Разработка новых лазерных инновационных медицинских технологий в стоматологии

Чунихин Андрей Анатольевич

Разработка новых лазерных инновационных медицинских технологий в стоматологии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.01.14, доктор наук Чунихин Андрей Анатольевич

Чунихин Андрей Анатольевич
доктор наук
2020

Специальность ВАК РФ14.01.14

Количество страниц 295

Чунихин Андрей Анатольевич. Разработка новых лазерных инновационных медицинских технологий в стоматологии: дис. доктор наук: 14.01.14 - Стоматология. ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» Министерства здравоохранения Российской Федерации. 2020. 295 с.

Оглавление диссертации доктор наук Чунихин Андрей Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Современные аспекты применения лазерных технологий в стоматологии

1.1.1. История развития лазеров (краткий экскурс)

1.1.2. Виды лазеров, используемых в медицине и в стоматологии

1.1.3. Свойства лазерного излучения

1.1.4 Основы фотодинамической лазерной терапии

1.2. Влияние лазерного излучения на ремоделирование костной ткани

и репаративный остеогенез

1.3. Перспективные лазерные технологии в терапии заболеваний пародонта

1.4. Пути совершенствования малоинвазивных лазерных технологий в стоматологии с использованием фотодинамических эффектов, возбуждаемых короткоимпульсными диодными лазерными генераторами

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Организация и дизайн исследования

2.2. Разработка технической документации и конструирование нового медицинского лазерного устройства

2.3. Технические испытания нового лазерного устройства

2.3.1. Методика измерения мощности лазерного излучения

2.3.2. Методика измерения частотных характеристик излучения

2.3.3. Методика измерения спектральных характеристик излучения

2.4. Лабораторные исследования нового лазерного устройства

2.4.1. Методика изучения фотохимических эффектов в модельных

средах

2.4.2. Методика изучения фотохимических эффектов в плазме крови

2.4.3. Методика изучения фотохимических эффектов в ротовой

жидкости

2.5. Разработка материала, имитирующего ткани полости рта

2.5.1. Методика оценки соответствия материала, имитирующего мягкие ткани полости рта, с помощью анализа статического воздействия лазерного излучения

2.6. Методика определения рабочих параметров излучения нового лазерного устройства - мощности излучения, скорости движения оптического световода и величины воздушного зазора с использованием материала, имитирующего ткани полости рта

2.7. Экспериментальные исследования in vivo

2.7.1. Общая характеристика экспериментальных животных

2.7.2. Методика проведения эксперимента по подбору оптимальных параметров нового лазерного устройства с помощью морфометрического анализа для работы с мягкими тканями полости рта

2.8. Клинические исследования

2.8.1. Характеристика клинической группы, сформированной для внедрения новой лазерной технологии в клиническую стоматологическую практику

2.8.2. Клинические методы обследования

2.8.3. Рентгенологические методы исследований

2.9. Методика анализа результатов исследования

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕХНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Результаты испытаний нового лазерного медицинского устройства

3.2. Результаты мощностных и частотно-спектральных испытаний нового лазерного медицинского устройства

ГЛАВА IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Результаты лабораторных испытаний по изучению фотохимических эффектов

4.1 .1. Результаты изучения эффективности беспигментной генерации

синглетного кислорода в модельных средах

4.1 .2. Результаты изучения эффективности беспигментной генерации

синглетного кислорода в плазме крови человека

4.1.3. Результаты изучения эффективности беспигментной генерации синглетного кислорода в ротовой жидкости человека

4.2. Методика изготовления материала, имитирующего мягкие ткани полости рта, для проведения лабораторных испытаний нового лазерного устройства

4.3. Результаты оценки качества соответствия материала, имитирующего мягкие ткани полости рта, с помощью анализа статического воздействия лазерного излучения

4.4. Результаты рабочих значений параметров лазерного излучения, скорости движения световода и величины воздушного зазора, полученных при поглощении лазерного излучения материалом, имитирующим мягкие ткани полости рта

ГЛАВА V. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1. Оценка результатов морфологического анализа по подбору оптимальных параметров наносекундной лазерной хирургии при воздействии на мягкие ткани

полости рта лабораторных животных

ГЛАВА VI. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОПЫТ КЛИНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ДИОДНОГО ЛАЗЕРНОГО УСТРОЙСТВА НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ В

СТОМАТОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ

6.1. Подготовка лазерного устройства к проведения стоматологических вмешательств в полости рта

6.2. Примеры применения нового диодного лазера в клинической стоматологической практике

6.3. Оценка результатов клинического применения инновационной медицинской технологии беспигментной наносекундной лазерной фотоабляции

6.4. Клинические примеры

ГЛАВА VII. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

7.1. Клинические протоколы, показания, противопоказания к применению новой лазерной технологии, меры безопасности

ВЫВОДЫ

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Открытие принципа генерации и усиления световых волн немногим более полувека назад и создание оптических квантовых генераторов определило новое направление в медицине, отличающееся максимальными возможностями в малоинвазивных оперативных технологиях. Применение лазеров открывает широкие возможности для применения светотерапии в медицине, так как лазерное излучение является монохроматическим и обладает высокой мощностью, что позволяет поражать избирательно патологические ткани без повреждения здоровых структур. При этом так же, как при использовании других источников света, сохраняется возможность бесконтактного воздействия, что обеспечивает стерильность и минимальный побочный болевой и деструктивный эффект. Таким образом, лазерные медицинские технологии отличаются гуманистической направленностью [21, 169, 304]. Лазерные технологии обладают преимуществами по сравнению с традиционным хирургическим лечением за счет минимальной инвазивности, избирательного воздействия на очаг поражения, низкой системной токсичности [159, 173].

Известно, лазерное излучение с длиной волны 630—1300 нм низкой интенсивности способствует повышению пролиферативной активности клеток и ускорению процессов метаболизма. Также, лазерное излучение вызывает повышение синтеза протеинов и нуклеиновых кислот, производства АТФ. Низкоинтенсивное лазерное излучение, в свою очередь, участвует в регуляции фибринолитического и тромболитического обмена, обладает противовоспалительным и противоотечным действием [43, 276]. Однако, максимальная проницаемость тканей при воздействии лазерного излучения находится в дальней красной и ближней ИК области 750 — 1500 нм [281].

Важным направлением развития лазерных технологий является фотодинамическая терапия [46]. Она является результатом комбинированного

действия трех компонентов - лазерного излучения фотосенсибилизатора и кислорода в тканях. Первичная стадия процесса состоит в активации кислорода возбужденными молекулами фотосенсибилизатора, накопившегося в тканях, что приводит к развитию фотохимической реакции в клетке. «Предполагают, что механизм первичных процессов, приводящих к ФДТ, представляется следующим образом: молекулы фотосенсибилизатора под действием лазерного излучения переходят в состояние возбуждения (триплетное)» [163]. Триплетный кислород воздействует на кислород в тканях с образованием высокоэнергетической формы кислорода - синглетного кислорода. Данная цепочка реакций может быть представлена в виде следующей схемы:

1. Sens + hu ^ 1Sens*,

2. 1Sens* ^ 3Sens*,

(1)

3. 3Sens* + 3O2 ^ 1O2 + Sens,

4. 1O2 + Substrate ^ Oxidation,

где - 1Sens* синглетное состояние фотосенсибилизатора;

- 3Sens* триплетное состояния фотосенсибилизатора;

- 1О2. синглетный кислород

Синглетный кислород за счет высокой окислительной активности вступает в химические реакции с биологическими структурами и вызывает окисление молекул ароматических кислот. В дальнейшем запускается каскад реакций с перекисным окислением липидов и образованием свободных радикалов.

Синглетный кислород - сильный окислитель, который вызывает гибель клеток при повышенных концентрациях. Это является индикатором механизма фотодинамических реакций. Возбуждение синглетного кислорода происходит через фотосенсибилизатор, который предварительно вводится в организм и накапливается в патогенных тканях [200, 201, 291].

Первоначально, фотодинамическая терапия использовалась главным образом в онкологии [231]. Но, впоследствии, область применения метода значительно расширилась за счет установления свойства фотосенсибилизаторов

накапливаться в любой патологической ткани, а также связываться с бактериями и вирусами. На сегодняшний день методики фотодинамической терапии применяются для лечения различных заболеваний в различных областях медицины [221].

Методики с использованием фотодинамической терапии разработаны и успешно применяются в различных областях медицины - гинекологии, урологии, дерматологии, офтальмологии, оториноларингологии, хирургии, стоматологии [138, 150, 269].

В стоматологии фотодинамическая терапия используется практически во всех областях: при лечении кариеса, в эндодонтическом лечении, при лечении заболеваний слизистой оболочки полости рта и пародонта, отбеливании зубов [25, 121].

Парадигма об использовании в светолечении экзогенных фотосенсибилизаторов, оставалась неизменной, с момента начала изучения и открытия фотодинамических эффектов в начале XX столетия в Копенгагене датским биофизиком Никсом Финсеном при лечении волчанки и туберкулеза кожи, за что он был удостоен Нобелевской премии.

Различные фотосенсибилизаторы способны поглощать излучение разных областей спектра, при этом максимально выраженные реакции выделения синглетного кислорода возникают при излучении длины волны узкого диапазона поглощения для каждого соединения. На сегодняшний день в клинической практике применяются фотосенсибилизаторы на основе гематопорфиринов, производные 5-аминолевулиновой кислоты, производные фталоцианинов, а также производные бензопорфиринов, хлорина е6. Разрабатываются новые фотосенсибилизаторы на основе синтетических бактериохлоринов [41, 150]. Современные фотосенсибилизаторы демонстрируют аккумуляцию как в патологических тканях, так и в здоровых с меньшей специфичностью к здоровым тканям.

В стоматологической практике для проведения фотодинамической терапии чаще используются фотосенсибилизаторы в виде гелей, что существенно облегчает

их нанесение на область проведения терапии. Наибольшее применение нашли препараты на основе красителей, например, метиленовый синий, и производные хлорина e6 [284]. Концентрация фотосенсибилизаторов может значительно снижаться при аппликационном применении за счет попадания слюны, десневой жидкости, что может существенным образом сказываться на его о эффективности, так как степень проникновения фотосенсибилизатора напрямую зависит от его концентрации [43]. В то же время, повышение концентрации фотосенсибилизатора повышает его токсичность, в том числе в отношении здоровых тканей. Селективность фотосенсибилизатора определяется способностью проникновения основного вещества в здоровые и патологические ткани.

Однако, некоторые свойства современных фотосенсибилизаторов препятствуют их широкому использованию в стоматологической практике: сложность производства, низкая фотодинамическая активность, недостаточная селективность, чувствительность к определенной длине волны, высокая токсичность.

Наряду с поиском новых и эффективных фотосенсибилизаторов, ведется поиск новых совершенных источников лазерного излучения. Наибольшее распространение в нашей стране приобрели диодные лазеры с длиной волны 660 нм. Максимальная проницаемость тканей находится в области излучения длин волн от 700 до 1400 нм. В данном диапазоне работает большинство доступных лазерных аппаратов, которые имеют высокую надежность. Научный интерес представляет поиск возможностей проведения фотодинамических реакций без применения фотосенсибилизаторов с прямой генерацией синглетного кислорода по схеме:

1. O2 + hv ^ 1Ü2,

' (2)

2. 1Ü2 + Substrate ^ Oxidation.

Такой метод фотохимических реакций представляется наиболее перспективным для применения в медицинской клинической практике [7, 69, 277].

Для определения данных эффектов необходим пул специальных биохимических и гистоморфологических исследований. Прямые фотодинамические эффекты в тканях, возбуждаемые с применением наносекундного лазера, можно использовать в качестве терапии в различных областях стоматологии.

Исследования современных ученых показывают, что прямое возбуждение кислорода в тканях с выделением синглетного кислорода возможно при воздействии достаточно интенсивным изучением вблизи 1265±5 нм. Это позволяет рассмотреть возможность проведения прямой фотодинамической терапии без использования экзогенного фотосенсибилизатора [73, 127].

Комплексной проблемой стоматологической науки являются заболевания пародонта и вопросы регенерации тканей полости рта при различных патологических состояниях или после хирургического вмешательств. Применение низкоинтенсивного лазерного излучения для лечения заболеваний челюстно-лицевой области позволяет повысить эффективность лечения, а использование лазерных технологий в хирургической стоматологии, помимо малой инвазивности, позволяет получить предсказуемые результаты в отдаленные сроки наблюдения [23, 83].

Изучение механизмов регуляции репаративных процессов и ремоделирования в костной ткани, а также разработка новых эффективных способов стимуляции репаративного остегенеза, в том числе, с использованием лазерных технологий имеет важнейшее значение в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.

Процесс ремоделирования костной ткани регулируется сложными механизмами, характеризуется этапностью течения и зависит от многочисленных факторов. Доказана роль нейроэндокринной и иммунной систем в регуляции остеогенеза при участии Т - и В-лимфоцитов, моноцитов/макрофагов в регуляции костеобразования [13, 31, 112, 237, 251, 331].

Многочисленные экспериментальные исследования показали, что стимулирующим действием на остеобласты и остеокласты обладает низкоинтенсивное лазерное излучение [186, 228].

Другие исследования показывают, что «получение синглетного кислорода без применения фотосенсибилизаторов возможно при воздействии излучения с длиной волны 1270 нм в импульсных режимах» [354].

Использование эффектов фотодинамической лазерной терапии при лечении заболеваний пародонта в сочетании с лазерной хирургией позволит избежать травмирования участка кости и стимулировать остеогенез. Такой комплексный подход к лечению заболеваний пародонта способствует сохранению зубов и повышению эффективности лечения.

Однако, исследования, изучающие воздействие лазерного излучения в ультракороткоимпульсных режимах с возможностью воздействия на окислительные процессы в тканях пародонта с генерацией синглетного кислорода без применения фотосенсибилизаторов и его влияния на препаративные процессы и процессы ремоделирования костной ткани челюстно-лицевой области, практически отсутствуют.

Необходимо выяснить возможность возбуждения синглетного кислорода в тканях в фотодинамической реакции прямого типа под действием наносекундного диодного лазера и его влияние на репаративный остеогенез и репарацию тканей пародонта, воздействие на мягкие ткани полости рта при лечении различных стоматологических заболеваний и остеорепаративные процессы в челюстных костях.

Представляется актуальным разработка и создание диодных лазеров нового поколения и изучение влияния нового диодного лазера с длиной волны 1265 ± 5 нм на мягкие ткани полости рта при лечении различных стоматологических заболеваний с возможностью проведения фотодинамической терапии без фотосенсибилизаторов, а также определение эффективности влияния различных доз, мощности, частоты импульсов лазерного излучения на процессы репарации костной ткани при лечении различной стоматологической патологии.

Цель исследования

Разработать, испытать, определить области применения и внедрить в клиническую стоматологическую практику диодное лазерное устройство нового поколения при лечении различных стоматологических заболеваний с применением лазерных инновационных технологий.

Задачи исследования

1. Изучить возможность получения прямой генерации синглетного кислорода с использованием диодного лазера нового поколения путем импульсного лазерного излучения в модельных средах с различным содержанием растворенного кислорода (воде, ацетоне, этаноле) in vitro.

2. Изучить эффективность прямой генерации синглетного кислорода в плазме крови и ротовой жидкости с помощью методики лазерного облучения без использования экзогенных фотосенсибилизаторов.

3. Изучить зависимость различных характеристик лазерного излучения с длиной волны 1265 ± 5 нм в лабораторных условиях на «искусственной десне», имитирующей мягкие ткани полости рта.

4. Определить в эксперименте с помощью морфологического анализа рабочие параметры лазерного излучения для диодного лазера нового поколения при воздействии на мягкие ткани полости рта.

5. Разработать и испытать новый диодный лазерный аппарат с возможностью генерации наносекундного импульсного излучения с длиной волны близкой к максимуму поглощения кислорода с определением мощностных, частотных и спектральных характеристик.

6. Разработать и апробировать методики проведения беспигментной фотоабляции с генерацией синглетного кислорода без применения фотосенсибилизаторов при лечении различных стоматологических заболеваний.

7. Доказать клиническую эффективность нового диодного лазера с применением инновационной медицинской технологии беспигментной фотоабляции в комплексной терапии различных стоматологических заболеваний.

Научная новизна исследования

Впервые, посредством широкого спектра биохимических исследований, изучена и доказана эффективность генерации синглетного кислорода в модельных средах и биологических жидкостях без применения фотосенсибилизаторов под действием лазера нового поколения с длиной волны 1265±5 нм.

Впервые исследована эффективность применения наносекундной лазерной беспигментной фотоабляции с эффектами генерации синглетного кислорода при лечении различных стоматологических заболеваний. Дано обоснование и определена эффективность применения беспигментной наносекундной фотоабляции при лечении различных стоматологических заболеваний.

Впервые изучен эффект прямого лазерного возбуждения синглетного кислорода в квазинепрерывном наносекундном импульсном режиме при воздействии на мягкие ткани полости рта, обоснована целесообразность его использования при лечении с помощью диодного лазера нового поколения.

Установлены, обобщены и конкретизированы в экспериментальном исследовании in vivo с проведением морфологического анализа оптимальные рабочие параметры лазерного излучения нового медицинского лазерного устройства с проведением беспигментной фотоабляции при воздействии на мягкие ткани полости рта.

Впервые нами разработана технология беспигментной фотодинамической терапии на основании определения оптимальных рабочих параметров излучения, скорости движения световода и величины воздушного зазора, полученных при поглощении лазерного излучения материалом, имитирующим мягкие ткани полости рта в пилотном лабораторном эксперименте.

Впервые нами разработан материал «Искусственная десна», имитирующий мягкие ткани полости рта, для оценки эффективности воздействия наносекундного лазера нового поколения с длиной волны 1265±5 нм (Патент РФ на полезную модель № 173509 Хирургический фантом. / Буйнов М.А., Базикян Э.А., Климов Д.Д., Подураев Ю.В., Чунихин А.А., заяв. № 2017105725 от 21.02.2017., опубл.

29.08.2017. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели». - 2017. - №25; Патент РФ на изобретение № 2647373 Искусственная десна для имитации воздействия на биологическую ткань лазерного излучения. / Базикян Э.А., Чунихин А.А., Янушевич О.О., Буйнов М.А., Климов Д.Д., Подураев Ю.В. заяв. № 2017109202 от 21.03.2017., опубл. 15.03.2018. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели» - 2018. - №8)

Впервые нами разработана методика проведения беспигментной фотодинамической лазерной терапии с прямой генерацией синглетного кислорода в стоматологии при использовании наносекундных лазерных генераторов.

В результате нашего исследования осуществлена разработка алгоритма проведения лазерной беспигментной фотоабляции с использованием диодного лазера нового поколения с длиной волны 1265 нм, генерирующего наносекундное импульсное излучения при лечении различной стоматологической патологии.

Впервые нами разработаны и применены оригинальные протоколы лечения пациентов с различной стоматологической патологией с применением лазерной беспигментной фотоабляции с использованием нового медицинского лазера в наносекундном импульсном режиме излучения.

Впервые нами разработан, создан и испытан новый отечественный лазерный аппарат на полупроводниковых кристаллах с возможностью генерации наносекундных импульсов излучения с длиной волны 1265 нм, имеющий компактные размеры с возможностью внедрения в новейшие роботические комплексы для малоинвазивной челюстно-лицевой хирургии [116, 118].

Разработанные технологии применения нового диодного лазера позволяют расширить диапазон немедикаментозных методов лечения пациентов с воспалительными заболеваниями полости рта, а также дает возможность проведения местной противовоспалительной терапии у пациентов с лекарственной непереносимостью.

В результате проведенного научного исследования получено 9 патентов Российской Федерации на изобретения и полезные модели, отражающие

устройство лазерного аппарата и способы лечения с применением лазерных инновационных медицинских технологий в стоматологии.

Теоретическая и практическая значимость

Показана значимость разработанного лазерного устройства нового поколения для развития новых технологий в медицине с применением лазерной хирургии и беспигментной фотоабляции с эффектами генерации синглетного кислорода, в том числе при разработке и создании новых роботизированных мультифункциональных комплексов для проведения сложных хирургических вмешательств в челюстно-лицевой области (Патент РФ на полезную модель № 172817 Лазерная роботизированная медицинская установка. / Базикян Э.А., Чунихин А.А., Янушевич О.О. [и др.], заяв. № 2017114622 от 27.04.2017., опубл. 25.07.2017. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели». - 2017. - №21; Патент РФ на изобретение № 2693216 Российская Федерация МПК A61B Роботизированный мультифункциональный лазерный хирургический комплекс / Янушевич О.О., Базикян Э.А., Чунихин А.А., Воротников А.А., Климов Д.Д., Подураев Ю.В. // заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» - № 2018129157 от 24.05.2018., опубл. 01.07.2019. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели» -2019. - №19; Патент РФ на полезную модель № 173509 Хирургический фантом. / Буйнов М.А., Базикян Э.А., Климов Д.Д., Подураев Ю.В., Чунихин А.А., заяв. № 2017105725 от 21.02.2017., опубл. 29.08.2017. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели». - 2017. - №25; Патент РФ на изобретение № 2647373 Искусственная десна для имитации воздействия на биологическую ткань лазерного излучения. / Базикян Э.А., Чунихин А.А., Янушевич О.О., Буйнов М.А., Климов Д.Д., Подураев Ю.В. заяв. № 2017109202 от 21.03.2017., опубл. 15.03.2018. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели» - 2018. - №8).

Подтверждена возможность получения синглетного кислорода без применения фотосенсибилизаторов в модельных средах и биологических

жидкостях человека с использованием диодного лазера нового поколения с уникальными гармониками лазерного излучения.

Создано новое уникальное диодного лазерное медицинское устройство, с возможностью проведения лазерной хирургии и беспигментной фотоабляции с эффектами генерации синглетного кислорода и способствующего повышению эффективности лечения заболеваний полости рта и челюстно-лицевой области с использованием новых уникальных технологий.

Составлены протоколы хирургического лечения стоматологических заболеваний с применением новой технологии лазерной беспигментной фотоабляционной хирургии с эффектами генерации синглетного кислорода в комплексной терапии различных стоматологических заболеваний с применением методик лазерного кюретажа пародонтальных карманов, методик лазерной коррекции рецессий десны и воздействия на мягкие ткани при проведении френулопластики, вестибулопластики с применением лазерного устройства нового поколения.

Показана возможность внедрения нового лазерного медицинского устройства в современные роботизированные мультифункциональные комплексы для проведения хирургических вмешательств в челюстно-лицевой области с высокой прецизионностью благодаря минимальным размерам и уникальным параметрам лазерного излучения.

Разработанные и внедренные в практику методики, алгоритмы и клинические протоколы применения диодного лазерного устройства нового поколения при лечении различных стоматологических заболеваний подтверждают высокую клиническую эффективность на каждом этапе комплексного лечения.

Для практического здравоохранения предложены новые эффективные методики и алгоритмы лечения с применением нового медицинского лазерного устройства, клинические протоколы, показания и противопоказания к применению при использовании в комплексной терапии при лечении различных стоматологических заболеваний, способствующие профилактике развития осложнений и рецидивов.

Высокая эффективность разработанных лазерных технологий лечения различных стоматологических заболеваний и воздействия на мягкие ткани полости рта с проведением лазерной хирургии на основе диодного лазерного медицинского устройства нового поколения позволяет рекомендовать их для широкого применения в практике лечебно-профилактических учреждений стоматологического профиля, в учебном процессе медицинских ВУЗов, в системе последипломного образования, а также рекомендовать данное устройство для получения Регистрационного удостоверения и запуска в серийное производство.

Степень разработанности темы

Лазерные технологии в медицине с момента открытия квантового усиления световых волн нашли достаточно широкое применение, а в некоторых случаях являются незаменимым инструментом для проведения малоинвазивных хирургических вмешательств. Механизмы воздействия лазерного излучения на ткани различны. Степень воздействия определяется как биологическими свойствами ткани, так и параметрами лазерного излучения. В стоматологической практике чаще всего лазеры используются для препарирования мягких тканей и стимуляции процессов регенерации. Фотохимические эффекты действия лазерного излучения на биологические ткани является наиболее изученными, на которых основаны принципы фотодинамической лазерной терапии. Фотодинамические реакции возбуждении синглетного кислорода из специального красителя -фотосенсибилизатора, поглощающего определенный спектр лазерного излучения. «Синглетный кислород является сильнейшим окислителем», запускающим в клетках реакцию перекисного окисления липидов, что приводит к образованию свободных радикалов. Действие синглетного кислорода на ткани также может быть двояким - при больших его концентрациях проявляются цитопатогенные эффекты; при малых - биостимулирующие. Для получения таких реакций до настоящего времени требуется фотосенсибилизатор, который накапливается в тканях и при облучении лазерным светом переходит в возбужденное состояние с последующей цепочкой химических реакций. Однако, большинство из известных

фотосенсибилизаторов обладают низкой селективностью, высокой системной токсичностью, низкой фотодинамической активностью [73, 264, 362].

Лабораторные биохимические исследования позволили установить возможность прямой генерации синглетного кислорода без применения фотосенсибилизаторов. Доказаны эффекты прямой генерации синглетного кислорода в максимуме поглощения кислорода длиной волны 1265 ± 5 нм. В тоже время для насыщения тканей синглетным кислородом требуются высокие дозы лазерного излучения. Добиться этого можно за счет ультракоротких импульсов лазерного излучения (фемто-, нано- или пикосекундных), где за счет высокой мощности в пике излучения, лазерный свет может проникать на большую глубину без нагрева тканей. Кроме этого, это будет способствовать генерации синглетного кислорода и насыщению им тканей за счет высокой скорости испускания импульсов. Научные исследования стимулируют разработку новой медицинской лазерной техники. Создаются новые экспериментальные лазерные устройства с «различными излучателями длин волн в диапазонах 1270 нм, 1268 нм с непрерывными режимами излучения» на основе твердотельных лазеров [3]. Имеются доказательства эффективности воздействия ультракороткоимпульсного излучения на фагоцитарную активность нейтрофилов, а также изменение биохимических показателей крови - повышение уровня малонового диальдегида, каталазы и глутатион-Б-трансферазы, в эритроцитах, влияющих на запуск реакции перекисного окисления липидов [47].

Экспериментальные исследования с данными приборами показали незначительные дозы синглетного кислорода в тканях при воздействии лазерного излучения. Как было показано ранее некоторыми авторами, низкие дозы синглетного кислорода обладают более выраженным биостимулирующим действием нежели деструктивным. Поэтому на основании терапевтических эффектов данное явление назвали светокислородной терапией [19]. Однако, на наш взгляд, такое название не совсем корректно, так как светотерапия может быть и с использованием нелазерных источников света. В тоже время, в экспериментальных исследованиях доказано, что диодное излучение не является когерентным и

поэтому при достижении объекта значительная его часть рассеивается и не обладает ни биостимулирующим, ни бактериостатическим действием [87].

Создание лазерного аппарата, имеющего компактные размеры, что достигается с использованием диодных лазерных технологий, а также с уникальными параметрами излучения, сочетающего в себе длины волн для поглощения кислорода и импульсное излучение, является основной задачей данного исследования. Нами был разработан и создан новый уникальный диодный лазер для медицинского применения с длиной волны излучения 1265 нм, способный генерировать наносекундное импульсное излучение [116]. Важной задачей является доведение данной разработки до серийного образца, для чего были проведены технические, токсикологические и клинические испытания с подачей заявки на получение регистрационного удостоверения.

Для терапии с использованием лазерного излучения с эффектами прямой генерации синглетного кислорода, на наш взгляд, светокислородная терапия не подходит, так как не отражает сути процессов. Нами было введено новое понятие - лазерная синглетная фотоокситерапия (ЛСФОТ), которое, как нам кажется, более полно и точно характеризует эффекты лазерного излучения с новыми уникальными гармониками [117, 119].

Методология и методы исследования

В настоящей работе проведено несколько групп экспериментов с лазерным модулем, сконструированным по заданным параметрам. Разработка технического задания с последующей разработкой технической документации и дальнейшим физическим построением лазерного устройства, являлось непосредственной частью исследования. После создания устройства были проведены лабораторные эксперименты по определению длины волны, мощности излучения и частоты излучения нового лазерного устройства. Далее была проведена серия лабораторных фотохимических экспериментов по определению прямой генерации синглетного кислорода в модельных средах и биологических жидкостях. Для первой серии экспериментов использовали ацетон, этиловый спирт и воду с

растворенным в них 1,3-дифенилизобензофураном (ДФИБФ), являющегося активной химической ловушкой синглетного кислорода. С помощью спектрофотометра оптическую плотность растворов определяли до и после сеансов облучения лазером. Для проведения экспериментов с биологическими жидкостями использовали плазму крови и ротовую жидкость, которые получали от волонтеров, предварительно уведомив их с помощью информированного согласия о использовании в эксперименте. Плазму крови получали из цельной крови с помощью центрифугирования 15 мин 3600 об/мин. Ротовая жидкость также центрифугировалась 10 мин при 30 000 об/мин. В образцы добавлялся оптический буфер ДФИБФ, затем исследования проводили по той же схеме, что и с модельными средами.

Следующим этапом в работе было проведение экспериментальных исследований по определению рабочих мощностных характеристик лазерного излучения нового диодного лазера, скорости движения оптического световода и величины воздушного зазора. Для этого был разработан и изготовлен материал, имитирующий мягкие ткани полости рта, с максимальной чувствительностью к длине волны 1265 нм, вместе с тем идентичных по своим физико-химическим свойствам слизистой оболочке полости рта. Были проведены исследования на соответствие данного материала параметрам лазерного излучения. В дальнейшем данный материал использовали для определения зависимости воздействия излучения лазера на ткани полости рта при различных режимах проведения манипуляций.

Кроме этого, проводили экспериментальные исследования по определению оптимальных рабочих параметров излучения при лечении патологических воспалительных заболеваний челюстно-лицевой области и полости рта. Для этого у лабораторных животных in vivo крыс линии Вистар моделировали воспаление пародонта, а затем на разных режимах мощности с различными экспозиционными дозами излучения проводили облучение тканей с использованием лазерного излучения с последующим изучением состояния тканей с помощью морфологического анализа. Во всех экспериментальных исследованиях вели

фотопротокол на этапах наблюдения клинических проявлений в полости рта животных. Все полученные количественные результаты были обработаны статистически.

Полученные результаты экспериментальных исследований позволили сформировать алгоритмы подготовки лазера и проведения лечения с использованием оптимальных рабочих параметров излучения, а также протоколы применения нового диодного лазера.

На этапе клинического применения нового лазерного устройства было проведено обследование 238 пациентов с различными стоматологическими заболеваниями. В клиническое исследование было включено 142 пациентов для изучения эффективности применения диодного лазера нового поколения в стоматологической практике в сравнении с существующими традиционными методиками фотодинамической терапии. У каждого пациента было получено информированное согласие на проведение лечения с использованием нового лазерного устройства, на основании включения, не включения и исключения. Лечение с использованием нового диодного лазерного устройства проводили у пациентов с использованием различных хирургических методик. Клиническая оценка эффективности нового диодного лазерного устройства проводилась при лечении у 142 пациентов различных стоматологических заболеваний с применением новой технология лазерной беспигментной фотоабляции. В клиническом исследовании проводили лечение заболеваний пародонта с использованием лазерного кюретажа пародонтальных карманов, при подготовке полости рта к протезированию, в дентальной имплантологии с проведением лазерной хирургии мягких тканей полости рта. У всех пациентов с применением новой лазерной технологии наблюдалось ускорение регенерации тканей и отсутствие осложнений как в ближайшие, так и отдаленные сроки наблюдения. В ближайшие сроки наблюдения в раннем постоперационном периоде отмечалось уменьшение боли, отека и гиперемии, отсутствие реакции регионарных лимфатических узлов. Результаты наблюдений в отдаленные сроки показали, что применение диодного лазера нового поколения с лазерной технологией

беспигментной фотоабляции, способствует стимуляции репаративных процессов в тканях пародонта и ускорения ремоделирования костной ткани, что способствует достижению устойчивых результатов лечения в отдаленные сроки наблюдения и значительному снижению количества рецидивов заболевания. Клиническое применение диодного лазера нового поколения позволило сформировать методики его применения при проведении лазерной фотоабляции и лазерной фотодинамической терапии без использования фотосенсибилизаторов в стоматологии.

Положения, выносимые на защиту

Генерация синглетного кислорода в тканях возможна без использования экзогенных фотосенсибилизаторов под действием наносекундного лазерного излучения с длиной волны близкой к максимуму поглощения кислорода с использованием диодного лазера нового поколения.

Наносекундное импульсное лазерное излучение с длиной волны близкой к максимуму поглощения кислорода является оптимальным для проведения беспигментной фотодинамической терапии в тканях.

Степень беспигментной генерации синглетного кислорода имеет прямую зависимость от мощности лазерного излучения, величины воздушного зазора между тканью и наконечником лазерного световода, скорости движения световода и времени воздействия.

Апробация лазера нового поколения с длиной волны 1265 нм демонстрирует перспективные результаты для проведения фотодинамической терапии без использования экзогенных фотосенсибилизатров и других хирургических операций на мягких тканях.

Степень достоверности результатов исследования

Достоверность результатов научной работы, обоснованность выводов и рекомендаций базируются на достаточном количестве лабораторных,

экспериментальных и клинических исследований. Лабораторные исследования были проведены с учетом методов вариационной статистики. Достоверность отличий средних величин изучаемых показателей судили по величине t-критерия Стьюдента. Статистически достоверными считали отличия, соответствующие оценке ошибки вероятности р<0,05. Результаты экспериментальных исследований оценивали с помощью морфологического анализа представляли в виде среднего значения ± стандартного квадратического отклонения (М ± а). Величина критического уровня значимости принималась равной 0,05, т.е. различия признавались статистически значимыми при p<0,05. Клинические исследования проводились с учетом современных высокоинформативных методов диагностики и лечения, с использованием актуальных и корректных методов статистической обработки материала, программного обеспечения MS Office Excel и Statistica for Windows 10.0, проведенных расчетов и аналитических методов описания полученных результатов.

Личный вклад автора

Автором лично проведено планирование научной работы, после углубленного анализа научной литературы, разработано техническое задание для проектирования нового лазерного модуля. Лично участвовал в процессе конструирования нового лазерного медицинского устройства на всех этапах изготовления.

Автор лично проводил лабораторные исследования, а также экспериментальные исследования с использованием координатно-измерительной техники при определении зависимости параметров лазерного излучения от расстояния до биологического объекта и скорости движения световода, проводил анализ экспериментальных и лабораторных исследований и интерпретацию результатов.

Автором разработаны новые технологии применения инновационных лазерных технологий в стоматологии при лечении различных стоматологических заболеваний.

Автор в рамках клинического этапа исследования проводил лечение пациентов с применением новых лазерных технологий, а также клинический и рентгенологический анализ результатов лечения пациентов с применением диодного лазера нового поколения в комплексном лечении различных стоматологических заболеваний в ближайшие и отдаленные сроки наблюдения.

Диссертантом проведена обработка статистических данных, анализ научной работы и интерпретация результатов, разработаны новые технологии применения лазерного излучения в стоматологии при лечении различных стоматологических заболеваний.

Автором лично проводилось оформление и подготовка научных публикаций, научных работ по теме диссертации, документов для получения патентов РФ.

Внедрение результатов исследования

Материалы и результаты диссертационного исследования внедрены в лечебный процесс клинического центра стоматологии ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова. Теоретические положения и результаты диссертации используются в программах обучения специалистов на кафедрах: хирургии полости рта, микробиологии, вирусологии и иммунологии, медицинской информатики, кожных и венерических болезней ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова, в том числе программах подготовки кадров высшей медицинской квалификации в ординатуре и аспирантуре. Теоретические и практические результаты работы внедрены в процесс обучения по программам магистратуры «Медицинская робототехника и мехатроника» в ФГБОУ ВО МГТУ «СТАНКИН».

В рамках работы проведены экспериментальные исследования по определению точности воспроизведения разрезов тканей по заданным траекториям в сравнении с проведением данных манипуляций врачом-хирургом. Проведена сравнительная оценка скорости движения лазерного инструмента, точности проведения разрезов и поддержания величины воздушного зазора между инструментом и тканью. Кроме этого, разработаны и защищены патентами РФ

дополнительные инструменты для отработки обучающимися новых лазерных технологий (Патент РФ на полезную модель № 173509 «Хирургический фантом» / Буйнов М.А., Базикян Э.А., Климов Д.Д., Подураев Ю.В., Чунихин А.А., заяв. № 2017105725 от 21.02.2017., опубл. 29.08.2017. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели». - 2017. - №25; Патент РФ на изобретение № 2647373 «Искусственная десна для имитации воздействия на биологическую ткань лазерного излучения» / Базикян Э.А., Чунихин А.А., Янушевич О.О., Буйнов М.А., Климов Д.Д., Подураев Ю.В. заяв. № 2017109202 от 21.03.2017., опубл. 15.03.2018. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели» - 2018. - №8). Методы проведения беспигментной фотодинамической терапии, представленные в изобретениях, способствуют применению индивидуальных методических подходов с подбором индивидуальных параметров лазерного излучения с учетом длины волны, дозы излучения, экспозиции. Такой подход позволяет перейти от эмпирического выбора параметров лазерного излучения к определению индивидуальных параметров, необходимых для применения в каждой клинической ситуации в зависимости от патологии, что позволяет к персонифицированному подходу к лечебному воздействию.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка новых лазерных инновационных медицинских технологий в стоматологии»

Апробация работы

Результаты диссертационного исследования доложены на совместном заседании сотрудников кафедр хирургической стоматологии, хирургии полости рта, пародонтологии, биологической химии стоматологического факультета, медицинской информатики лечебного факультета и лаборатории медико-роботических цифровых технологий НИМСИ ФГБОУ ВО «МГМСУ им. А.И. Евдокимова» Министерства Здравоохранения РФ 04 февраля 2020 года.

Основные положения работы представлены на 16-ти конференциях и симпозиумах:

- XI Всероссийской науч.-практич. конф-ции «Образование, наука и практика в стоматологии» симпозиум «Современные лазерные технологии в стоматологии» (Москва, 10-12 февраля 2014 г.),

- Международном форуме университетской науки 2014 совместно с II Международным конгрессом по биоревматологии (BRIC GARN 2014 EURASIA) «Достижения фундаментальных наук и персонифицированной медицины в решении проблем системного и аутовоспаления» Конференция «Инновационные минимально инвазивные оперативные технологии» (Москва, 5-7 июня 2014 г.),

- Ежегодной всероссийской школе-семинаре «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине - 2014» (Саратов, 5-7 ноября 2014 г.),

- Ежегодной всероссийской школе-семинаре «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине - 2015» (Саратов, 10-12 ноября 2015 г.),

- Всероссийской молодежной научной школе-конференции «Практическая биофизика» (Саратов, 20-21 ноября 2015 г.),

- IV Форум университетской науки «Научное медицинское прогнозирование: молекулярно-генетические аспекты, триггеры патогенеза, ятрогенные влияния», 19 мая 2016 года, г. Москва.

- Научном симпозиуме: «Роботомедицинские технологии. Взгляд в будущее» в рамках XIV Всеросс. стомат. форума «Дентал-ревю. Стоматологическое образование, наука, практика» (Москва, 6-9 февраля 2017 г.),

- XXIV Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва 10-13 апреля 2017 г.),

- Всероссийской юбилейной науч-практич. Конф-ции «Актуальные вопросы челюстно-лицевой хирургии и стоматологии», посвященная 80-летию со дня рождения профессора М.А. Слепченко» (Санкт-Петербург, 21-22 ноября 2017 г.),

- Научном симпозиуме: «Достижения и инновации в хирургической стоматологии» в рамках XV Всеросс. стомат. форума «Дентал-ревю. Стоматологическое образование. Наука. Практика» (Москва, 12-14 февраля 2018 г.),

- 6-ом Росс/ симпозиуме с международным участием: Полупроводниковые лазеры: физика и технология (Санкт-Петербург, 13-16 ноября 2018 г.),

- Профессорской сессии: «Эстетические вопросы в хирургии полости рта. Сложные случаи в клинике детской челюстно-лицевой хирургии: новые решения

острых проблем» в рамках XVI Всеросс. стомат. форума «Дентал-ревю. Стоматологическое образование. Наука. Практика» (Москва, 11-13 февраля 2019

г.),

- VI Форуме университетской науки «Научное медицинское прогнозирование: молекулярно-генетические аспекты, триггеры патогенеза, ятрогенные влияния» (Москва, 14 мая 2019 г.),

- 24th Congress of the European Association of Dental Public Health (Ghent, Бельгия, 12-14 September, 2019),

- XXX Международной конференции «Лазеры в науке, технике, медицине» (2-4 октября 2019 года), г. Москва

- Научно-практическая конференция с международным участием «Лазеры в медицине» (Москва, 25 октября 2019 г.).

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

Диссертация соответствует паспорту научной специальности 14.01.14 -стоматология; формуле специальности: стоматология - область науки, занимающаяся изучением этиологии, патогенеза основных стоматологических заболеваний (кариес зубов, заболевания пародонта и др.), разработкой методов их профилактики, диагностики и лечения. Совершенствование методов лечения стоматологических заболеваний будет способствовать сохранению здоровья населения страны; области исследований согласно пунктам 2, 3, 6; отрасли наук: медицинские науки.

Публикации

Опубликовано по материалам исследования 44 печатные работы, в том числе 30 работ в изданиях, входящих в «Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций ...» Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации, 9 патентов на изобретения, опубликованных в

центральной печати, 5 публикаций в международных изданиях, включенных в базы данных Scopus и Web of science:

1. Чунихин, А.А. «Возможности применения фотодинамической лазерной терапии при лечении хронического пародонтита» / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, Н.В. Сырникова // Dental Forum. - 2014. - №4. - С. 100-101.

2. Чунихин, А.А. Пути совершенствования малоинвазивных лазерных технологий в стоматологии с использованием фотодинамических эффектов, возбуждаемых короткоимпульсными диодными лазерными генераторами. / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, А.А. Красновский, Н.В. Сырникова // Медицина критических состояний. - 2014. - №3 - с.81-85.

3. Патент РФ на изобретение № 2552911 МПК А6Ш 5/067 Способ хирургического лечения хронического пародонтита. / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, О.О. Янушевич [и др.], заяв. № 2014105893/14 от 19.02.2014., опубл. 10.06.2015. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели». - № 16. - 2015. -11 с.

4. Чунихин, А.А. «Перспективы совершенствования малоинвазивных лазерных технологий в фотодинамической терапии стоматологических патологий» / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, А.А. Красновский, Н.В. Сырникова, А.Г. Чобанян // Российская стоматология. - 2015. - №2. - С. 70-74.

5. Чунихин, А.А. «Малоинвазивные лазерные технологии на основе роботизированных мультифункциональных комплексов в челюстно-лицевой хирургии и стоматологии» / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян // Российский стоматологический журнал - 2016. - Т. 20 (№5), - С. 228-231.

6. Чунихин, А.А. «Разработка наносекундного лазерного модуля, встраиваемого в роботизированный многофункциональный хирургический комплекс для малоинвазивной терапии патологии челюстно-лицевой области и определение эффектов его воздействия на плазму крови» / А.А. Чунихин, М.Ю. Саакян, С.И. Гажва, Э.А. Базикян // Современные технологии в медицине - 2016. - Т. 8 (№4). - С. 30-35

7. Чунихин, А.А. Лазерный модуль для фотодинамической терапии и робот-ассистированной микрохирургии в стоматологии. / А.А. Чунихин, Э.А.

Базикян, НА. Пихтин // Письма в журнал технической физики. - 2017. - 43(11)

- С. 12-19.

8. Chuniknin, A.A. «A laser unit for photodynamic therapy and robot-assisted microsurgery in dentistry» / A.A. Chuniknin, E.A. Bazikyan, N.A. Pikhtin // Technical Physics Letters. - 2017. - 43(6). - P. 507-510.

9. Чунихин, А.А. Светокислородный эффект в плазме крови in vitro при использовании наносекундного лазерного модуля нового поколения. / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, Н.В. Сырникова, А.Г. Чобанян, Д.А. Макарова, Е.В. Ахмазов // Российская стоматология. - 2017. - Т.10 (1). - С. 32-33.

10. Чунихин, А.А. «Сравнительная оценка эффективности генерации синглетного кислорода лазерным наносекундным модулем робототехнического хирургического комплекса в модельных биохимических средах» / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, Н.В. Сырникова, А.Г. Чобанян // Российская стоматология. - 2017.

- Т.10 (2). - С. 30-35.

11. Патент РФ на полезную модель № 172817 Лазерная роботизированная медицинская установка. / Базикян Э.А., Чунихин А.А., Янушевич О.О. [и др.], заяв. № 2017114622 от 27.04.2017., опубл. 25.07.2017. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели». - 2017. - №21. - 9с.

12. Патент РФ на полезную модель № 173509 Хирургический фантом. / Буйнов М.А., Базикян Э.А., Климов Д.Д., Подураев Ю.В., Чунихин А.А., заяв. № 2017105725 от 21.02.2017., опубл. 29.08.2017. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели». - 2017. - №25. - 7с.

13. Базикян, Э.А. Перспективные лазерные технологии в терапии заболеваний пародонта. / Э.А. Базикян, Н.В. Сырникова, А.А. Чунихин // Пародонтология. - 2017. - № 3(84). - С. 55-59.

14. Чунихин, А.А. Экспериментальная наносекундная лазерная окситерапия болезней пародонта. / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, Н.В. Сырникова, О.В. Зайратьянц // Dental Forum. - 2017. - № 4 (67). - С. 80.

15. Патент РФ на изобретение № 2635773 Лазерный импульсный мoдуль для комплексной терапии, гипертeрмии и хирургии зaбoлeвaний челюстно-лицевой

области. / Базикян Э.А., Чунихин А.А., Янушевич О.О. заяв. № 2016129331 от 19.07.2016., опубл. 15.11.2017. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели». -2017. - №32. - 13с.

16. Чунихин, А.А. Оценка эффективности наносекундной лазерной роботизированной хирургии при проведении малоинвазивных операций в челюстно-лицевой области в эксперименте. / А.А. Чунихин, Ю.В. Подураев, А.А. Воротников, Д.Д. Климов, М.Ю. Саакян, Э.А. Базикян // Современные технологии в медицине. 2017, - Т.9(№4). - с.123-130.

17. Чунихин, А.А. Фотохимический эффект выделения синглетного кислорода в биохимических средах под действием наносекундного лазерного излучения. / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, Н.В. Сырникова, А.Г. Чобанян, Д.А. Макарова, Е.В. Ахмазов // Стоматология. -2017. - Т.96(6), вып.2. - с. 67.

18. Чунихин, А.А. Многофункциональный лазерный модуль для терапии заболеваний челюстно-лицевой области с использованием роботической хирургии. / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян // Медицинская физика. - 2017, - Т. 76 (№4). - с. 4550.

19. Чунихин, А.А. «Оценка эффективности наносекундной лазерной терапии болезней пародонта в эксперименте» / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, О.В. Зайратьянц // Российская стоматология. - 2017. - Т.10 (4). - С. 3-7.

20. Базикян, Э.А. «Морфологическая оценка синглетной фотоокситерапии при лечении заболеваний пародонта в экспериментальном исследовании». / Э.А. Базикян, Н.В. Сырникова, А.А. Чунихин, О.В. Зайратьянц // Стоматология. - 2018. - Т.97(№1) - с.22-26.

21. Патент РФ на изобретение № 2647373 Искусственная десна для имитации воздействия на биологическую ткань лазерного излучения. / Базикян Э.А., Чунихин А.А., Янушевич О.О., Буйнов М.А., Климов Д.Д., Подураев Ю.В. заяв. № 2017109202 от 21.03.2017., опубл. 15.03.2018. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели» - 2018. - №8. - 7с.

22. Vorotnikov, A.A. Cutting velotity ассигасу as а сгйепоп for сотрагт§ robot trajectories апё тапиа! movements for теёюа! industry. / A.A. Vorotnikov, D.D.

Klimov, E.V. Romash, O.S. Bashevskaya, Yu.V. Poduraev, E.A. Bazykyan, A.A. Chunihin // Mechanics & Industry. - 2017. -V18(7). - P.712-721.

23. Vorotnikov, A.A. Standard deviation from the average cutting velocity as a criterion for comparing robot trajectories and manual movements of a doctor for performing surgical operations in maxillofacial surgery. / A.A. Vorotnikov, M.A. Buinov, S.V. Bushuev, Yu.V. Poduraev, A.A. Chunihin // International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research. - 2018. - V.7 (3). -P. 319-323.

24. Патент РФ на изобретение № 2652565 Сштоб лечения oдoнтoгенных забoлеваний c исшльзованием лазeрной фoтoдинамичеcкой синглeтнoй окситeрaпии. / Базикян Э.А., Чунихин А.А., Широков Ю.Е., Сырникова Н.В., Чобанян А.Г., Ахмазов Е.В., Базикян О.А., Зудина М.Н. заяв. № 2017113438 от 19.04.2017., опубл. 26.04.2018. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели». -2018. - №12. - 9с.

25. Чунихин, А.А. «Морфологическая оценка влияния низкоэнергетического наносекундного лазерного излучения на репаративный остеогенез в эксперименте». / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, А.Г. Чобанян // Российская стоматология. - 2018. - Т.11(1). - С. 29-31

26. Чунихин, А.А. «Изучение влияния лазерной фотоокситерапии в комплексном лечении болезней пародонта по результатам экспериментального исследования in vivo с применением морфологических методов оценки». / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, Н.В. Сырникова // Российская стоматология. - 2018. -Т.11(1). - С. 31-32

27. Чунихин, А.А. Базикян Э.А. «Влияние лазерного излучения на репаративный остеогенез и ремоделирование костной ткани челюстно-лицевой области. Часть I». // Пародонтология. - 2018. - № 3(88). - С. 12-15.

28. Чунихин, А.А. Изучение особенностей ремоделирования костной ткани под действием низкоэнергетической наносекундной лазерной терапии с применением лазерного устройства для роботизированной хирургии в экспериментальном морфометрическом исследовании. / А.А. Чунихин, Э.А.

Базикян, О.В. Зайратьянц, М.Я. Алимова // Российская стоматология. - 2018. -№11(3). - С.29-34.

29. Chunikhin, A.A. Technical testing and confirmation of the photochemical properties of a new nanosecond semiconductor laser generator for medical use. / A.A. Chunikhin, E.A. Bazikyan, N.A. Chunikhin, K.M. Akimova, A.A. Kalantaryan, A.T. Manukyan. // International Journal of Mechanical Engineering & Technology. -2018. - V.9. - I.11. - P.1831-1838.

30. Чунихин, А.А. «Влияние лазерного излучения на репаративный остеогенез и ремоделирование костной ткани челюстно-лицевой области. Часть II». / А.А. Чунихин, Э.А Базикян // Пародонтология. 2018. - № 4(89). - С.22-26.

31. Чунихин, А.А. Малоинвазивные лазерные технологии в лечении болезней пародонта. / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян // Российская стоматология. -2018. - №11(4). - С.42-49.

32. Чунихин А.А. «Иммуногистохимическая оценка репаративного остеогенеза в костной ткани челюстей под действием наносекундного импульсного лазерного излучения в экспериментальном исследовании in vivo». / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, А.Г. Чобанян, О.В. Зайратьянц // Современные проблемы науки и образования. - 2018. - № 6. - С.147-155.

33. Bazikyan, E.A. Determination of spectral-frequency characteristics and comparative experiments to evaluate the efficiency of singlet oxygen generation in model biochemical environments of a new nanosecond laser medical device. / E.A. Bazikyan, A.A. Chunikhin, M.N. Zudina, N.A. Chunikhin, D.A. Makarova, I.V. Masterova // International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET). - 2018. - V.9 (13). - P.1653-1665.

34. Чунихин, А.А. Сравнительная морфометрическая оценка регенераторных механизмов в тканях пародонта при лечении модельного пародонтита с использованием различных видов лазерного излучения в эксперименте. / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян // Журнал научных статей «Здоровье и образование в XXI веке». - 2019. - №2. - С.9-12.

35. Чунихин, А.А. Экспериментальная низкоэнергетическая наносекундная лазеротерапия и микрохирургия модельного пародонтита с использованием морфологического анализа. / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, Н.А. Чунихин // Проблемы стоматологии. - 2019. - Т. 15. - № 1 - С.80-86. DOI: 10.18481/2077-7566-2018-15-1 -80-86.

36. Чунихин, А.А. «Сравнительная оценка влияния лазерного излучения на регенерацию тканей пародонта в экспериментальном морфометрическом исследовании in vivo» / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян // Современная наука: Актуальные проблемы теории и практики. Серия «Естественные и Технические Науки» - 2019. - №3. - С.206-211.

37. Патент РФ на изобретение № 2687568 Российская Федерация МПК A61N 5/067 Универсальное лазерно-диодное медицинское устройство / Базикян Э.А., Чунихин А.А., Янушевич О.О. заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» - № 2018122791 от 22.06.2018., опубл. 15.05.2019. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели» - 2019. - №14. - 12с.

38. Чунихин, А.А. Лазерная терапия квазинепрерывным излучением 1265 нм в лечении болезней пародонта (экспериментальное исследование) / А.А. Чунихин, Э.А. Базикян, А.В. Иванов, И.П. Шилов // Лазерная медицина - 2019. -Т.23. №2. - С.31-36.

39. Базикян, Э.А. Влияние низкоэнергетической наносекундной лазерной терапии на репаративный остеогенез in vivo. / Э.А. Базикян, А.А. Чунихин, А.Г. Чобанян, Е.В. Ахмазов, Г.Н. Журули, М.Ю. Саакян, О.В. Зайратьянц // Современные технологии в медицине. - 2019. - Т.11. (№2). - С. 44-49.

40. Патент РФ на изобретение № 2693216 Российская Федерация МПК A61B Роботизированный мультифункциональный лазерный хирургический комплекс / Янушевич О.О., Базикян Э.А., Чунихин А.А., Воротников А.А., Климов Д.Д., Подураев Ю.В. // заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский государственный медико-стоматологический университет имени

A.И. Евдокимова» - № 2018129157 от 24.05.2018., опубл. 01.07.2019. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели» - 2019. - №19. - 13с.

41. Патент РФ на изобретение № 2696228 Российская Федерация ^oco6 кoмплекcнoй терапии бoлезней парoдoнта с пoмoщью лазершй микрoхирургии и сингл етной фотooкситерапии / Базикян Э.А., Чунихин А.А., Гаджикулиев С.А., Царев В.Н., Базикян О.А., Чунихин Н.А. // заявители и патентообладатели Базикян Э.А., Чунихин А.А. - № 2018140433 от 16.11.2018., опубл. 31.07.2019. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели» - 2019. - №22. - 8с.

42. Chunikhin, A.A. Comparative experimental assessment of the accuracy of nanosecond laser surgery of the oral cavity when the instrument is moved by a robotic complex and a surgeon. / A.A. Chunikhin, E.A. Bazikyan, Yu.V. Poduraev, A.A. Vorotnikov, D.D. Klimov // Russian Open Medical Journal. - 2019. - V.8 (3): e0307.

43. Чунихин, А.А. «Сравнительная морфометрическая оценка влияния лазерного излучения на регенерацию тканей пародонта в экспериментальном исследовании in vivo» / А.А. Чунихин, Н.В. Сырникова, Е.Г. Амирханова / // Российская стоматология. - 2020. - №1. - С. 47-49.

44. Чунихин, А.А. «Стимуляция репаративного остеогенеза челюстных костей низкоинтенсивным лазерным излучением» / А.А. Чунихин, А.Г. Чобанян,

B.В. Бекметов, Е.Г. Амирханова // Российская стоматология. - 2020.- №1. -С. 4951.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа изложена на 295 страницах текста компьютерного набора и состоит из введения, обзора литературы, характеристик материалов и методов исследования, глав с результатами собственных исследований и обсуждения полученных результатов, заключения, выводов и практических рекомендаций. Список литературы содержит 183 отечественных и 193 иностранных источников. Диссертация иллюстрирована 26 таблицами и 69 рисунками, 9 приложениями.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Современные аспекты применения лазерных технологий в стоматологии

В современной медицинской практике лазерные технологии применяются достаточно широко в различных отраслях для воздействия на ткани организма, как с целью проведения препарирования мягких и твердых тканей, так и для стимуляции биологических процессов. Лазерные технологии наиболее успешно применяются в офтальмологии [153, 168, 193], хирургии [91, 154, 197, 338], дерматологии [66, 172, 248], в онкологии [341]. Интенсивными темпами лазерные технологии внедряются в стоматологию и челюстно-лицевую хирургию [89, 125, 147, 211, 219]. В последние годы стремительное развитие получила фотодинамическая лазерная терапия во всех областях медицины, в том числе в стоматологии, как высокоэффективный метод немедикаментозной антимикробной терапии [179, 294, 330]. Развитие новых медицинских технологий, методик лечения способствует стимулированию развития медицинской техники и создания новых лазерных аппаратов и технологий для повышения эффективности и безопасности лечения различных заболеваний.

1.1.1. История развития лазеров (краткий экскурс)

Теория, послужившая закладным камнем для открытия лазерного излучения, была выдвинута Альбертом Эйнштейном в 1917 году, заключалась в возможности стимулирования излучения для получения направленного пучка волнового излучения. В 1954 г. отечественные ученые Прохоров А.М. и Басов Н.Г. одновременно с американским ученым Н. То^^еБ отрыли принцип генерации и квантового усиления электромагнитных волн, что легло в основу создания мазера (электромагнитного квантового генератора). Продолжающиеся поиски возможности усиления инфракрасного и видимого светового излучения привели к

созданию в 1960 году первого функционирующего лазерного аппарата (оптического квантового генератора) Т. Мшшап на основе рубина (оксида алюминия с примесью хлора) [293]. В этом устройстве рубиновый стержень, с нанесенным на торцы серебром, стимулировался излучением газоразрядной лампы, что вызывало усиленное узконаправленное излучение с определенной длиной волны.

Методы светотерапии находили достаточно эффективное применение в медицине и до изобретения лазеров. Датский ученый Нильс Финсен с конца XVIII века занимался изучением терапевтического воздействия света при лечении дерматологических заболеваний. Лечение проводилось с использованием дуговой угольной лампы, испускающей ультрафиолетовое излучение с силой тока 25 А. За труды по лечению волчанки с помощью концентрированного излучения Нильс Финсен получил Нобелевскую премию в 1903 году [252]. Появление усиленного светового квантового излучения способствовало развитию изучения лазеров в медицине, что привело к первому опыту применения лазеров для лечения болезней радужной оболочки и сетчатки глаза в офтальмологии. Советский ученый врач офтальмолог Линник Л.А. применил лазерное излучение в медицине в 1963 году и впервые в мире осуществил успешную лазерную коагуляцию сетчатки глаза человека. Одновременно немецкий врач Н. Zweng сообщил об успешном применении лазерного излучения в офтальмологической практике для коагуляции сетчатки глаза [376]. В последующие годы интерес к применению лазеров в медицине и, в частности в стоматологии, значительно увеличился. Совершенствование технологий и развитие микроэлектроники позволило оптимизировать дизайн лазерных медицинских аппаратов и снизить их стоимость, что способствует внедрению новых методик диагностики и лечения с применением лазеров, позволяющих реализовать эффекты светового воздействия на биологические ткани на более высоком уровне [22, 60, 236, 249, 258, 301].

1.1.2. Виды лазеров, используемых в медицине и в стоматологии

Квантовое усиление света возможно на различных длинах волн, как в видимом спектре (400-800 нм), так и в инфракрасном диапазоне (800-11000 нм).

Длина волны лазерного излучения является одним из важных параметров, который определяет область применения лазеров. Для изготовления лазеров определенной длины волны используются различные активные среды. По типу рабочего вещества лазерные устройства делятся на газовые, лазеры на красителях, лазеры на парах металлов, твердотельные лазеры и лазеры на основе полупроводниковых диодов. Наибольшее применение в медицине нашли газовые лазерные устройства, твердотельные и диодные лазеры. Из газовых лазеров наибольшее распространение получили СО2-лазеры. Углекислотные лазеры на основе диоксида углерода CO2 с длиной волны 10600 нм в дальнем инфракрасном диапазоне излучения применяются для операций на мягких тканях, но имеют широкие насадки для выхода излучения диаметром более 1 см, поэтому не обладают высокой прецизионностью воздействия на ткани и находят свое применение в основном в дерматологии, где требуются высокая мощность излучения на обширные зоны воздействия [335].

Практически все виды твердотельных лазеров, в качестве излучателей которых выступают кристаллы и стекло, находят широкое применение в медицине и в стоматологии. Наиболее часто используемый кристалл для производства твердотельных лазеров - иттрий-алюминиевый гранат (Yttrium-Aluminum-Garnet -YAG). В основной материал добавляется небольшое количество ионов хрома, неодима, эрбия для усиления выброса энергии и изменения длины волны излучения. Получаются соединения, которые дают названия лазерам - Nd:YAG (Neodymium:Yttrium-Aluminum-Garnet), Er:YAG (erbium: yttrium-aluminum-garnet), Er.Cr:YAG (erbium. сЬгошшш: yttrium-aluminum-garnet),

Неодимовые лазеры Nd:YAG (Neodymium:Yttrium-Aluminum-Garnet) на основе иттрий-алюминиевый граната, легированного неодимом, с длиной волны 1064 нм наибольшее применение нашли в косметологии и дерматологии из-за возможности проникновения в глубокие слои дермы [97, 104, 137]. Метаанализ современных исследований, проведенный Sgolastra F., Severino M., Petrucci A. et al. (2014) [346] показал «повышение эффективности лечения болезней пародонта при использовании Nd:YAG - лазера совместно с SRP». Авторы отмечают, что в

большинстве исследований наблюдались достоверные различия в снижении глубины зондирования пародонтальных карманов и кровоточивости десны. В то же время не было отмечено существенных различий в группах с использованием дополнительно лазерного воздействия неодимового лазера и без его применения по расчетам клинического уровня прикрепления десны и изменения пародонтального индекса. Результаты этого мета-анализа позволяют предположить, что использование Nd:YAG лазера в комплексе с традиционной нехирургической терапией пародонта не обеспечивает достаточных преимуществ и не обладает выраженными биостимулирующими и антисептическими свойствами [346].

Эрбиевые лазеры особенно эффективны для работы с твердыми тканями. К таким лазерам относятся Er:YAG (erbium: yttrium-aluminum-garnet) легированный эрбием иттрий-алюминиевый гранат с длиной волны 2940 нм и Er: YSGG (erbium: yttrium-scandium-gallium-garnet) иттрий-скандий-галлиевый гранат, легированный эрбием с длиной волны 2780 нм [146]. Широкие возможности эрбиевых лазеров позволили им найти применение в различных областях медицины - гинекологии, урологии, дерматологии [77, 111, 137]. Кроме этого существует еще множество лазеров, таких как на титанилфосфате калия KTiOPO4 (KTP), импульсный лазер на красителе (LPDL), александритовый лазер (Alex), рубиновый лазер (Ruby), аргоновый лазер (Argon), эксимерные лазеры (Excimer) не нашедшие широкого применения в медицине из-за сложности изготовления и габаритных размеров. Такие лазеры находят широкое применение в промышленности [256].

Наибольшее применение в медицине и стоматологии нашли диодные лазеры, благодаря компактным размерам и ближней ИК области излучения с диапазоном длин волн 810 -980 нм [59, 82, 144, 170].

До недавнего времени медицинские лазеры подразделяли на несколько групп

- по возможности применения для различных тканей;

- по степени интенсивности лазерного излучения.

По возможности применения к тем или иным тканям лазеры относят к группам для применения на мягких тканях и на твердых тканях. Лазерное излучение с длинами волн, используемых для препарирования твердых тканей, обладает максимальным

поглощением в воде. Эрбиевые лазеры наиболее подходят для препарирования и абляции твердых тканей - костной ткани, эмали и дентина зуба. Такие лазеры чаще всего используют для препарирования кариозных полостей и костной ткани при проведении челюстно-лицевой хирургии. За счет поглощения молекул воды возникает гидрокинетический эффект на поверхности тканей, который способствует проведению абляции твердых тканей. Однако, в исследованиях современных ученых показаны низкая коагуляционная и антибактериальная эффективность эрбиевого лазера [225, 335, 344].

В стоматологии эрбиевые лазеры нашли достаточно широкое и эффективное применение в костной хирургии, в частности при лечении радикулярных кист челюстей. Применение эрбиевого лазера способствует снижению травмы во время операции, ускорению процессов регенерации тканей, уменьшению местной иммуносупрессии в области оперативного вмешательства [143]. Однако, в связи с вышеописанными недостатками, применения только эрбиевого лазера при лечении радикулярных кист челюстей недостаточно. Часто сочетанное использование эрбиевого и неодимового лазеров позволяет добиться большей эффективности лечения при стабильно низкой травматизации тканей. Эрбиевый лазер позволяет добиться послойного рассечения тканей, а неодимовый позволяет проводить эффективную абляцию оболочки радикулярной кисты и ее фрагментов, а также неорганическое оплавление дентина с запечатыванием дентинных канальцев. При этом неодимовый лазер обладает значительно выраженным антибактериальным действием [102, 148, 172, 335].

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Чунихин Андрей Анатольевич, 2020 год