THE PLASMA FLOWS IN SURGICAL PRACTICE

Full Text

Специфика плазменно-физического воздействия Многие из физических факторов хирургического воздействия на биологические ткани имеют многолетнюю историю. Одним из таких средств является плазменная технология. Плазменные потоки (ПП), применяемые в клинической практике, образуются при прохождении инертного газа (аргон, гелий) или струи атмосферного воздуха через дуговой разряд между электродами генератора (плазматрона). За счёт мощнейшей электромагнитной «бомбардировки» происходит ионизация молекул рабочего газа; процесс возбуждения электронов сопровождается переходом последних на более высокий энергетический уровень [1]. В небольшом пространстве устройства образуется поток физической плазмы. Особенностью последней является очень короткий период «жизни»: после прохождения через область постоянной электрической дуги (по сути после устранения источника воздействия) плазма рекомбинирует, т. е. подвергается обратной ионизации. Рекомбинация - экзотермический процесс с выделением энергии, расходуемой на образование квантов светового излучения и повышение кинетической энергии атомов, которая сразу же преобразуется в термическую энергию (ТЭН). В конечном счёте на выходе из плазматрона имеем исходный нейтральный газ запредельно высокой температуры и скорости истечения [2, 3]. Температура раскалённой струи варьирует от 2500 до 15 0000С. Длина светящейся части газового факела составляет 10-15мм, а диаметр не превышает 3 мм. Концентрация столь огромных эквивалентов ТЭН в небольшом пространстве позволяет ПП при отсутствии механического контакта раны с рабочей частью установки легко и быстро рассекать биологические ткани путём мгновенного испарения (вапоризации, фульгурации). Одновременно происходит коагуляция мелких кровеносных и лимфатических сосудов, стерилизация зоны вмешательства [4-6]. Огромный энергетический потенциал позволяет осуществлять как точечную коагуляцию (на площади поверхности примерно 1 мм2), так и площадную (до 200-300 мм2). Глубина рассечения за один проход на паренхиматозных органах составляет до 10 мм. При воздействии ПП на биологическую ткань формируется область характерных термических изменений [7, 8]. Микроскопически она представлена четырьмя слоями. Наиболее поверхностный - это карбонизированный слой некроза, являющийся исходом внезапного чрезмерного термического воздействия. Более глубокий губчатый слой некроза - пористая герметичная структура, состоящая из обезвоженных органических соединений. Между ней и неповреждённой тканью за счёт интенсивного нагрева ткани образуется компактный слой, являющийся по сути пограничным с подлежащими жизнеспособными тканями. Таким образом, формируется пласт деструктурированных тканей, окружённый общим коагуляционным слоем, который в свою очередь обеспечивает надёжный лимфо- и гемостаз. В ходе комплексных исследований было установлено, что изменения, происходящие в тканях печени, селезёнки и легких под действием ПП, идентичны по характеру заживления [9, 10]. Высокоэнергетический поток в окружающей среде быстро остывает, температура его критически падает до безопасного уровня: на 2-3мм в стороне от плазменной струи температура воздуха не превышает 33-350С. Это позволяет хирургу относительно безопасно и свободно манипулировать даже в условиях глубокой операционной раны, не опасаясь повредить близлежащие ткани и важные анатомические структуры. Все изменения в тканях поверхностны и контролируются зрением оперирующего хирурга. При контакте атмосферного воздуха с ПП, а также под влиянием ультрафиолетового излучения из него синтезируется озон. Тепловое излучение, сопровождающее физическую плазму во всём спектральном диапазоне, обеспечивает физиотерапевтический эффект [11]. Все вышеперечисленные факторы оказывают мощное антимикробное и стимулирующее действие на рану, заметно ускоряют процессы грануляции и эпителизации, улучшая микроциркуляцию тканей [12-14]. Поскольку генерация физической плазмы происходит внутри плазматрона, никакого электрического воздействия на тело пациента не оказывается в отличие от электрохирургических средств. Это особенно важно у лиц с имплантированным кардиостимулятором [5]. Применение ПП в хирургической практике Первые клинические работы по применению плазменной технологии были начаты в 70-е годы прошлого столетия в США [15-17]. Созданные тогда генераторы были предназначены исключительно для диссекции мягких тканей и получили названия «plasma scalpel» (плазменный скальпель), «thermal knife» (термический нож). Они генерировали ионизированную струю небольшой мощности (до 70 Вт) с температурой на выходе до 3700ºС. Из-за недостаточной мощности исследователям приходилось длительное время воздействовать ПП на ткани, что вызывало значительный перегрев и повреждение клеточно-тканевых структур вне зоны обработки [18]. Кроме того, по единичным данным, имела место гибель подопытных животных в экспериментах в результате воздушно-газовой эмболии, обусловленной технологическими недочётами в системе охлаждения установок-пионеров. Дальнейшие научно-практические изыскания в данной области по не совсем понятным причинам в западных странах были приостановлены. Первые зарубежные плазматроны (двухэлектродные) не позволяли достичь оптимальных параметров ПП. Позднее были предложены модификации в виде трёхэлектродных устройств, в которые затем были добавлены межэлектродные вставки для увеличения коэффициента полезного действия и оптимизации параметров струи. Благодаря этому с середины 90-х годов прошлого столетия началась новая эра в развитии плазменной технологии на Западе, появились хирургические установки, использующие в качестве рабочего газа аргон: вначале Plasmsurg 101 (Швеция), CoagSafeтм (США), а затем PlasmajetTM (Великобритания). Несколько клинических работ по применению различных моделей плазменного скальпеля опубликовано китайскими исследователями [19, 20]. В нашей стране становление плазменной хирургии связано с именами профессоров В.С. Савельева и Г.И. Лукомского, которые еще в конце 80-х годов прошлого столетия доказали эффективность технологии при выполнении оперативных вмешательств на паренхиматозных органах и мягких тканях. Положительные результаты экспериментальных и клинических исследований позволяют успешно применять плазменную технологию: ◆при холецистэктомии (как традиционной, так и видеолапароскопической) - на этапе обработки ложа жёлчного пузыря. Время операции сокращается, если отсечение жёлчного пузыря производить плазменным скальпелем. В послеоперационном периоде ни в одном наблюдении не отмечено крове- или жёлчеистечения по дренажам [4]; ◆в ходе проведения резекции печени, органосохраняющих вмешательств на селезёнке, при выполнении резекции желудка, кишечника, а также обработке остаточной полости у пациентов с эхинококкозом различной локализации [9, 21-25]; ◆в оперативной гинекологии - в ходе проведения органосохраняющих операций на яичниках и матке через классический и лапароскопический доступы [5, 26-28]; ◆во время вмешательств по поводу злокачественных новообразований различной локализации: высокотемпературная плазменная струя в ходе удаления опухолевого очага вызывает некроз клеток в пограничной с разрезом области, а стимулирующее воздействие высокими энергиями улучшает результаты реконструктивно-пластических пособий у данной категории больных [29, 30]; ◆в торакальной хирургии. Наиболее эффективным оказалось использование ПП при коагуляции раневой поверхности лёгкого по линии резекции; для стерилизации и герметизации деплеврезированной поверхности лёгкого (после его декортикации); при деструкции патологических тканей (шварты, фибриновые наложения) у больных эмпиемой плевры. Плазменная энергия при этом обеспечивает надёжный гемо- и аэростаз на обширных раневых поверхностях легкого, не приводит к деформации лёгкого и не препятствует его быстрому и полному расправлению [31-34]; ◆при вмешательствах на ЛОР-органах (тонзиллэктомия) и в хирургической стоматологии, в том числе при лечении пациентов с флегмонами челюстно-лицевой области и заглоточного пространства [35, 36]; ◆в комбустиологии, военно-полевой и гнойной хирургии [11, 13, 37-39]. Плазменная обработка в различных режимах широко применяется почти 30 лет в ходе хирургической обработки и дальнейшего этапного лечения термических, огнестрельных и минно-взрывных поражений, различных гнойно-некротических ран, пролежней и трофических язв; ◆в травматологии и ортопедии плазменно-физическая коагуляция раневой полости рекомендуется для гемостаза и профилактики инфекции в ходе остеосинтеза, удаления костно-хрящевых опухолей различной локализации, эндопротезирования коленного и тазобедренного суставов [40]. За весь период становления плазменной хирургии в нашей стране было создано несколько типов высокоэнергетических установок, работающих на инертном газе: СУПР-М, СУПР-2М, Факел-3, Факел-7, УМПР-20 («Прометей»), СП-ЦПТ. Они выпускались серийно в течение последних 15-20 лет. Несколько десятков установок модельного ряда СП-ЦПТ продолжают успешно эксплуатироваться в России и странах СНГ. Воздушно-плазменная технология и её особенности Определённые трудности в сервисном обслуживании плазменных установок, работающих на инертном газе, привели отечественных конструкторов к оригинальной идее заменить дорогостоящий аргон атмосферным воздухом. С этой целью коллективом сотрудников МГТУ им. Н.Э. Баумана в начале 90-х годов ХХ века впервые в мире была создана серия аппаратов, генерировавших низкотемпературную воздушную плазму (Плазматом, Искротом, Гемоплаз-ВП). Следующим этапом стала разработка воздушно-плазменного аппарата Плазон, существенным отличием которого были небольшие габариты, что значительно упрощало эксплуатацию [42]. Последняя модификация Плазона - СКСВП/NO-01 - после коррекции технических просчётов, учёта рекомендации специалистов стала особенно популярной и широко используется отечественными хирургами. Если морфологические изменения в зоне воздействия воздушно-плазменного потока в режиме резки и коагуляции абсолютно идентичны таковым при обработке потоком аргоновой или гелиевой плазмы, его терапевтическая эффективность определяется плазмохимической генерацией молекул оксида азота (II). Первые публикации о результатах успешного применения экзогенного NO в гнойной хирургии появились в конце 90-х годов прошлого столетия [42]. Было установлено, что под влиянием экзогенного оксида азота (II) значительно ускоряются регенераторные процессы в очаге хирургической инфекции мягких тканей (ХИМТ). Выявлены конкретные механизмы положительного действия NO-терапии: улучшение сосудистой трофики и тканевого обмена, бактерицидное и бактериостатическое действие; усиление фагоцитоза бактерий и некротического детрита макро- и микрофагами, ингибиция свободных радикалов; стимуляция секреции активированными макрофагами цитокининов, усиливающих в свою очередь рост фибробластов и микрососудов [43-45]. По данным С.А. Петрина [46], уже на 4-5-е сутки на фоне лечения гнойных ран NO-содержащим газовым потоком наблюдается быстрое уменьшение местных воспалительных явлений, заметно сокращаются время очищения раны от гнойно-некротических масс, сроки появления грануляций и начала краевой эпителизации, опережая таковые при традиционном лечении более чем в 1,5 раза. Примечателен факт повышения содержания гликогена в нейтрофилах при регулярной обработке в терапевтическом режиме, что свидетельствует об их «оздоровлении» - нормализации клеточного метаболизма и уменьшении эндогенного токсикоза. Многими авторами отмечено также умеренное аналгезирующее действие NO-содержащего ПП на гнойную рану [41, 47, 48]. Пути оптимизации плазменной технологии Как показало время, методика наиболее востребована в гнойной хирургии. Здесь применяют следующие режимы плазменно-физического воздействия: ◆хирургический (диссекция или резка, коагуляция) - воздействие на раневую поверхность высокотемпературным газовым факелом при максимальной мощности ПП. Подавляющее большинство авторов настоятельно рекомендуют данный режим на заключительном этапе некрэктомии [4, 12, 37-39, 49]; ◆терапевтический (стимуляция) - регулярная обработка раневой поверхности охлажденными до 36-400С ПП с целью стимуляции регенераторных процессов и купирования воспаления [6, 12, 14, 35, 37, 45]. Термическая травма биологических тканей при этом полностью исключена. Учитывая особенности течения ХИМТ, предлагают различные способы улучшения результатов комбинированного лечения. Так, К.В. Липатов [50] сочетает воздушно-плазменную обработку с «озвучиванием» постнекрэктомической раны озонированным физиологическим раствором. С.О. Ондар [51] применяла воздушно-плазменные потоки в режиме NO-терапии совместно с биологически активными раневыми покрытиями (Дигестол-А, Хитоскин-супер). Это позволило автору уже к 5-м суткам значительно снизить уровень бактериальной контаминации до 2,9·102 микробных тел на 1 г ткани, а также в 1,5 раза сократить сроки подготовки гнойных ран к восстановительным вмешательствам. По данным А.А. Раджабова [45], NO-терапия в сочетании с раневым покрытием Дальцекс-трипсин обеспечивает ускоренное очищение ран от гнойно-некротических масс (в 1,7 раза), появление грануляций (в 1,9 раза) и краевой эпителизации (в 1,8 раза) по сравнению с традиционным лечением (мазевые повязки) без плазменной обработки. При осложнённой роже автор использовал лечебную программу, включавшую фотодинамическую терапию и воздушно-плазменную стимуляцию, что привело к значительному сокращению сроков некролизиса (в 3-3,5 раза по сравнению с контрольной группой больных) и раннему наступлению регенераторной фазы. Морфологические исследования при этом показали усиление фагоцитарной активности нейтрофилов и макрофагов, снижение воспалительных проявлений и микроциркуляторных нарушений в очаге ХИМТ, активацию пролиферации фибробластов, неоангиогенеза и синтеза коллагена, раннее образование грануляционной ткани. Аналогичные результаты получил И.С. Ользеев [52], применивший NO-терапию после однократной плазменной обработки гнойного очага в режиме «щадящей коагуляции» у лиц с флегмонозно-некротической рожей. Л.В. Писаренко [53] проводит аргоно-плазменную обработку обширных гранулирующих ран до и после пересадки клеточно-кожной культуры аллотрансплантатов. Различные лечебные схемы, включающие воздушно-плазменную обработку, фотодинамическую терапию, раневые покрытия при трофических язвах и длительно незаживающих ранах, используют А.В. Дуванский и соавт. [44] и Е.Г. Чирикова [54]. Большая серия публикаций и диссертационных работ появилась благодаря исследованиям в клинике факультетской хирургии № 2 Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, возглавляемой проф. А.М. Шулутко. В частности, Д.М. Джамалов [55] и К.А. Шанавазов [56] на большом клиническом материале (свыше 200 наблюдений) доказали эффективность применения воздушного и аргоно-плазменных потоков в ходе высоких ампутаций у пациентов с ишемической гангреной нижней конечности. Высокоэнергетическая диссекция мягких тканей в ходе вмешательства и послеоперационная плазмодинамическая санация позволили достоверно уменьшить частоту раневых осложнений (до 18-21%), сократить средний койко-день примерно в 1,4-1,5 раза, а общую летальность снизить до 16,3%. При этом отмечено снижение фантомно-болевого синдрома. В клинике уже много лет широко применяется комбинированное аргоно-воздушно-плазменное воздействие в ходе комплексного лечения обширных гнойно-некротических ран, некротизирующих фасциитов, различных форм рожистого воспаления, а также при отдалённых гнойно-некротических осложнениях контурной пластики тела полиакриамидным гелем [6, 12, 57]. Оригинальной представляется предложенная С.А. Дукояном [58] методика воздушно-плазменной обработки в режиме NO-терапии у больных острым варикотромбофлебитом. Ю.А. Крюгер [48] сообщает, что регулярная плазмодинамическая санация в режиме NO-терапии способствовала ускоренному очищению раневой поверхности при гнойно-некротических осложнениях синдрома диабетической стопы и появлению грануляцией в 1,3 раза по сравнению с результатами традиционного лечения. Автору удалось существенно снизить число высоких ампутаций нижних конечностей. Заключение Развитие хирургических технологий на сегодняшний день немыслимо без привлечения средств дополнительного физического воздействия на биологические ткани. Широкий спектр терапевтического воздействия и различные режимы позволяют использовать ПП в качестве эффективного дополнительного средства в комплексном лечении воспалительных и гнойно-некротических процессов различной этиологии и локализации, и не только их.

About the authors

A. M Shulutko

The I.M. Sechenov first Moscow state medical university of the Ministry of Health of the Russian Federation

119991, Moscow, Russian Federation

Elkhan G. Osmanov

The I.M. Sechenov first Moscow state medical university of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: mma-os@yandex.ru
doctor of medical sciences, professor, of the chair of faculty therapy № 2 «The I.M. Sechenov first Moscow state medical university», 119991, Moscow 119991, Moscow, Russian Federation

M. O Chanturiya

The I.M. Sechenov first Moscow state medical university of the Ministry of Health of the Russian Federation

119991, Moscow, Russian Federation

A. D Macharadze

The I.M. Sechenov first Moscow state medical university of the Ministry of Health of the Russian Federation

119991, Moscow, Russian Federation

References

Supplementary files