Введение

Хирургический эксперимент занимает исключительно важное место как в области научных медицинских исследований в целом, так и в развитии клинической хирургии в частности. Традиции становления хирургического эксперимента в России имеют славную историю. Хирургические кафедры, прежде всего кафедры оперативной хирургии, располагают богатым опытом проведения хирургических экспериментов в медицинских университетах. В настоящее время необходимо сформулировать рациональную программу упорядочения и инновационного развития экспериментальной хирургии в медицинских вузах, которая отвечала бы запросам научных сотрудников, преподавателей вузов, а также студентов, занимающихся экспериментальными исследованиями.

Уже в первой половине XIX века в отечественной медицинской литературе появились описания множества оригинальных оперативных приемов, прочно вошедших в золотой фонд экспериментальной хирургии (И.П. Павлов, 1910) [1]. Однако основоположником экспериментальной хирургии в нашей стране по праву считается Н.И. Пирогов. Классическими образцами экспериментальных исследований являются изданные Н.И. Пироговым труды: «Является ли перевязка брюшной аорты при аневризме паховой области легко выполнимым и безопасным вмешательством» (1829) и «Костнопластическое удаление костей голени при вылущении стопы» (1840). Н.И. Пирогов писал: «Я считаю, что операция лишь тогда может рассматриваться как действительное приобретение для науки, когда теория этой операции прочно обоснована опытами,..» [2].

Успехи Н.И. Пирогова в клинической хирургии были связаны как с анатомическими упражнениями на трупном материале, так и выполнением экспериментов с использованием лабораторных животных различных видов. Н.И. Пироговым были выполнены серии экспериментов на животных, главным образом на собаках, позволившие осознанно применять эфир и хлороформ при операциях. Благодаря экспериментам Пирогова оперативная хирургия и топографическая анатомия (ОХиТА) как двуединая дисциплина стала фундаментом развития в вузах отечественной экспериментальной хирургии [3].

Славу и гордость отечественной экспериментальной хирургии мы связываем с именем В.П. Демихова, выдающегося ученого-экспериментатора, который первым в мире в 1946 г. выполнил гетеротопическую пересадку сердца в грудную полость собаки [4]. В настоящее время обучение основам экспериментальной хирургии является одной из актуальных проблем в деятельности российских кафедр ОХиТА в медицинских вузах. В статье профессоров И.И. Кагана, С.С. Дыдыкина, А.А. Воробьева, А.Л. Акопова, В.В. Алипова [3] обобщен опыт этих кафедр, определены роль информационных технологий и основные пути развития хирургической анатомии.

Теперь о традициях и преемственности развития экспериментальной хирургии в Саратове. У истоков становления Саратовской хирургической школы стоял хирург Василий Иванович Разумовский, который в 1909 г. был ректором организованного в Саратове Императорского Николаевского государственного университета и продолжателем анатомо-хирургического направления школы Н.И. Пирогова. Василий Иванович стал пионером во многих областях хирургии, он считается родоначальником торакальной хирургии в России, одним из первых в России выполнял операции на желудке, щитовидной железе и легком. В 1911 г. в Саратовском университете открыта новая кафедра — кафедра оперативной хирургии и топографической анатомии с упражнениями на трупах. Кафедру возглавил приглашенный ректором молодой хирург, доктор медицины ординарный профессор, в будущем один из выдающихся хирургов России академик Сергей Иванович Спасокукоцкий. Именно Сергею Ивановичу предстояло разработать методику преподавания топографической анатомии и оперативной хирургии в вузе, заложить основы экспериментов на трупном материале и лабораторных животных. С 1913 г. С.И. Спасокукоцкий и В.И. Разумовский работали совместно и заложили фундамент хирургического эксперимента с ориентацией на непременное внедрение его результатов в клиническую практику. При этом приветствовалось привлечение к работе студентов-кружковцев и практикующих хирургов с широкой публикацией и критическим обсуждением проведенных исследований [5, 6]. Заложенные в Саратовском государственном университете, а в последствие Саратовском государственном медицинском университете им. В.И. Разумовского, выдающимися учеными-хирургами В.И. Разумовским и С.И. Спасокукоцким традиции выполнения хирургического эксперимента, продолжаются и поныне [7].

Цель исследования — анализ становления и определение программы развития экспериментальной хирургии в медицинском вузе.

Материал и методы

Основной кафедрой, на базе которой выполняются экспериментальные хирургические исследования, является кафедра ОХиТА ФГБОУ ВО «Саратовский медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздрава России (зав. — проф. В.В. Алипов). Материалом для экспериментальных исследований на базе этой кафедры служат лабораторные животные, содержащиеся в виварии СГМУ. Согласно основным морально-этическим принципам проведения биомедицинских экспериментов на животных для выполнения планируемых экспериментов получали разрешение локального этического комитета СГМУ. В новом тысячелетии кафедра располагает виварием, операционным блоком, аппаратурой и инструментарием для проведения экспериментальных операций. Научные эксперименты и отработка практических навыков студентами II—IV курсов на кафедре осуществляются в научном кружке и «Школе мастерства» под руководством заведующего и преподавателей кафедры. Занятия в кружке, пользующемся огромной популярностью, посещают более 90 студентов СГМУ: сегодня престижно быть членом хирургического кружка. В практику преподавания внедрены факультативные занятия по эндоскопической хирургии и микрохирургии. На практических занятиях в экспериментальной операционной студенты осваивают хирургический инструментарий, технику наложения швов, в том числе эндоскопических, выполняют операции на лабораторных животных.

Важно отметить роль студентов-старшекурсников как наставников в обучении студентов II—III курсов. Одной из прогрессивных форм в обучении предмету, мотивирующей выбор будущей специальности, является национальный «бренд» — олимпийское движение по хирургии. Московскую олимпиаду и Всероссийское олимпийское движение уже более 30 лет возглавляет заведующий кафедрой ОХиТА Сеченовского университета профессор С.С. Дыдыкин. Ежегодно студенты-кружковцы участвуют во внутривузовских, Поволжских и Всероссийских (Московская) олимпиадах по хирургии и эндовидеохирургии. Наши студенты неоднократно занимали призовые места и трижды были победителями Московской международной студенческой хирургической олимпиады им. М.И. Перельмана. Только за последнее десятилетие более 200 выпускников кафедры ОХиТА СГМУ успешно трудоустроены в крупных клиниках Саратова, Москвы, Санкт-Петербурга и других городах России, 7 студентов-кружковцев защитили кандидатские диссертации, двое из них работают ассистентами кафедры. Кружковцами совместно с сотрудниками кафедры изданы 3 монографии, 11 учебных пособий, опубликованы 57 научных работ, получены 20 патентов на изобретения. Совместные доклады по новым компьютерным и эндоскопическим нанотехнологиям, разработанным в эксперименте, удостоены 15 дипломов на всероссийских хирургических конференциях.

Результаты

В настоящее время прежде чем приступить к эксперименту, необходимо четко построить план операции и технику ее проведения. Важнейшим элементом подготовки к эксперименту является компьютерное моделирование предстоящего эксперимента. Использованные технологические приемы 3D-моделирования, иллюстрирующие развитие информационно-технологической компетентности, применяются нами для решения профессиональных, прежде всего учебных и научных задач [8]. С использованием программного комплекса ANSYS Multiphysics и индивидуализированного компьютерного 3D-пространственно-ориентированного моделирования нами проведен анализ гемодинамики с учетом напряженно-деформированного состояния стенки правой венечной артерии. Это позволило прогнозировать локализацию атеросклеротического процесса и гемодинамических характеристик бассейна правой венечной артерии. Кроме этого исследования на кафедре построена компьютерная модель кровотока бифуркации сонной артерии. Созданная 3D-модель зоны бифуркации общей сонной артерии определяет распределение потоков крови, напряжение различных участков сосудистой стенки данной зоны, локализацию атеросклеротического процесса и может применяться при планировании реконструктивных вмешательств на сонных артериях с точки зрения параметров гемодинамики.

Комплексирование инновационных разработок проводится с рядом технических вузов Саратова и учебно-научно-технологическим центром «Ветеринарный госпиталь» Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова (проф. А.С. Рыхлов). Продолжаются совместные исследования с университетами Саратова по следующим темам: применение наночастиц металлов в экспериментальной хирургии (совместно с НИИ неорганического синтеза, Москва); применение фотодинамической терапии совместно с Саратовским государственным исследовательским университетом при лечении моделированных гнойно-воспалительных заболеваний (чл.-корр. РАН проф. В.В. Тучин); использование электромагнитного излучения для стимуляции регенерации тканей (проф. А.В. Скрипаль); применению клеевых субстанций на основе хитозана при ранах кожи ( проф. А.Б. Шиповская).

По научно-практическому направлению «Экспериментальная хирургия» на кафедре проводились научные исследования на лабораторных животных с участием около 200 студентов. Анестезиологическое пособие [9] предусматривало применение двухкомпонентного наркоза: ксилазин 0,1 мл/100 г массы тела животного внутримышечно или подкожно, а через 10—15 мин внутривенно пропофол 0,1 мл официнального раствора на 100 г массы тела животного. В результате проведенных экспериментов по теме «Моделирование и хирургическое лечении перфораций желудка» запатентованы способы моделирования перфорации с применением высокоэнергетического лазера, временного закрытия дефекта на этапе хирургического лечения, а также способ лечения перфоративной язвы желудка с помощью эндоскопической бесшовной оментопластики гастродуоденальных перфораций [10].

Экспериментальное исследование по моделированию и лечению инфицированных ожогов в эксперименте основано на разработанном совместно с коллегами из СамГМУ (проф. РАН А.В. Колсанов) способе моделирования термического ожога с применением насадки на лазер в виде медной пластинки заданной площади и формы, нагреваемой с помощью лазера под контролем тепловизора до заданной температуры [11]. Запатентованный способ лечения инфицированных ожогов с использованием наночастиц меди и НИЛИ позволил сократить сроки лечения, улучшить непосредственный результат послеоперационной терапии. В итоге исследования защищена кандидатская диссертация с внедрением результатов работы в клиническую практику [12].

Другое инновационное экспериментальное исследование на кафедре было посвящено моделированию и лечению гнойного абсцесса печени. В эксперименте на кроликах и крысах были разработаны защищенные 5 патентами РФ способы моделирования кисты и абсцесса печени, а также доказана эффективность комбинированного применения наночастиц металлов в сочетании с НИЛИ [13—15]. По результатам эксперимента защищена диссертация, удалось значительно улучшить результат лечения, внедрить в клинику методику применения НИЛИ в хирургической гепатологии.

Продолжаются эксперименты в ходе выполнения двух диссертаций по теме «Моделирование и лечение абсцесса мягких тканей и гнойного мастита» [16]. В экспериментах на кроликах моделирован абсцесс и разработаны инновационные способы его лечения [17]. По теме «Комбинированное лечение моделированного абсцесса брюшной полости» исполнителями темы моделирован отграниченный абсцесс брюшной полости и доказана целесообразность сочетанного применения фотодинамической терапии при комбинированном лечении абсцесса с использованием разработанного на кафедре специального устройства.

В связи с бурным развитием эндоскопической хирургии назрела потребность в срочной диагностике и лечении ранних послеоперационных осложнений [18]. С этой целью в условиях экспериментов на лабораторных животных разработано и запатентовано устройство [19] для мониторинга и лечения таких осложнений. Доказано, что клиническое применение созданной на 3D-принтере эндоскопической лапаростомы (порта) поможет улучшить профилактику и раннюю диагностику послеоперационных осложнений (кровотечение, желчеистечение, перфорация кишки и др.) в абдоминальной хирургии [20].

Обсуждение

Подводя итог научных исследований на кафедре в области экспериментальной хирургии, хотим предложить следующие рекомендации для студентов-кружковцев: постоянно проводить изучение анатомии животных; технически грамотно применять препараты для местного, проводникового и общего обезболивания; после получения разрешения этического комитета развивать технические приемы проведения экспериментов на лабораторных животных; перед экспериментом проводить компьютерное моделирование патологических состояний и этапы последующего эксперимента на лабораторных животных; внедрять результаты запатентованных экспериментальных разработок в клиническую практику.

Основными кафедрами, на базе которых проводятся эксперименты, являются кафедры оперативной хирургии и топографической (клинической анатомии). Заведующим и сотрудникам кафедр надлежит обеспечить эффективную работу научного студенческого кружка (II—VI курсы) и преемственность в обучении; вовлекать активных членов кружка для участия в внутривузовских, региональных и всероссийских олимпиадах по хирургии; кураторами кафедры проводить обучение студентов в «Школе мастерства» совместно со студентами клинических кафедр; обеспечивать совершенствование студентов-кружковцев в области биомеханического моделирования, 3D- и цифровых компьютерных технологий. Вопросам применения цифровых технологий и искусственного интеллекта в экспериментальной хирургии был посвящен проведенный в феврале кафедрой ОХиТА СГМУ им. В.И. Разумовского научно-практический форум «Волжские берега» (Саратов, 20—22 февраля 2024).

Заключение

Как считал великий Н.И. Пирогов, кафедры хирургической анатомии, по сути, являются центрами экспериментальной хирургии в медицинских вузах. Мы, безусловно, прибавляем при комплексировании научных исследований с клиническими хирургическими кафедрами, мы значительно умножаем при синергии научных разработок с техническими университетами! В настоящее время появилось достаточно поводов для обоснованного оптимизма в перспективах развития экспериментальной хирургии. Наметились реальные перспективы поддержки научных исследований, укрепления и модернизации материальной базы. Только через серьезные занятия экспериментальной хирургией под руководством профессионалов, сотрудников теоретических и клинических кафедр возможно формирование современного хирурга, блестяще владеющего сложными компьютерными технологиями и мануальными навыками. Участие в проведении экспериментов студентов-кружковцев хирургических кафедр — практически неограниченное поле для приложения сил и энергии.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.