использование светодиодного излучения в хирургии и других разделах медицины

УДК: УДК: 615.831:617:61-08

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЕТОДИОДНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ХИРУРГИИ И ДРУГИХ РАЗДЕЛАХ МЕДИЦИНЫ

БАЙБЕКОВ И.М., ПУЛАТОВ Д.Т., БУТАЕВ А.Х.,

Республиканский специализированный центр хирургии им акад. В. Вахидова МЗ РУз

THE USE OF LED RADIATION IN SURGERY AND OTHER FIELDS OF MEDICINE

I.M. BAYBEKOV, D.T. PULATOV, A.X. BUTAEV

Дана краткая история создания лазерных и светодиодных излучателей - Light Emitting Diode (LED). Приводится сравнительная характеристика стимулирующих репаративные процессы свойств лазеров и LED, их влияние на заживление кожных ран и грудины после стернотомии, эритроциты и микроциркуляцию. Высказывается мнение, что LED - достойная альтернатива лазеров. Их использование целесообразно в комплексном лечении хирургических болезней. Ключевые слова: фототерапия, светодиоды, использование в хирургии, медицине.

The short story of creating laser and Light Emitting Diode (LED) has been given. Comparative characteristics of stimulating reparative processes features of LED, their influence on skin wounds recovery after sternotomy, erythrocytes and micro-circulation has been presented. The authors conclude that LED is worthy alternative for lasers and their use is useful in complex treatment of surgical diseases. Key-words: phototherapy, light emitting diode, the use in surgery, medicine.

Световые воздействия (фототерапия) издавна применяются в лечении различных заболеваний. Как справедливо отмечает C.B. Москвин, «Использование естественного света в лечебных целях, вероятно, так же старо, как само человечество» [28]. Гиппократ - «отец» медицинской науки был первым врачом, указавшим на пользу солнцелечения [28- 30].

Абу Али Ибн Сино на страницах своего многотомного «Канона врачебной науки», до сегодняшних дней не утратившего своего значения, неоднократно упоминает о роли солнечных лучей в лечении и профилактике болезней [1].

Первое, обоснованное с точки зрения современной медицинской науки, использование фототерапии в дерматологии и вообще в медицине принадлежит датскому физиотерапевту Финсену. Им были разработаны основы применения фототерапии (ультрафиолетового излучения) для лечения красной волчанки. Затем Финсен доказал эффективность красного света для лечения кожной оспы. За это Финсену, одному из первых врачей, в 1903 году была присуждена Нобелевская премия в области медицины [27-30, 53].

Прогресс в использовании различных видов фототерапии в медицине и, в частности в хирургии, связан с общим прогрессом науки.

Создание квантовой теории излучения А. Эйнштейном и П. Дираком стали предтечей появления квантовых генераторов.

В.А. Фабрикант в 1939 г. обосновал способ усиления света и определил условия, необходимые для усиления излучения при помощи вынужденного испускания. Плодами этих теоретических разработок явилось создание квантовых генераторов - мазеров и лазеров.

В настоящее время со школьной скамьи известна аббревиатура LASER - Light Amplificati on by Stimulated Emission of Radiation - усиление света в результате вынужденного излучения.

Н.Г. Басов, A.M. Прохоров и Ч. Таунс за создание первых квантовых усилителей и генераторов СВЧ-диапа-зонов получили в 1964 г. Нобелевскую премию по физике [27-30, 53].

Благодаря фундаментальным исследованиям Ж. И. Алферова в области полупроводников в 60-х годах прошлого века были созданы полупроводниковые лазеры. В 2000 г. за эти разработки он был удостоен Нобелевской премии. Они легли в основу создания и светодиодных излучателей (Light Emitti ng Diode - LED) [30, 40, 52, 53].

Таким образом, в основе современных квантовых технологий, определивших широкое использование лазеров и светодиодов во всех сферах деятельности человечества, включая медицину, лежат крупнейшие научные открытия нашего времени.

В этом аспекте создание специальных приборов на основе квантовых технологий - лазеров для использования во всех областях медицины по темпам их внедрения в лечебную практику несравнимо ни с одним достижением человеческого разума.

В медицине лазеры широко используются как в лечении и диагностике, так и профилактике подавляющего большинства болезней и патологических состояний. Они применяются в хирургии, офтальмологии, стоматологии, кардиологии, акушерстве и гинекологии, урологии, онкологии и др.

После рубинового лазера созданного Т. Мейманом и являющимся первым лазером, использованным в медицине, наиболее популярными лазерами, которые использовались для лечения различных заболеваний, стали гелий-неоновые лазеры (ГНЛ). Они, или их полупроводниковые аналоги, генерирующие излучение аналогичной длины волны - 633 nm (в красном диапазоне) широко используются и в настоящее время, как для локального воздействия на зону поражения, так и облу-

чения крови. В настоящее время число лазеров, используемых в медицине, достигло несколько десятков. Они используются как для лечения, так и диагностики [2 - 24, 26 34, 37- 39, 41-47].

В этом аспекте Лазерная Доплеровская Флоуметрия - ЛДФ является наиболее объективным методом оценки микроциркуляции, так как позволяет получать более 20- ти ее параметров [9, 12 -14, 24, 26,36, 43, 44 -47].

В последние годы в медицине все шире используется светодиодное излучение - Light EmiWng Diode (LED) [7, 11.12, 15, 25, 48, 49, 54, 55].

Simunovic Z.; Tuner et Hode дали сравнительную характеристику основных лазеров и LED-генераторов, используемых в медицине [49, 50]. Показано, что эффективность LED-излучателей, при их использовании в различных сферах медицины, лишь незначительно уступает лазерам.

Результаты изучения LED-технологий влияния на биологические объекты, в том числе в космосе, позволили FDA (Food and Drug Administration) США одобрить их применение в медицине [48, 49, 54, 55].

Одним из пионеров создания и внедрения в медицину различных типов LED-генераторов в СНГ является A.M. Коробов, руководитель НИИ лазерной биологии и медицины при Харьковском национальном университете им В. Н. Каразина [25]. Под его руководством создана большая серия гибких фотонно-магнитных матриц серии Барва - Флекс, включая одеяла и ортопедические матрацы, а также сапожки для лечения диабетический стопы и других приспособлений (рис.).

Использование светодиодного излучения матриц серии Барва - Флекс показало высокую эффективность этого вида фототерапии при различных видах патологии, в том числе в хирургии, включая и так называемую эстетическую хирургию [11, 12, 25, 48, 49].

Сравнительная оценка и выбор наиболее эффективного способа лазерной и светодиодной терапии возможна только в эксперименте.

Это наиболее объективный способ для выбора адекватной методики воздействия на репаративные процессы кожи. Он позволяет не только проведение разнообразных морфологических методов изучения ре-паративных процессов под влиянием фототерапии, но и дает возможность регулярно проводить визуальную и планиметрическую оценку процесса заживления ран.

В РСЦХ им. акад. В. Вахидова проводятся сравнительные экспериментальные исследования влияния различных типов НИЛИ и LED воздействий на стандартные дер-матомные раны с использованием не только комплекса морфологических методов, но и оценки микроциркуляции как в экспериментальных исследованиях, так и клинических наблюдениях. Изучение влияния LED-воздей-ствий на микроциркуляции с помощью ЛДФ сочетается с исследованием формы эритроцитов с использованием разработанного в РСЦХ экспресс-метода толстой капли метода ЭМТК (Патентное ведомство Узбекистана - «Способ определения форм эритроцитов» № МКИ 6 А 61 В 10/00, Программа «Экспресс-диагностика форм эритроцитов» № ED-5-05.

ЭМТК находит все более широкое применение для оценки формы эритроцитов для оценки формы эритроцитов в торакальной хирургии при миастении и ее лечении, кардиохирургии и анестезиологии, эстетической хирургии, стоматологии дерматологии [5,6,] и др., а также плазмаферезе [9, 41], других разделах медицины [5 -8, 12, 31- 33, 35, 36, 42, 45, 46].

Экспериментальные исследования показали, что структурные различия облученных и необлученных (контрольных) дерматомных ран как при использовании НИЛИ, так и LED проявляются на 3-й сутки (4-хкратное облучение).

Эти исследования позволили установить, что стимулирующее действие сочетанного излучения синего, зеленого, в купе с инфракрасным диапазонами, на заживление ран практически не уступаете действию He-Ne, МИКЛТ и других видов лазерного излучения [7, 11 -13].

Проведенные планиметрические, светооптические, стереоморфометрические и электронномикроскопиче-ские исследования показали, что структурные различия облученных и необлучённых дерматомных ран как при использовании НИЛИ, так и LED проявляются на 3-й сутки (4-х кратное облучение), фотовоздействия снижают проявления альтерации и отека уже в первые сутки.

С 3-х суток воздействия проявляются отчетливые различия в морфологии контрольных ран и ран, облученных как НИЛИ (ГНЛ и МИКЛТ), так и Барва-Флекс ЗИК, и особенно Барва-Флекс СИК [158].

Сравнительная оценка заживления дерматомных ран под влиянием НИЛИ (ГНЛ и МИКЛТ) и LED показали, что их противовоспалительные и стимулирующие репа-ративные процессы вполне сопоставимы.

Начатые в РСЦХ им В. Вахидова клинико-морфоло-гические исследования влияния LED-воздействий на репаративные процессы грудины после стернотомии показывают, что этот вид фототерапии не только предотвращает осложнения стернотомии, но и, в значительной мере, ускоряет процесс заживления грудины [18].

Все виды LED-воздействий приводят к существенному улучшению показателей микроциркуляции и соотношения нормальных форм эритроцитов-дискоцитов и их патологических форм как в зоне репаративного процесса, так и в периферической крови [11 -13, 45].

Доказанное стимулирующее влияние LED-воздей-ствий на микроциркуляцию и разработанные приспособления в виде «одеял» с источниками LED различной длины волны позволяет полагать о целесообразности их использования в комплексном лечении так называемого синдрома «полиорганной недостаточности». Этот синдром нередко развивается у пациентов после оперативного лечения и обусловлен нарушениями микроциркуляции одновременно во многих органах.

Одна из проблем эстетической хирургии профилактика и лечение келоидных рубцов. Различные виды лазерных воздействий в комплексе с медикаментозной терапией успешно используются в лечении келоидов [12, 39].

Проведенные экспериментальные исследования и клинические наблюдения показали, что использование LED в комплексном лечении угревой болезни - одной из основных причин формирования рубцов и келоидов, дают выраженный положительный эффект в их предупреждении и лечении [11].

Проведенные ранее исследования показали, что различные патологические процессы сопровождаются не только существенными структурными изменениями соответствующих клеток, тканей и органов, но и выраженными нарушения в соотношении дискоцитов - нормальных эритроцитов и их патологических форм. Эти нарушения отмечаются как в периферической крови, полученной из пальца, так и, особенно, в крови, полученной из зон патологически измененной.

Сдвиги в соотношении дискоцитов и патологических

форм эритроцитов, наряду с изменения стенок капилляров, обусловливают выраженные нарушения микроциркуляции [5 -14].

LED-воздействия способствуют стимуляции репара-тивных процессов, нормализации соотношения дискоцитов и ПФЭ, существенному улучшению параметров микроциркуляции.

Простота использования LED-матриц, их более низкая стоимость, по сравнению практически со всеми типами лазеров, а также вполне сопоставимая эффективность, в аспекте противовоспалительного и стимулирующего воздействия на процессы репарации кожи и неоваскулогенеза позволяет утверждать, что LED-мат-рицы могут быть вполне адекватной альтернативой НИЛИ. Они должны занять свое достойное место в фотомедицине, в том числе и в комплексном лечении хирургической патологии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абу Али ибн Сино. Канон врачебной науки: пер с арабского,- Ташкент. Изд. им. Ибн Сины 1980; 1-5.

2. Александров М.Т., Бажанов H.H., Каплун А.П, Кузьмин Г.П., Москаленко И.В., Шафеев Г.А., Швец В.И. Развитие экспресс-методов флуоресцентной спектрометрии в клинической практике (возможности и перспективы). Научно-практическая конференция «Современные достижения лазерной медицины и их применение в практическом здравоохранении». M 2006; 186-187.

3. Байбеков И.М., Касымов А.Х., Козлов В.И. и др. Морфологические основы низкоинтенсивной лазеротерапии. Ташкент Ибн Сина 1991; 223.

4. Байбеков И.М., Назыров Ф.Г., Ильхамов Ф.А. и др. Морфологические аспекты лазерных воздействий (на хронические язвы и печень). Ташкент Ибн Сино 1996; 208.

5. Байбеков И.М., Мавлян-Ходжаев Р.Ш., Эрстекис А.Г., Москвин C.B. Эритроциты в норме, патологии при лазерных воздействиях. Тверь Триада 2008; 256.

6. Байбеков И.М., Ибрагимов А.Ф., Байбеков А.И. Влияние лазерного облучения донорской крови на форму эритроцитов. Бюлл эксперимент биол. и мед. 2012; 152 (12): 702-706.

7. Байбеков И.М., Пулатов Д.Т. Влияние светодидного облучения аппарата «Барва-Флекс» на морфологию дуоденальных язв в аспекте их прободения. Фотобиол фотомед 2014; 49-52.

8. Байбеков И.М., Стрижков H.A. Влияние лазерного облучения крови во время искусственного кровообращения на форму эритроцитов. Лазерная медицина 2012; 16(1):17-21.

9. Байбеков И.М., Бутаев АХ., Байбеков А.И. Лазерная допплеровская флоуметрия и возможности ее использования для диагностики в хирургии. Вестн экстрен мед. 2013; 2: 56-59.

10. Байбеков И.М., Бутаев А.Х., Саидханов Б.А. Сканирующая электронная микроскопия элементов фильтра «Роса» аппарата HEMOFENIX и крови при мембранном плазмаферезе и лазерном облучении. Вестн трансплантол и искусствен органов 2013; 15 (12) 76-81.

11. Байбеков И.М., Ибрагимов А.Ф., Хашимов Ф.Ф. Применение светодиодного излучении в комплексном лечении дерматозов и угрей. Матер. XXXIX Международной научно-практической конференции «Применение лазеров в медицине и биологии». Харьков 2013;17.

12. Байбеков А.И. Байбеков И.М. Форма эритроцитов и микроциркуляция кожи при использовании светодиодного излучения в эстетической хирургии. Харьков 2013;18.

13. Байбеков И.М., Ибрагимов А.Ф., Ризаева С.М., Хашимов Ф.Ф. Структурные аспекты эффективности сочетанного использования внутрисосу-дистой и локальной лазерной терапии. Матер. XXXVI Международной научно-практической конференции «Применение лазеров в медицине и биологии». Судак 2011; 12.

14. Байбеков И.М., Бутаев А.Х., Байбеков А.И. Лазерная допплеровская флоуметрия и возможности ее использования для диагностики в хирургии.Вест экстрен мед 2013; 2: 56-59.

15. Байбеков И.М., Бутаев А.Х., Хашимов Ф.Ф., Марда-нов Д. Н., Байбеков А.И. Воздействие светодиодного излучения аппарата «Барва - Флекс СИК» на заживление экспериментальных ран. Фотобиол фотомед.Харьков2013; 1,2:119-122.

16. Буйлин В.А., Ларюшин А.И., Никитина М.В., Свето-лазерная терапия. Тверь: Триада 2004; 256.

17. Бутаев А.Х. Изменение формы эритроцитов при миастении и возможности лазерного облучения крови в ее коррекции. Лазерная медицина 2011; 15 (4): 22-25.

18. Бутаев А.Х. Ахмедов У.Б., Сабиров С.К., Худжамбер-дыев А.У. Использование лазерного и светодиодного воздействия для стимуляции репаративных процессов грудины при стернотомии. Лазерная медицина 2014;18: 4.

19. Гамалея Н.Ф. Механизмы биологического действия излучения лазеров. Лазеры в клинической медицине (под. ред. Плетнёва С.Д.). M Медицина 1996; 51-98.

20. Гейниц A.B., Москвин C.B., Азизов Г.А. Внутривенное лазерное облучение крови. M Триада 2006; 144.

21. Калиш Ю.И., Макаров К.И., Садыков P.A., Мадартов K.M., Хамраев А.Ж. Применение лазеров в амбулаторной хирургии. Ташкент Ибн Сино 1997; 96.

22. Калиш Ю.И., Шарипов У.К. Эффективность применения полупроводниковых лазеров в лечении рецидивных келоидных рубцов. Научно-практическая конференция «Современные достижения лазерной медицины и их применение в практическом здравоохранении». M 2006; 40-41.

23. Карандашов В.И., Петухов Е.Б., Зродников B.C. Фототерапия (светолечение): Руководство для врачей. Под ред. Н.Р.Палеева. M Медицина 2001; 392.

24. Козлов В.И. Лазерная стимуляция микроциркуляции крови. Научно-практическая конференция «Современные достижения лазерной медицины и их применение в практическом здравоохранении». M 2006; 174-175.

25. Коробов А.М., В.А.Коробов, Лесная Т.А. Фототерапевтические аппараты Коробова серии «Барва» / А.М. Коробов. Харьков 2010; 176.

26. Крупаткин А.И. Сидоров В.В. (Ред) Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови. M Медицина 2005; 256.

27. Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия-пер с англ. - Прогресс 1992;1-2.

28. Москвин C.B. Единая концепция механизмов биологического действия низкоинтенсивного лазерного излучения. Научно-практическая конференция «Современные достижения лазерной медицины и их применение в практическом здравоохранении». M 2006; 175-176.

29. Москвин C.B., Буйлин В.А. Низкоинтенсивная лазерная терапия. M Техника 2000; 724.

30. Москвин C.B., Буйлин В.А. Основы лазерной терапия. M 2006; 256.

31. Назыров Ф.Г. Исмаилов Д.А., Леонов Ф.В., Байбеков И.М. Эхинококкоз. Ташкент Ибн Сино. 1999; 207.

32. Назырова Л.А., Хайдаров А.Х, Байбеков И.М., Су-ванов A.A. Морфологические изменения эритроцитов при аппаратной реинфузии крови в коронарной хирургии Ж. Анестезиол реаниматол 2009; 5: 5-8.

33. Назырова Л. А., Хайдаров А. Э. Байбеков И.М., Су-ванов A.A., Ахмедов У.Б. Сравнительная оценка морфологического статуса эритроцитов при ауто- и аллогемотрансфузии в коронарной хирургии» Щор1чник наукових праць 18, Киев 2010; 18: 411-416.

34. Плетнев С.Д. Лазеры в клинической медицине. M Медицина 1996; 432.

35. Ризаева С.М., Байбеков И.М. Изменения формы эритроцитов при пародонтите и возможности лазеротерапии в их коррекции. Лазерная медицина 2010; 14(4): 45-48.

36. Ризаева С.М., Байбеков И.М. Оценка микроциркуляции альвеолярного гребня с помощью допле-ровской флоуметрии и формы эритроцитов при пародонтите и лазерном облучении крови. Российская стоматология. 2011.

37. Скобелкин O.K. Лазеры в хирургии. - M Медицина, 1989; 256.

38. Толстых П.И., Клебанов Г.И., Шехтер А.Б. и др. Антиоксиданты и лазерное излучение в терапии ран и трофическихязв. - M ЭКО 2002; 240.

39. Хашимов Ф.Ф., Байбеков И.М., Использование лазерных технологий в диагностике и комплексном лечении постугревых келоидных рубцов. Матер. XXXVIII Международной научно-практической конференции «Применение лазеров в ме-дицинеибиологии.Ялта 2012; 129.

40. Alferov Zh. I. Semiconductor heterosructure lasers; Early daes and future perspectives. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. Abstracts of 15-th International Congress of EMLA. - P.l

41. Al-Watban F. A.N., Zhang X.Y. Stimulative and inhibitory effects of low incident levels of argon laser energy on wound healing Laser Therapy 1995; 7:11-18.

42. Baybekov I.M., KasimovSh.Z., IsmailovJA, Saidkhanov B.A.,ButaevA.Kh. Plasmapheresis and Laser Therapy in Complex Treatment of Myasthenia and their Influence on Erythrocytes and Endothelium. Biodefence, NATO Science for Peace and Security Series A: Chemistry and Biology, Chapter 30, 307-314.

43. Fagrell B. Problems using laser Doppler on the skin in clinical practice, Laser Doppler. - London - Los Angeles - Nicosia: Med-Orion Publishing Company, 1994.

44. Hoffmann U. Evaluation of flux motion, Laser Doppler. - London - Los Angeles - Nicosia: Med-Orion Publishing Company, 1994; 55-61.

45. Ibragimov A.F., Baybekov I.M. Changes of erythrocytes form in lichen rubber planus and influence of intravascular laser irradiation of blood on its correction. Eur J Natur History, 2012; 2:11-17.

46. Ibragimov A.F., Baybekov I.M. Changes of erythrocytes form in psoriasis and influence of intravascular laser irradiation of blood on its correction. European J Natur History 2012; 3: 3-7.

47. Kvandal P., Stevanovska A., Veber M. et al. Regulation of human cutaneous circulation evaluated by laser Doppler flowmetry, iontophoresis, and spectral analysis: importance of nitric oxide and prostaglandins. Microvascular Research 2003; 65: 160-171.

48. W.T.Li, H.L.Chen, C.T.Wang Li W.T. Effect of light emitting diode irradiation on proliferation of human bone marrow mesenchymal stem cells J Med. Biol Engineering 2006; 26 (1): 35-42.

49. Li W.T. W.T.Li, Y.C.Leu,J.L.Wu Red-light emitting diode irradiationincreases the proliferation and osteogenic differentiation of rat bone marrow mesenchymal stem cells Photomed Laser Surg 2010; 157-65.

50. Mayrovitz H.N., Groseclose E.E. Nevrovascular responses to sequential deep inspirations assessed via laser Doppler perfusion changes in dorsal finger skin Clin. Fisiol....

51. Meulemans E. Werner M. Light Sourcers fur Photobo; ogy and Phototherapy. PhilipsL [pghting, 1995; 27.

52. Simunovic Z. (Ed) Lasers in medicine science and praxis in medicine, surgery dentistry and veterinary Trilogy updates with emphasis on LILT-photobiostimulation-photodynamic therapy and laser acupuncture. Locarno 2009; 772.

53. Tuner J., Hode L.The New Laser Therapy Hand boor Prima book, Stockholm, 2010; 847.

54. Whelan H.T. NASA light emitting diode medical applications from deep space to deep sea H.T.Whelan, E.V.Buchmann, N.T. Whelan et al. Space Tech. & App. Intern. Forum 2001 35-45.

55. Whelan H.T. H.T. Whelan, J.M. Houle, N.T. Whelan et The NASA light-emitting diode medical program - progress in space fl ight and terrestrial applications al. // Space Tech. & App. Internl. Forum. 2000; 504: 37-43.

56. Yu H.S. Wu C. S„ Yu.S.L. et al. Heliu- Neon Laser Irradiation Stimulates Migration and Proliferation in Melanocytes and Induces Repigmentation in SegmentalType Vitiligo. J Invest Dermatol. 2003; 120(l):56-64.

ХИРУРГИЯДА BA ТИББИЁТНИНГ БОШКД ТАРМО^ЛАРИДА ЧИРО^ЛИ ДИОД НУРЛАШДАН ФОЙДАЛАНИШ

И.М. Байбеков, Д.Т. Пулатов, А.Х. Бутаев акад. В. Вох,идов номли УзР ССВ Республика ихтисослашган хирургия маркази

Лазер ва чирок;ли диод - Light Emitting Diode (LED) нурлантиришнинг яратилиш тарихи цисцача ёритилган. Лазерлар ва LED нинг жадаллаштирувчи репоратив хусусиятларининг таццословчи характеристика™ ва унинг тери яралари ва стернотомиядан кейин умров суягини, эритроцитлар ва микроциркуляциянинг тузалишига таъсири келтирилган. LED - лазерларнинг муносиб алтернативи х,ак;ида фикрлар айтилган. Хирургик касаллик-ларда уларни куллаш мацсадга мувофивдир.

Контакт: Пулатов Дилмурод, врач-хирург РНЦЭМП. 100115, Ташкент, ул. Кичик халка йули, 2. Тел.: +99890-9569807 E-mail: uzmedicine@mail.ru