Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • vsh25
  • mmif-2019
  • Vitacoin

Лазер вместо скальпеля

Идеальный разрез глаз
Отечественные физики и офтальмологи разрабатывают скальпель XXI века, который будет резать ткани без повреждений

Алла Астахова, журнал «Итоги» № 17-2009

В полутемной комнате Центра физического приборостроения Института общей физики РАН в Троицке кипит работа. Исследователи торопятся завершить тестирование нового прибора. Сейчас на столе аккуратно разложены его оптическая и электронная «начинки». Однако совсем скоро аппарат впервые опробует врач, и физики продолжат работу в тесной связке с ним. По рекомендации медиков они будут изобретать все новые и новые модификации прибора. Как показывает опыт, по-настоящему пригодным окажется только шестой или седьмой вариант. Впрочем, уже сейчас исследователи рисуют с помощью лазера узоры внутри стекла. Впоследствии такие же сложные линии практически любой конфигурации сможет выводить хирург-офтальмолог. Сначала в глазных тканях животных, а потом, после длительных тестов, – и человека. По словам ученых, хирургический инструмент будущего – фемтосекундный лазер, над которым работают сейчас российские физики и офтальмологи, – уже на подходе. Его впору назвать идеальным скальпелем. Ведь он способен работать там, где надо, не повреждая ткани, находящиеся снаружи.

Тонкая работа

Свечения лазера не видно, ведь он работает в инфракрасном диапазоне, однако результат работы налицо – ряды микроскопических точек в стекле, образующих линии идеальной формы. Точно так же все будет происходить и внутри глаза. Почему только внутри, а не снаружи? Сложная оптика и электроника позволяют так сфокусировать лазерные лучи, что они достигают максимума интенсивности не на поверхности, а на глубине нескольких сот микрон. Для этого подобрана специальная длина волны лазера, примерно 1060 нанометров. Каждая точка, появившаяся в стекле, соответствует вспышке лазера, которая длится несколько сот фемтосекунд, то есть квадриллионных долей секунды. Это гораздо меньше, чем у лазеров предыдущего поколения: там длительность вспышки исчислялась наносекундами, миллиардными долями секунды. Зачем ученым понадобилась гонка за временем? «Все просто, – объясняет Константин Лапшин, руководитель проекта «Фемтосекундный лазерный кератом» Центра физического приборостроения Института общей физики РАН. – У фемтосекундного лазера два преимущества. Во-первых, если импульс очень короткий, тепло от вспышки не успевает передаться окружающим тканям. Во-вторых, и это тоже очень важно, у лазера со сверхкороткими вспышками высокая плотность мощности. Именно от этой плотности зависит воздействие лазера на вещество. В результате специалисты могут работать с очень низкими энергиями. Для достижения нужного эффекта нам нужна мощность всего примерно в полватта – гораздо меньше, чем у самой микроскопической лампочки. Это важно, ведь высокие энергии могут попросту повредить глаз».

Все лазеры предыдущих поколений, которые офтальмологи использовали в своей работе, в той или иной степени вызывали ожог тканей. «Конечно, лазерное повреждение в сотни раз более деликатное, чем ожог каленым железом, – говорит Христо Тахчиди, генеральный директор ФГУ МНТК «Микрохирургия глаза» им. С. Н. Федорова. – Но биологическое проявление ожога то же самое: впоследствии могут образоваться микроскопические рубцы. Для тканей глаза это очень важно, ведь человек способен ощущать малейшие изменения в нем даже до того, как их регистрируют приборы. Всего несколько микрон, отвоеванных нами у болезни, способны резко улучшить или, если будет наоборот, ухудшить зрение». В случае с фемтосекундным лазером ожога и последующих рубцов не бывает – когда он работает, в клетках происходит процесс, который можно сравнить с микровзрывом, они распадаются на воду и газ, происходит механическое расслоение ткани. Лазерный луч входит в глаз как самый деликатный скальпель, прорезая немыслимо тонкую и ровную линию. Погрешность при лазерной операции можно довести всего до нескольких микрон.

Применение «идеального скальпеля» обещает прорыв в технике проведения операций. Например, сейчас пересадка роговицы (это несколько тысяч операций в год) может причинить пациенту и врачам немало хлопот. Сегодня «подогнать» форму и толщину пересаживаемой донорской роговицы при трансплантации на поверхность глаза, с которой перед этим срезается такой же кусок, почти нереально. Поэтому при пересадке обычным явлением стали серьезные нарушения зрения. Исправлять их приходится хирургическим путем. Однако «идеальный скальпель» может не только разрезать ткани по самой замысловатой линии. С его помощью можно будет даже нанести на боковую часть тончайшего лоскута толщиной 100 микрон своеобразную «нарезку». При этом пересаженная донорская вставка надежно «закрутится», как винт, в поверхность глаза пациента.

Иной станет рефракционная хирургия. Сейчас, для того чтобы исправить дальнозоркость или близорукость с помощью лазера, хирурги сначала «рисуют» на поверхности глаза крышечку, затем «обтачивают» роговицу, исправляя ее форму. Но в будущем «крышечка» может просто не понадобиться. Однако самые радикальные изменения ожидаются в технике пересадки хрусталика. «Мы уже думаем о новой операции, – говорит Христо Тахчиди. – С помощью лазера мы сможем «достать» хрусталик, который находится в глазу на глубине нескольких миллиметров. Фокусируя на нем лучи лазера, мы испарим его прямо в глазу, превратив в пузырьки газа и воду. Затем через тончайшую трубочку удалим содержимое и «зальем» оставшуюся полость специальной жидкостью. Затвердев, она даст нам новый хрусталик. Обещаю: когда-нибудь можно будет «запломбировать» глаз, как сейчас мы пломбируем зубы».

Технический вопрос

Соревнование за право создать хирургический инструмент будущего – фемтосекундный лазерный «скальпель» – продолжается в мире уже более десятка лет. Первыми в конце 90-х годов прошлого века выстрелили своей разработкой специалисты из США. Впрочем, качество их изобретения тогда впечатлило немногих. «Помню, когда я впервые увидел фемтосекундный лазер для офтальмологии, то удивился: зачем это нужно? – рассказывает заведующий отделением рефракционной лазерной хирургии ФГУ МНТК «Микрохирургия глаза» им. С. Н. Федорова известный офтальмохирург Юрий Кишкин. – Тогда этот лазер работал довольно грубо. Из-за особенностей конструкции он мог делать в ткани только большие «точки», ставил их редко, поэтому линия между ними была рваной. Стало ясно, что хороший врач с помощью обычного скальпеля добьется лучших результатов. Однако развитие в этой области пошло на удивление быстро. И сегодня преимущества лазерных операций очевидны».

В последние годы в гонку на результат включилось еще несколько исследовательских команд из Швейцарии, Германии и России. В мире сейчас существует четыре разных прибора такого типа. Впрочем, специалисты признают: идеальная фемтосекундная система пока не создана. «У каждой модели есть свои недостатки», – говорит директор Центра физического приборостроения Института общей физики РАН Сергей Вартапетов. Кто-то делает внутри тканей глаза слишком большое точечное воздействие лазера, кто-то, наоборот, «рисует» идеальные линии, но не умеет так фокусировать лучи, чтобы «точки» появлялись на разной глубине. В результате хирурги вынуждены проводить операции в несколько этапов с использованием различных типов лазеров.

Но сейчас российские физики и врачи замахнулись на большее. «Идея витает в воздухе, – говорит Константин Лапшин. – Мы делаем фемтосекундную систему, способную «рисовать» внутри глаза любые линии. Сложность состоит в том, чтобы наладить оптическую схему фокусировки лучей и электронную «начинку». Поскольку офтальмологические операции проводят только под местной анестезией, критической является и скорость операции. Она должна длиться не больше нескольких десятков секунд».

Конечно, иметь в арсенале такой инструмент хотели бы многие хирурги. Однако первыми оказались офтальмологи. «Так сложилось, что многие медицинские технологии XXI века были опробованы именно в нашей области, – говорит Христо Тахчиди. – Мы осознаем значимость каждого микрона, поэтому желание офтальмохирургов работать в микроструктурах понятно. Но думаю, что постепенно к этому придут и другие».

Офтальмологи, которые уверены в новом приборе, уже думают над составом жидкости для «пломбирования» глаза. С учетом развития современных технологий обещают сделать сказку былью всего за пять, максимум десять лет. А в подтверждение того, что мечты сбываются, приводят историю, случившуюся со знаменитым Святославом Федоровым в начале 90-х годов прошлого века. Тогда его обещание сделать мягкий искусственный хрусталик вместо повсеместно применявшихся жестких многие считали фантастикой. Однако в 1996 году МНТК продал американцам лицензию на мягкую силиконовую линзу. И, кстати, получает свои законные восемь процентов роялти до нынешнего дня, когда десятки компаний по всему миру производят мягкие хрусталики. Конечно, жаль, что эти линзы производят не в России, но отечественные технологи вряд ли «дотянули» бы идею. А с лазерщиками офтальмологам, похоже, повезло. Ведь именно эта область активно развивается в России. Во всяком случае ультрафиолетовый эксимерный лазер, который когда-то был создан в Институте общей физики РАН в содружестве со Святославом Федоровым, стал успешной разработкой. Поэтому есть надежда, что идеальные фемтосекундные лазеры для офтальмологических операций появятся именно у нас.

Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru
20.04.2009

Читать статьи по темам:

зрение инновации наука в России Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Водоросли вернули зрение слепым от рождения мышам

В биполярные клетки сетчатки генетически измененных мышей, у которых полностью отсутствуют фоторецепторы, ввели ген ChR2 от зеленой водоросли, кодирующий фоточувствительный ионный канал. В результате мыши обрели зрение.

читать

«Ионы Скулачева» против старческих болезней глаз

В списке старческих заболеваний глаз – глаукома, макулодистрофия, различные формы ретинопатии, катаракта, возрастная дальнозоркость. Науке известно, что одна из причин таких нарушений – накопление в организме свободных радикалов кислорода. Обезвреживая активные формы кислорода в митохондриях тканей глаз, «ионы Скулачева» возвращают зрение.

читать

Портится зрение? Играйте в «стрелялки»!

Опытная группа в течение 9 недель играла в Unreal Tournament и в Call of Duty 2, а контрольная растила законопослушных граждан в Sims 2. Во втором случае после 50 часов игр никакого изменения зрительной функции отмечено не было, а вот у мастеров винтовки, лазера и прочих огнеметов контрастное зрение улучшилось на 0,16–0,20 логарифмической единицы, то есть на 43–58%.

читать

Бионические глаза: второе зрение для слепых

В мире сделано уже 18 операций по установке бионического глаза Аргус II, разработанного американской компанией Second Sight для пациентов, ослепших в результате заболеваний сетчатки.

читать

Очки Сильвера – «сделай сам»

Новация получила название адаптивные очки, или неофициально – очки Сильвера. Устроены они на удивление несложно. Меж двух прозрачных полимерных мембран, закреплённых в оправе, размещены прозрачные же гибкие мешочки, наполненные силиконовой жидкостью.

читать