Разработка и внедрение в медицинскую практику новых лечебных

Разработка и внедрение в медицинскую практику новых лечебных технологий и технических средств на основе использования воздушной плазмы и экзогенного оксида азота Грачёв С. В. , Кротовский Г. С. , Руденко Т. Г. , Шулутко А. М. – ММА им. И. М. Сеченова Вагапов А. Б. , Козлов Н. П. , Маликов В. Н. , Пекшев А. В. , Шарапов Н. А. – МГТУ им. Н. Э. Баумана Ванин А. Ф. – ИХФ им. Н. Н. Семенова РАН Кабисов Р. К. , Маторин О. В. – МНИОИ им. П. А. Герцена Ефименко Н. А. , Хрупкин В. И. , Марахонич Л. А. – ГВМУ МО РФ

Работа выдвинута на соискание премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники 2003 года 2

Цель исследования Разработка и внедрение в клиническую практику новой медицинской технологии и соответствующей аппаратуры, которые совмещают возможности плазменной хирургии и лечебного воздействия экзогенного оксида азота (NO) на раневой, воспалительный и другие патологические процессы 3

Аппарат «Гемоплаз ВП» Поток воздушной плазмы Рассечение Деструкция Коагуляция Гемостаз Стерилизация 4

Универсальный медицинский воздушно-плазменный аппарат «ПЛАЗОН®» Хирургический режим ( деструкция, коагуляция, стерилизация) Генерация высокоэнергетических воздушно-плазменных потоков Режим NO-терапии Плазмохимическая генерация NO-содержащих газовых потоков (NO-СГП) N 2 + O 2 = 2 NO – 180, 9 к. Дж 5

Основные функции NO как универсального биологического регулятора в норме и патологии Аргинин e. NOS (эндотелий) n. NOS (нервные клетки) i. NOS (макрофаги и др. клетки) NO Физиологическая регуляция Роль в пато- и саногенезе патологических процессов 6

Роль эндогенного NO при воспалении • антимикробное действие; • стимуляция макрофагов; • индукция цитокинов, Т-лимфоцитов, иммуноглобулинов; • регуляция микроциркуляции; • взаимодействие с кислородными радикалами; • цитотоксическое или цитопротективное действие. 7

Роль эндогенного NO при раневом заживлении 1. Увеличение содержания NO в раневой ткани 2. Активация индуцибельной NOS в воспалительной и пролиферативной фазах процесса; 3. Активация эндотелиальной NOS при неоангиогенезе в грануляционной ткани; 4. Ингибиторы NOS угнетают пролиферацию фибробластов и синтез коллагена; 5. Индукторы NOS усиливают эти процессы; 6. Дефицит NO в осложненных и длительно не заживающих ранах; 7. Доноры NO ускоряют заживление; 8. У мышей с генным дефектом i. NOS – замедленное заживление ран; трансфекция гена ускоряет 8 заживление.

Преимущества использования плазмохимической генерации NO в аппарате «Плазон» • локальная NO-терапия, возможность избежать нежелательных общих эффектов; • дозирование содержания молекул NO в воздействующем газовом потоке от 0 до 2500 ppm; • возможность манипуляции в раневых и висцеральных полостях, в просвете полых органов путем присоединения к эндоскопическим приборам, дренажным трубкам и пункционным иглам; • лечение ран, раневой патологии, воспалительных и фиброзных процессов; • диффузия NO через неповрежденную кожу, слизистые и серозные оболочки, ткани глаза и т. д. ; • возможность сочетания коагуляционно-стерилизующего 9 воздействия на ткани с NO-терапией.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: 1. Динамики уровней эндогенного и экзогенного NO в тканях раны и органах животных (ЭПР-спектроскопия). 2. Воздействия экзогенного NO на: Ø раневой процесс; Ø клеточные культуры фибробластов; Ø микроциркуляцию (биомикроскопия, ЛДФ); фагоцитарную активность раневых макрофагов и секрецию цитокинов (in vitro и in vivo); Ø Ø рост микроорганизмов (in vitro и in vivo). 10

Экспериментальное изучение воздействия экзогенного NO на заживление ран Экспериментальные модели: • I группа – Ушитая линейная рана длиной 3 см (80 крыс). • II группа – Условно-асептическая полнослойная плоскостная рана площадью 300 мм 2 (40 крыс). • III группа – Инфицированная (золотистый стафилококк) рана (50 крыс). Методы исследования: Тензиометрия Сроки наблюдений: 4, 7, 10, 14, 21, 24, 28, 30 сутки Планиметрия Микробиологические Биохимические Гистологические, гистохимические, электронная микроскопия ЭПР-спектроскопия 11

ЛИНЕЙНАЯ КОЖНАЯ РАНА Прочность рубцовой ткани (сопротивление на разрыв) Н/мм 2 экспозиция 12

Динамика изменения площади условноасептической раны Площадь раны, мм 2 Контрольная группа (обдув теплым воздухом) Опытная группа (обдув NO-СГП) 13 Индекс ускорения заживления – 24, 6%

Динамика изменения площади инфицированной раны. площадь раны, мм 2 t, cутки Индекс ускорения заживления – 31, 6% 14

Воздействие NO на разные звенья раневого процесса Повреждение Микроциркуляторные реакции, экссудация, нейтрофильная реакция Макрофагальная реакция NO в о с п а л е н и е р е г е н е р а ц и я Пролиферация фибробластов, неоангиогенез, грануляционная ткань Биосинтез и фибриллогенез коллагена Фиброзно-рубцовая трансформация грануляционной ткани Регенерация эпителия 15

Содержание комплексов NO в тканях раны в разные сроки после воздействия NO-СГП μМоль (10 -6) DETC-Fe. NO μМоль (10 -6) Гемопротеин-Fe. NO 16

Опыт использования NO-терапии в клинической практике (более 10 000 больных) q Послеоперационные раны (стимуляция заживления). q Гнойные, огнестрельные и ожоговые раны. q Хронические раны: трофические язвы, пролежни, «диабетическая стопа» , длительно незаживающие раны в онкологии. q Профилактика отторжения кожных лоскутов после АДП. q Гнойная травматология и ортопедия: ортопедия остеомиелитические свищи, раны после секвестрэктомии, открытые переломы и др. q Гинекология: эрозии шейки матки, гнойный аднексит и др. Гинекология q. Пульмонология: эмпиема плевры, туберкулез. Пульмонология 17

Стоматология: пародонтит, гингивит, язвенный Стоматология стоматит и др. q q Офтальмология: травмы и ожоги роговицы. Дерматология: дерматиты, экзема, псориаз, сосудистые язвы. q Оториноларингология: стенозы гортани и трахеи, хронический тонзиллит, отит, гайморит, этмоидит и др. q Гастроэнтерология: язва желудка, свищи тонкого кишечника и др. q 18

Динамика заживления нагноившейся ожоговой раны До начала лечения Через 7 суток от начала NO-терапии (5 сеансов) 19

ДИНАМИКА ЗАЖИВЛЕНИЯ ТРОФИЧЕСКОЙ ЯЗВЫ ГОЛЕНИ ПОД ВЛИЯНИЕМ NO-ТЕРАПИИ До лечения 21 -е сутки (10 сеансов NO-терапии) Через 2 месяца после начала лечения 20

Обширная гнойно-некротическая язва тыла стопы (нейро-ишемическая форма СДС) До начала лечения Через 4, 5 месяца консервативного лечения (3 курса NO-терапии по 12 сеансов) 21

Динамика среднего показателя микроциркуляции (ПМ) ЛДФ-грамм в процессе лечения ПМ 22

Динамика уровня p. O 2 в процессе NO-терапии трофических язв мм рт. ст. 23

Динамика уровня бактериальной контаминации трофических язв в процессе NO-терапии lg КОЕ/см 2 * * - достоверность различий, р < 0, 01 24

Цитограмма раневого экссудата трофической язвы (до начала NO-терапии) Обильная микрофлора, деструкция лейкоцитов, отсутствие 25 макрофагов и фибробластов

Биоптат трофической язвы голени до начала лечения Выраженная воспалительная инфильтрация, васкулит, признаки нарушения микроциркуляции 26

Цитограмма раневого экссудата трофической язвы через 5 сеансов NO-терапии Очищение ран от микрофлоры и некротического детрита, активация фагоцитоза; 27

Биоптат трофической язвы голени через 5 сеансов NO-терапии Активная пролиферация фибробластов и новообразование вертикальных капилляров 28

Электроннограмма на 5 -сутки от начала NO -терапии Активный зрелый фибробласт, гиперплазия эндоплазматического ретикулума (GER) и аппарата Гольджи (GA) 29

Биоптат трофической язвы на 21 сутки от начала NO-терапии Рубцевание и эпителизация язвенного дефекта 30

Применение воздушно-плазменных и NO-содержащих газовых потоков в военно-полевой хирургии I. Аппарат «Гемоплаз ВП» – 1994 -1997 гг. – 207 раненых. Применяли воздушно-плазменные потоки в коагуляционностерилизующих режимах. II. Аппарат «ПЛАЗОН®» – 1999 -2003 гг. – более 3500 раненых. Аппарат использован в режимах коагуляции, стерилизации и NO-терапии. 31

Плазменная хирургическая обработка ампутационной культи бедра Сформированная культя бедра Подведение оксида азота через дренажные трубки 32

Эффективность новой технологии в военно-полевой хирургии ØУменьшение сроков лечения в 1, 6 раза. ØСокращение материальных затрат на 30%. ØРезкое снижение числа гнойных осложнений, а при их развитии – быстрая ликвидация гнойного процесса. ØПредотвращение инвалидизации. 33

Механизмы воздействия экзогенного NO на раневой и воспалительный процессы: q бактерицидное воздействие; q индукция фагоцитоза; q взаимодействие со свободными кислородными радикалами, активация антиоксидантной защиты; q нормализация микроциркуляции за счет вазодилатации, антиагрегантных и антикоагулянтных свойств NO; q регуляция иммунных нарушений; q секреция цитокинов; q индукция пролиферации фибробластов и синтеза коллагена; 34 q регуляция апоптоза;

География применения аппарата «ПЛАЗОН®» 35

Аппарат «ПЛАЗОН®» NO-содержащие газовые потоки 36