Preview

Альманах клинической медицины

Расширенный поиск

«УМНЫЕ» ЛАЗЕРНЫЕ СКАЛЬПЕЛИ ДЛЯ РОБОТИЗИРОВАННОЙ ХИРУРГИИ

https://doi.org/10.18786/2072-0505-2016-44-2-172-178

Полный текст:

Аннотация

Актуальность. Создание автоматизированных и  роботизированных систем для обеспечения прецизионности и  малотравматичности операции  – одно из главных направлений современной хирургии. Концепция так называемых умных лазерных скальпелей представляется перспективным техническим решением в  этом направлении. Цель  – разработка принципов организации обратной связи для интеллектуальных лазерных хирургических установок на основе CO₂- и  волоконных лазеров. Материал и  методы. В  качестве лазерных источников использовали одномодовый волноводный CO₂-лазер мощностью до 25 Вт с высокочастотной накачкой активной среды, длиной волны излучения 10,6  мкм, а  также одномодовый волоконный эрбиевый лазер мощностью до 5  Вт, длиной волны излучения 1,54  мкм. Методом организации обратной связи в  хирургической лазерной установке послужил автодинный метод контроля лазерного выпаривания биотканей. Объектами воздействия «умного» лазерного скальпеля стали ткани свиньи in vitro. Осуществлено тестирование лазерных установок с  обратной связью на здоровых и  опухолевых тканях животных (белые крысы) in  vitro и in vivo. Производилось тестирование возможности диагностики лазерного выпаривания опухолевых тканей человека. Результаты. На примере одномодового CO₂-лазера и  одномодового волоконного эрбиевого лазера показа- но, что автодинный сигнал, возникающий при выпаривании разных биологических тканей, имеет разные спектральные характеристики. Это создает основу для организации обратной связи в хирургических установках, работающих по принципу «умного» скальпеля. Разработаны «интеллектуальная» хирургическая установка с обратной связью на основе CO₂-лазера и макет «интеллектуальной» хирургической установки на основе волоконного эрбиевого лазера. Выполнены исследования возможностей дифференциальной диагностики типа испаряемой биологической ткани in vitro с использованием данных лазерных скальпелей. Проведены доклинические испытания на биологических тканях in vivo «интеллектуальной» хирургической установки на основе CO₂-лазера. Испытания показали, что такой «умный» лазерный скальпель позволяет оперативно отличать здоровую ткань от опухолевой, благодаря чему можно реализовать принципы малотравматичной операции. Заключение. С  помощью метода автодинной диагностики лазерного испарения биологических тканей можно создавать хирургические установки, работающие по принципу «умного» скальпеля, который в  режиме реального времени позволяет дифференцировать разные типы ткани, а также отличать здоровую ткань от опухолевой. 

Об авторах

А. К. Дмитриев
ФГБУН «Институт проблем лазерных и информационных технологий» РАН; 140700, Московская область, г. Шатура, ул. Святоозерская, 1, Российская Федерация
Россия
науч. сотр.


А. Н. Коновалов
ФГБУН «Институт проблем лазерных и информационных технологий» РАН; 140700, Московская область, г. Шатура, ул. Святоозерская, 1, Российская Федерация
Россия
канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр.


В. Н. Кортунов
ФГБУН «Институт проблем лазерных и информационных технологий» РАН; 140700, Московская область, г. Шатура, ул. Святоозерская, 1, Российская Федерация
Россия
науч. сотр.


В. А. Ульянов
ФГБУН «Институт проблем лазерных и информационных технологий» РАН; 140700, Московская область, г. Шатура, ул. Святоозерская, 1, Российская Федерация
Россия
канд. техн. наук, заместитель директора


Список литературы

1. Ota T, Degani A, Schwartzman D, Zubiate B, McGarvey J, Choset H, Zenati MA. A highly articulated robotic surgical system for minimally invasive surgery. Ann Thorac Surg. 2009;87(4):1253–6. doi: 10.1016/j. athoracsur.2008.10.026.

2. Rivera-Serrano CM, Johnson P, Zubiate B, Kuenzler R, Choset H, Zenati M, Tully S, Duvvuri U. A transoral highly flexible robot: Novel technology and application. Laryngoscope. 2012;122(5):1067–71. doi: 10.1002/lary.23237.

3. Краевский СВ, Рогаткин ДА. Медицинская робототехника: первые шаги медицинских роботов. Технологии живых систем. 2010;7(4):3–14.

4. Неворотин АИ. Введение в лазерную хирургию. СПб.: СпецЛит; 2000. 176 с.

5. Минаев ВП. Лазерные аппараты для хирургии и силовой терапии: вчера, сегодня, завтра. Лазерная медицина. 2012;16(3): 57–65.

6. Urich A, Maier RRJ, Fei Yu, Knight JC, Hand DP, Shephard JD. Silica hollow core microstructured fibres for mid-infrared surgical applications. Journal of Non-Crystalline Solids. 2013;377:236–9. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2013.01.055.

7. Минаев ВП, Жилин КМ. Современные лазерные аппараты для хирургии и силовой терапии на основе полупроводниковых и волоконных лазеров. М.: Издатель И.В. Балабанов; 2009. 48 с.

8. Кортунов ВН, Дмитриев АК, Коновалов АН, Ульянов ВА. Интеллектуальные СО₂ лазер- ные хирургические системы для прецизионного удаления новообразований. Онко-хирургия. 2010;2(1):187–8.

9. Дмитриев АК, Коновалов АН, Панченко ВЯ, Ульянов ВА, Варев ГА, Гейниц АВ, Маторин ОВ, Решетов ИВ, Самошенков ГС. Новые подходы к прецизионному и малотравматичному испарению биотканей на основе интеллектуальных лазерных хирургических систем. Лазерная медицина. 2013;17(1):4–10.

10. Гордиенко ВМ, Коновалов АН, Ульянов ВА. Самогетеродинирование обратно рассеянного излучения в одномодовых CO₂-лазерах. Квантовая электроника. 2011;41(5): 433–40.

11. Дмитриев АК, Коновалов AН, Ульянов ВА. Самогетеродинирование обратнорассеянного излучения в одномодовом волоконном эрбиевом лазере для задач доплеровской спектроскопии и измерения скоростей. Квантовая электроника. 2014;44(4):309–13.


Для цитирования:


Дмитриев А.К., Коновалов А.Н., Кортунов В.Н., Ульянов В.А. «УМНЫЕ» ЛАЗЕРНЫЕ СКАЛЬПЕЛИ ДЛЯ РОБОТИЗИРОВАННОЙ ХИРУРГИИ. Альманах клинической медицины. 2016;44(2):172-178. https://doi.org/10.18786/2072-0505-2016-44-2-172-178

For citation:


Dmitriev A.K., Konovalov A.N., Kortunov V.N., Ul'yanov V.A. “SMART” LASER SCALPELS FOR ROBOTIC SURGERY. Almanac of Clinical Medicine. 2016;44(2):172-178. (In Russ.) https://doi.org/10.18786/2072-0505-2016-44-2-172-178

Просмотров: 531


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2072-0505 (Print)
ISSN 2587-9294 (Online)