СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ХИРУРГИИ ХОНДРОПАТИИ СУСТАВНОГО ХРЯЩА КОЛЕННОГО СУСТАВА Российский патент 2025 года по МПК A61B17/94 A61N5/67 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области медицины, а именно травматологии и ортопедии, и может быть использовано для артроскопической хирургиии хондропатии коленного сустава.

Уровень техники

Остеоартроз - болезнь, проявляющееся повреждением суставного хряща, - является одним из наиболее распространенных заболеваний, поражающая до 50% взрослого трудоспособного населения старше 50 лет; при этом коленный сустав является наиболее распространенной локализацией остеоартроза [Glyn-Jones S., Palmer A.J.R. Agricola, A.J. Price, T.L. Vincent, H. Weinans. A.J. Carr, Osteoarthritis. Lancet, 2015, vol 386, no 9991, pp. 376-87. Doi: 10.1016/S0140-6736(14)60802-3; Madry H., Kon E., Condello V., Peretti G.M., Steinwachs M., Seil R., Berruto M., Engebretsen L., Filardo G., Angele P. (2016) Early osteoarthritis of the knee. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2016, no 24, pp. 1753-1762. Doi: 10.1007/s00167-016-4068-3; Корнилов H.H., Денисов А.А. Парадигма раннего гонартроза: обзор современных возможностей диагностики и лечения (часть 1) // Терапевтический архив // 2017. Т. 89. №. 12-2. С. 238-243].

Хондропатия - это патология, при которой происходит истончение, размягчение и последующее постепенное разрушение суставного хряща. Наличие на поверхности хряща очагов хондропатии считают одним из основных проявлений остеоартроза на его ранних стадиях [Cheng K.Y. et al. Knee Cartilage Imaging // Clinics in Sports Medicine. - 2021. - T. 40. - №. 4. - C. 677-692].

Выделяют первичный гонартроз, развивающийся с возрастом вследствие хронических дегенеративных изменений, и вторичный гонартроз, ассоциированный с травмами различных структур коленного сустава - таких, как мениски или крестообразные связки [Risberg М.A. et al. Changes in knee osteoarthritis, symptoms, and function after anterior cruciate ligament reconstruction: a 20-year prospective follow-up study. The American journal of sports medicine, 2016, vol. 44, no. 5, pp. 1215-1224. https://doi.org/10.1177/0363546515626539; Van Meer B.L. et al. Which determinants predict tibiofemoral and patellofemoral osteoarthritis after anterior cruciate ligament injury? A systematic review. British journal of sports medicine. 2015, vol. 49, no. 15, pp. 975-983. http://dx.doi.org/10.1136/bjsports-2013-093258; Strobel M.J. Manual of arthroscopic surgery, vol. 1. Springer Science & Business Media, 2013, 672 p. DOI: 10.1007/978-3-540-87410-2; Bogatov V.В., Matveeva О.V., Petrov A.B. Vliyanie holodno-plazmennoj ablacii na hryashch kolennogo sustava cheloveka i eksperimental'nogo zhivotnogo [Vliyanie holodno-plazmennoj ablacii or hryashch kolennogo sustava cheloveka i eksperimental'nogo zhivotnogo]. Travmatologiya i ortopediya Rossii 2011, no. 1, pp. 61-66].

При вторичном гонартрозе консервативные методы недостаточно эффективны, и наиболее предпочтительной тактикой является устранение механических причин его возникновения. Однако даже после хирургического лечения наблюдается тенденция к прогрессированию гонартроза [Zhulikov, A.L., Malanin, D.A., Novochadov, V.V., CHerezov, L.L. Vozdejstvie holodnoj plazmy na strukturu sustavnogo gialinovogo hryashcha [The effect of cold plasma on the structure of articular hyaline cartilage] Volgogradskij nauchno-medicinskij zhurnal. 2008, no. 2, pp. 29-32; Zhulikov, A.L., Malanin, D.A., Novochadov, V.V., Goryachev, A.N. Morfologicheskie i morfometricheskie rezul'taty beskontaktnogo vozdejstviya holodnoj plazmy na sustavnoj hryashch v eksperimente [Morphological and morphometric results of non-contact exposure of cold plasma to articular cartilage in an experiment]. Volgogradskij nauchno-medicinskij zhumal. 2010, no. 2 (26), pp. 32-36; Bagratashvili, V.N., Bagratashvili, N.V., Gaponcev, V.P., Mahmutova, G.SH., Minaev, V.P., Omel'chenko, A.I., Cypina, S.I. Izmenenie opticheskih svojstv gialinovogo hryashcha pri nagreve lazemym izlucheniem blizhnego IK diapazona [Changing the optical properties of hyaline cartilage when heated by near-IR laser radiation]. Kvantovaya elektronika. 2001, no. 6, pp. 534-538. https://doi.org/10.1070/QE2001v031n06ABEH001996; Yuzhakov, A.V., Sviridov, A.P., SHCHerbakov, E.M., Baum, О.I., Sobol', E.N. Opticheskie svojstva rebernogo hryashcha i ih izmeneniya v processe nerazrushayushchego vozdejstviya lazernogo izlucheniya s dlinoj volny 1.56 mkm [Optical properties of rib cartilage and their changes during the non-destructive effect of laser radiation with a wavelength of 1.56 microns]. Kvantovaya elektronika. 2014, vol. 44, no. 1, pp. 65-68. https://doi.org/10.1070/QE2014v044n01ABEH015343; Bagratashvili N.V., Kondyurin A.V., Sviridov A.P. Prosvetlenie hryashchevoj tkani na dline volny 1560 im pri mekhanicheskoj nagruzke i lazernom nagreve [Enlightenment of cartilage tissue at a wavelength of 1560 mi under mechanical load and laser heating]. Almanah klinicheskoj mediciny, 2008, no. 17-1, pp.13-16 (In Russian); Sobol E. N. et al. Laser-induced regeneration of cartilage. Journal of Biomedical Optics, 2011, vol. 16, no. 8, pp. 080902. Doi://10.1117/1.3614565; Sobol E. etal. Laser regeneration of spine discs cartilage: mechanism, in-vivo study and clinical applications. Proceedings of Light-Activated Tissue Regeneration and Therapy Conference. Springer, Boston, MA, 2008. Pp. 259-266. Doi: 10.1007/978-0-387-71809-5_24].

Это обусловливает необходимость включения в алгоритм лечения дополнительных методик, призванных способствовать восстановлению поврежденных участков и тем самым снизить риски развития посттравматического гонартроза. Одной из таких методик является лазерная обработка очагов хондропатии [Лычагин, А.В., Иванников, С.В., Юсупов, В.И., Семенова, Л.А., Старцева, Е.Д., Сурин, В.В., … & Ян, Я. (2022). Лазерная обработка хондромаляции суставного хряща. Лазерная медицина, 25(4), 9-15. https://doi.org/10.37895/2071-8004-2021-25-4-9-15].

Из уровня техники известен способ артроскопической хирургии хондропатии коленного сустава при помощи холодноплазменных инструментов, когда разволокненный хрящ в очаге хондропатии обрабатывают при помощи холодноплазменного аблятора, такого как System for electrosurgical tissue treatment (ЕР 1571969 B1), или Medical ablation system and method of use (US 2013/0253498 A1) [Штробель M. Руководство no артроскопической хирургии. - 2011; Лазишвили Т.Д. и др. Хирургическая коррекция локальных дефектов гиалинового хряща коленного сустава. Прошлое и настоящее // Хирургическая практика. - 2016. - №. 1. - С. 46-52].

Однако известный способ не позволяет четко контролировать степень воздействия на суставной хрящ и имеет риски избыточного повреждения как хряща, так и субхондральной кости. [Жуликов А.Л. и др. Морфологические и морфометрические результаты бесконтактного воздействия холодной плазмы на суставной хрящ в эксперименте // Волгоградский научно-медицинский журнал. - 2010. - №. 2. - С. 32-36; Богатов В.Б., Матвеева О.В., Петров А.Б. Влияние холодно-плазменной аблации на хрящ коленного сустава человека и экспериментального животного // Травматология и ортопедия России. - 2011. - №. 1. - С. 61-66; Sobol Е. etal. Laser regeneration of spine discs cartilage: mechanism, in-vivo study and clinical applications. Proceedings of Light-Activated Tissue Regeneration and Therapy Conference. Springer, Boston, MA, 2008. Pp. 259-266. Doi: 10.1007/978-0-387-71809-5_24; Bagratashvili V.N. et al. Lazernaya inzheneriya hryashchej [Laser Cartilage engineering] Moscow, 2006. 448 p. (in Russ); Karu T. Mitochondrial mechanisms of photobiomodulation in context of new data about multiple roles of ATP. 2010. https://doi.org/10.1089/pho.2010.2789; Amaroli A. et al. An 808-nm diode laser with a flat-top handpiece positively photobiomodulates mitochondria activities. Photomedicine and laser surgery, 2016, vol. 34, no. 11, pp. 564-571. https://doi.org/10.1089/pho.2015.4035].

Известен способ артроскопической хирургии хондропатии коленного сустава при помощи сочетания механических и холодноплазменных инструментов [Штробель М. Руководство по артроскопической хирургии. - 2011; Лазишвили Т.Д. и др. Хирургическая коррекция локальных дефектов гиалинового хряща коленного сустава. Прошлое и настоящее // Хирургическая практика. - 2016. - №. 1. - С. 46-52.]. Недостатком способа является сравнительно высокий риск сопутствующего повреждения тканей, смежных с обрабатываемой областью.

Также известен способ лазерного воздействия на хрящ, описанный в следующих работах:

1. «Лычагин, А.В., Иванников, С.В., Юсупов, В.И., Семенова, Л.А., Старцева, Е.Д., Сурин, В.В., … & Ян, Я. (2022). Лазерная обработка хондромаляции суставного хряща. Лазерная медицина, 25(4), 9-15. https://doi.org/l 0.37895/2071-8004-2021-25-4-9-15»

2. «Иванников С.В., Лычагин А.В., Бобров Д.С., Юсупов В.И., Старцева Е.Д., Сурин В.В., Найманн А.И., Жарова Т.А., Явлиева Р.Х., Ян Яньбинь, ТЕРМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКЕ СУСТАВНОГО ХРЯЩА. Кафедра травматологии и ортопедии. 2022. №2(48). С. 43-52 https://doi.org/10.17238/2226-2016-2022-2-43-52»

3. «Лычагин А.В., Юсупов В.И., Сурин В.В., Иванников С.В., Петров П.И., Байцаева О.И., Маликова Т.К., Коваленко Н.В., Шевелкина Е.Д., Заров А.Ю., ПОГЛОЩЕНИЕ И РАССЕЯНИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В СУСТАВНОМ ХРЯЩЕ ПРИ ОБРАБОТКЕ ОЧАГА ХОНДРОПАТИИ. Кафедра травматологии и ортопедии. 2023. №1(51). С. 47-55 https://doi.org/10.17238/2226-2016-2023-1-47-55»

Недостатком способа, приведенного в данных работах, является то, что в них не описывается сама полная методика лазерной обработки суставного хряща, от начала и до конца, а, следовательно, технический результат не может быть достигнут только на основании приведенных в описываемой публикации данных.

Также известен способ лазерной обработки хряща, описанный в работе: «Лычагин А.В., Иванников С.В., Сурин В.В., Петров П.И., Жарова Т.А., Найманн А.И., Ян Яньбинь, Бобров Д.С., Гаркави А.В., Вязанкин И.А., Гончарук Ю.Р., Липина М.М., Калинский Е.Б., Заров А.Ю., АНАЛИЗ РЕГЕНЕРАЦИИ ГИАЛИНОВОГО ХРЯЩА КОЛЕННОГО СУСТАВА ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ УЧАСТКОВ ХОНДРОПАТИИ РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНИ. Кафедра травматологии и ортопедии. 2023. №1(51). С. 36-46 https://doi.org/10.17238/2226-2016-2023-l-36-46» недостатком способа, приведенного в данной работе является то, что в данной работе не описывается сама полная методика лазерной обработки суставного хряща, от начала и до конца, а, следовательно, технический результат не может быть достигнут только на основании приведенных в описываемой публикации.

Раскрытие изобретения

Проблема, на решение которой направлено изобретение - избыточное повреждение тканей хряща и субхондральной кости, смежных с обрабатываемой областью, возникающее при хирургической обработке очага хондропатии, а также отсутствие стимулирования регенерации суставного хряща в очаге хондропатии при стандартных методиках обработки хряща в очаге хондропатии.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является обработка разволокненного хряща в очаге хондропатии без термического повреждения тканей хряща и субхондральной кости, смежных с обрабатываемой областью, а также стимуляция регенерации хряща в очаге хондропатии.

Для достижения технического результата применяется способ лазерной хирургии хондропатии коленного сустава характеризующийся тем, что пациенту выполняют артроскопию коленного сустава через стандартные артроскопические порты, далее под артроскопическим контролем при помощи световода с прямым и боковым выводом излучения выполняют лазерную обработку поврежденных фрагментов хряща в очаге хондропатии с применением одновременного лазерного воздействия двух излучений, одно из которых имеет длину волны 0,97 мкм и мощность 3 Вт, а второе имеет длину волны 1,56 мкм и мощность 5 Вт, при этом оба излучения используют в импульсно-периодическом режиме, где длительность импульса составляет 100 мс, а длительность периода - 50 мс, также в процессе обработки световод перемещают концентрическими либо штрихообразными движениями так, чтобы максимальная длительность непрерывного воздействия излучения на одну точку не превышала 2 секунд, а расстояние от точки выхода излучения из световода до обрабатываемой поверхности хряща составляло 1-2 мм, таким образом обработку выполняют до достижения «сглаживания» разволокненной поверхности хряща в очаге хондропатии, после чего выполняют расфокусированное лазерное облучение всей площади хондропатии.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен лазерный световод 1, через который проходят лазерное излучение с длиной волны 0,97 мкм 2 и лазерное излучение с длиной волны 1,56 мкм 3, направленный на очаг хондропатии 4 суставного хряща 5. На фиг. 2 представлена динамика изменений степени повреждения суставного хряща по данным МРТ в одном и том же очаге хондропатии до обработки а и через 6 месяцев после лазерной обработки очага хондропатии 6 у пациентки А, 36 лет.

На фиг. 3 представлена динамика изменений степени повреждения суставного хряща по данным МРТ в одном и том же очаге остеохондропатии до обработки а и через 6 месяцев после лазерной обработки очага остеохондропатии б у пациента С, 54 лет.

На фиг. 4 представлена динамика изменений степени повреждения суставного хряща по данным МРТ в одном и том же очаге хондропатии до обработки а и через 6 месяцев после обработки очага шейвером и аблятором 6 у пациента Е, 29 лет.

На фиг. 5 представлена динамика изменений степени повреждения суставного хряща по данным МРТ в одном и том же очаге хондропатии до обработки а и через 6 месяцев после обработки очага хондропатии шейвером и аблятором 6 у пациентки Ф, 57 лет.

Кроме того, изобретение поясняется таблицами: Табл. 1: Результаты лечения у пациентов основной группы (средние показатели по исследуемым шкалам), Табл. 2. Результаты лечения у пациентов группы сравнения (средние показатели по исследуемым шкалам).

Осуществление изобретения

Все количественные характеристики были получены авторами экспериментальным путем.

1) В условиях операционной выполняют укладку пациента для артроскопии коленного сустава.

2) Под общей или спинальной анестезией пациенту выполняют артроскопию коленного сустава через стандартные артроскопические порты (проколы).

3) Под артроскопическим контролем в полость сустава вводят лазерный световод (D - 400/600 мкм) до контакта с поврежденными фрагментами хряща в очаге хондропатии.

4) Конец лазерного световода отводят на 2 мм от хряща и выполняют одновременную лазерную обработку разволокненной поверхности хряща в очаге хондропатии 2 лазерными излучениями со следующими выходными параметрами: импульсно-периодическое излучение (длительность импульса - 100 мс, а периода - 50 мс) с длиной волны 0,97 мкм и мощностью 3 Вт, импульсно-периодическое излучение (длительность импульса - 100 мс, а периода - 50 мс) с длиной волны 1.56 мкм и мощностью 5 Вт. Во время обработки световод размещают относительно очага хондропатии так, чтобы расстояние от торца световода до обрабатываемой поверхности составляло 1-2 мм. В процессе обработки световод смещают концентрическими и штрихообразными движениями так чтобы максимальная длительность непрерывного воздействия излучения на одну точку не превышала 2 секунд. На протяжении всей обработки расстояние от точки выхода излучения из световода до обрабатываемой поверхности хряща должно составлять 1-2 мм. Нежелательно допускать соприкосновения световода и хряща, так как это может привести к избыточному термическому воздействию. Слишком большое расстояние в свою очередь делает воздействие менее эффективным. Используют световод с боковым (90°) выводом излучения, а также световод с прямым выводом излучения.

5) Обработку проводят до достижения «сглаживания» разволокненной поверхности хряща.

6) Далее выполняют расфокусированное лазерное облучение всей площади хондропатии не касаясь хряща световодом.

7) Световод и артроскоп извлекают из коленного сустава. На порты накладывают швы и асептические повязки.

Примеры реализации изобретения

Пациент Б. 59 лет

Диагноз: Радиальный разрыв латерального мениска, хондропатия латерального мыщелка левой большеберцовой кости III ст. Хондропатия левого надколенника III ст.

Первичное обследование производилось перед операцией. Повторное обследование через 3 и 6 месяцев с момента операции. Обследование включало клинический осмотр врача-ортопеда МРТ коленного сустава и анкетирование по шкалам VAS, LFI, WOMAC.

Пациенту была выполнена хирургическая операция: артроскопия правого коленного сустава, парциальная резекция медиального мениска, лазерная обработка очагов хондропатии.

Баллы опросных шкал пациента Б при первичном и повторных обследованиях представлены в таблице 1. Как видно из динамики показателей опросных шкал, болевой синдром у пациента при повторных осмотрах выражен менее.

Сравнение данных МРТ пациента Б при первичном и повторном обследованиях представлено на фиг 2.

На фиг. 2а представлены данные МРТ до операции, а на фиг. 2б представлены данные МРТ спустя 6 месяцев с момент операции.

На снимке, сделанном через 6 месяцев (фиг. 2б), можно наблюдать уменьшение глубины поражения и частичное восстановление структуры суставного хряща по сравнению со снимком, выполненным до лазерной обработки очага хондропатии (фиг. 2а).

Таким образом, данный пример демонстрирует, что лазерная обработка позволяет не только устранять «разволокнение» суставного хряща, но также приводить к уменьшению глубины очага хондропатии.

Изобретение относится к области медицины, а именно травматологии и ортопедии, и может быть использовано лазерной хирургии хондропатии коленного сустава. Пациенту выполняют артроскопию коленного сустава через стандартные артроскопические порты. Под артроскопическим контролем при помощи световода с прямым и боковым выводом излучения выполняют лазерную обработку поврежденных фрагментов хряща в очаге хондропатии с применением одновременного лазерного воздействия двух излучений, одно из которых имеет длину волны 0,97 мкм и мощность 3 Вт, а второе имеет длину волны 1,56 мкм и мощность 5 Вт. Оба излучения используют в импульсно-периодическом режиме, где длительность импульса составляет 100 мс, а длительность периода - 50 мс. В процессе обработки световод перемещают концентрическими и штрихообразными движениями так, чтобы максимальная длительность непрерывного воздействия излучения на одну точку не превышала 2 секунд, а расстояние от точки выхода излучения из световода до обрабатываемой поверхности хряща составляло 1-2 мм. Обработку выполняют до достижения «сглаживания» разволокненной поверхности хряща в очаге хондропатии, после чего выполняют расфокусированное лазерное облучение всей площади хондропатии. Способ обеспечивает обработку разволокненного хряща в очаге хондропатии без термического повреждения тканей хряща и субхондральной кости, смежных с обрабатываемой областью, а также стимуляцию регенерации хряща в очаге хондропатии за счет особенностей выполнения обработки хряща. 5 ил., 1 табл.

Способ лазерной хирургии хондропатии коленного сустава, характеризующийся тем, что пациенту выполняют артроскопию коленного сустава через стандартные артроскопические порты, далее под артроскопическим контролем при помощи световода с прямым и боковым выводом излучения выполняют лазерную обработку поврежденных фрагментов хряща в очаге хондропатии с применением одновременного лазерного воздействия двух излучений, одно из которых имеет длину волны 0,97 мкм и мощность 3 Вт, а второе имеет длину волны 1,56 мкм и мощность 5 Вт, при этом оба излучения используют в импульсно-периодическом режиме, где длительность импульса составляет 100 мс, а длительность периода - 50 мс, также в процессе обработки световод перемещают концентрическими либо штрихообразными движениями так, чтобы максимальная длительность непрерывного воздействия излучения на одну точку не превышала 2 секунд, а расстояние от точки выхода излучения из световода до обрабатываемой поверхности хряща составляло 1-2 мм, таким образом обработку выполняют до достижения «сглаживания» разволокненной поверхности хряща в очаге хондропатии, после чего выполняют расфокусированное лазерное облучение всей площади хондропатии.