Лазерная термодископластика в лечении дегенеративных заболеваний позвоночника (экспериментально-клинические предпосылки) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.00.28, кандидат медицинских наук Желваков, Сергей Владимирович

• Желваков, Сергей Владимирович
• кандидат медицинских наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат медицинских наук Желваков, Сергей Владимирович

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Анатомо-физиологические особенности, этиология и патогенез развития дегенеративных изменений межпозвонкового диска.

1.2. Развитие методов диагностики и лечения дегенеративных заболеваний позвоночника.

1.3. История развития лазерной биомедицины, свойства лазерного излучения и механизмы его воздействия на биологические ткани.

1.3.1. Термические механизмы лазерного воздействия.

1.3.2. Фотобиохимические механизмы лазерного воздействия.

1.3.3. Мутагенное и канцерогенное действие лазерной энергии.

1.4. Лазерное воздействие на коллагенсодержащие биологические ткани.

1.5 Развитие метода чрескожной лазерной дискэктомии (ЧЛД).

1.5.1. Экспериментальные исследования.

1.5.2. Клинические исследования.

1.6. Общая оценка результатов и осложнений ЧЛД.

1.7. Концепция отбора пациентов для ЧЛД.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лазерная термодископластика в лечении дегенеративных заболеваний позвоночника (экспериментально-клинические предпосылки)»

Актуальность проблемы лечения и профилактики дегенеративных заболеваний позвоночника стала особенно заметна в последние десятилетия. Это обусловлено не только увеличением распространенности таких заболеваний среди трудоспособного населения, но и недостаточной эффективностью комплекса лечебных мероприятий3,6'18'67'63,91'100'164'206'300.

Поэтому данные проблемы имеют медико-социальное и экономическое значение. Ведущую роль на всех стадиях хронического рецидивирующего течения дегенеративных заболеваний позвоночника отводят поражению межпозвонкового диска20'7715 45 61 101 113 146> Существующая в настоящее время хирургическая стратегия лечения дискогенных патологических процессов часто не является патогенетически обоснованной, что служит причиной неудачных результатов, особенно в более отдалённые сроки после операции121,184,1'^.модаоо^.бз.годтли Патогенетический подход должен быть направлен не только на устранение болевого синдрома, декомпрессию нервных и сосудистых структур, но также на выполнение двух основных задач - стабилизацию поражённого сегмента и регресс дегенеративного процесса16,67'84'148'151,98"103,113,119. Эти цели должны достигаться при условии минимального травматизма оперативного вмешательства, что является основным принципом современной нейрохирургии3,1^8.23.35.54,63,.58,.86,190,206,2.3,281,286,354,363,383,488,325

Традиционные операции, проводимые открытым способом на позвоночнике, в большинстве случаев позволяют успешно произвести декомпрессию нервных структур и стабилизацию позвоночника166,339'383'162'157,148'147'132'101'79'67'45'35'8'235. Однако, они сложны технически, травматичны для больного, сопряжены с риском тяжелых осложнений, длительным пребыванием в стационаре и большими экономическими

121,184,166,147,149,301,3,45,354,339 и „„„„^„^„„„„„„„„w „„„„„„„ „„„ потерями . В послеоперационном периоде отмечается ряд осложнений, связанных с травматичностью доступа, что нередко приводит к развитию «синдрома неудачного вмешательства» 121'184'149'79'257'301'51'3-45-18-6-354. Методы жесткой стабилизации сегмента приводят к ускоренному развитию дегенеративных изменений в соседних позвоночных сегментах22'137,1^ 64,166,159,140-142,137,. .9,30., 100

Возникновение новых малоинвазивных оперативных вмешательств позволило свести к минимуму эти недостатки. Использование принципов микрохирургии, современного инструментария и оптики способствовало уменьшению травматичности доступа и улучшению результатов леченияз,is,47,62,325,318,383,316,425,431,488 Дископункционные вмешательства стали новым этапом в лечении начальных стадий спондилоартроза позвоночника2,77,96,98,103-131 >165>413,428,433,394,413,282,286 Их целью ^^ устранение боЛеВОГО синдрома путем дерецепции диска и создание наиболее благоприятных условий для ускорения процесса фибротизации - лучшей формы естественной стабилизации позвоночного сегмента16'99'103,151'152'301'281,282. Фиброз считается наиболее благоприятным исходом дегенеративного процесса в пораженном межпозвонковом диске, где сохраняется минимальный объем движений153'25'241'100'152'81. Фиброз завершает развитие дегенеративных изменений пораженного диска и исключает перегрузку соседних позвоночно-двигательных сегментов.

Большинство дископункционных вмешательств направлены на механическую, химическую или тепловую деструкцию пульпозного ядра и дают до 60-80% удовлетворительных результатов413,428'433',0°'440'413'159'286'2'77'96'98'165'291. Они легче переносятся больными, сокращают срок их пребывания в стационаре и могут выполняться амбулаторно. Считается, что полное удаление или разрушение пульпозного ядра приводит к развитию фиброза со стабилизацией позвоночного сегмента135'148. Однако, как показывает клинический опыт, этот процесс протекает длительное время, что способствует развитию осложнений и рецидивов281'282'286'287,440'392'394*413. Так, хемонуклеолиз приводит к хрящевой метаплазии диска только через 1,5-2 года после операции153'154'413'301. Кроме того, неконтролируемая глубина деструкции, риск повреждения смежных сосудистых и нервных структур, аллергические реакции и другие осложнения, способствуют ограниченному применению этой методики в настоящее время324'187'14'16,42'43,52"55,490,237,382'447, После пункционной фенестрации диска или нуклеотомии нестабильность сохраняется как минимум у 50% больных151,152,301,209. Многие биомеханические и клинические исследования показывают, что в ряде случаев фенестрация и нуклеотомия не приводят к уменьшению размера грыжевого выпячивания и сами способствуют развитию нестабильности пораженного сегмента и снижению высоты

1,282,287,440,392-394,413,103,165,428,433,246,353,324 межпозвонкового промежутка

Деструкция пульпозного ядра под действием высокоинтенсивного лазерного излучения является более эффективной в сравнении с другими пункционными методиками и показывает до 80-90% успешных результатов179,218,195,190-189^^5,90-92,юб,.20,236 Возможность создания высокой плотности энергии при точном дозировании мощности излучения в единице объема ткани позволяет получать контролируемую зону локального некроза гт„ттт „„„„83,18,269,410,443,452 пульпозного ядра

Другое преимущество методики основано на свойстве коллагеновых тканей под действием определенной температуры уменьшать свой объем, изменять форму, и сохранять ее длительное время после охлаждения 448-12°.219>218-2|3-215'344'456-458-318- Способность коллагена изменять свою структуру при температуре 70-80° С известна с 60-х годов XX века. Это сопровождается изменением коллагеновой ткани, которое называется эффектом «сжатия» или «пластики» и широко используется в офтальмологии (кератопластика), отоларингологии ч 344,438,432,430,185,277,271-274,216,211 септохондропластика), сосудистои хирургии, ортопедии и др.

Уменьшение объема при достаточном сохранении прочности и целостности матрикса хрящевой ткани межпозвонкового диска под действием температуры называется термодископластикой и происходит в диапазоне 70-100° С. При температуре более 100°С происходит разрушение связей в самих а-цепях коллагеновых волокон и коллагеновая ткань становится аморфной, гелеобразной и теряет свою прочность и эластичность 342. При пункционной лазерной дискэктомии температуры в области абляции ПЯ достигают 1500° С, но к периферии межпозвонкового диска, в области фиброзного кольца, составляют около 100° С 18. Поэтому в области фиброзного кольца при этом может происходить термодископластика. Это объясняет уменьшение размеров протрузий после пункционной о 11111011 \ m US 108 4R0 4ПО лазерной дискэктомии, что отмечают в литературе многие авторы ''' л-^ио^ои,.™ Однако, температуры выше 100° С вызывают полную деструкцию коллагенового матрикса, что может способствовать нарушению прочности ткани межпозвонкового диска и нестабильности позвоночно-двигательного сегмента.

Наконец, наиболее важный эффект лазерного излучения - стимуляция регенераторного процесса в межпозвонковом диске, - впервые показан экспериментальными исследованиями отечественных авторов и подтвержден результатами зарубежных исследователей 84,62"65'406. В этих работах изучалось воздействие высокоинтенсивного лазерного излучения, целью которого было получение максимальной области абляции пульпозного ядра. Однако, температура в зоне абляции пульпозного ядра при воздействии высокоинтенсивного лазерного излучения достигает выше 300-400° С, что может способствовать образованию свободных радикалов, обладающих мутагенным и канцерогенным действием317,9. Пункционная лазерная дискэктомия имеет минимальное количество осложнений - 0,4 - 1 % случаев, но большинство их связано с высокими дозами лазерной энергии331,376. Это термические повреждения концевых пластинок позвонков, смежных сосудистых и нервных структур и др. В некоторых случаях даже через год после пункционной лазерной дискэктомии обнаруживаются измененные вследствие карбонизации и обширного некроза ткани межпозвонкового диска120. Некоторые авторы, использующие для пункционной дискэктомии высокоинтенсивные режимы лазерного излучения, отмечают лучшие клинические результаты при более низких дозах облучения, меньшем объеме деструкции пульпозного ядра, умеренном и равномерном прогревании межпозвонкового диска213'215,223. Последние исследования показывают, что максимальная регенераторная реакция хрящевой ткани возникает при воздействии неабляционных режимов лазерного

ИЗЛучеНИЯ^471,405319,360,469,436,2.,298.457,458,27.-274 ^ 0даак() исследованИй, КаСЗЮЩИХСЯ морфологического изучения процессов репаративной регенерации ткани межпозвонкового диска после воздействия неабляционного лазерного излучения, нами в доступной литературе не найдено. Учитывая тот факт, что термическая дерецепция диска происходит при температурах более 45°С (Smith Н. et al.) 447, а наиболее выраженная регенерация и эффект сжатия» хрящевой ткани наблюдаются при неабляционных режимах лазерного излучения и -7Л олО/п 448,384,457,458,344,438,369,417,451

70-80 С мы предположили, что использование высокоинтенсивных абляционных режимов лазерного излучения не является целесообразным и патогенетически обоснованным.

В настоящее время не установлены оптимальные режимы неабляционного лазерного воздействия, вызывающие максимальную стимуляцию репаративной регенерации в ближайшие сроки после операции. По данным доступной нам литературы, не проводилось клинических исследований, изучающих результаты воздействия неабляционного лазерного излучения на межпозвонковый диск для лечения дегенеративных заболеваний позвоночника. Необходимо подробное изучение особенностей течения регенераторного процесса в межпозвонковом диске и оценка риска возможных осложнений в таких режимах лазерного излучения. Актуальна проблема выбора источника лазерного излучения и режимов воздействия, разработки необходимого оборудования и инструментария для внедрения новой методики в клиническую практику. Клиническое использование новой методики -лазерной термодископластики потребует выработки алгоритма отбора пациентов, а также оценки ее безопасности и эффективности в лечении дегенеративных заболеваний позвоночника.

Цель исследования.

Обосновать использование метода лазерной термодископластики для лечения дегенеративных заболеваний позвоночника на основании экспериментального изучения динамики структурно-функциональных изменений в межпозвонковом диске и предварительных клинических результатов.

Задачи исследования.

1. В эксперименте in vivo изучить динамику изменений в межпозвонковых дисках кроликов под действием Ho:YAG лазера (длина волны 2,09 мкм) и эрбиевого волоконного лазера (длина волны 1,56 мкм).

2. Установить оптимальные режимы неабляционного лазерного излучения для достижения максимального репаративного эффекта в межпозвонковых дисках.

3. На секционном материале определить безопасность выбранных режимов лазерного воздействия на шейные и поясничные межпозвонковые диски.

4. Отработать технику пункционной и открытой микрохирургической лазерной термодископластики на уровне шейного и поясничного отделов позвоночника.

5. Определить показания и диагностические критерии отбора пациентов для проведения пункционной и открытой микрохирургической лазерной термодископластики у больных с компрессионными и рефлекторными неврологическими синдромами дискогенных дегенеративных заболеваний позвоночника.

6. Оценить клиническую эффективность и безопасность метода лазерной термодископластики на основании ближайших сроков послеоперационного наблюдения.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Воздействие Ho:YAG лазера (длина волны 2,09 мкм) и эрбиевого волоконного лазера (длина волны 1,56 мкм) стимулируют репаративную регенерацию ткани межпозвонкового диска с частичным замещением пульпозного ядра гиалиновым, переходным или волокнистым хрящом.

2. Максимальный эффект репаративной регенерации достигается в средних режимах неабляционного лазерного воздействия, обеспечивающих пластическую трансформацию ткани межпозвонкового диска без выраженных некротических изменений и сохранение жизнеспособности части хондроцитов, являющихся источником регенерации.

3. Пункционная лазерная термодископластика позволяет ликвидировать рефлекторные неврологические синдромы дискогенных дегенеративных заболеваний позвоночника и создать условия для стабилизации пораженного сегмента.

4. Лазерная термодископластика снижает риск возможных рецидивов дискогенных дегенеративных заболеваний позвоночника, что обусловливает ее применение в качестве способа профилактики на завершающем этапе открытых хирургических вмешательств.

5. Разработанный малотравматичный метод лазерной термодископластики является эффективным малоинвазивным методом профилактики и лечения дискогенных дегенеративных заболеваний позвоночника, который способствует сокращению сроков послеоперационной реабилитации больных.

10

Научная новизна.

1. Впервые раскрыты особенности патоморфогенеза репаративной регенерации межпозвонкового диска после воздействия неабляционной лазерной энергии.

2. Определены оптимальные параметры неабляционного лазерного воздействия для развития репаративной регенерации ткани межпозвонкового диска.

3. Представлены ближайшие результаты клинического применения лазерной термодископластики в экспериментально отработанных неабляционных режимах воздействия.

4. Разработаны алгоритм и диагностические критерии отбора пациентов для лазерной термодископластики с компрессионными и рефлекторными неврологическими синдромами дискогенных дегенеративных заболеваний позвоночника.

Практическая ценность

1. Данные экспериментальных и клинических исследований позволили обосновать и разработать метод лазерной термодископластики для лечения и профилактики дискогенных дегенеративных заболеваний позвоночника.

2. Предложенный диагностический комплекс для отбора пациентов, включающий не только клиническое обследование, МРТ, но также дискографию (КТ-дискографию), позволяет более точно локализовать уровень поражения и улучшить результаты пункционной лазерной термодископластики.

3. Проведение пункционной лазерной термодископластики под местной инфильтрационной анестезией позволяет избежать повреждения нервных структур и других осложнений, связанных с проведением наркоза, что обеспечивает высокую безопасность операции и возможность ее выполнения амбулаторно.

4. Разработанная формула обеспечивает планирование и расчет траектории введения иглы для пункции межпозвонкового диска, что облегчает технику доступа и уменьшает лучевую нагрузку.

5. Интраоперационная лазерная термодископластика на поясничном отделе позвоночника выполняется после открытой микродискэктомии с целью профилактики рецидивов грыж межпозвонковых дисков и не требует специального обучения или использования дополнительного дорогостоящего инструментария.

6. Представленный метод лазерной термодископластики является малоинвазивным, безопасным и эффективным способом лечения и профилактики неврологических проявлений дегенеративных процессов шейного и поясничного отделов позвоночника и заслуживает широкого применения в клинической практике.

Внедрение в практику

Предложенный подход в лечении и диагностике дегенеративных заболеваний позвоночника используется в практической работе 1-го нейрохирургического отделения городской клинической больницы № 19 г. Москвы. Результаты исследований включены в план семинарских и практических занятий на кафедре нейрохирургии Российской Медицинской Академии Последипломного Образования.

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены на:

1. Конференции молодых ученых. Москва. НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н.Бурденко РАМН. 7 июня 2001 г.

2. XII Всемирном конгрессе нейрохирургов. Австралия. Сидней. 16-20 сентября 2001 г.

3. Третьей научно-практической конференции отделения хирургии позвоночника и спинного мозга ГКБ № 19. Москва. 19 декабря 2001 г.

4. III Съезде нейрохирургов России. Санкт-Петербург, 4-8 июня, 2002 г.

5. Congress IMLAS. May, 17-19,2001, Cartagena, Columbia.

6. IITS Meeting. August, 21-24,2002, Seoul, Korea.

Публикации

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Влияние лазерного излучения на процессы регенерации хрящевой ткани межпозвонковых дисков. Предварительное сообщение. // Лазерная медицина. -2002.- Т.6, вып. 2. - С. 25-31. (Соавт. А.В. Басков, А.Б. Шехтер, Э.Н. Соболь, Н.Н. Воробьева, А.И. Омельченко, В.А. Гаврильчак, В.А. Басков, O.J1. Захаркина, Ф.И. Фельдштейн, В.А. Каменский, Р.В. Куранов, И.А. Борщенко).

2. Минимально инвазивные эндоскопические доступы к поясничному отделу позвоночника // Материалы конференции молодых ученых НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН.- Москва.- 2001. - С. 109-110.

3. Лазерная термодископластика в лечении дегенеративных заболеваний позвоночника: экспериментальное и клиническое исследования // Материалы III Съезда нейрохирургов России 4-8 июня 2002 года. - Санкт-Петербург. - С. 251. (Соавт. А.В. Басков, Э.Н. Соболь, А.Б. Шехтер, И.А. Борщенко, Н.Н. Воробьева).

4. Микродискэктомия при повреждениях шейного отдела позвоночника. // Материалы конференции молодых ученых НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН. - Москва. - 2001. - С. 112-113. (Соавт. О.Н. Учуров).

5. Миниинвазивные эндоскопические вмешательства на позвоночнике. // Третий Международный Конгресс нейрохирургов стран Причерноморья. -12-14 июня, 2001.- Одесса. - Украинский Нейрохирургический Журнал №2, 2001. - С. 32. (Соавт. Басков А.В., Борщенко И.А.)

6. Минимально инвазивные декомпрессивные хирургические вмешательства на различных отделах позвоночника. // Материалы первой учредительной научно-практической конференции Межрегиональной общественной медицинской организации «Спинной мозг». - Москва. - 2002. - С. 49-50.

7. Minimally invasive techniques in spine surgery practice. // Proceedings of the VIIth Meeting of the Nordic Medical Society of Paraplegia. - June 8-10, 2001. - Stockholm, Sweden.

Book of Abstracts, p. 19. (A.V. Baskov, I.A. Borshchenko, E.V. Sidorov)

8. Effect of laser radiation on regeneration processes in spine disc cartilage. // Proceedings of the 8th International IMLAS Congress. - May 17-19. - 2001. - Cartagena, Columbia, South America. - P. 17. (A.V. Baskov, A.B. Shekhter, E.N. Sobol, N.N. Vorobieva, A.I. Omeltchenko, A.V. Gavriltchak, V.A. Baskov, O.L. Zakharkina).

9. Laser thermodiscoplasty in the treatment of degenerative disc disease: experimental and clinical study. // IITS Meeting. - August, 21-24. - 2002. - Seoul, Korea. - Book of Abstracts. - P. 57. (A.V. Baskov, I.A. Borshchenko, A.B. Shekhter, E.N. Sobol).

Структура диссертации.

Диссертация изложена на 204 листах машинописного текста, иллюстрирована 67 рисунками, содержит 7 таблиц и 2 схемы. Состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка литературы, содержащего 166 отечественных и 331 иностранных источников, приложений и списка сокращений.

Заключение диссертации по теме «Нейрохирургия», Желваков, Сергей Владимирович

выводы

1. В эксперименте на кроликах Ho:YAG лазер (длина волны 2,09 мкм) и эрбиевый волоконный лазер (длина волны 1,56 мкм) в неабляционных режимах лазерного воздействия стимулируют репаративную регенерацию ткани межпозвонкового диска с частичным замещением пульпозного ядра и фиброзного кольца гиалиновым, переходным или волокнистым хрящом.

2. Наиболее выраженная репаративная регенерация в межпозвонковых дисках кроликов происходит при воздействии средних режимов неабляционного лазерного излучения независимо от типа используемого лазера. Преимущества Er-волоконного лазера (длина волны 1,56 мкм) в сравнении с Ho:YAG лазером (длина волны 2,09 мкм) заключаются в более объемных изменениях при минимальных некротических повреждениях ткани межпозвонкового диска кролика.

3. На основании экспериментальных исследований выявлены оптимальные режимы неабляционного воздействия Er-волоконным лазером (непрерывный, длина волны 1,56 мкм) на межпозвонковые диски человека на уровне поясничного отдела позвоночника: Р=1,8 Вт, общая экспозиция - 4,5 минут; на уровне шейного отдела позвоночника: Р=1,8 Вт, общая экспозиция - 3 минуты. Выбранные режимы лазерного воздействия являются безопасными для окружающих нервных и сосудистых образований, исключают значительные некротические изменения ткани межпозвонкового диска, обеспечивая сохранение большей части жизнеспособных хондроцитов и максимальный эффект репаративной регенерации.

4. На секционном материале отработаны доступы на уровне шейного и поясничного отделов позвоночника для проведения пункционной и открытой интраоперационной лазерной термодископластики. Наиболее безопасными пункционными доступами на уровне поясничного отдела позвоночника является задне-боковой через «треугольную рабочую зону», а на уровне шейного отдела позвоночника - передне-боковой.

5. Показаниями к пункционной лазерной термодископластике являются дегенеративные изменения межпозвонковых дисков, наличие рефлекторного дискогенного болевого синдрома с провокацией во время дискографии при неэффективности консервативного лечения, отсутствии симптомов радикулопатии и свободного секвестра межпозвонкового диска. Определение уровня поражения для пункционного вмешательства производится на основании клинико-рентгенологического, магнитно-резонансного исследований и уточняется на дискографии (КТ-дискографии).

Показаниями к открытой интраоперационной лазерной термодископластике являются выраженные дегенеративные изменения межпозвонковых дисков. Интраоперационная лазерная термодископластика выполняется как заключительный этап открытого хирургического вмешательства и служит для профилактики рецидивов грыж межпозвонковых дисков.

6. Лазерная термодископластика является безопасным и эффективным методом лечения и профилактики неврологических синдромов дискогенных дегенеративных заболеваний позвоночника.