Результаты и их обсуждение
Непосредственно в момент облучения межпозвонкового диска лазером в отдельных случаях пациенты отмечали легкие ощущения «покалывания, тепла, распирания» в области позвоночника. Ни в одном случае не отмечалось значительных болевых ощущений. Более чувствительным к лазерному облучению оказывалось фиброзное кольцо, причем облучение в определенной половине диска, как правило, вызывало ощущения с той же стороны. Разницы в ощущениях при ЛРД на шейном или поясничном отделах позвоночника обнаружено не было.
В ближайшие дни после облучения у большинства пациентов эффектов отмечено не было. В отдельных случаях пациент сообщал об облегчении существующих болей, в двух случаях отмечалось обострение боли.
По всей видимости кавитационный эффект и локальный нагрев изменяют состояние диска, его внутренний биохимический состав, что может объяснить непосредственное облегчение после процедуры лазерной реконструкции. Случаи обострения болей наблюдались среди пациентов, которым ЛРД выполнялась в момент значительного обострения болей. Возможно, сам прокол иглой воспаленного фиброзного кольца явился причиной обострения болей. В течение нескольких недель обострение болей у этих пациентов уменьшалось, и уровень болей становился значительно меньше дооперационного. Осложнений в послеоперационном периоде не наблюдалось.
Стойкие эффекты ЛРД, связанные с регенерацией хряща межпозвонкового диска и начинают проявляться примерно с 3 месяцев после вмешательства. Они заключаются в уменьшении боли, увеличении произвольного объема движений в позвоночнике. Отдаленные результаты проанализированы.
Общее число межпозвонковых дисков, подвергшихся процедуре ЛРД, составило 235, из них 74 диска шейного отдела позвоночника и 161 диск поясничного отдела.
Суммарная оценка качества жизни (total score) до операции составляла 33,0 (Q25%=23,0; Q75%=42,5), после операции она статистически значимо повысилась (Z, p<0,001), достигнув 64,0 (Q25%=50,0; Q75%=78,5). Медиана показателя выраженности болевого синдрома по визуально-аналоговой шкале (VAS) до операции была равна 7 баллам (Q25%=5,0; Q75%=8,0), а после ЛРД она снизилась до 3,0 баллов (Q25%=2,0; Q75%=4,0).
С целью общей оценки эффективности ЛРД (N=97) , были предложены следующие градации результатов:
«Положительный результат» - показатель total score после операции выше, чем до операции, показатель VAS после операции ниже, чем до операции;
«Отрицательный результат» - показатель total score после операции ниже, чем до операции, показатель VAS после операции выше, чем до операции;
«Нейтральный результат» - показатель total score после операции не изменился по сравнению с дооперационным уровнем; показатель VAS после операции не изменился по сравнению с дооперационным уровнем.
При выполнении ЛРД на дисках шейного отдела позвоночника (N=24) результаты распределились следующим образом:
- положительный - в 91,6 % случаев;
- отрицательный и нейтральный - по 4,2 % случаев.
При выполнении ЛРД на дисках поясничного отдела позвоночника (N=73) получены следующие результаты:
- положительный - 89,1 % случаев;
- отрицательный - 4,1 % случаев;
- нейтральный - 6,8 % случаев.
Проводимая пункционная лазерная терапия дегенеративных заболеваний межпозвонковых дисков в отдаленном послеоперационном периоде (более 1 года) позволяет в 89,7% случаев уменьшить болевой синдром (по шкале VAS- визуальная аналоговая шкала боли) и в 89,7% случаев улучшить качество жизни (по шкале SF-36- оценка качества жизни).
Кроме того были получены данные гистологического и электронно-микроскопического исследования биоптатов тканей межпозвонковых дисков пациентов после лазерной реконструкции дисков. В облученной части диска обнаружены выраженные регенераторные процессы в виде пролиферации хондроцитов и новообразования хрящевой ткани фибро-гиалинового типа. В необлученной части диска продолжалось замещение ткани диска дегенеративно-измененной неспецифической фиброзно-рубцовой соединительной тканью.
Морфологическая структура диска после ЛРД.
А- Многочисленые изогенные группы хондроцитов с высоким содержанием протеогликанов. Окраска толуидиновым синим, увеличение Х 400;
Б- Биосинтетически активные хондроциты в изогенных группах, вокруг клеток в территориальном матриксе тонкие коллагеновые фибриллы и протеогликаны. Электронограмма, увеличение Х6000;
В- Слева внизу участок перехода волокнистого хряща в гиалиновый. Окраска гематоксилином и эозином, увеличение Х 400;
Г- В центре - ярко метахроматичные участки. Видны группы хондроцитов типа клеток гиалинового хряща. Окраска толуидиновым синим, увеличение Х 400;
Д- Слева участок фибро-гиалинового хряща: хондроциты в лакунах, гомогенный, местами тонковолокнистый, базофильный матрикс. Окраска гематоксилином и эозином, увеличение Х 400;
Е- Беспорядочно расположенные коллагеновые фибриллы и гранулярный материал (ротеогликаны) в межтерриториальном матриксе гиалиноподобного хряща. Электронограмма, увеличение Х40000.
Полученные результаты исследования чрезкожной лазерной реконструкции дисков позвоночника в лечении хронического дискогенного болевого синдрома можно оценить как чрезвычайно перспективные. Это связано, прежде всего, с тем, что лечение хронических дискогенных болей является крайне сложной проблемой, и репаративный подход в решении этого насущной медицинской и социальной проблемы является ведущим. Механизм воздействия неразрушающего лазерного облучения на ткань межпозвонкового диска многообразен. Экспериментально было выяснено, что такое облучение индуцирует появление новой ткани в диске – а именно фиброзно-гиалинового хряща. Само по себе изменение структуры межпозвонкового диска, уменьшение проявлений нестабильности облученного позвоночного сегмента, может являться причиной регресса хронического болевого синдрома. Кроме того, механическая волна вследствие микрокавитационного эффекта во время импульсного облучения приводит к открытию пор в замыкательных гиалиновых пластинах межпозвонкового диска. Что само по себе является мощным стимулом усиления метаболизма хряща и процесса его репарации. Очень важно, что при длительном наблюдении за пациентами (более 1 года) отмечалось сохранение первичного положительного результата облучения.
Как уже было указано, механизмы лазерно-индуцированной регенерации хрящевой ткани в суставах и межпозвоночных дисках остаются еще недостаточно изученными и подлежащими дальнейшему углубленному исследованию. Однако некоторые соображения можно высказать уже в настоящее время.
Один из механизмов является неспецифическим для лазерного излучения и характерным для повреждения ткани любой этиологии. Еще в начале XX века знаменитый французский хирург Cartel (1939) выдвинул гипотезу о том, что при повреждении ткани в ней возникают субстанции, которые он назвал «трефонами», являющиеся продуктами распада клеток. Эти субстанции индуцируют пролиферацию клеток и способствуют регенерации. Позже появилось много работ, авторы которых показали, что продукты разрушения клеток и тканей («тканевые гормоны», «раневые гормоны», «цитопоэтины», «биогенные стимуляторы» и т. д.) обладают стимулирующим действием на рост и интенсификацию обмена клеток, на заживление ран и повреждений ткани. Однако химически они не были идентифицированы. В настоящее время считается, что репаративный эффект от продуктов распада клеток связан с массивным выходом из погибающих и переживающих клеток ферментов, различных медиаторов, в том числе цитокинов и хемокинов, цитоплазматических и ядерных белков (и продуктов их распада – низкомолекулярных пептидов и аминокислот), фосфолипидов и нуклеатидов, многие из которых являются «сигнальными молекулами» для индукции регенерации. А.Б.Шехтер на основании экспериментальных и клинических данных выдвинул концепцию ауторегуляции роста соединительной ткани на основе обратной связи между катаболизмом и синтезом коллагена: продукты распада коллагена (полипептиды, аминокислоты) являются сигналами для пролиферации фибробластов и продукции коллагена. При этом нет прямой корреляции между обширностью и глубиной повреждения ткани и активностью репаративных процессов. Напротив, в обширных повреждениях (ранах, инфарктах, ожогах и др.) происходит торможение регенерации, так как увеличивается содержание токсических продуктов распада («некрогормонов», «раневых гормонов»). Особое значение это имеет для хрящевой ткани, в которой в силу отсутствия сосудов эти токсические продукты долго не выводятся. По-видимому, этим объясняются более слабые регенераторные проявления в хряще при воздействии «жестких» режимов лазерного воздействия, чем «мягких» неабляционных режимов. Нельзя считать, что при воздействии последних никаких изменений в хрящевой ткани не происходит. Морфологические исследования на световом и ультраструктурном уровнях показывают, что и при «мягких» режимах в первые несколько суток после облучения в области воздействия обнаруживаются некробиотические изменения части хондроцитов, набухание и разволокнение коллагеновых волокон, иногда очаги микронекрозов. Такие изменения, несомненно, могут быть источником «сигнальных» продуктов неглубокой деструкции клеток и коллагена, индуцирующих пролиферацию фибробластов и регенерацию ткани. При этом, учитывая некоторое тепловое «размягчение» матрикса, такие продукты могут проникать и в относительно удаленные от области облучения зоны хрящевой ткани. Вышесказанное подтверждается накопленными в последние годы данными о влиянии лазерного излучения на регенераторные процессы в хряще и значением интенсивности этого излучения. Следует считать, что имеется ряд специфических факторов, возникающих в хрящевой ткани при неабляционном лазерном излучении, которые влияют на процесс регенерации. Известно, что хондроциты чувствительны к окружающим условиям, в частности, к температуре и механическим напряжениям. Поскольку лазерное излучение вызывает как нагрев, так и напряжение в ткани, то это может быть одним из важных механизмов лазерного воздействия на функции хондроцитов, способствуя их пролиферации и биосинтетической активности. Лазерное излучение влияет на концентрацию ионов Ca в цитоплазме хондроцитов и в перицеллюлярном матриксе. В исследованиях Э.Н.Соболя (2000) впервые показано образование микроскопических пор в гиалиновом хряще после неабляционного воздействия лазерного излучения. Исследование проводилось на гиалиновом хряще носовой перегородки свиньи. После лазерного облучения СО2-лазером плотностью мощности 50 Вт/см2 длительностью 3 сек микроскопия атомных сил выявила микропоры размером 100-400 нм, которые не были обнаружены в контрольном образце. При этом режиме воздействия не наблюдалось значительных структурных изменений хрящевой ткани. Микропоры, образующиеся в гиалиновом хряще МД, могут играть важную роль в улучшении питания и стимуляции регенераторного процесса после лазерного воздействия. Модулированное (импульсное) лазерное излучение вызывает неоднородный, нестационарный нагрев, который приводит к неоднородному термическому расширению и неоднородному пульсирующему полю напряжений. Это приводит к периодическому движению воды в хрящевом матриксе, что также может положительно влиять на регенерационные процессы. При движении воды происходит движение положительных ионов натрия и кальция. Поскольку ион натрия легче иона кальция, то при периодическом нагреве и термическом расширении зона лазерного воздействия обедняется натрием и обогащается кальцием. Кальций положительно влияет на метаболизм клеток и регенерацию ткани.
Трудность выделения доминирующего механизма лазерно-индуцированной регенерации хряща состоит, прежде всего, в том, что лазерное облучение может оказывать одновременно различные виды воздействия на хрящ (тепловое, механическое, химическое и др.). Выявление доминирующего механизма (или механизмов) лазерно-индуцированной регенерации хряща требует дальнейших углубленных исследований.
Безусловно, важным является дальнейшее исследование эффективности на сроках от года и более от момента первичного облучения. Остается открытым вопрос о целесообразности повторного облучения дисков через 6-12 месяцев с целью усиления первичного эффекта.
Многогранность болевого синдрома, связанного с разными отделами позвоночника, частая психологическая составляющая болевого синдрома, создает определенные трудности в отборе пациентов. Тем не менее, тщательность отбора кандидатов для пункционной лазерной реконструкции дисков позволяет улучшить ее результаты.
Крайне важным фактором является разработка точного инструмента оценки эффективности процедуры, как субъективной оценки пациента, так и объективного инструментального неинвазивного исследования. В отличие от традиционных режимов МРТ исследования, новые МРТ технологии позволяют более точно выявить различные аспекты дегенеративного процесса в межпозвонковом диске. В частности, использование контрастного усиления демонстрирует наличие грануляционной ткани в области трещин фиброзного кольца, а также оценивает содержание глюкозаминогликанов. Другие режимы МРТ исследования – в частности T1ρ-взвешенное изображение (T1ρ-weighted magnetic resonance imaging), также позволяют на более ранних стадиях дегенерации выявить изменения содержания глюкозаминогликанов, а также качественно и количественно оценить этот процесс. Разработаны методы количественной оценки содержания матриксных протеинов межпозвонкового диска. Измененный метаболизм хрящевой ткани диска также может быть оценен с помощью МР – спектроскопии, которая позволяет оценить содержание лактата в диске, что может коррелировать с уровнем его дегенерации. Самые ранние признаки дегенерации межпозвонкового диска сопровождаются изменением содержания воды в ткани, что может быть оценено с помощью diffusion tensor imaging, or DTI - diffusion-weighted image - диффузионное тензорного изображения, являющегося другой техникой МРТ исследования. Таким образом, существующие неинвазивные современные методы визуализации межпозвонковых дисков позволяют качественно и количественно оценить степень дегенерации, а равно и регенераторных процессов, в том числе вызванных лазерным облучением ткани диска. Освоение этих МРТ методик является важным шагом для развития и применения методов стимуляции восстановления хрящевой ткани межпозвонкового диска.
Важным вопросом является безопасность процедуры. Метод лазерной реконструкции дисков основан на сочетании слабого термического и периодического механического воздействия, которые приводят к управляемой активизации репаративных процессов. Безопасность операции обеспечивается также контрольной системой, которая позволяет регулировать подводимую лазерную мощность и выключать излучение при образовании несплошностей и больших газовых пузырьков (когда микрокавитация переходит в кавитацию, которая приводит к увеличению повреждений). В эксперименте было оценено изменение температуры в области задней продольной связки при нагреве всех зон диска. При этом не было обнаружено повышения температуры в зоне позвоночного канала. Использование датчика обратной связи в автоматическом режиме для оценки степени нагрева неоднородной ткани диска обеспечивает безопасность процедуры.
Стоит подчеркнуть, что восстановление естественной структуры диска приводит не только к купированию болевого синдрома, но и способствует нормализации обмена веществ в хрящевой ткани диска (за счет улучшения питания клеток при образовании микропор в зоне лазерного воздействия), что в свою очередь является профилактикой дальнейшего прогрессирования дегенеративного разрушения диска.
Общность процессов дегенерации и регенерации хрящевой ткани в организме позволяет прогнозировать дальнейшее приложение методики для лечения дегенеративного поражения суставов. В том числе дугоотросчатых суставов позвоночника и крупных суставов конечностей.