Механизмы разрезания тканей глаза. Виды рассечения
Внешняя сила, направленная на объект, вызовет его смещение, если он имеет возможность к смещению. Если объект не имеет такой возможности, то внешняя сила приведет к возникновению внутреннего напряжения в нем, называемого стрессом, которое будет противостоять внешнему воздействию. Растяжение (эластичность) и компрессионный стресс в ткани в норме развиваются в направлении, перпендикулярном поперечному сечению объекта. Конструкции подвесных мостов подвержены растяжению, а дорожное покрытие - компрессии под воздействием проезжающих по нему машин. Нагрузки, действующие на плоскость не параллельно ей, называются статическим стрессом, который может быть поперечно сдвигающим или торсионным (скручивающим). Заклепка, находящаяся между двумя скользящими металлическими пластинами, может подвергнуться воздействию поперечных сдвигающих сил. В приводе автомобиля возникает ряд торсионных стрессов при быстром нажатии на педаль газа.
Сила, действующая на не имеющий возможности смещаться объект, вызывает деформацию его объема, изменение размера и скорости его реакции на внешнее воздействие. Величина, количественно описывающая деформацию объекта, приходящуюся на единицу его длины, называется растяжением. Стресс растяжения или сжатия приводит к удлинению или укорочению объекта. Поперечный стресс приведет к изгибу, а торсионный - к скручивающей деформации. Относительно небольшой стресс приведет к умеренному по величине напряжению.
После прекращения действия стресса объект снова приобретет исходные форму и размер вследствие эластичности. Увеличение величины стресса в конечном счете приведет к постоянной деформации, которая сохранится даже после его устранения. Постоянная деформация в таком материале, как сталь, является причиной изменения его кристаллической структуры. В ней появляются небольшие трещины, которые соединяются и могут привести к разлому и разрушению металла.
Биологические ткани, особенно ткани глаза, имеют гораздо более сложные параметры. Влияние внешних сил может привести к деформации и, возможно, эластическому напряжению. При продолжении воздействия силы может наблюдаться «текучесть», как это происходит с вязкими жидкостями. Комбинация эластичности и вязкой текучести называется вязкоэластичностью. Например, вязкоэластичность склеры часто проявляется при воздействии на нее губчатого экспланта, она становится более заметной через 1 или 2 дня после выполнения пломбирования склеры.
Как уже отмечалось выше, сложность процесса разрезания тканей глаза не позволяет точно описать его математически на основе физических законов. Авторы статьи сочли полезным описать несколько видов рассечения тканей глаза, в том числе растягивание, разрезание, прокол, инерционное резание, испарение и ферментативное воздействие, чтобы помочь хирургам в разработке и практическом использовании более эффективных хирургических методов, инструментов и оборудования. Идеальным способом рассечения ткани является ее разделение на две части без возникновения каких-либо удаленных от места разреза физических или химических эффектов.
Растягивание означает силовое воздействие на ткань или границу раздела тканей до тех пор, пока не образуется ее дефект, истончение и разрыв. Аналогично проверяется прочность ткани на разрыв. В основе пилинга мембран лежит именно такой механизм воздействия. ЭРМ, как считается, примерно в 100 раз прочнее, чем сетчатка, поэтому применение этого метода ограничено случаями слабой фиксации ЭРМ к сетчатке.
Разрезание можно определить как перемещение режущих краев двух прямоугольных поверхностей относительно друг друга, при этом разрезаемая ткань находится между ними. Этот механизм разрезания тканей можно описать как «эксклюзивное разрезание». Ножницы разрезают ткань в точке, находящейся спереди от места схождения кончиков лезвий при их закрытии. Нож витреотома также в основном рассекает ткань методом разрезания. Однако в отличие от ножниц, его ножи разрезают ткань по линии, а не в точке. Режущие поверхности ножа витреотома параллельны друг другу, поэтому при его работе не развиваются «выдавливающие» силы, как это происходит при разрезании ткани ножницами.
Нож витреотома можно определить как «инклюзивные» ножницы. Для его работы необходимо создание градиента давления, чтобы обеспечить удаление жидкости или ткани через порт. Режущие поверхности ножей современных витреотомов имеют меньший диаметр с внешней стороны вследствие большей толщины внешней стенки «иглы». Кусочки ткани, диаметр которых больше, чем диаметр аспирационного порта, перед удалением нужно деформировать, что возможно за счет их эластичности.
Прокол выполняется за счет создания высокого давления на единицу площади ткани тонким лезвием с острым кончиком. Ножи делают проколы, в то время как ножницы никогда не «колют» или не «давят». Неизвестно, облегчают ли микроскопические шероховатости на поверхности лезвия рассечение ткани или усиливают ее нежелательное смещение. Кончик микровитреоретинального (МВР) лезвия, хотя изначально оно было разработано для выполнения склеростом (Steve Charles, сентябрь 1976 г.), иногда используют для выполнения разреза внутриглазных тканей, включая ЭРМ. Изогнутые под углом ножи были разработаны для деламинации ЭРМ, но редко используются из-за риска ятрогенных разрывов сетчатки.
Инерционное резание выполняется с помощью воздействия на неподвижную ткань быстро двигающегося режущего элемента, таков механизм действия факоэмульсификаторов. Термин «эмульсификация» в данном случае является некорректным, поскольку при эмульсификации происходит образование маленьких капель не смешивающихся с водой жидкостей за счет преодоления сил поверхностного (межфазного) натяжения, что необходимо для образования гомогенной эмульсии. Вероятно, скорость ножа витреотома недостаточна для обеспечения существенного инерционного режущего эффекта.
Лазеры и импульсный нож, генерирующий поток заряженных частиц (PEAK - pulsed electron avalanche knife), испаряют ткани, их использование неизбежно сопровождается образованием пузырьков воздуха и акустическими (дистанционными механическими) эффектами. Ненаучные термины, такие как «аблация» и «разрушение», вводят врачей в заблуждение, так как они не учитывают законы физики. Лазеры излучают энергию такой плотности, которая обеспечивает испарение тканей или воды, используя для достижения такого результата принципы пространственной или временной когерентности.
Временная когерентность означает, что максимальная мощность развивается в очень короткий интервал времени, а пространственная - в очень небольшом объеме ткани. Пространственная когерентность обеспечивает испарение небольшого объема ткани, при этом ее рассечение происходит по линии, на которой располагаются соприкасающиеся друг с другом пятна лазерного воздействия, или за счет расширения разрыва, как например, при выполнении лазерной капсулотомии с помощью лазера с активным элементом из иттриево-алюминиевого граната (YAG-лазера).
ЭРМ и СТ являются очень эластичными структурами, их трещины устойчивы к расширению. В силу этих свойств для их рассечения необходима энергия большой мощности. Но ее использование приводит к образованию большого количества пузырьков воздуха и формированию акустической ударной волны, которая может повредить ткани, находящиеся на расстоянии от места воздействия. При использовании YAG-лазера необходимо защищать сетчатку экраном, так как образуется много пузырьков воздуха, он требует применения инфузионной системы, аналогичной тем, которыми оснащены витреоретинальные хирургические системы, и при этом удаление ткани происходит очень медленно. Фемтосекундные лазеры используются для создания лоскута во время выполнения процедуры LASIK и других вмешательств на переднем сегменте глаза, их работа основана на принципе мощной временной когерентности, они излучают широкополосный (белый) свет, но не применимы для удаления ЭРМ.
Ферментативное воздействие, например введение микроплазмина, при выполнении витреоретинальных вмешательств изучается на протяжении более тридцати лет, но пока результаты исследований не продемонстрировали ни безопасности, ни эффективности применения этого препарата. Ферментативное воздействие используется для разжижения стекловидного тела или отделения ЗОснСТ от сетчатки (2). К недостаткам этого метода относятся: а) вероятность повреждения сетчатки, хрусталика, цинновых связок; б) воспаление; в) риск контаминации прионами, вирусами, бактериями при контакте структур глаза с биологическими материалами; г) необходимость введения ферментов как минимум за 30 мин до операции; д) сложные, дорогостоящие технологии производства ферментативных препаратов. Аутогенный плазмин, получаемый из собственной плазмы пациента, не контаминирован прионами или вирусами и, по всей видимости, безопасен.
