Использование углекислотного лазера при трахеобронхиальных поражениях у детей

Важность: Обструктивные трахеобронхиальные заболевания у детей можно лечить с помощью различных методов. Нефибероптическое применение лазера на диоксиде углерода, соединенного с жестким бронхоскопом, редко описывалась для этой цели и имеет уникальные преимущества по сравнению с другими методами лечения. Цели. Описать показания, безопасность, эффективность и ограничения применения углекислотного лазера через жесткий бронхоскоп при трахеобронхиальных поражениях у детей.

Дизайн: Серия случаев пациентов, проходящих лечение трахеобронхиальных поражений в одном учреждении с 2 декабря 2001 г. по 14 декабря 2011 г.

Участники: Семнадцать пациентов в возрасте от 3 месяцев до 17 лет с эндотрахеальными и эндобронхиальными заболеваниями.

Вмешательство: Лечение углекислотным лазером через жесткий бронхоскоп.

Основные результаты: Уменьшение опухолевой нагрузки или улучшение вентиляции.

Результаты. Всего было выполнено 234 лазерных бронхоскопии 17 пациентам. Средняя продолжительность операции составила 29 (от 2 до 89) минут. Кровопотеря и осложнения были минимальными. Шестнадцать пациентов получили лазер на углекислом газе, доставленный через жесткий бронхоскоп с проксимальным соединителем или гибким волокном. Наиболее частым показанием была трахеобронхиальная грануляционная ткань (n = 10), за которой следовало выпадение хряща, вызывающее обструкцию трахеи (n = 3), рецидивирующий респираторный папилломатоз (n = 2) и гранулярно-клеточную опухоль (n = 1). Из этих пациентов 15 (94%) прошли успешное лечение. Один пациент получил плановое лечение лазером Nd: YAG из-за сосудистой мальформации.

Выводы и значимость. Лазер на диоксиде углерода, доставляемый через жесткий бронхоскоп, является подходящим инструментом для лечения несосудистых эндотрахеальных и эндобронхиальных поражений у детей. Его уникальные свойства длины волны предлагают безопасную и эффективную альтернативу другим лазерам и открытой резекции.

Лечение эндотрахеальных и эндобронхиальных поражений у детей является сложной клинической проблемой, поскольку меньшая детская анатомия требует точности и сохранения подлежащих структур. Бронхоскопия важна для определения типа поражения и точного расположения в дыхательных путях.

Жесткий бронхоскоп состоит из открытой металлической трубки, через которую поддерживается вентиляция для контроля проходимости дыхательных путей. Для сравнения, гибкий бронхоскоп тоньше и длиннее и содержит волоконно-оптические пучки, способные передавать свет и изображения. Вентиляция не может происходить через гибкий бронхоскоп, но должна выполняться одновременно с ним. У детей жесткая и гибкая бронхоскопия обычно проводится под общим наркозом. Каналы для отсасывания и инструментальные средства часто присутствуют в обоих эндоскопах; однако диаметр канала гибкого бронхоскопа значительно меньше.

Прошло более 40 лет с тех пор, как Polayni et al сообщили о первом эндоскопическом применении углекислотного лазера. После добавления коаксиального гелий-неонового луча визуализация лазерного пути позволила использовать его при большом количестве заболеваний. Хотя лазер СО2 получил международное признание при применении в гортани, его способность работать за пределами непосредственного подсвязочного дыхательного пути еще не получила широкого признания. Более того, текущая литература о состоянии углекислотного лазера в дистальных педиатрических дыхательных путях немногочисленна. Насколько нам известно, последний отчет о лечении детей с трахеобронхиальным заболеванием с помощью бронхоскопического лазера на диоксиде углерода был опубликован более десяти лет назад. Мы описываем безопасность, эффективность, показания и ограничения этого метода и обсуждаем переменные, которые влияют на взаимодействие лазера с тканью.

Методы и материалы

Получено одобрение институционального наблюдательного совета от детских больниц и клиник Миннесоты. Мы идентифицировали 17 пациентов, которым проводилась лазерная бронхоскопия по поводу поражений дистальных отделов дыхательных путей со 2 декабря 2001 г. по 14 декабря 2011 г. Поражения были ограничены трахеей и верхними бронхами. Мы исключили пациентов, которые получали лечение лазером исключительно через ларингоскоп или подсвязочный аппарат. Были задокументированы демографические данные пациента, показания к лазерной бронхоскопии, место поражения и клинические результаты. Также регистрировались тип лазера, настройки мощности, кровопотеря и результаты оперативного вмешательства. Успешное лечение определялось как адекватное уменьшение размера опухоли, ведущее к улучшению дыхания и вентиляции.

Всем пациентам проведено эндоскопическое обследование и лазерное лечение под общим наркозом. Бронхоскоп вводили трансорально или через ранее существовавшую трахеостому. Жесткий оптический телескоп использовался для визуализации поражения через бронхоскоп, а затем был удален перед использованием лазера. Во время нанесения лазера использовалось увеличение через лазерный соединитель. Вентиляция поддерживалась с помощью жесткого бронхоскопа и прерывалась во время лазерного выстрела для обеспечения точности. Чтобы свести к минимуму риск возгорания дыхательных путей, доля вдыхаемого кислорода поддерживалась на уровне менее 30% и использовались негорючие общие анестетики. Использовались только металлические инструменты, чтобы избежать потенциальных источников возгорания. В качестве прицельного луча использовался гелий-неоновый свет, и перед каждой операцией лазер проверялся на точность юстировки. Соблюдались стандартные меры предосторожности при использовании лазера, которые включали защиту кожи пациента и области рта с помощью материала, пропитанного физиологическим раствором, защитные очки, очки, зависящие от длины волны, предотвращение возгорания в дыхательных путях и признаки, указывающие на активное использование лазера.

Лазер вводился через детский жесткий лазерный бронхоскоп подходящего размера со внутренним диаметром от 3,5 до 6,0 мм. Металлический отсасывающий катетер помещался в просвет эндоскопа для удаления жидкости и мусора только тогда, когда лазер находился в режиме ожидания. Вторичное всасывающее отверстие на бронхоскопе использовалось во время лазерной обработки для удаления дыма. При необходимости лазерную терапию сочетали с механической обработкой раны или использованием самого жесткого бронхоскопа для удаления новообразований. Кругового применения лазера старательно избегали, чтобы предотвратить образование рубцов.

Полученные результаты

Всего было выполнено 234 лазерных бронхоскопии 17 пациентам детского возраста, в том числе 9 мальчикам и 8 девочкам. Средний возраст пациентов на первой процедуре составил 4,7 года (от 3 месяцев до 17 лет). Средняя продолжительность процедур составила 29 (от 2 до 89) минут. Демографические данные пациентов, показания к лазерной терапии, количество выполненных процедур и результаты представлены в таблице. Пациенты, которым не проводились контрольные эндоскопии, наблюдались на предмет рецидива симптомов. Пациент 17 имел сосудистую мальформацию и прошел лечение лазером Nd: YAG.

Десять из 17 пациентов прошли лечение лазером по поводу образования грануляционной ткани, вторичного по отношению к посттравматическим причинам, таким как трахеотомия или реконструкция трахеи. В этой группе пациентов у 5 (50%) было образование грануляций вокруг места трахеостомии, и в среднем потребовалось 1,2 лазерных сеанса для достижения симптомов или разрешения поражения. Трем пациентам была выполнена лазерная абляция по поводу выпадения хряща, вызвавшего обструкцию трахеи, и все они были успешно вылечены после 1 лазерного сеанса.

Диагноз, требующий наибольшего количества сеансов лазера, - рецидивирующий респираторный папилломатоз трахеи и бронхов. Хотя только 2 из наших пациентов имели это хроническое заболевание, на эти случаи пришлось 197 из 234 процедур (84,1%). Средняя продолжительность времени между каждым сеансом составляла 27,5 (от 6 до 124) дней. Учитывая склонность папиллом к  рецидиву, акцент был сделан на поддержании проходимости дыхательных путей в течение более длительных бессимптомных интервалов. Поскольку полное излечение опухоли было недостижимым из-за характера заболевания, лазерное лечение считалось только паллиативным.

Лечение гранулярно-клеточной опухоли у одного пациента произвело 8-месячный интервал без обструктивных симптомов. Когда был обнаружен рецидив опухоли с распространением в средостение, ему было проведено дальнейшее лечение с резекцией трахеи и срединной стернотомией. Этот пациент был единственным в нашей исследуемой популяции, который прошел лазерную терапию углекислым газом и не соответствовал критериям успешного лечения.

Лазер на диоксиде углерода был настроен на среднюю мощность 12,5 (диапазон, 5-18) Вт и доставлялся с использованием длительности импульса 0,5 секунды и интервала импульса 0,5 секунды. Интраоперационные осложнения ограничивались потерей заднего зуба нижней челюсти и 1 пропуском зажигания лазерного луча. Никаких серьезных осложнений, таких как перфорация, возгорание дыхательных путей или потеря крови более 20 мл, во время какой-либо процедуры не произошло.

Обсуждение результатов

Отличительной чертой углекислотного лазера является его точность. При минимальной глубине гашения 30 мкм лазер излучает свет в невидимом электромагнитном спектре на длине волны 10,6 мкм и производит незначительное рассеяние. Эти свойства сводят к минимуму тепловую диффузию в прилегающие ткани. Лазер на диоксиде углерода обладает высоким коэффициентом водопоглощения (250 см-1), благодаря чему он легко поглощается мягкими тканями независимо от цвета. Испарение внеклеточной и внутриклеточной воды достигается при 100 ° C и сопровождается карбонизацией остаточного органического вещества. Следовательно, ткани с более высоким содержанием воды, такие как полип или свежая папиллома, будут легче реагировать на лазер, чем рубцовая ткань или фиброзная папиллома.

Концепция радиационного облучения описывает взаимосвязь между плотностью мощности и временем использования лазера. Плотность мощности или освещенность (измеряемая в ваттах на квадратный сантиметр) света определяет мощность луча, основанную на его способности фокусироваться в концентрированную область, а не на его абсолютной интенсивности (измеряемой в ваттах). Когда освещенность умножается на время экспозиции, это называется флюенсом (измеряется в джоулях на квадратный сантиметр). Эта высокая энергия становится инструментом хирурга для абляции тканей. Площадь отпечатка ожога увеличивается с увеличением мощности и продолжительности воздействия, причем последнее имеет большее значение для передачи тепла к окружающим тканям. Более короткий импульс уменьшает зону прилегающего термического некроза. Общее количество света, полученного тканью за 1 секунду, может быть численно идентичным в импульсном или непрерывном режиме; однако, по сравнению с непрерывной волной, импульсный режим способствует большему охлаждению ткани перед следующим воздействием, таким образом сводя к минимуму тепловое перекрытие и сопутствующее повреждение ткани. Настройки лазера следует регулировать в соответствии с поражением и целью процедуры. Лазер, поставляемый с высокой мощностью за короткий промежуток времени, минимизирует обугливание и тепловую диффузию, тогда как установка низкой мощности, используемая в течение более длительного времени, может быть предпочтительнее для коагуляции.

Одним из ограничений углекислотного лазера является его неспособность коагулировать сосуды диаметром более 0,5 мм. Для нашего пациента с сосудистой мальформацией мы решили использовать Nd: YAG-лазер с длиной волны 1,064 мкм в инфракрасном спектре света. Таким образом, свет предпочтительно поглощается гемоглобином и может обеспечивать коагуляцию кровеносных сосудов толщиной до 5 мм в диаметре. Однако лазер Nd: YAG менее предсказуем, когда дело касается глубины проникновения. Высокая степень рассеивания вперед и назад может привести к термическому повреждению на глубине до 4 мм от места удара. Хотя проникновение в ткани можно уменьшить, применяя Nd: YAG-лазер краткими повторными импульсами, риск трансмурального повреждения нижележащих сосудистых структур остается высоким. Лучше всего использовать лазер для лечения дыхательных путей у детей.

Поиск баланса между гемостазом и целостностью ткани побудил исследовать другие длины волн. Rimell и его коллеги сообщили о своем опыте лечения трахеобронхиальных поражений у детей с использованием калиевого титанилфосфатного волоконного лазера. Свет поглощается гемоглобином и пигментированной тканью с приблизительной глубиной проникновения 0,9 мм. По нашему опыту, у большинства испытуемых была грануляционная ткань, которая подверглась лазерной абляции с небольшими осложнениями. Однако калий-титанилфосфатный лазер вызывает в два раза больше некроза тканей, чем тот, который наблюдается при длине волны углекислого газа. Совсем недавно был введен непрерывный тулиевый лазер в качестве возможной замены углекислотному лазеру. Благодаря длине волны 2,013 мкм и целевому хромофору воды, он нашел свою нишу в офисной лазерной хирургии гортани у взрослых. Показания для использования на дыхательных путях у детей в 1 серии включали ларингомаляцию, кисты гортани, паралич голосовых связок, гемангиома и папилломатоз. Тулиевый лазер обеспечивает улучшенный гемостаз за счет большего термического повреждения. Изначально лазер был разработан как волоконная альтернатива бронхоскопии с использованием жесткого углекислотного лазера.

Волоконно-оптические лазеры якобы дают возможность прицелиться вокруг узких изгибов и испарения поражений в дистальных, труднодоступных областях трахеобронхиального дерева. Гибкое фотонное волокно с полой запрещенной зоной и всенаправленными зеркалами было разработано для доставки энергии углекислотного лазера. Исходя из нашего опыта, волоконный лазер может быть предпочтительным для тангенциальной диссекции со сложными углами, особенно для блочной резекции массы. Тем не менее, нефибероптическая система доставки позволила нам удалить такие поражения, как бронхиальный сегмент третьего поколения. В одном исследовании было отмечено, что традиционная лазерная бронхоскопия с использованием углекислого газа использовалась с минимальными трудностями в трахее новорожденных в возрасте от 1 дня. По нашему мнению, прицельный луч волокна имеет худшие возможности фокусировки по сравнению с жесткой лазерной системой для микропятен. К недостаткам волоконной системы доставки можно отнести потерю коллимированного и когерентного света. Каждое одноразовое волокно является дорогостоящим, и для более объемных поражений может потребоваться более одного волокна. Когда волокна нагреваются до более высоких температур, они могут оторваться и выбиться из дыхательных путей. Наиболее важно то, что доставка лазера через гибкий бронхоскоп сопряжена со значительным риском возгорания, поскольку сам бронхоскоп воспламеняется.

Преимуществами жесткой лазерной бронхоскопии являются возможность пальпировать поверхность раздела опухоль-хрящ, контролировать вентиляцию и проводить тампонаду при кровохарканье. Более широкий просвет жесткого бронхоскопа обеспечивает доступ к большему хирургическому оборудованию, которое может потребоваться для установки стента в дыхательные пути или удаления инородного тела. По нашему опыту, жесткий бронхоскоп использовался для механического расширения стенозов и удаления опухолей при необходимости. Мы не обнаружили необходимости использовать дистракторы голосовых складок при субглоточных и высоких поражениях трахеи, поскольку оборудование для лазерной бронхоскопии всегда было в наличии. Кроме того, бронхоскоп обеспечивает более контролируемую вентиляцию, поскольку он действует как эндотрахеальная трубка. В связи с растущим интересом к более новым приборам и волоконно-оптическому способу доставки для углекислотного лазера крупномасштабные сравнения с традиционной системой ответвителя заслуживают большего исследования.

Самая последняя литература по лечению трахеобронхиальной болезни у детей с помощью бронхоскопического лазера на диоксиде углерода была опубликована Ayache et al в 2000 году. Их группа испытала такие же высокие показатели успеха и минимальные осложнения при использовании этой техники. К частично совпадающим показаниям относятся посттравматические трахеобронхиальные гранулемы и опухоли. В нашем отчете к литературе добавлены 2 новых показания: обструкция трахеи из-за выпадения хряща и рецидивирующий респираторный папилломатоз.

Ayache et al и другие группы описали неблагоприятные прогностические факторы для лечения с помощью лазерной бронхоскопии, включая периферический стеноз более

1 см, коллапс хрящевой опоры дыхательных путей, поражение каринов и внетрахеальное поражение. Наши результаты поставили под сомнение некоторые из этих наблюдений, поскольку мы смогли эффективно лечить обструкцию трахеи, вызванную разрушением хряща, у 3 пациентов без длительного рецидива. Мы также иссекали поражения киля без осложнений у обоих пациентов с рецидивирующим респираторным папилломатозом. Основой лечения этого заболевания является хирургическое удаление всех видимых папиллом углекислотным лазером. В своем исследовании более 200 пациентов с респираторными папилломами, проходящих лечение лазером на углекислом газе, Дедо и Ю предположили, что лечение следует ограничивать каждые 2 месяца, чтобы избежать образования рубцовой ткани в процессе лазерного лечения.

Внешнее сжатие трахеи или бронхов было названо противопоказанием к процедуре, и наш опыт подтверждает, что внетрахеальное поражение опухоли является плохим прогностическим фактором. Осознав, что наш пациент с гранулярно-клеточной опухолью имеет расширение средостения, мы прекратили лазерную терапию и выбрали резекцию трахеи.

Такие инциденты, как перфорация стенки дыхательных путей и обескровливание в результате хирургического вмешательства с использованием двуокиси углерода, в педиатрической литературе крайне редки. Наиболее опасным осложнением лазерной бронхоскопии остается серьезное возгорание дыхательных путей. Горючие материалы неметаллические и включают пластмассовые отсасывающие катетеры, поливиниловые эндотрахеальные трубки и гибкие волоконно-оптические бронхоскопы. В системе нефибероптической доставки отсутствуют такие волокна или материалы, которые могли бы воспламениться. Жесткий вентиляционный бронхоскоп устраняет необходимость в эндотрахеальных трубках, которые могут плавиться и выделять токсичные пары при сгорании.

Методы повышения безопасности доставки лазера на диоксиде углерода включают предоперационное тестирование лазера, переключение в режим ожидания, когда это необходимо, и постоянное общение с анестезиологом. Следует выбирать негорючие анестетики и самую низкую концентрацию кислорода для поддержания насыщения, чтобы снизить риск мгновенного воспламенения. Соблюдение таких протоколов снизит риск серьезных осложнений при бронхоскопической лазерной хирургии.

В завершение

Лазер на диоксиде углерода остается важным инструментом в трахеобронхиальной эндоскопической хирургии, особенно в педиатрических дыхательных путях, в которых неглубокие тканевые структуры ограничивают использование более глубокопроникающих лазеров. Мы успешно уменьшили опухолевую нагрузку и улучшили вентиляцию у большинства наших пациентов с эндотрахеальными и эндобронхиальными новообразованиями. Результаты этого исследования предполагают, что лечение с помощью нефибероптической лазерной системы на диоксиде углерода обеспечивает безопасный и точный метод удаления поражений трахеобронхиального дерева, особенно грануляционной ткани. Хотя Nd: YAG-лазер следует использовать для сосудистых опухолей, лазер на диоксиде углерода может обеспечить гемостаз мироциркуляции и минимизировать термическое повреждение при использовании оптимальных настроек. Тщательное понимание взаимодействия лазера с тканью и тщательно подобранные настройки лазера увеличат успешное использование углекислотного лазера при поражениях трахеобронхиальных тканей у детей.