CC BY
28
ОРИГИНАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
матки и 659 практически здоровых женщин, проживающих в Краснодарском крае, среди 100 больных и 198 практически здоровых женщин из Ростовской области и 67 больных раком шейки матки и 50 практически здоровых женщин из Ингушской Республики. Методом многомерного шкалирования установлены факторы риска, формирующие уровень заболеваемости в каждой местности.
Ключевые слова: рак шейки матки, факторы риска, уровень заболеваемости.
SUMMARY
I. V. Shelyakina, M. G. Leonov, A. A. Kantorova,
Z. Gatagazheva, M. I. Evlaeva
Onco-epidemiological features of cervical cancer in some groups of patients residing on different territories of the South Federal district and preventive measures
A retrospective rating of the risk factors of cervical cancer development was made in 956 women with cervical cancer (CC) and 659 practically healthy controls residing in Krasnodarskiy Kray; in 100 patients and 198 controls in the Rostov Region as well as in 67 women with CC and 50 healthy controls of the Ingush Republic. The risk factors responsible for the pathology incidence on the territories under study were assessed by a multidimensional scaling method.
Key words: cervical cancer, risk factors, infection rate.
© Л. Ю. Орехова, О. А. Пушкарёв, А. А. Трусов, 2011 г. УДК 616.314-002-08.849.19-08.28
Л. Ю. Орехова, О. А. Пушкарёв, А. А. Трусов
ОЦЕНКА ТЕМПЕРАТУРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В СОСТАВЕ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ НЕОСЛОЖНЕННОГО КАРИЕСА
Кафедра терапевтической стоматологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имена академика И. П. Павлова; кафедра «Техносферной безопасности» Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения
ВВЕДЕНИЕ
Фотодинамическая терапия (ФДТ) в последние годы становится альтернативой антибактериальной обработке в стоматологии [12]. ФДТ основана на использовании различных фотобиологических эффектов, вызываемых сочетанным применением света, кислорода и фотосенсибилизатора [3].
В роли источника светового излучения определенной длины чаще всего выступает лазер. Когерентное излучение, востребованное как активатор фотохимической реакции, должно легко проникать в биологические ткани, в связи с чем применяются лазерные излучатели, длина волны которых составляет 660 либо 635 нм [10, 15].
Второй компонент фотодинамической терапии - препарат, способный к генерации активных форм кислорода. Триплетная форма кислорода и каскад окислительно-восстановительных реакций, возникающие после активации такого вещества лазерным излучением, способны вызвать разрушение мембраны и цитоплазматических компонентов бактериальной клетки [18]. На сегодняшний день существует множество подобных препаратов, однако широкое распространение в клиническом отношении
получили производные толуидинового синего и хлорина Е6 [8, 17].
Применение методики позволяет добиться высокой степени уничтожения как грамм-положительных, так и грамм-отрицательных патогенных микроорганизмов [8]. Важной особенностью следует считать отсутствие формирования резистентности штаммов микроорганизмов к фотодинамической терапии и способность воздействия на биопленки, обусловленное механизмом действия, что выгодно отличает метод от традиционной антисептической обработки [14]. Безопасность фотодинамической терапии в стоматологии для макроорганизма также находится на высоком уровне, так как применяется принцип локального воздействия, гарантирующий отсутствие системного эффекта и повреждений здоровых тканей [6].
Указанные свойства формируют прогрессирующий интерес стоматологов к новому методу борьбы с патогенными микроорганизмами ротовой полости. В настоящее время ФДТ находит применение в пародонтологии при лечении воспалительных заболеваний полости рта, при лечении неосложненного и осложненного кариеса [4-7, 16]. Эффективность метода зависит от множества факторов, таких как проникающая способность и мощность лазерного излучения, время воздействия, соответствие длины волны излучения пику поглощения фотосенсибилизатора, концентрация данного препарата, его способность к генерации активных форм кислорода, тип биологической ткани, подвергающейся обработке и, как следствие, способность и степень накопления препарата в патологических клетках [11].
Известно, что для запуска фотодинамической реакции in vitro достаточно нескольких милливатт лазерного излучения заданной длиной волны красного спектра, хорошо известен также дозозависимый эффект, требующий большего времени активации [9-11, 14]. В клинических условиях требуется применение большей мощности лазерного излучателя с целью нивелирования потерь при рассеивании и поглощении и возможного сокращения времени процедуры. Вопрос выбора предельно допустимой мощности воздействия особенно актуален в случае глубокого кариеса зубов из-за риска термического повреждения пульпы.
УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ СПбГМУ ИМ. АКАД. И. П. ПАВЛОВА • ТОМ XVIII • N01 • 2011
Рис. 1. Препарат зуба с введенным датчиком температуры (термопара)
Следует отметить, что лазерное излучение любой мощности и длины волны способно оказывать термическое воздействие на область обработки за счет эффекта поглощения. Установлено что допустимое локальное повышение температуры тканей полости рта не должно превышать порога 40оС [20]. В этих пределах термическое воздействие безопасно и способно оказывать физиотерапевтический стимулирующий эффект [2].
В литературе имеются данные по температурному воздействию ЕпУАв-лазера на полость зуба [1], однако ввиду различных диапазонов длин волн указанной установки и диодного фотодинамического лазера результаты не могут быть применены для подбора оптимального режима
Рис. 2. Проверка качества среза оптоволокна
фотодинамической терапии. В исследовании S. Nammour et al. [13] оценивалось повышение температуры в полости зуба при применении диодного излучателя длиной волны 660 нм мощностью 40 мВт в течении 30 с (плотность энергии 4,87 Дж/см2), составившее максимально 1,1°С. Однако в эксперименте не учитывались условия полости рта (влажность, теплообмен), введение датчика температуры проводилось через корневой канал с удалением пульпы. Ориентируясь на существующие данные, можно констатировать, что возможен дальнейший поиск максимальной энергетической дозы, остающейся в рамках безопасности.
Целью нашей работы являлось определение максимально возможных мощностных параметров лазерного воздействия, остающихся в рамках безопасности при проведении фотодинамической терапии неосложненного кариеса с учетом теплофизических параметров полости рта.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для проведения эксперимента были выбраны 10 свеже-экстрагированных интактных моляров, удаленных по ор-тодонтическим показаниям. В исследуемых зубах были созданы глубокие полости I класса по Блэку (1 мм до полости зуба), обработанные впоследствии фотосенсибилизатором на основе хлорина Е6. Излишки препарата были удалены дистиллированной водой. Корневая часть исследуемых зубов помещалась в подставки из С-силикона.
На латеральной поверхности коронки зуба в проекции пульпарной полости создавалось перфорационное отверстие, заполнявшееся теплопроводящей пастой. В последующем через созданное сообщение в полость зуба под рентген-контролем вводилась термопара прецизионного термометра RS Components 630-067 (RS Components, UK) (рис. 1).
В качестве лазерного излучателя использовался аппарат «Латус-004» (ООО «Аткус», Россия) с максимальной выходной мощностью 200 мВт, длиной волны 660 нм. Световод представлял собой оптоволокно диаметром 400 мкм, снабженное ручкой-держателем, срез которого был подготовлен с целью получения равномерного распределения лазерного излучения по окружности (рис. 2).
Исследуемые препараты зубов и световод были зафиксированы в специальные держатели с расчетом покрытия дна кариозных полостей световым пятном, диаметр которых составлял около 3 мм. Высота установки среза световода определяется по формуле L = r/NA, где L -искомое расстояние (мм); r - радиус светового пятна на поверхности (мм); NA = 0,22 (числовая апертура волокна световода) и равнялась от 7 до 9 мм (рис. 3).
С целью моделирования условий полости рта препарат зуба с лазерным излучателем помещался в термостат с температурой, поддерживаемой на уровне 37±0,1оС . Влажность воздуха была установлена на уровне 90 %. При помощи встроенного в термостат вентилятора могло создаваться перемешивание воздушных потоков, приближающее условия измерения к естественным. Все последующие измерения проводились после выравнивания показаний термопары полости зуба и среды термостата.
ОРИГИНАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
В ходе эксперимента производилась регистрация температуры полости зуба при мощности лазерного излучения 50, 70, 100, 150 мВт на выходе световода. Запись значений температуры проводилась в четырехкратной повтор-ности для каждого образца с 5-тисекундным временным интервалом при помощи прикладного программного обеспечения через ЯБ-232-порт 1ВМ-совместимого компьютера в течение 4 минут экспозиции. Суммарная погрешность измерительного стенда не превышала 0,1 оС, равномерность распределения выборки подтверждалась критерием Колмогорова-Смирнова (р<0,05).
В работе приводятся усредненные значения В1;, являющиеся разностью температур полости зуба и среды термостата.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Полученные данные по повышению температуры полости зуба при воздействии лазерного излучения длиной волны 660 нм, мощностью 50, 70, 100, 150 мВт приводятся для низкой и высокой интенсивности теплообмена, в зависимости от состояния внутреннего вентилятора термостата (рис. 4).
При включении вентилятора создаются условия теплопередачи за счет конвекции, что ускоряет теплоотдачу нагретого лазером зуба. В случае с выключенным вентилятором теплообмен со средой термостата осуществляется преимущественно за счет излучения. Вопрос расчета количества отданного тепла за счет излучения, конвекции и испарения в данной работе не рассматривался и требует дальнейшего углубленного изучения. Можно лишь заметить, что при прочих равных условиях измерения процесс конвекции оказывает существенное влияние на степень нагрева полости зуба.
Полученные данные свидетельствуют о повышении внутрипульпар-ной температуры до 1,1-1,3 оС при мощности воздействия 50 мВт уже по истечении 30 секунд после начала измерения, что согласуется с данными Каттоиг [20].
Пороговое значение 40 оС (Б1=3 оС) было достигнуто при выходной мощности 100-150 мВт при условии высокой интенсивности теплообмена и при 70-150 мВт в случае сниженной интенсивности теплообмена. Режим воздействия 50 мВт во всех сериях измерений, а также режим 70 мВт при включенном вентиляторе термостата не привели к увеличению температуры полости зуба на 3оС. В описанных случаях происходила стабилизация температурного режи-
Рис. 3. Препарат зуба с установленным лазерным излучателем
ма, обусловленная уравновешиванием процессов поглощения тепловой энергии препаратом зуба и теплопередачи окружающей среде. В таблице приведено время экспозиции лазерного излучения различной мощности, достаточное для повышения температуры полости зуба до 40 оС.
Рис. 4. Зависимость повышения температуры в полости зуба от времени экспозиции лазерного излучения различной мощности при высокой и низкой интенсивности
теплообмена
УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ СПбГМУ ИМ. АКАД. И. П. ПАВЛОВА • ТОМ XVIII • №-1 • 2011
Рекомендуемые режимы низкоинтенсивного лазерного воздействия на глубокую кариозную полость
Время экспозиции, с Мощность лазерного излучения, мВт
50 70 100 150
При низкой интенсивности теплообмена (безопасная экспозиция) При высокой интенсивности теплообмена (безопасная экспозиция) 200 145 195 95 130
ВЫВОДЫ
Полученные данные позволили установить порог безопасной выходной мощности лазерного излучателя при проведении фотодинамической терапии неосложненно-го кариеса. Из всех рассмотренных режимов максимально безопасным следует считать 50 мВт, так как повышение температуры полости зуба при глубоком кариесе остается в допустимых пределах и имеет тенденцию к стабилизации, не зависимую от интенсивности рассматриваемого теплообмена.
Режимы 70, 100, 150 мВт возможно рекомендовать к применению при соблюдении лимита безопасности экспозиции лазерного излучения. Повышение температуры пульпы до 40С°, возникающее при процедуре, можно рассматривать как физиотерапевтическое воздействие, способное влиять на репаративные свойства пульпы зуба, однако требующее отдельного изучения.
Полученные данные могут использоваться для дальнейшего исследования эффективности фотодинамической терапии при лечении среднего и глубокого кариеса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Беликов, А. В. Лазерные биомедицинские технологии (часть 2) : учеб. пособие / А. В. Беликов, А. В. Скрипник. - СПб. : СПбГУ ИТМО, 2009. - 100 с.
2. Клементов, А. В. Физиотерапия заболеваний пародонта / А. В. Клементов, Г. Мироненко. - М. : Медицина, 1979. - 88 с.
3. Нечипуренко, Н. И. Механизмы действия и биологические эффекты низкоинтенсивного лазерного излучения / Н. И. Нечипуренко [и др.] // Мед. новости. - 2008. - № 12. - С. 17-21.
4. Baptista Alessandra. Photodynamic therapy on bacterial reduction in dental caries : in vivo study / Baptista Alessandra [et al] // Biophotonics : Photonic Solutions for Better Health Care II. Proceedings of the SPIE. -2010. - Vol. 7715. - P. 77151R-77151R-6.
5. Bonsor, S. J. Microbiological evaluation of photo-activated disinfection in endodontics (an in vivo study) / S. J. Bonsor [et al] // Br. Dent. J. - 2006. - № 25. - Р. 337-341.
6. Bonsor, S. J. Current clinical applications of photo-activated disinfection in restorative dentistry / S. J. Bonsor, G. J. Pearson // Dent Update. - 2006. - № 33 (3). - Р. 143-153.
7. Dortbudak, O. Lethal photosensitization for decontamination of implant surface in the treatment of periimplantitis / О. Dortbudak [et al] // Clin. Oral. Implants Res. - 2001. - № 12. - Р. 104-108.
8. Jong-Hwan, Park. Antimicrobial effect of photodynamic therapy using a highly pure chlorin e6 / Park Jong-Hwan [et al] // Lasers in medical science. - 2010. - Vol. 25. - № 5. - Р. 705-710.
9. Maduray, K. Effect of different diode laser powers in photo-dynamic therapy. 55th Annual Conference of the South African Institute of Physics (SAIP) / K. Maduray [et al] // CSIR International Convention Centre. - Pretoria, 2010.
10. Moore, P. Effect of wavelength on low intensity laser irradiation -stimulated cell proliferation in vitro / P. Moore [et al] // Lasers Surg Med. - 2010. - № 36 (1). - Р. 8-12.
11. Moritz, A. Oral Laser Application / A. Moritz. - Berlin : Quintessenz Verlags-GmbH, 2006. - P. 592, 509-510.
12. Nakonechny, F. Intracellular Antimicrobial Photodynamic Therapy : A Novel Technique for Efficient Eradication of Pathogenic Bacteria / F. Nakonechny [et al] // Photochemistry and Photobiology. -2010. - № 86. - Р. 1350-1355.
13. Nammour, S. Evaluation of dental pulp temperature rise during photo-activated decontamination (PAD) of caries : an in vitro study / S. Nammour [et al] // Lasers in medical science. - 2009.
14. O'Neill, J. F. Oral bacteria in multi-species biofilms can be killed by red light in the presence of toluidine blue / J. F. O'Neill [et al] // Lasers in Surgery and Medicine. - 2002. - № 31. - Р. 86-90.
15. Olsen, J. E. Laser action spectrum of reduced excitability in nerve cells / J. E. Olsen, W. Schimmerling, C. A. Tobias // Brain Res. -1980. - № 204. - Р. 436-440.
16. Sarker, S. Lethal photosensitization on bacteria in subgingival plaque from patients with chronic periodontitis / S. Sarker, M. Wilson // J. Periodontal Res. - 1993. - № 28. - Р. 204-210.
17. Sigusch, B. W. Efficacy of Photodynamic Therapy on Inflammatory Signs and Two Selected Periodontopathogenic Species in a Beagle Dog Model / B. W. Sigusch [et al] // J. of Periodontology. -2005. - Vol. 76. - № 7. - Р. 1100-1105.
18. Wainwright, M. Photodynamic antimicrobial chemotherapy (PACT) / M. Wainwright // J. Antimicrob Chemother. - 1998. - № 42. -Р. 13-28.
19. Walsh, L. J. The current status of laser applications in dentistry / L. J. Walsh // Aust. Dent. J. - 2003. - № 48. - Р. 146-155.
20. Zach, L. Pulp response to externally applied heat / L. Zach, G. Cohen // Oral Surgery. - 1965. - № 19. - Р. 515-530.
РЕЗЮМЕ
Л. Ю. Орехова, О. А. Пушкарёв, А. А. Трусов
Оценка температурного воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения в составе антибактериальной фотодинамической терапии неосложненного кариеса
В работе рассмотрен вопрос термического воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения красного спектра как компонента фотодинамической терапии среднего и глубокого кариеса. Произведена попытка моделирования теплофизических параметров полости рта c целью экспериментального изучения повышения температуры полости зуба. Полученные данные позволяют установить безопасные режимы лазерного воздействия.
Ключевые слова: фотодинамическая терапия, кариес, температура полости зуба, лазер.
SUMMARY
L. Yu. Orekhova, O. A. Pushkarev, A. A. Trusov
Assessment of thermal effects of low intensity laser irradiation in antibacterial photodynamic therapy for uncomplicated caries
The role of thermal effects of low-intensity laser radiation in the red spectrum as a component of photodynamic therapy for medium and deep depth caries cavities has been investigated. An attempt has been made to model thermo-physical parameters of the oral cavity for the experimental study of the pulp chamber temperature increase. The data obtained allowed us to establish safe modes of laser irradiation.
Key words: photodynamic therapy, caries, pulp chamber temperature, laser.
