и окислительное фосфорилирование, ускоряя рост и регенерацию тканей.

Он проникает в биологические ткани лучше, чем излучение других участков видимого и ультрафиолетового диапазона.

Чтобы вызвать энергетическую перестройку внутри молекулярных комплексов, органоидов клетки, органов и тканей, требуется очень небольшая энергия, порядка 125,4−167,2 Дж. Такой энергией обладают фотоны красного света.

При взаимодействии лазерного луча с живым субстратом в нем может происходить ионизация биологической молекулы, образование в тканях свободных радикалов, которыми являются молекулы, находящиеся в электронновозбужденном состоянии. Обладая значительной химической активностью, они индуцируют различные биохимические изменения в клетках и тканях.

Свет гелий-неоновых лазеров (ГНЛ) характеризуется достаточно сильной поглощающей способностью. Например, при облучении вся толща передней брюшной стенки поглощает 98,4% падающего света.

А.М. Уразаев и другие (1978) установили, что наиболее интенсивно способность поглощать энергию излучения лазера выражена в крови и хорошо васкулязированных органах.

Одна из попыток объяснения механизма биостимулирующего действия излучения ГНЛ основана на предположении о наличии в клетках и тканях собственных электромагнитных полей и свободных зарядов — биоплазмы, которая перераспределяется под влиянием фотонов излучения ГНЛ, приводя к прямой «энергетической подкачке» организма.

Существует мнение, что кровь является жидкостно-кристаллической средой, в которой свет индуцирует многообразные энергетические процессы. Монохроматический красный свет действует на кровь и органы кроветворения как прямым, так и косвенным путем. В первом случае красный свет, поглощаясь порфиринами, может вызвать снижение резистентности старых эритроцитов и их распад. В то же время косвенное действие на кроветворение происходит за счет активации деятельности эндокринных желез, прежде всего — гипофиза и щитовидной, которые имеют непосредственное отношение к регуляции функции кроветворения.

Заслуживает внимания механизм стимулирующего влияния ГНЛ в изложении Н. В. Михайлова (1985). По мнению автора, характер лазерного действия следующий. Свет изменяет в тканях тип метаболизма, что сопровождается распадом тканевых структур соединительной ткани, выделением свободной энергии и поглощением ее мышечной и нервной тканью. Световая энергия воспринимается и преобразуется таким образом: воздействие света на молекулярные процессы в мембранах трофических и сосудистых нервных клеток, структуры которых способны более энергично улавливать и преобразовывать свет в электрические и фотохимические процессы; восприятие света возможно непосредственно соединительнотканными структурами, в которых возникают полупроводниковые свойства, в результате чего они приобретают способность к восприятию и генерации различных видов энергии; восприятие световой энергии за счет фотоэффекта, возникающего в клетках тканей и других образований. Доказано, что не только кожа, но и другие ткани насыщены пигментами, обладающими способностью в статическом электрическом поле преобразовывать свет в фотохимические и фотобиологические процессы.

Несмотря на множество гипотез, до этого времени полный механизм действия лазерного излучения не выяснен. Тем более трудно представит его, если рассматривать вопрос лишь с биофизической точки зрения. Для этого необходимо изучить его влияние на все органы и системы организма, их физиологическую функцию, на весь организм в целом.

2.2 Физиологическое действие При выяснении механизма физиологического действия лазерного излучения малой мощности главное внимание ученых было сосредоточено на изучении метаболизма тканей, системы микроциркуляции и регенераторных процессов, играющих ведущую роль в обеспечении и поддержании гомеостаза.

Вся сложность состоит в том, что остается неизученным нейрорефлекторный путь передачи лазерной энергии и фотобиологические каналы, по которым энергия излучения передается к тому или иному участку организма животных, где превращается в энергию биохимических реакций.

2.3 Изменения в соединительной ткани Взаимодействуя с фагоцитарной системой биологически активных веществ, соединительная ткань обеспечивает иммунный и структурный гомеостаз организма.

Одним из соединительнотканных образований является кожа. В литературе уже имеются данные о влиянии ГНЛ на кожу при ее непосредственном облучении. При воздействии красного света на кожные аутотрансплантанты наблюдается эффект стимуляции регенерации соединительной ткани за счет усиления пролиферативных процессов.

В облученной коже процессы репарации эндотелиальных клеток капилляров (при ее воспалении) протекают более интенсивно.

По данным Г. А. Карась (1976), гелий-неоновый лазер ЛГ-36 активирует защитные свойства клеток и тканей кожи, значительно повышает активность окислительно-восстановительных ферментов подкожной клетчатки, в результате чего активизируются обменные и регенеративные процессы.

В 1986 г Рубленко М. В. было изучено изменение поглотительной активности соединительной ткани у с/х животных (лошади, КРС, свиньи), при местном облучении, а также опосредованном через субатлантную рефлексогенную зону. При этом использовали внутрикожную пробу Лещинского-Кавецкого (1944) с трипановым синим, отражающую функциональное состояние не только системы соединительной ткани, но и общую реактивность организма. Уже через сутки после лазерного воздействия на месте введения краски поглотительная активность клеточных элементов соединительной ткани облученного участка лошади была выше в 2 раза по сравнению с контрольной (трипановый индекс 7,4±0,6 против 3,5±0,26 в контроле). На третьи сутки (через 48 ч) трипановый индекс в контроле, продолжая нарастать, составил 5,1± 0,3, а у облученных лошадей снизился до 3,5±0,26.

Подобные результаты были получены и у КРС при опосредованном воздействии через субатлантную рефлексогенную зону. При этом использовали гелий-неоновый лазер ЛГ-78 с выходной мощностью 2 мВт. Для сравнения эффективности воздействия лучей лазера малой мощности применяли новокаиновую блокаду этой же зоны по А. Н. Голикову и С. Т. Щитову. На 2-е и 3-е сутки в опытных группах трипановый индекс почти в 2 раза превышал таковой у интантных животных. Через 72 часа индекс у опытных животных значительно снизился, тогда как в контроле оставался почти на том же уровне. Это свидетельствует о повышении активности клеточных элементов соединительной ткани животных под воздействием как лазерного излучения, так и новокаиновой блокады.

Аналогичные результаты были получены у свиней. Причем уже на 4-е сутки на месте введения краски более активно обесцвечивались у облученных животных, а в дальнейшем окраска у них исчезала на 1−3 дня раньше, чем при блокаде рефлексогенной зоны новокаином. Такая тенденция более выражена у животных, подвергнутых двустороннему облучению, что подтверждает мнение многих авторов о перекрестном влиянии нервов данной рефлексогенной зоны.

Результаты опыта позволяют сделать выводы, имеющие и теоретическое и практическое значение. Лазерное излучение с длиной волны 632 нм значительно повышает физиологическую активность соединительной ткани, а следовательно, и общебиологическую реактивность организма. Как и новокаин, низкоинтенсивное лазерное излучение обладает выраженным нейротропным действием.

По-видимому, следует согласиться с Н. В. Михайловым (1985) в том, что при непосредственном восприятии лазерного излучения соединительнотканными структурами в них происходит электронное возбуждение. Восприятие энергии лазерного света осуществляется скорее всего за счет фотоэффекта, возникающего в фазу поглощения оптически активными веществами квантов лазерного излучения. Такими фотоактивными веществами могут быть ферменты дыхательной цепи митохондрий, ферменты микробиоцидной системы фагоцита, элементы гранулярного аппарата тучных клеток, ферменты окислительно-восстановительного ряда. Возникающие свободнорадикальные процессы изменяют тип метаболизма на клеточном уровне, что приводит к усилению обменных процессов, функциональной, пролиферативной и митотической активности клеток.

Важным в данном случае является то, что гелий-неоновый лазер, благоприятно влияя на метаболические процессы в клетках, не затрагивает ядра и его мембранного аппарата.

В результате сложнорефлекторной реакции организма на облучение рефлексогенной зоны происходит также активация макрофагов (гистиоцитов) кожи, иммунобиологической реактивности организма. Однако механизм изменений, развивающийся под воздействием лазерного света, в данном случае намного сложнее и разнообразнее.

Также следует согласиться с мнением Н. В. Михайлова о наличии трофической иннервации в соединительной ткани и о том, что изменения в соединительнотканных структурах под опосредованным воздействием излучения гелий-неонового лазера происходят в результате индуцирования трофического компонента нервной системы энергией луча. Но в данном случае этого объяснения будет недостаточно, поскольку на воздействие луча лазера реагируют не только элементы рефлексогенной зоны. По данным А. Г. Ипатовой (1975), в таких случаях улучшается кровоток и кровоснабжение головного мозга, что приводит к усилению координирующего и интегрирующего влияния коры головного мозга на подкорку, а в конечном итоге — и на субатлантную рефлексогенную зону с ее трофическими нервными элементами.

Важная роль принадлежит тучным клеткам, участвующим в общих и местных механизмах регуляции клеточных и тканевых реакций при их тесном контакте с нервными окончаниями и эндотелием капилляров. В то же время излучение гелий-неонового лазера обладает противовоспалительным свойством и способно снижать свертываемость крови. Объяснить его свойства можно воздействием на тучные клетки и систему гепарин — гистамин, регулированием их антагонистических функций через рецепторный мембранный аппарат тучных клеток или другие механизмы, управляющие систему гепарин — гистамин. В данном случае их функции могут выполнять активные формы макрофагов и фибропластов, способные поглощать тучноклеточные гранулы.

2.4 Изменения периферической крови Изменения в соединительной ткани не могут не сказываться на родственной ей гемопоэтической системе. Предполагают, что под воздействием облучения гелий-неонового лазера происходит функциональное созревание гранулоцитов, которые выделяют стимуляторы гранулопоэза. В конечном итоге после введения в организм облученной крови на фоне усиленной гранулопоэтической функции повышается естественная резистентность организма животного. Отсюда, представляется возможность использовать лазерную гемотерапию как иммуномодулирующее средство.

Таким образом, изменения показателей периферической крови носят реактивно-перераспределительный характер, отражающий лечебный эффект воздействия лазерного излучения.

Действие лазерного излучения на другие органы и ткани Прежде всего следует указать на изменение работы сердца. Отмечено увеличение амплитуды сердечных сокращений осле тотального облучения сердца и ее уменьшение — при воздействии через продолговатый мозг. Что касается частоты сердечных сокращений, существенных изменений не выявлено. По-видимому, красный монохроматический свет лазера вызывает резонансную стимуляцию, как нервных элементов сердца, так и его тканей. А различную направленность амплитуды сердечных сокращений при воздействии на сердце и продолговатый мозг авторы объясняют различиями в типе обмена веществ в тканях.

Установлено влияние лазерного излучения и на периферическое кровообращение. В частности, в опытах на кроликах с перевязыванием бедренной артерии доказано стимулирующее его влияние на развитие коллатерального кровообращения.

Н.В.Михайлов и другие (1985) в опытах на овцах изучали изменения гемодинамики грудных и тазовых конечностей под воздействием лазерного излучения на диафрагмальные нервы. Авторы отмечали резкое усиление кровотока в конечностях, проходящее на фоне снижающегося тонуса сосудов грудных конечностей. Характерно, что указанные изменения, удерживающиеся в течение пяти суток, развивались без достоверных нарушений температуры тела и частоты сердечных сокращений.

Длительное расширение артериально-сосудистого русла свидетельствует о достаточно напряженной работе компенсаторно-приспособительных механизмов сердечно-сосудистой системы при облучении диафрагмального нерва.

Установлено также увеличение пульсового объёма крови и скорости кровотока в тканях, расширение кровеносных сосудов под влиянием лазера, доказано положительное влияние красного света на функциональное состояние микроциркуляторного русла при воспалении. Одновременно отмечено снижение проницаемости стенок сосудов.

Гелий-неоновый лазер стимулирует также кислородный обмен, что объясняется его нормализующим влиянием на сосуды. Отмечено увеличение напряжения кислорода в тканях, а также объемного кровотока. Это важно не только для улучшения обмена и обеспечения питания тканей, но и для повышения аэрации, снижения воспалительной реакции и повышения пролиферативных, регенеративных способностей тканей в условиях воспаления.

Все это вместе взятое обусловливает противоотечное действие лазерного излучения малой мощности.

Заслуживает внимания влияние лазерного излучения на нервные окончания, точнее не на нервы, а на органы и ткани, ими иннервируемые. Прежде всего следует отметить стимуляцию восстановительных процессов в перерезанном нерве, ускоренную регенерацию нервных волокон, нормализацию их возбудимости после облучения.

Установлены функциональные и морфологические изменения в передней доле гипофиза, приводящие к поступлению в кровь гонадотропного гормона. Последний обладает не только гонадотропным действием, но и влияет на остальные железы внутренней секреции, особенно щитовидную и надпочечник. О стимуляции надпочечника свидетельствуют также данные биохимических, гистохимических и гистологических исследований В. М. Инюшина (1970), подтверждающие, что свет лазера можно использовать как противовоспалительное средство.

Лазерное излучение в малых дозах, воздействуя на глаз, также вызывает изменения гормональной функции коры надпочечника.

Об эффективном влиянии гелий-неонового лазера на нервную систему свидетельствует кратковременное увеличение количества лейкоцитов и снижение уровня эритроцитов после воздействия на биологически активные точки.

Действие низкоэнергетического лазера не ограничивается только облучаемым участком, а включает ответную реакцию сердечно-сосудистой, нервной, гормональной и других систем организма. Это позволяет предположить, что одним из важнейших механизмов, определяющих положительный эффект лазерного излучения, является активация неспецифических защитных систем организма.

Приведенные данные свидетельствуют, что свет гелий-неонового лазера усиливает энергообразующие процессы в патологически измененных тканях, улучшает их кровоснабжение и активизирует регенерацию, повышает иммунитет организма, оказывает обезболивающее, сосудо-расширяющее и противовоспалительное действие, что является основанием для изучения возможностей внедрения лазеротерапии в клиническую практику.

В зависимости от экспозиции воздействия, частоты импульса, мощности излучения и других показателей достигается необходимый эффект успокаивающий, возбуждающий, спазмолитический и т. д.

3. Показания к применению лазеротерапии Ветеринарные специалисты постоянно ищут «щадящие» и безопасные способы рассечения тканей, разрабатывают методы «бескровных» операций, обеспечивающих минимальное кровотечение и кровопотерю, особенно при гемофилии. При этом большие надежды возлагают на сфокусированный луч лазера, или лазерный скальпель.

Применение последнего основано главным образом на термическом эффекте. При этом решающее значение имеют следующие параметры: режим работы (непрерывный, импульсный), длина волны, плотность мощности излучения, диаметр пучка излучения в фокусе линзы, скорость резания и надежность работы лазерной хирургической установки.

Лазеротерапия показана при гнойно-воспалительных заболеваниях мягких тканей. В опытах на свиньях доказана целесообразность использования СО2 — лазера для иссечения некротизированных тканей при ожогах различной степени и размеров. В результате повреждение окружающих тканей было минимальным, в связи чем при пересадке кожи трансплантат приживался хорошо. Затем лазер начали использовать для вскрытия гнойничков, лечения гнойных ран, бескровной некректомии. Причем после лазерной некректомии гнойные раны целесообразно закрывать глухим швом, поскольку сфокусированный СО2 -лазерный луч при отсечении мертвых тканей действует одновременно губительно на все виды микробов в ране. И хотя полного заживления ран в таких случаях достичь удается не всегда (что зависит от фазы раневого процесса), сроки лечения при этом значительно сокращаются, а при наложении вторичных швов после облучения раневой поверхности осложнений, как правило, не наблюдается.

В настоящее время лазеры-разрушители широко применяют в онкологии. Разрушение опухолей лучами СО2 -лазера обусловлено в основном термическим фактором, вследствие чего развиваются коагуляционный некроз цитоплазмы, паранекроз, разрушение клеточных мембран, изменение биосинтетических и ферментативных процессов, нарушение кровообращения в опухолях и ряд других изменений. Причем лазерное излучение воздействует не только на опухоль, но и на весь организм, что подтверждается регрессией, как облучаемой опухоли, так и необлученных метастазов.

Чем глубже в тканях создается высокая температура, тем больше глубина разрушения. Поэтому некоторые ученые перед облучением предлагают вводить в опухоль красители-фотосенсибилизаторы, усиливающие поглощение излучения, различных фотохимических процессов, что приводит к нарушению метаболизма опухоли, ее регрессу и резорбции.

Свойства лазерного излучения (монохроматичность, строгая направленность, когерентность) позволили сфокусировать его с помощью оптических систем в точку, размеры которой составляют всего несколько микрон. Плотность энергии в этой точке позволяет использовать луч лазера в качестве режущего инструмента.

Использование лазерного скальпеля снижает или полностью исключает появление рецидивов после удаления опухолей. Ведь такие раны не содержат ни опухолевых клеток, ни микробных тел, тогда как после аналогичных операций, проведенных с помощью обычного скальпеля, иногда отмечают рецидивы опухолей и случаи нагноения ран.

Кроме того, лазерокоагуляция применима при опухолях в местах, трудно — или вообще недоступных для других способов лечения (веки, ушная раковина, крыло носа и т. д.).

Облучение опухолей сопровождается болевыми ощущениями. Поэтому необходима инфильтрационная анестезия 0,5% - ным раствором новокаина, особенно при повторных облучениях, когда основная масса опухоли разрушена и в зону облучения попадают здоровые ткани.

Также лазеры-разрушители широко применяют в дерматологии, офтальмологии, ортопедии.

При заболеваниях кожи применяют гелий-неоновые, аргоновые, неодимовые, рубиновые и углекислотные лазеры. Их используют при экспериментальных исследованиях с целью изучения механизма терапевтического действия и реакции кожи на лазерные лучи; лечении кожи, диагностике кожных заболеваний.

4. Противопоказания лазеротерапии Противопоказания:

— заболевания крови с преимущественным поражением свертывающей системы (гемофилия):

— декомпенсированные состояния сердечно-сосудистой системы;

— несостоятельность адаптивной системы (отсутствие адекватного ответа на энергетическое воздействие), глубокий склероз, тяжелые декомпенсации в сосудистой системе.

Широкий диапазон спектров излучения и вариабельность энергетического потока, как в количественном, так и резонансном отношении до минимума сводит перечень противопоказаний.

Практические навыки работы с аппаратом, точность дозирования позволяют применять лазеротерапию в самых критических состояниях, как единственный, еще возможный метод лечения — энергетической поддержки. Существование противопоказаний не всегда является подтверждением запрета использования метода вследствие отрицательного его влияния, нередко противопоказания созданы в силу отсутствия опыта применения данного фактора у аналогичной группы больных животных. Энергетическая поддержка жизнеобеспечения ни у одной группы больных по существу не может явиться отрицательной. Все дело в дозе подводимой энергии и способности организма ее использовать. Только знание механизма действия различных спектров излучения, постоянный опыт работы с лазерными излучателями обеспечит эффективность применения и безопасность для больного животного.

рана костный патология лазер

5. Техника безопасности при работе с лазером В литературе нет единого мнения относительно степени опасности при работе на лазерных установках, хотя их с каждым годом все больше используют в медицине и ветеринарии.

Поэтому следует, прежде всего, решить вопрос о защите от вредных факторов лазерного излучения людей, работающих с лазерными приборами, особенно с лазерным скальпелем. Эта защита должна основываться на знании основных поражающих факторов излучения и путей их воздействия на организм.

Прежде всего, лазерное излучение действует на те органы, с которыми возможен непосредственный контакт — глаза, кожа, слизистые. При этом наибольшей чувствительностью обладают глаза, повреждение которых возможно при малых дозах, измеряемых в микро — и миллиджоулях. Доказано, что попадание в глаз как прямого, так и отраженного или рассеянного лазерного излучения достаточной интенсивности может привести к развитию патологических изменений в разных тканях глаза, вплоть до тяжелых ожогов. При этом важное значение имеет длина волны.

Воздействие на глаз зависит от цвета сетчатки, диаметра зрачка, функционального состояния хрусталика, фокусирующего лазерное излучение на сетчатке.

Оптическая система глаза фокусирует на сетчатке лазерное излучение в диапазоне 0,4−1,4 мкм, что приводит к локальному повышению на ней плотности излучения по сравнению с падающей более чем в 10? раз. С увеличением длины волны излучения резко возрастает поглощающая способность роговицы, хрусталика, что может привести к отеку роговицы, радужной оболочки, деструкции стекловидного тела. При умеренном повреждении эти ткани могут восстанавливаться. Но если плотность и дозы превышают пороговые, наблюдаются ожоги, сопровождающиеся рубцеванием тканей.

Характерные изменения отмечаются со стороны сетчатки. Попадание на роговицу излучения мощностью 15 мВт/см? вызывает функциональное нарушение сетчатки вследствие быстрого распада зрительного пурпура. Оно проявляется «ослеплением», которое продолжается до 170 с. Превышение порога облучения приводит к ожогу сетчатки с последующим рубцеванием облученных участков.

Степень поражения глаза зависит от угла падения лазерного луча. Если его направление совпадает с осью зрения, луч фокусируется на желтом пятне, а поэтому зрение теряется почти полностью.

Дискуссионным является вопрос о влиянии на глаз лазеров малой мощности. И все же работами А. А. Комаровой и др. (1976), Е. И. Смурова и др.(1976) установлены функциональные и органические изменения в тканях глаза лиц, подвергавшихся длительному воздействию излучения на уровнях, близких к предельно допустимым. Это указывает на необходимость проведения соответствующих защитно-приспособительных мероприятий, поскольку даже при незначительной выходной мощности излучения возможны серьезные повреждения тканей глазного дна. Кроме того нельзя не учитывать кумулятивный эффект облучения. А отсюда становится понятной важность индивидуальных средств защиты глаза.

Некоторые трудности представляет защита кожи от повреждения углекислотным лазером непрерывного действия, вызывающим ожоги различных степеней.

Кожный покров является первой линией защиты организма от повреждающих факторов лазерного излучения. Отражательная способность кожи определяется длиной волны излучения и степенью ее пигментации. В видимом диапазоне около 30% энергии падающего на кожу лазерного излучения отражается, около 45% - поглощается на глубине 1−1,5 мм, до соединительной ткани проникает менее 5% падающего излучения.

В других диапазонах кожа обладает меньшей отражательной способностью. Чем она темнее, тем глубже в ткань проникает лазерное излучение, что вызывает ожоги кожи.

Помимо указанных, отмечаются определенные изменения со стороны нервной и сердечно-сосудистой системы, которые проявляются симптомокомплексом, характерным для астеновегетативного синдрома. Причем он считается профессиональной патологией для лиц, работающих в условиях отраженного и рассеянного лазерного излучения, являясь следствием раздражения зрительного анализатора путем рефлекторного воздействия на гипоталамус и средний мозг.

Отмечаются также изменения гематологических показателей и ряда обменных процессов у работающих с лазером, особенно в красной крови и системе свертывания крови. М. Б. Бурматова с соавторами (1977) отмечали повышение уровня холестерина в крови, активности щелочной фосфатазы в крови и тканях, аспартатаминотрансферазы, холинэстеразы, ацетилхолинэстеразы, что объясняли неспецифическим влиянием (стимулирующим) на обменные процессы в организме.

Излучение гелий-неоновых лазеров в профессионально гигиеническом аспекте меньше изучено. По-видимому, это объясняется низкой выходной мощностью их, практически исключает возникновение термических эффектов в тканях. Однако известно, что глубина проникновения в ткани и степень поглощения красной радиации лазеров значительно выше, чем у других видов лазерного излучения. Это обуславливает значительно большую биологическую активность лучей гелий-неоновых лазеров по сравнению с лазерными лучами другой длины волны.

Таким образом, при работе с лазерной аппаратурой необходима организация надежной защиты как от лазерного излучения, так и от других вредных факторов, сопутствующих ее эксплуатации. Кроме того, необходимо обеспечить надежное управление лазерной аппаратурой во избежание неконтролируемого воздействия излучения, способного вызвать у облучаемого животного нежелательные последствия. Это предполагает прежде всего установление безопасных для оператора уровней облучения и ч Защитно-профилактические мероприятия, применяемые в процессе эксплуатации лазеров, делятся на индивидуальные и коллективные, а последние — на организационные и технические. Индивидуальные включают средства защиты глаз, кожи и слизистых оболочек. Для предохранения глаз рекомендованы специальные очки, имеющие высокую поглощающую способность света с длиной волны, излучаемой прибором, и в то же время являющиеся достаточно прозрачными в остальных областях видимого спектра. Они плотно прилегают к коже лица, в связи с чем не пропускают бокового отраженного излучения, легки и удобны в работе.

В настоящее время созданы светофильтры из стекла и пластиков для защитных очков, надежно предохраняющие от излучения большинства лазеров.

Защиту кожи обеспечивают халат или костюм из плотной, хорошо поглощающей свет ткани темно-синего или темно-зеленого цвета, перчатки из такого же материала или черной кожи. Допускается работа в обычных медицинских халатах и резиновых перчатках при соблюдении элементарных правил предосторожности, направленных на недопущение попадания прямого или отраженного через зеркало излучения на кожу. Для защиты слизистых рта и носа при работе с лазерным скальпелем используют маску из марли в 3−4 слоя.

При пользовании лазерным скальпелем в помещении происходит загрязнение воздуха (дым, запах, копоть, обгоревшие части ткани), которые могут проникать в дыхательный, пищеварительный аппарат лиц, находящихся в этом помещении, и вызывать соответствующие изменения.

Важное значение имеет достаточное освещение операционной, обеспечивающее максимальное сужение зрачка и, таким образом, снижающее возможность проникновения излучения во внутренние среды глаза.

При эксплуатации лазерной техники необходимо обеспечить правильное ее заземление, подключить ее к контуру заземления и ни в коем случае — к водопроводу, системе отопления и т. д.

Категорически запрещается смотреть на прямой или зеркальный отраженный луч, а также наводить его незащищенным глазом.

Важной мерой коллективной профилактики является установление научно обоснованных безопасных уровней лазерного облучения и недопущение их превышения.

Не допускаются к работе с лазерами лица с заболеваниями нервной и сердечно-сосудистой системы, в том числе гипертонией, астеническим синдромом, астеновегетативным синдромом, с заболеваниями глаз; онкологические больные и т. д.; беременные женщины; лица, страдающие невынашиванием плода при беременности и болезнями половой системы.

Людей, работающих постоянно с лазерами, следует подвергать профилактическим осмотрам не реже чем 2 раза в год. Стены, потолки, окна, столы, полы и другие предметы в лаборатории, где работают с лазерной техникой, окрашивают в темные тона. Следует обеспечить безопасность включения, хорошую изоляцию лазерных установок. Персонал, обслуживающий лазерные установки, должен быть обучен, проинструктирован и строго выполнять как общие правила обслуживания электроустановок, так и специфические правила работы с лазерной аппаратурой. Таким образом, при работе с оптическими квантовыми генераторами меры защиты человека должны преследовать следующие цели:

— предохранение глаз от прямого и отраженного излучения;

— предохранение кожи и слизистых от прямого воздействия;

— предотвращение загрязнения помещений дымом, копотью, обгоревшими тканями;

— предупреждение контакта появившихся вредных примесей (дым, копоть) с кожей и слизистыми оболочками, попадания их в дыхательные пути и ЖКТ;

— соблюдение правил техники безопасности во избежание электротравм.

6. Принципы и методы лазеротерапии ран, костных патологий, суставов, кожных болезней, опухолей, офтальмологии и ортопедии В настоящее время имеется достаточно работ, посвященных обоснованию целесообразности использования лазерной техники в хирургии. И хотя многие вопросы, связанные с использованием лазера в качестве лучевого скальпеля, требуют дальнейшего всестороннего экспериментального обоснования, уже сегодня с уверенностью можно указать на перспективность его применения при опухолях на поверхности тела и других болезнях кожи.

Для удаления новообразований кожи и слизистых оболочек у животных (папилломы, фибромы, фибро-папилломы), были применены газовые лазеры «Скальпель-1» и «Ромашка-1.

В литературе имеются данные о проведении операции без обезболивания. Однако следует разграничивать влияние на биологические ткани лазеров импульсного и непрерывного режимов работы. Воздействие импульсных лазеров из-за малой продолжительности импульса (тысячные доли секунды) болевой реакции не вызывает. В то же время использование излучения квантовых генераторов, работающих в непрерывном режиме (в эту группу входят также все СО2-лазеры, используемые с лечебной целью), сопровождается болевыми ощущениями. Для обезболивания рекомендуется инфильтрационная анестезия 0,5%-ным раствором новокаина у основания опухоли. Однако следует помнить, что чем больше жидкости в тканях, тем меньше режущая сила лазерного скальпеля. Поэтому следует отдавать предпочтение проводниковой анестезии, а также использованию нейроплегических препаратов.

В качестве последних для крупного рогатого скота целесообразно использовать ромпун, для других видов животных — аминазин, который обычно вводят внутрибрюшинно в виде 2,5%-ного раствора в дозе 2—3 мг/кг массы тела. Операционное поле готовят обычным способом, после чего щипцами Мюзо оттягивают опухоль. Отступив от ножки опухоли примерно на 0,5 см, сфокусированным лучом лазера циркулярно разрезают кожу, подкожную клетчатку и перерезают ножку опухоли. В результате образуется так называемый коагуляционный вал (биологический барьер), препятствующий рассеиванию опухолевых клеток в окружающих здоровых тканях или проникновению в рану патогенной микрофлоры, проявлению ее действия. Образующийся в процессе операции дым отсасывают пылесосом. Для остановки кровотечения при повреждении крупных сосудов действуют расфокусированным лучом до момента коагуляции крови и лишь в редких случаях их лигируют.

Раневой дефект после операции обычно покрывается сухим струпом коричневого цвета, под которым происходит заживление.

Луч лазера обладает выраженными бактерицидными свойствами, поэтому с целью стерилизации раневую поверхность перед и после операции дополнительно обрабатывают расфокусированным лучом. На 5 — 7-й день коагуляционная пленка самопроизвольно отторгается, рана покрывается эпителием. Случаев нагноения операционных ран не регистрировали.

При удалении крупных опухолей трудно полностью избежать кровотечения вследствие травмирования крупных кровеносных сосудов. В таких случаях кровоточащий сосуд вначале торзируют гемостатическим пинцетом, а затем «заваривают» расфокусированным лазерным лучом. Следует отметить также отсутствие послеоперационных воспалительных отеков, независимо от размеров и количества опухолей. Это еще раз подтверждает асептичность и низкую травматичность тканей при использовании лазерного скальпеля.

Заслуживает внимания применение лазерного скальпеля для удаления новообразований на половом члене у быков, которые локализуются чаще всего на головке. Удаление обычным оперативным путем требует наложения шва или использования термокаутера. В таких случаях в послеоперационный период часто развивается воспалительный отек, что приводит к сдавливанию мочеиспускательного канала и вызывает задержку мочи.

Операции выполняют после проводниковой анестезии полового члена по И. И. Воронину. Вследствие низкой травматичности образования на поверхности раны нежного струпа у животных не отмечали воспалительного отека тканей. Такие раны заживали под струпом в течение 7−14 дней и покрывались эпителиальной тканью. Кроме того, у животных не наблюдали рецидивов опухолевого роста.

Для лазеростимуляции и терапии, усиления пластических и обменных процессов в ветеринарии чаще всего используют гелий-неоновые лазеры, излучающие монохроматический поляризованный свет (МПС) красной области спектра с длиной волны 6328А° при интенсивности от 2 до 25 мВт/см2.

По многочисленным литературным данным, при воздействии лазерного луча в нервных проводниках или нервных клетках энергия внешнего воздействия превращается в нервный импульс, в результате чего стимулируются обменные процессы на клеточном и молекулярном уровнях. Поэтому считают, что наиболее эффективным методом биологического воздействия лазерной энергии является облучение биологически активных точек (симпатических нервных сплетений, нервных пучков и др.).

М. В. Плахотин, Н. С. Макеева, К. И. Голубкова (1980) облучали субатлантную рефлексогенную зону (0,1 — 0,13 мВт/см2 на расстоянии 50 см при экспозиции 1,5 — 5 мин) при катарактах у животных. Регистрировали частичное просветление, особенно по периферии, хрусталика после 10-го, а в отдельных случаях и 30-го облучения. Дальнейшее облучение способствовало лишь некоторому расширению зоны просветления (рис. 6).

При катаракте, осложненной глаукомой, облучение не дает положительных результатов.

Была изучена эффективность воздействия лазера на субатлантную рефлексогенную синусокаротидную зону на 12 кошках при различных заболеваниях глаз: катарально-гнойных конъюнктивитах (5 голов), кератоконъюнктивитах (3 головы), инфильтратах и язвах роговицы (4 головы). После воздействия на сложную физиологическую зону (5 — 7 сеансов продолжительностью по 3 — 5 мин) отмечали понижение интенсивности воспалительной реакции, уменьшение отечности конъюнктивы и роговицы, снижение болевой реакции, рассасывание инфильтратов и покрытие дефектов на ней эпителиальной тканью.

При гнойно-катаральных конъюнктивитах и кератоконъюнктивитах наряду с использованием лазера применяли глазные мази (окситетрациклиновую и др.).

Была изучена эффективность применения новокаиновой блокады этой зоны по С. Т. Шитову и А. Н. Голикову, лазерного излучения при глазных заболеваниях, а также воспалительных процессах наружного и среднего уха. Животные опытной группы выздоравливали на 2 — 5 дней раньше по сравнению с контрольными.

Доказано, что лазерный луч активизирует основные биоэлектрические процессы в реакции коры головного мозга на травму.

Таким образом, действие лазерной энергии на субатлантную рефлексогенную зону активизирует работу коры головного мозга, улучшает в ней кровообращение, что способствует ускорению заживления ран в 2−2,5 раз.

Морфологические исследования раневого регенеративного процесса у кроликов проводили А. А. Гуляев и другие (1971). У животных уже на третий день в ране отмечали отсутствие выраженного воспаления, отека, рассасывание фибринозных масс в полости при незначительном количестве клеточных элементов крови. На поверхности раны наблюдали скопление фибропластов и значительного количества новообразованных коллагеновых волокон. У контрольных животных в этот период регистрировали экссудацию и отек тканей, скопление большого количества лейкоцитарных клеток с незначительным содержанием макрофагов и фибропластов.

На седьмой день раневого процесса наблюдали заполнение дефекта зрелой грануляционной тканью с развитием густой сетки кровеносных сосудов, почти полное рассасывание фибринозных масс на поверхности раны с организацией их небольших остатков и развитием по краям эпителия.

В контроле, наряду с развитием грануляций и нежных коллагеновых волокон, еще сохранялись выраженные фибринозные наложения, не подвергнувшиеся организации, а также отек и разволокнение тканей в глубине раны со скоплением полиморфонуклеаров и эозинофилов. Активность ферментов сохранялась почти на тех же уровнях.

К девятому дню авторы отмечали выраженную эпителизацию ран без значительного их фиброза, с большим количеством фибропластов различной степени зрелости. Наблюдали усиление активности кислой фосфатазы в скоплениях макрофагов и гистиоцитов. Уровень щелочной фосфатазы резко снизился, особенно в участках созревания грануляции.

На 14-й день раны у подопытных животных были заполнены сформированной негиализированной соединительной тканью и почти на всем протяжении были покрыты эпителием, который трансформировался в многослойный плоский с выраженным ростковым слоем. В этот период нормализовалась активность ферментов в ране. В контроле в ряде участков сохранились 2 различных слоя при выраженной пролиферации фибропластов с разрастанием коллагеновых волокон в более глубоких слоях. Кроме того, отмечено дальнейшее нарастание активности кислой фосфатазы и снижение щелочной, особенно в глубине раны. Это указывает на значительную стимуляцию процессов фагоцитоза, аутолиз мертвых тканей, ускорение регенерации молодой соединительной ткани.

На 21-й день опыта раны полностью эпителизировались, отмечали хорошо развитый ростковый слой эпителия и сосочковый — дерму, состоящую из нежных коллагеновых волокон и большого количества клеток соединительной ткани.

В контрольной группе раневая поверхность была еще не полностью покрыта эпителием, а в грануляционной ткани имелись грубые пучки коллагеновых волокон с уменьшением количества клеточных элементов. Активность ферментов в данной ткани не проявлялась.

Таким образом, излучение гелий-неонового лазера ускоряет заживление асептических ран, проявляющееся в качественном изменении раневого процесса, восстановлении органоспецифичности тканей с нормализацией их ферментативной активности.

Использование лазера ЛГ-75 при облучении ран, осложненных инфекцией, дистального отдела конечностей описал Г. Н. Гелашвили (1985). Автор отмечает, что данный метод терапии ускоряет эпителизацию поверхностных гнойных ран и трофических язв по сравнению с общепринятыми средствами, а в некоторых случаях может быть наиболее радикальным.

С 1979 г. мы широко используем гелий-неоновые лазерные генераторы ЛГ-78, ЛГ-75 при лечении инфицированных и длительно незаживающих ран и их осложнений (абсцессы, флегмоны).

В опытах животных лечили, как правило, комплексно. После механической очистки и хирургической обработки поверхность и края раны облучали ежедневно в течение 5 — 7 дней монохроматическим красным лазерным светом в течение 5 — 10 мин. Так, в день облучения, особенно после удаления гнойного экссудата и некротизированных тканей, у большинства больных животных улучшалось общее состояние, усиливалось выделение гнойного экссудата. Обычно после 2 — 3-кратных обработок выделение гнойного экссудата прекращалось, явления воспалительной реакции, отечность краев раны и окружающих тканей значительно уменьшались, наблюдали ослабление болевой реакции. На поверхности раны развивались здоровые грануляции.

Для лечения инфицированных ран у контрольных животных использовали только антибактериальные средства (мази, эмульсии, сложные порошки и т. д.). Очищение раневой поверхности от гнойно-некротических масс у подопытных животных наступало раньше на 5 — 8 дней, чем у контрольных. Краевую эпителизацию после облучения отмечали в среднем на 5 — 7-й день, в контроле на 8 — 10-й. Рубцевание и эпителизация раны значительно активизировались за счет роста молодой эластичной соединительной ткани.

На основании клинических, морфологических, биохимических и цитохимических исследований можно сделать вывод, что воздействие лазерного луча на фоне общепринятых методов лечения ускоряет очищение раны от гнойно-некротических масс, нормализует воспалительную реакцию, повышает окислительно-восстановительный потенциал и некоторые другие показатели энергетического обмена и регенеративной реакции организма в целом.

В. М. Власенко и А. Ф. Бурденюк (1984) для лечения копытной гнили у овец использовали лучи лазера. У животных были поражены межпальцевая область, подошва и мякиш. Копытца после предварительной механической очистки и расчистки обрабатывали 5%-ным раствором формальдегида. У опытной группы их дополнительно облучали лазерной установкой ЛГ-56 (длина волны 630 нм, мощность 1,5 мВт/мм2 площади) трехкратно через день по 3 мин (рис. 9). После облучения поверхность поражения подсыхала, а к концу лечения был заметен рост нового рогового слоя подошвы и мякиша.