Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Голубев А.А.

ГБОУ ВПО Тверская ГМА Минздравсоцразвития России: кафедра госпитальной хирургии с курсом урологии

Доманин А.А.

Кафедра патологической анатомии

Кулаков П.А.

Кафедра госпитальной хирургии с курсом урологии

Ситкин С.И.

ФГБОУ ВО «Тверской государственный медицинский университет» Минздрава России, 170100, Тверь, Россия

Артемов В.В.

ООО "ЭФА-медика", Санкт-Петербург

Зуева В.А.

ГБОУ ВПО Тверская ГМА Минздравсоцразвития России: кафедра госпитальной хирургии с курсом урологии

Шепель Е.В.

Кафедра госпитальной хирургии с курсом урологии

Газоплазменная коагуляция печени в эксперименте

Авторы:

Голубев А.А., Доманин А.А., Кулаков П.А., Ситкин С.И., Артемов В.В., Зуева В.А., Шепель Е.В.

Подробнее об авторах

Журнал: Эндоскопическая хирургия. 2013;19(4): 32‑38

Просмотров: 220

Загрузок: 2

Как цитировать:

Голубев А.А., Доманин А.А., Кулаков П.А., Ситкин С.И., Артемов В.В., Зуева В.А., Шепель Е.В. Газоплазменная коагуляция печени в эксперименте. Эндоскопическая хирургия. 2013;19(4):32‑38.
Golubev AA, Domanin AA, Kulakov PA, Sitkin SI, Artemov VV, Zueva VA, Shepel' EV. Gas plasma coagulation of the liver. Endoscopic Surgery. 2013;19(4):32‑38. (In Russ.).

?>

Современная хирургия паренхиматозных органов невозможна без качественного гемостаза. Для улучшения результатов резекций печени все шире используются новые, прогрессивные технологии [1, 2]. Особое место среди них занимают физические способы диссекции и коагуляции [3—5]. К настоящему времени в арсенале хирургов имеется довольно много аппаратов и установок, позволяющих рассекать или коагулировать ткани при помощи различных видов энергии [6—8]. Однако, несмотря на большое число физических способов диссекции и коагуляции, до сих пор отсутствуют строго аргументированные представления относительно оптимального использования этих инструментов при операциях на паренхиматозных органах [1, 9].

Одним из самых распространенных способов хирургического гемостаза является высокочастотная электрокоагуляция, которую можно разделить на контактную (моно- и биполярную коагуляцию) и бесконтактную [3].

Однако научно обоснованный выбор режимов электрокоагуляции и улучшение качества гемо-, лимфо- и холестатического эффекта остается важной проблемой.

Метод аргоноплазменной коагуляции применяется в открытой хирургии, эндоскопической хирургии, лапароскопии и торакоскопии с 90-х годов прошлого столетия [3, 5, 10, 11], в первую очередь для остановки обширных паренхиматозных кровотечений. При этом желаемый эффект достигается благодаря термическому воздействию энергии потока ионизированной аргоновой плазмы. В отличие от классической бесконтактной спрей-коагуляции, электрическая высокочастотная дуга проходит к тканям через поток инертного газа. Длина и мощность дуги при спрэй-коагуляции могут значительно варьировать, что приводит к бесконтрольному эффекту гемостаза и неоднородности струпа. Факел инертного газа при газоплазменной коагуляции (ГПК) позволяет легко контролировать обрабатываемый участок. Поток газа образует конусообразный искровой промежуток, препятствующий бесконтрольному образованию электрической дуги. Ее длина и мощность остаются постоянными, что обеспечивает хороший гемостатический эффект. Заживление раневых поверхностей происходит быстрее, чем при контактном воздействии. Кровь и другие жидкости, которые могут повлиять на результат коагуляции, при использовании ГПК выдуваются из операционного поля. Это позволяет осуществлять наилучший контроль за обработкой раневой поверхности. Поток плазмы также снижает концентрацию кислорода на участке ткани, подвергаемому электрохирургическому воздействию, что позволяет избежать карбонизации ткани [3, 5, 9].

Для корректного обсуждения процессов ГПК следует обозначить следующие основные понятия: «способ возбуждения рабочего тела» — вид сигнала, подаваемый от высокочастотного генератора; «рабочее тело» — струя инертного газа, подлежащая ионизации и направленная на ткань, которая подвергается коагуляционному воздействию.

Цель исследования — поиск оптимального режима электрохирургического воздействия на печень для достижения наилучшего гемо- и холестаза при минимальных повреждениях подлежащих тканей.

Задачи исследования:

1) выбрать оптимальный способ возбуждения рабочего тела;

2) экспериментально оценить возможности гемо- и холестаза при применении криптоноплазменной коагуляции (КПК);

3) сравнить результаты воздействия на паренхиму печени ГПК при использовании криптона и аргона в качестве рабочего тела;

4) оценить работоспособность оригинального экспериментального электрохирургического комплекса.

Материал и методы

Специально под поставленные задачи фирмой ООО «ЭФА медика» разработан оригинальный экспериментальный электрохирургический комплекс, состоящий из следующих частей:

— генератор сигналов длительностью 1 мкс и частотой повторов от 15 до 48 кГц с напряжением холостого хода до 3 кВ с функцией переключения полярности и стабилизацией средней мощности;

— блок газоподачи, стабилизирующий объемный расход инертного газа в диапазоне от 0,5 до 8 л/мин;

— блок регистрации выходного сигнала и электрических характеристик тканей (сопротивление, подводимая мощность, подводимое напряжение) в режиме реального времени;

— набор инструментов для контактной и бесконтактной коагуляции.

Характеристики комплекса полностью соответствовали ГОСТ Р 50 267.092 и ГОСТ Р 50 267.292.

Работа проводилась в два этапа. На первом этапе проведены предварительные эксперименты с различной формой сигнала при одинаково подводимой электрической мощности и применением различного рабочего тела (аргон, криптон) на препаратах свиной печени.

На втором этапе хронический эксперимент проводили на лабораторных животных — 10 поросятах-самках одной породы массой от 9 до 10 кг. В условиях нижнегрудной эпидуральной анестезии и седации фенозепамом в экспериментальной операционной выполняли верхнесрединную лапаротомию. На печени, в области ее края, стандартизированным цилиндрическим инструментом диаметром 10 мм наносили 10 одинаковых повреждений, которые впоследствии подвергли КПК и аргоноплазменной коагуляции (АПК) до достижения полного гемо- и холестаза.

Для гистологического исследования материал брали с помощью стандартизированного цилиндрического инструмента диаметром 15 мм в момент операции и при проведении релапаротомии на 1, 3, 7, 14 и 30-е сутки. Фрагменты тканей фиксировали в 10% забуференном растворе нейтрального формалина. После фиксации материал обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и заливали в парафин. Были изготовлены гистотопографические срезы толщиной 3—5 мкм. Для проведения патоморфологического исследования использовали обзорные (общепринятые) методики: окраска гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван-Гизону. Применяли наиболее перспективные гистохимические методы для изучения клеточных и межклеточных компонентов соединительной ткани, сосудов и нервов, особенностей ангио- и фибриллогенеза. Способы гистохимического проявления гликозаминогликанов: ШИК-реакция, окраска альциановым и толуидиновым синим, по Маллори—Мартинсу. Высокомолекулярные сульфатированные субстанции окрашивали орсеином по методике Шикато, на ДНК — по Фельгену и на гликоген — по Шабадашу. Проводили иммуногистохимические исследования со следующими маркерами: CD68 — на активированные моноциты и макрофаги, CD3 и CD20 — на Т- и В-клетки, CD34 — для выявления эндотелия сосудов. В качестве системы визуализации использовали наборы LSAB-2 (DAKO). Выполняли морфостатистическое исследование клеточного состава демаркационного воспалительного инфильтрата и ангиогенеза. Исследование проводили на микроскопе Olimpus CX-41, цифровой фотокамере Olimpus C5060-ADU и персональном компьютере. Результаты морфологических исследований обработаны с помощью пакета статистического анализа.

Результаты и обсуждение

Выбор вида сигнала. В ходе экспериментального выбора вида сигнала, возбуждающего рабочее тело, применяли два инертных газа — аргон и криптон; полученные результаты были однотипны.

При выборе параметров электрического сигнала в первую очередь нам было необходимо достичь отсутствия в спектре сигнала низкочастотных компонентов и постоянной составляющей, так как постоянный ток приводит к электролитической диссоциации, а низкочастотный — к нервно-мышечным сокращениям.

Вторым требованием являлась возможность получения малых мощностей при сравнительно высоком напряжении, которое необходимо для получения плазменных шнуров.

В нашем случае факел плазмы образовывался в результате воздействия последовательности искровых разрядов на струю инертного газа. Направление разряда совпадало с направлением потока газа. Так как плазма представляет собой смесь ионов и электронов в состоянии динамического равновесия, мы рассматривали 3 варианта сигналов:

1) последовательность импульсов положительной полярности;

2) последовательность импульсов отрицательной полярности;

3) последовательность симметричных импульсов.

Таким образом, при возбуждении плазмы импульсами положительной полярности (рис. 1, а)

Рисунок 1. Осциллограмма импульсов возбуждения. Цена деления по горизонтали — 500 нс, по вертикали — 0,5 кВ.
к тканям направлялись ионы, а электроны оттягивались электрическим полем обратно к инструменту. В случае отрицательных импульсов (рис. 1, б) ткань подвергалась воздействию свободных электронов плазмы. При применении симметричного импульса (рис. 1, в) в первом полупериоде ткань бомбардировалась ионами инертного газа, а во втором — электронами.

В ходе сравнения характера воздействия различных сигналов электрические параметры (длительность импульса, напряжение, частота повторений, средняя мощность) и объемный расход газа сохранялись постоянными.

При использовании отрицательных импульсов рабочее тело возбуждалось стабильно. Наблюдалось образование грубого струпа со значительным потемнением поверхности ткани, сопровождающееся интенсивным образованием дыма с резким органическим запахом, отличающимся от запаха, характерного для карбонизации ткани. При этом в зоне коагуляции отсутствовал кислород, необходимый для процесса карбонизации. Мы полагаем, что наблюдаемый процесс представлял собой деструкцию органических тканей электронами плазмы, так как именно они направляются к ткани при таком виде сигнала. Это способ был сочтен неприемлемым для применения, так как вместо желаемого эффекта коагуляции тканей и образования полимерных связей струпа, обеспечивающего гемостаз, мы получали разрушение органических молекул и возгонку их составляющих в окружающее пространство. Причем эти фрагменты имеют незакрытые (как в случае окисления) связи, что делает их токсичными, а возможно, и канцерогенными.

При использовании импульсов положительной полярности возбуждение потока плазмы также оставалось стабильным, но струп был существенно мягче, дым отсутствовал. При макроскопической оценке характера коагуляционного струпа данный вид сигнала является оптимальным для практического применения.

При использовании симметричного импульса требовалось существенно большее напряжение для возбуждения рабочего тела, факел плазмы отличался неустойчивостью, а его размер был минимален. Это делает процесс коагуляции некомфортным в применении. Глубина поражения ткани была существенно больше, чем в случае положительного импульса. Данный способ возбуждения мы тоже сочли непригодным.

Выбор рабочего тела. В ходе экспериментов на препаратах свиной печени в качестве рабочего тела наряду с аргоном был впервые применен криптон. Экспериментально доказано, что при использовании положительного сигнала данный газ ионизируется и поддерживает стойкий факел плазмы, а следовательно, может быть использован в качестве рабочего тела при газоплазменной коагуляции, что также может быть подтверждено при сравнении характеристик инертных газов (см. таблицу).

Аргон, как инертный газ, широко применяется в медицине и промышленности длительное время. Криптон был выбран рабочим телом в связи со следующими параметрами:

— относится к инертным газам;

— обладает большей атомной массой, следовательно, и большей массой иона;

— имеет меньшую энергию ионизации;

— относительная доступность по сравнению с другими газами данной группы (см. таблицу).

При микроскопическом исследовании ткани печени из зоны раневой поверхности, подверженной электрохирургическому воздействию в двух режимах ГПК, усиленной аргоном и криптоном, во всех экспериментальных наблюдениях выявили однотипную тканевую реакцию. Через 30 мин после электрохирургического воздействия в области дна раны обнаружены скопления деформированных пикноморфных клеток, разделенных между собой полостями различного размера. Встречались участки бесструктурного оксифильного уплотненного некротического детрита.

Вместе с тем толщина зоны указанных изменений существенно различалась (рис. 2)

Рисунок 2. Поверхностный коагуляционный некроз. а — компактная равномерная зона при КПК; б — глубокий фрагментированный участок при АПК. Окраска гематоксилином и эозином, ув. 200.
и зависела от вида использованного инертного газа: аргон — 2,2±0,3 мм, криптон — 0,6±0,1 мм. При использовании аргона встречались мелкие очаги дегидратированных обуглившихся структур как проявления прямого коагуляционного некроза. Все виды некробиотических и некротических изменений были слабо отграничены от сохранившейся ткани печени узкой зоной лейкоцитарной демаркации. Инфильтрат, отделяющий некротизированные ткани, состоял из редко расположенных полиморфноядерных лейкоцитов, объемная плотность которых при морфологическом исследовании составила при АПК 12,3±1,9, при КПК 6,1±1,1.

На границе прямого термического некроза и сохранившейся ткани печени были видны очаговые, преимущественно перикапилярные диапедезные кровоизлияния. Раневая поверхность при обоих видах воздействия на значительной площади была покрыта тонким струпом, состоявшим из эритроцитов, лейкоцитов и десквамированных гепатоцитов. Его толщина варьировала в пределах от 2,1±0,3 мм при АПК до 0,2±0,02 мм при КПК.

Следует добавить, что при использовании АПК в подлежащих участках печеночной ткани на глубине 2—4 печеночных долек от раневой поверхности отмечены эктазия печеночных вен, явления гидропической дистрофии паренхимы, умеренный отек соединительнотканных прослоек и периферические диапидезные кровоизлияния (рис. 3).

Рисунок 3. Глубокие отечно-геморрагические изменения в подлежащих тканевых структурах дна раны при АПК. Окраска гематоксилином и эозином, ув. 100 (а) и 200 (б).
При использовании КПК эти изменения отсутствовали или были незначительными.

В просвете отдельных сосудов, прилежащих к зоне некротических изменений, отмечены явления стаза эритроцитов и даже обтурирующие фибриновые и смешанные тромбы. Кроме того, выявлены дегрануляция тканевых базофилов, периваскулярный отек, разволокнение и набухание фибриллярных структур. Встречались мелкие очаги кровоизлияний.

Состав демаркационного инфильтрата менялся уже через сутки. При микроскопическом исследовании некротический струп, сформированный на поверхности раны, сохранял характерную для него структуру, описанную выше. По-прежнему он был представлен слоем резко деформированных пикноморфных клеток, полостями различного диаметра, некротизированными тканевыми фрагментами. Под струпом в отдельных участках отмечен тонкий слой фибринозного выпота, отличавшийся выраженной ШИК-позитивной реакцией. Полиморфноядерные лейкоциты отделяли зону некроза от сохранившейся ткани печени. Часть лейкоцитов отличалась признаками кариорексиса. Объемная плотность лейкоцитов на границе зоны некроза составила 18,3±1,6 при КПК и 47,6±2,3 при АПК.

Кроме того, при использовании АПК уже через сутки в зоне демаркации появились моноциты и макрофаги. За лейкоцитарным инфильтратом сохранялась зона вторичных дисциркуляторных изменений, которую, с нашей точки зрения, необходимо расценивать как своеобразную зону резерва некроза. Ее толщина не менялась через сутки после воздействия, вместе с тем граница вторичных изменений с подлежащими жизнеспособными гепатоцитами была выражена более отчетливо.

Спустя 3 сут после газоплазменного воздействия в обоих случаях зона первичного некроза оставалась без изменений.

Из зоны демаркационного инфильтрата лейкоциты по множественным щелям и стромальным прослойкам проникали в зону резерва некроза и некробиотических изменений. Среди лейкоцитов отмечено обилие фигур кариорексиса. Демаркационный инфильтрат отличался клеточным полиморфизмом за счет присутствия моноцитов, фибробластов.

Благодаря этому объемная плотность полиморфноядерных лейкоцитов уменьшилась вдвое через 72 ч, независимо от вида воздействия. Изменение качественного состава клеток инфильтрата на поле демаркационного воспаления указывало на то, что воспалительная реакция вступила в макрофагальную фазу с начальными признаками активации пролиферативных изменений и ангиогенеза. Добавим, что в капиллярах и венулах набухание эндотелиоцитов сопровождалось их пролиферативными изменениями. В отдельных полях зрения отмечено образование своеобразных «капиллярных почек» после воздействия КПК.

Через 7 дней при микроскопическом исследовании суммарная зона некротических изменений увеличилась и уплотнилась за счет слияния зоны первичного некроза и зоны резерва некроза, независимо от вида газоплазменного воздействия. Она составила при использовании КПК 1,4±0,2 мм и 6,4±0,4 мм при АПК.

На данном экспериментальном сроке некротические изменения были отграничены от зоны жизнеспособных гепатоцитов формирующейся молодой грануляционной тканью, которая была представлена хаотичным разрастанием гемокапилляров и клетками гистеогенного и гематогенного происхождения. При этом пораженная ткань приобретала черты круглоклеточного инфильтрата, в котором преобладали макрофаги, лимфоциты, плазмоциты, молодые фибробласты, единичные клетки Мотта. Процесс сопровождался активным фибриллогенезом, синтезом коллагена и протеогликанов матрикса. На поле воспаления появились многочисленные гигантские многоядерные клетки, имеющие макрофагальное происхождение и образующиеся в результате слияния эпителиоидно-клеточных элементов.

В отдельных полях зрения демаркационное воспаление приобретало черты гранулематозного, а плотность инфильтрата была более выраженной при применении АПК. По-прежнему сохранялись диапедезные кровоизлияния разной давности, отложения гемосидерина.

На данном экспериментальном сроке не представлялось возможным морфологически типировать гигантские клетки как клетки типа «инородных тел» или как клетки типа Лангханса, поскольку не было четких закономерностей распределения ядер в цитоплазме таких элементов.

В отдельных полях зрения молодая грануляционная ткань приобретала морфологические черты молодой рубцовой ткани за счет направленного фибриллогенеза и продольного направления пучков молодых коллагеновых волокон. Ориентирование фибробластов в рубце совпадало с пучками коллагеновых волокон. Объемная плотность капилляров на данном экспериментальном сроке при АПК и КПК составила 3,9±0,3 и 2,2±0,4 соответственно.

Отмечены многочисленные контакты фибробластов с лимфоцитами за счет погружения последних в «седловидную» инвагинацию фибробласта (эффект активирования фибробласта и усиленного синтеза коллагена).

Среди активированных фибробластов отмечены нормальные фигуры кариокинеза. Участки формирования молодой волокнистой рубцовой ткани не имели признаков ремоделирования рубца.

На 14-е сутки струп, покрывающий рану, был сильно фрагментирован, вокруг его отдельных элементов формировались очаги гранулематозного воспаления. В гранулемах сохранялось значительное количество многоядерных гигантских клеток макрофагального ряда (рис. 4),

Рисунок 4. Гранулематозная макрофагальная тканевая реакция в зоне демаркации струпа, обилие гигантских клеток: 14-е сутки после воздействия. Окраска гематоксилином и эозином. ув. 200. а — при КПК; б — при АПК.
количество которых при АПК кратно превышало количество аналогичных элементов при воздействии КПК (27,6±2,1 и 10,3±1,7 соответственно). Такие модифицированные макрофаги активно участвовали в резорбции мумифицированных элементов в зоне некроза, обугленных частиц, гемосидерина и т.д. Объемная плотность грануляционной ткани и ее зрелость усиливались, сохранялось обилие контактов фибробластов и лимфоцитов, при которых последние приобретали новые морфологические особенности: компактное гиперхромное ядро и узкую просветленную цитоплазму.

Грануляционная ткань выглядела более зрелой за счет образованных гемокапилляров, значительная часть которых находилась в спавшемся состоянии и имела вид фиброзно-клеточных тяжей, лишенных просвета.

Фактически объемная плотность действующих капилляров по сравнению с таковой на 7-е сутки наблюдения при АПК сократилось в 2 раза, а при КПК в 3 раза, и составила 2,1±0,5 и 0,8±0,3 соответственно.

На 30-е сутки продолжало меняться количественное соотношение клеток инфильтрата: уменьшение числа макрофагов сопровождалось выраженным ростом объемной плотности лимфоцитов и фибробластов, среди последних увеличивались в объеме пучки коллагеновых волокон, которые обладали выраженной ШИК-позитивной реакцией, а по Маллори—Мартинсу окрашивались в голубой цвет. Поверхность зоны газоплазменного воздействия была покрыта сформированной нежной рубцовой тканью различной толщины: при АПК 3,4±0,8 мм, при КПК 0,9±0,2 мм. Следует добавить, что при использовании криптона рубец отличался отчетливыми признаками зрелости и ремоделирования (рис. 5).

Рисунок 5. Картина рубцовой ткани после ГПК: 30-е сутки после воздействия. а — при КПК; б — при АПК. Окраска гематоксилином и эозином, ув. 100.

Выводы

1. Оптимальным способом возбуждения рабочего тела является положительный сигнал, обеспечивающий стабильное состояние потока плазмы в струе, равномерность воздействия на коагулируемую поверхность, отсутствие задымления.

2. Криптон может быть использован в качестве рабочего тела при газоплазменной коагуляции.

3. Отмечается значительное ускорение раневого процесса и регенерации с формированием более нежного ремоделированного рубца при использовании криптоноплазменной коагуляции.

4. Разработанный электрохирургический комплекс может быть допущен к клиническим испытаниям.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail