Morphological changes in hemorrhoidal tissue exposed to laser radiation at 8, 9, 10 W: an experimental study

Full Text

Введение

Хронический геморрой является одним из наиболее распространенных проктологических заболеваний в практике врача-хирурга. Однако, несмотря на определенные успехи в изучении патогенеза заболевания, остаются вопросы по эффективности применения разнообразных лечебных методик [1–19]. Последние десятилетия стали широко использоваться малоинвазивные методы лечения данного заболевания [6–18]. Одним из распространенных малоинвазивных методов, применяемых при второй и третьей стадиях хронического геморроя, является лазерная деструкция. По данным авторов, это достаточно эффективный метод лечения хронического геморроя, который применяется на второй и третьей стадиях [2–4; 9; 11]. Причем при третьей стадии заболевания эффективность несколько снижается. В литературе описано достаточно большое количество параметров лазерного излучения [10; 11; 15; 20], которые различаются по длине волны и мощности и обусловлены, как правило, аппаратурой для генерации лазерного излучения. Контроль эффективности осуществляется в основном на основании данных визуального осмотра. До настоящего времени не предложены оптимальные показатели лазерного излучения, а также практически отсутствуют публикации, за исключением единичных исследований о морфологических изменениях, происходящих в геморроидальной ткани под влиянием различных параметров лазерного излучения.

Цель исследования – определить морфологические изменения геморроидальной ткани при воздействии лазерного излучения различной мощности (8, 9 и 10 Вт) и длиной волны 1560 нм в условиях in vitro.

Материалы и методы исследования

В данном экспериментальном исследовании были изучены морфологические изменения в ткани геморроидальных узлов после воздействия диодного лазера с длиной волны 1560 нм и различными уровнями мощности: 8, 9 и 10 Вт. В качестве биологического материала использовались геморроидальные узлы, полученные у 15 пациентов, оперированных по поводу хронического геморроя третьей стадии. Все хирургические вмешательства проводились по клиническим показаниям, в соответствии со стандартной методикой открытой геморроидэктомии по Миллигану – Моргану. Узлы отсекались между двумя лигатурами: дистальной, наложенной на сосудистую ножку, и проксимальной – на основании узла, что позволяло сохранить кровенаполнение ткани. Сразу после хирургического удаления узлы подвергались воздействию лазерного излучения. Воздействие осуществлялось in vitro: лазерное волокно вводилось через специальную иглу в толщу ткани геморроидального узла, после чего проводилось лазерное облучение в импульсном режиме в течение 3 с. В отличие от стандартной клинической методики, веерообразные движения лазерного волокна не выполнялись, поскольку целью исследования являлась не терапевтическая эффективность, а точечная оценка морфологических изменений, вызванных конкретной мощностью излучения.

Для проведения сравнительного анализа узлы были случайным способом распределены на три экспериментальные группы по 15 образцов в каждой. В первой группе использовалась мощность лазерного излучения 8 Вт, во второй – 9 Вт, в третьей – 10 Вт. Воздействие осуществлялось с использованием аппарата «ИРЭ-Полюс», широко применяемого в клинической практике для выполнения малоинвазивных лазерных процедур. Режим подачи энергии – импульсный, шаг между зонами воздействия составлял 3–5 мм, средний объем энергии, подаваемой на один узел, варьировался от 119 до 208 кДж (в среднем 135,65 ± 24,45 кДж).

После лазерной обработки каждый узел взвешивался, фиксировался в 10%-ном нейтральном формалине, подвергался стандартной проводке, заливался в парафин и окрашивался гематоксилином и эозином. Гистологические срезы оценивались под световым микроскопом. Морфологическая оценка включала определение глубины термического повреждения, выраженности коагуляционного некроза, характера воспалительной инфильтрации, изменений сосудистого русла (включая облитерацию кавернозных вен, тромбоз мелких капилляров и сохранность окружающих тканей).

Кроме морфологической оценки, проводилась регистрация макроскопических параметров – массы узлов до и после лазерного воздействия. Полученные данные были подвергнуты статистическому анализу. Средние значения выражались как среднее ± стандартное отклонение. Для оценки различий между группами использовался дисперсионный анализ (ANOVA) с последующей поправкой по критерию Тьюки. Различия считались статистически значимыми при уровне значимости p < 0,05.

Таким образом, в рамках данной методологии удалось моделировать лазерное воздействие на геморроидальную ткань в условиях, максимально приближенных к клиническим, с последующим комплексным морфологическим и статистическим анализом результатов.

Результаты и их обсуждение

В ходе исследования была проведена комплексная морфологическая и макроскопическая оценка изменений геморроидальной ткани под воздействием диодного лазерного излучения с длиной волны 1560 нм и мощностью 8, 9 и 10 Вт. Полученные результаты продемонстрировали выраженные различия в характере повреждения ткани в зависимости от применяемой мощности лазера.

На первом этапе исследования изучались морфологические особенности геморроидальной ткани при хроническом геморрое III стадии без воздействия лазера. При гистологическом анализе отмечались выраженные признаки дистрофии гладкомышечных клеток в склерозированной строме, расположенной между кавернозными венами. Количество гладкомышечных клеток было снижено, в строме присутствовали фиброзные волокна и участки венозной эктазии, что соответствовало морфологической картине хронического воспалительного процесса и венозного застоя (рис. 1).

 

Рис. 1. Хронический геморрой третьей стадии. Окраска гематоксилином и эозином, ув. ´100

 

Микроскопическое исследование образцов из первой группы (8 Вт) выявило наиболее значимые термические повреждения. Глубина коагуляционного некроза достигала 4 мм. Область некроза имела нечеткие границы, с частичным переходом в прилежащие ткани. Кавернозные сосуды и окружающая строма полностью разрушались, в зоне воздействия отмечалась массивная гибель клеток, выраженная инфильтрация воспалительными элементами и отек. Эти изменения свидетельствуют о высокой энергии, передаваемой тканям, и отсутствии возможности сохранить анатомическую структуру кавернозных телец. Несмотря на выраженное повреждение, слизистая оболочка над узлом не разрушалась, что является важным критерием безопасности метода при клиническом применении (рис. 2, а). Такие изменения можно расценивать как оптимальные для достижения терапевтического эффекта с минимальным риском повреждения окружающих структур.

 

Рис. 2. Ткань геморроидального узла с коагуляционным некрозом: а – глубиной 0,4 мм (группа 1); б – глубиной 0,3 мм (группа 2); в – глубиной 0,2 мм (группа 3). Окраска гематоксилином и эозином, ув. ´100

 

Во второй группе (мощность 9 Вт) отмечались умеренные изменения. Глубина коагуляционного повреждения составила около 3 мм. В отличие от первой группы, зона некроза была четко очерчена, воспалительная реакция умеренной выраженности. Крупные кавернозные вены и кавернозные тельца подвергались полной облитерации в зоне действия лазера, а в периферических участках наблюдался тромбоз мелких сосудов. Сохранность окружающих тканей была значительно выше, чем в первой группе, что указывает на более локализованный характер воздействия (рис. 2, б).

В третьей группе (мощность 10 Вт) морфологические изменения были наименее выраженными. Глубина коагуляционного некроза составляла в среднем 2 мм, зона повреждения имела четкие границы, была ограниченной и плотной. Отмечалась частичная облитерация сосудов в зоне воздействия, тогда как капилляры в прилегающих тканях сохраняли свою структуру. Это указывает на возможность щадящего и точного воздействия, минимизирующего разрушение здоровых участков ткани. Однако с практической точки зрения такой режим может быть менее эффективным в случаях выраженного гипертрофированного узлового компонента, где требуется более глубокая коагуляция (рис. 2, в).

Сравнительный анализ продемонстрировал, что при снижении мощности лазера возрастает глубина термического воздействия и степень разрушения ткани, однако уменьшается точность и локализация зоны повреждения. Таким образом, мощность 8 Вт обеспечивает максимальное разрушение ткани и может быть рекомендована в случаях, когда необходимо уменьшение объема узлов. Мощность 9 Вт представляет собой компромисс между глубиной и точностью воздействия, сохраняя высокую эффективность и снижая риск побочного повреждения окружающих тканей. Мощность 10 Вт обеспечивает наиболее точечное и ограниченное воздействие, что может быть предпочтительно при небольших размерах узлов или при необходимости максимально щадящего подхода.

Важно отметить, что ни в одной из исследованных групп не было зафиксировано повреждений слизистой оболочки геморроидальных узлов, что подтверждает возможность безопасного применения лазерной энергии в выбранных диапазонах мощности при условии соблюдения методики.

Полученные данные демонстрируют зависимость морфологических и макроскопических изменений от мощности лазерного излучения и позволяют рекомендовать использование конкретных режимов в зависимости от клинической ситуации. При лазерной деструкции геморроидальных узлов наиболее эффективным является режим с мощностью 8 Вт при длине волны 1560 нм. При воздействии лазерным излучением, более высокой мощности, образуется зона некроза, которая уменьшает проницаемость тканей и снижает эффективность методики, особенно при мощности 10 Вт.

Следующим этапом было изучение изменений, возникающих в ткани после воздействия лазерного излучения. Макроскопическая оценка показала, что масса геморроидальных узлов после воздействия лазерным излучением снижалась статистически значимо во всех трех группах. Наиболее выраженное уменьшение массы наблюдалось в первой группе (мощность 8 Вт), где снижение составило в среднем 22 %. Во второй и третьей группах (9 и 10 Вт соответственно) снижение было менее выраженным – в среднем около 12 %, что может быть связано с меньшей глубиной и интенсивностью термического воздействия. Эти данные указывают, что более низкая мощность вызывает более значительные объемные сокращения тканей, вероятно, за счет выраженной коагуляции и дегидратации (табл. 1–3).

 

Таблица 1

Глубина коагуляции геморроидальной ткани после воздействия лазерного излучения длиной волны 1560 нм

Группа	Первая (8 Вт)	Вторая (9 Вт)	Третья (10 Вт)
Глубина повреждения (мм)	4	3	2
Зона коагуляционного некроза	Нечеткие границы между поврежденной и здоровой тканью	Уменьшение четкости границы между поврежденной и здоровой тканью	Четко ограниченная высокой плотности, минимальное повреждение окружающих тканей
Сосудистые изменения	Полное разрушение крупных кавернозных телец и эктазированых кавернозных вен в зоне воздействия	Облитерация крупных кавернозных телец и эктазированых кавернозных вен	Частичная облитерация и тромбоз крупных кавернозных телец и эктазированых кавернозных вен в зоне воздействия,

 

Таблица 2

Вес геморроидальных узлов до и после воздействия лазерным излучением

Группа	Вес, г		Изменение веса, г	p (до и после)
	до воздействия	после воздействия
Группа 1 (8 Вт)	2,50 (0,12)	1,95 (0,09)	0,558	< 0,001
Группа 2 (9 Вт)	2,49 (0,13)	2,19 (0,16)	0,267	< 0,001
Группа 3 (10 Вт)	2,46 (0,12)	2,16 (0,15)	0,352	< 0,001

Примечание: значения представлены в виде M (SD).

 

Таблица 3

Сравнительная таблица изменений веса геморроидальных узлов

Группа	Среднее снижение веса (г)	Стандартное отклонение (SD)	t-критерий	p-value
Группа 1 (8 Вт)	0,558	~0,15	~11,77	< 0,001
Группа 2 (9 Вт)	0,267	~0,18	~4,69	< 0,001
Группа 3 (10 Вт)	0,352	~0,17	~6,55	< 0,001

Примечание: во всех трех группах воздействие привело к статистически значимому снижению веса (p < 0,001).

 

В ходе последующего анализа с применением теста Тьюки выявлено, что препараты в группе 1 (8 Вт) значимо больше снижали вес после воздействия, по сравнению с массой препаратов в группах 2 и 3. Статистические различия между группами 2 и 3 не отличались между собой (p = 0,533). Таким

образом эффект от лазерного воздействия был наиболее выражен в группе 1, где применялась мощность 8 Вт, что статистически подтверждено при межгрупповом сравнении: с группой 2 (р = 0,001) и группой 3 (р = 0,021).

Таким образом, мощность излучения 8 Вт при длине волны 1560 нм, согласно полученным данным, является оптимальной для выполнения лазерной деструкции при хроническом геморрое третьей стадии для достижения клинических целей вмешательства. Проведенное морфологическое исследование позволяет не только уточнить оптимальные режимы лазерного воздействия, но и формирует основу для стандартизации подходов к лазерной деструкции геморроидальных узлов в клинической практике.

Выводы

Проведенное экспериментальное исследование морфологических и макроскопических изменений геморроидальной ткани под воздействием диодного лазерного излучения с длиной волны 1560 нм при различных уровнях мощности (8, 9 и 10 Вт) позволило выявить выраженную зависимость глубины и характера тканевых повреждений от используемой мощности.

Наибольшая глубина коагуляционного повреждения (до 4 мм), выраженное разрушение кавернозных сосудов и значительное снижение массы узлов отмечались при применении мощности 8 Вт. Данный режим сопровождался максимальной коагуляцией ткани, воздействия лазером может быть использовано для значительного уменьшения объема геморроидального узла.

Мощность 9 Вт обеспечивала глубину воздействия до 3 мм, коагуляцию только

крупных кавернозных телец и четкости границ зоны некроза. Применение мощности 10 Вт сопровождалось минимальной глубиной термического повреждения (до 2 мм) и наиболее щадящим воздействием на окружающие ткани. Зона некроза при этом была четко ограничена, с сохранением капиллярной сети в периферии.

Таким образом, мощность излучения 8 Вт при длине волны 1560 нм, согласно полученным данным, является оптимальной для выполнения лазерной деструкции при хроническом геморрое третьей стадии для достижения клинических целей вмешательства. Проведенное морфологическое исследование позволяет не только уточнить оптимальные режимы лазерного воздействия, но и формирует основу для стандартизации подходов к лазерной деструкции геморроидальных узлов в клинической практике.

About the authors

Aleksander A. Zasorin

Ural State Medical University

Author for correspondence.
Email: zas.aleksander2015@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9561-6064
SPIN-code: 8911-0714
ResearcherId: C-7818-2018

DSc in Medicine, Associate Professor, Department of Surgical Diseases

Russian Federation, Yekaterinburg

Dmitry M. Sozonov

Ural State Medical University; Russian Railways Clinical Hospital

Email: saur0n620@gmail.com
ORCID iD: 0009-0008-5409-8206

Assistant, Department of Surgical Diseases, Surgeon, Surgical Department No. 3

Russian Federation, Yekaterinburg

Olga A. Mikheeva

Ural State Medical University; Central City Hospital No. 7, Yekaterinburg

Email: oa_mikheeva@mail.ru

Assistant, Department of Pathological Anatomy and Forensic Medicine, Pathologist, Pathology Department

Russian Federation, Yekaterinburg

References

Supplementary files