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

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

3 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

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

5 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 = 2NO – 180,9 к Дж

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

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

8 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 iNOS – замедленное заживление ран; трансфекция гена ускоряет заживление.

9 Преимущества использования плазмохимической генерации NO в аппарате «Плазон» локальная NO-терапия, возможность избежать нежелательных общих эффектов; локальная NO-терапия, возможность избежать нежелательных общих эффектов; дозирование содержания молекул NO в воздействующем газовом потоке от 0 до 2500 ppm; 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; 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; лечение ран, раневой патологии, воспалительных и фиброзных процессов; диффузия NO через неповрежденную кожу, слизистые и серозные оболочки, ткани глаза и т.д.; диффузия NO через неповрежденную кожу, слизистые и серозные оболочки, ткани глаза и т.д.; возможность сочетания коагуляционно-стерилизующего воздействия на ткани с NO-терапией. возможность сочетания коагуляционно-стерилизующего воздействия на ткани с NO-терапией.

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

11 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: Сроки наблюдений: Тензиометрия 4, 7, 10, 14, 21, 24, 28, 30 сутки Планиметрия Микробиологические Биохимические Гистологические, гистохимические, электронная микроскопия ЭПР-спектроскопия

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

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

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

15 Воздействие NO на разные звенья раневого процесса воспаление воспаление воспаление воспаление регенерация регенерация регенерация регенерация Повреждение Микроциркуляторные реакции, экссудация, нейтрофильная реакция Макрофагальная реакция Пролиферация фибробластов, неоангиогенез, грануляционная ткань Биосинтез и фибриллогенез коллагена Фиброзно-рубцовая трансформация грануляционной ткани Регенерация эпителия NO

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

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

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

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

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

21 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)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

35 География применения аппарата «ПЛАЗОН ® »

36 NO-содержащие газовые потоки Аппарат «ПЛАЗОН ® »