CC BY
20
В институтах, клиниках, лабораториях
© Коллектив авторов, 2012 УДК [616.34/.411]-089.84:537.3
Ю.А. Фурманов, И М. Савицкая, О.А. Гейленко
ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДА ЭЛЕКТРОСВАРКИ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ НА МОДЕЛЯХ КЛИНИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Национальный институт хирургии и трансплантологии им. А.А. Шалимова НАМН Украины (дир. — проф. Ю.В. Поляченко), г. Киев, Украина
Ключевые слова: электросварка тканей, электрорезекция, коагуляционный некроз, денатурация белков.
Введение. Метод электросварки живых тканей, разработанный и впервые испытанный в 1991 г. совместно двумя ведущими Украинскими НИИ — Институтом электросварки им. акад. Е.О.Патона НАН Украины и Национальным институтом хирургии им. А.А.Шалимова НАМН Украины, является новым бесшовным методом соединения, исключающим применение нитей, клеев и других хирургических приспособлений. Руководителем проекта был академик Б.Е.Патон.
Бесшовные соединения тканей остаются актуальными и по-прежнему привлекают внимание хирургов. Одним из таких методов является клеевой [10-12]. Как синтетические, так и созданные на основе природных белков композиции, из которых самой распространенной является фибрин, используются в клинике в основном для герметизации анастомозов и заполнения полостей [1, 6, 9].
В современных клиниках как для резекции тканей, так и для их соединения, используется медицинское ультразвуковое и лазерное оборудование (лазерная сварка биологических тканей)
[2, 5].
Метод электросварки относится к термоадгезионным способам соединения тканей. При его использовании в зоне наложения электродов формируется коагуляционная пленка, которая образуется в зоне соединяемых отрезков толстой кишки, или коагуляционный струп на резецированной поверхности печени. Коагуляционная пленка из денатурировавшего белка и коагулировавших тканей выполняет функцию фиксации и герметизации в зоне оперативных вмешательств, а коагуляционный струп, образовавшийся на резецированной поверхности, кроме герметизации,
обладает термоизолирующими свойствами, предохраняет от повреждений нижележащие ткани органа, о чем свидетельствует небольшая глубина зон некротических и паранекротических изменений.
Разработка метода электросварки проводилась в двух направлениях: электросварка полых органов (соединение разрезов кишечника, желудка, желчного пузыря, мочевого пузыря, формирование культей различных участков кишечника после их пересечения, наложение органных анастомозов) и комбинированного резекционно-сварочного метода заварки тканей, при котором производилась коагуляционная резекция полого или паренхиматозного органа (аппендикса, края печени, селезенки) с завариванием культи или остающейся части органа, остановки крово- и желчетечения [8].
Материал и методы. В ходе исследований были проведены острые и хронические эксперименты. Острые эксперименты выполнялись для отбора оптимальных режимов электросварки и отработки техники операции. Для хронических экспериментов были выбраны сроки наблюдения: 7, 14, 30, 90, 180 и 365 сут после операции.
Операции были выполнены на экспериментальных животных: свиньях с массой от 25 до 40 кг, кроликах с массой 2,5-3 кг и белых беспородных крысах с массой 200-250 г.
В предложенной вниманию читателей работе мы приводим результаты использования метода электросварки для наложения толстокишечных анастомозов «конец в конец» и «бок в бок», а также резекции печени в условиях неизмененных тканей и на фоне гипергликемии, и модели артериосклероза.
Для этого были сформированы 3 группы белых крыс. В 1-ю группу вошли здоровые животные, во 2-й группе воспроизводилась модель гипергликемии [4], а в 3-й — стрессовая модель Менкеберга [3].
Для гистологических и патоморфологических исследований тканей лабораторных животных (белых крыс, кроликов,
Рис. 1. Момент сварки толстой кишки.
свиней) иссекались участки органов в области электросварки. Иссеченные участки фиксировали в 10% растворе формалина, затем их уплотняли в парафин по общепринятой схеме. Срезы толщиной 5 мкм окрашивали азур-2—эозином, гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван-Гизону, проводилась ШИК-реакция и ШИК-реакция после воздействия на срезы амилазой. Морфометрические исследования: измерения ширины соединительнотканного рубца (мкм) в зоне резекции и уровня гликогена в гепатоцитах (в усл. ед.) проводили на микроскопе Olympus BX41 при об. 40, ок. 10 с помощью видеоанализатора и компьютерной программы «Paradise» (Украина). Статистическую обработку результатов исследования проводили используя t-критерий Стьюдента [7].
Результаты и обсуждение. Наложение толстокишечных анастомозов выполнялось белым крысам и кроликам, а на последнем этапе исследований — свиньям.
Для этого свиньям осуществлялся наркоз вначале раствором кетамина внутримышечно из расчета 12-15 мг на 1 кг массы животного. Затем производили пункцию ушной вены свиньи катетером и выполняли внутривенную инфузию раствором натрия тиопентала из расчета 5 мг на 1 кг массы. Трахею свиньи интубировали. Искусственную вентиляцию легких осуществляли воздушно-кислородной смесью с дыхательным объемом 10-12 мл на 1 кг массы. Наркоз поддерживали введением натрия оксибутирата из расчета 40-45 мг на 1 кг массы в час и фентанила из расчета 0,01 мг на 1 кг массы в час. Миоре-лаксация производилась раствором ардуана из расчета 0,1 мг на 1 кг массы. Обезболивание во время операций у белых крыс и кроликов обеспечивалось внутрибрюшинной инъекцией растворов натрия оксибутирата и натрия тиопентала.
После нижнесрединной лапаротомии у свиней выводили в рану отрезок толстой кишки (обычно поперечной ободочной). После электросвароч-
ного пересечения сосудов и брыжейки толстая кишка циркулярно рассекалась.
Наложение анастомоза «конец в конец» методом электросварки осуществляли при помощи биполярного сварочного пинцета, на бранши которого подавался переменный электрический ток заданных характеристик. Для формирования сварного шва использовалось соединение серозной, мышечной и подслизистой оболочек кишечника.
На сведенные края отрезков кишки накладывался сварочный пинцет, на который подавался электрический ток (рис. 1). В момент прохождения тока производились плотное сведение пинцета и остаточное сжатие сварного соединения в течение 2 с. Пинцет последовательно переставляли вдоль краев раны, производя сварку. После наложения пинцета в 12-15 точках формировался сварной шов толстой кишки. После операции участок кишки свободно вправлялся в брюшную полость. Время наложения анастомозов составляло в среднем 10 мин.
Для наложения толстокишечного анастомоза «бок в бок» в рану выводили петлю поперечной ободочной кишки. Производили ее мобилизацию на участке 5-б см. Посредине мобилизованного участка, на расстоянии 1 см друг от друга накладывали два эластичных жома Дуайена. Участок кишечника между жомами резецировали. Из прилежащих отделов кишечника удаляли содержимое. Проксимальные и дистальные отрезки кишки герметизировали методом электросварки. Для этого с помощью электросварочного пинцета сваривали подслизистую и мышечную оболочки пересеченных отрезков кишечника, полученное соединение погружали внутрь серо-серозными сварными швами.
Для формирования анастомоза методом электросварки участки кишечника сводили антиперистальтически и фиксировали двумя держалками, которые не завязывали. Сближали участки кишечника между собой и при помощи электросварочного пинцета накладывали первый ряд серо-серозных сварных швов. Просвет фиксированных отрезков кишечника вскрывали двумя параллельными разрезами на участке 4-5 см. Наложением подслизисто-мышечных сварных швов завершалось формирование задней губы анастомоза. На переднюю полуокружность анастомоза накладывали ряд подслизисто-мышечных сварных швов, а затем сваривали серозные оболочки. Время наложения анастомозов составляло в среднем 12 мин.
Для краевой электрорезекции печени у белых крыс по линии предполагаемой резекции накладывали Г-образный сварочный зажим (рис. 2). После установки зажима на его бранши подава-
Рис. 2. Краевая электрорезекция печени с помощью Г-образного сварочного зажима.
ли электрический ток заданных характеристик. По мере коагуляции ткани печени между бран-шами производилось постепенное их сжатие и плотное сведение. В результате по линии резекции формировалась коагуляционная борозда, представляющая собой массив уплотненной и коагулированной печеночной ткани. Время операций составляло в среднем 3,5 мин. Рану кожи и мыши брюшной стенки послойно ушивали наглухо.
При гистологическом исследовании зон толстокишечных анастомозов «конец в конец» было отмечено, что в зоне наложения электросварочных пинцетов под воздействием электрического тока высокой частоты ткани подвергались коа-гуляционному некрозу, кроме того, происходила денатурация и коагуляция белков, образовывалась коагуляционная пленка. Эта пленка выполняла функцию фиксации и герметизации в зоне оперативных вмешательств. Поэтому уже на ранних сроках межкишечные анастомозы были хорошо сформированы, проходимы. При изучении зоны толстокишечных анастомозов отмечалось, что наиболее выраженные признаки воспаления проявлялись на 3-7-е сутки после операции, формировалась грануляционная ткань. К 14-м суткам острота воспаления снижалась, и нарастали регенерационные процессы. В области анастомоза наблюдались признаки эпителизации грануляционной ткани по ее периферии. В срок 30 сут отмечались выраженные процессы эпите-лизации слизистой оболочки кишки, в некоторых случаях были отмечены явления гипертрофической регенерации с умеренным утолщением стенки кишечника. К 90-180-м суткам слизистая оболочка полностью восстанавливалась, в зоне электросварки формировался тонкий рубец, представленный зрелой соединительной тканью (рис. 3).
Рис. 3. Толстая кишка в зоне электросварного анастомоза через 180 сут. А — зона шва. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 100.
Через 365 сут место толстокишечного анастомоза даже на гистологических препаратах определялось с трудом по неупорядоченному расположению соединительнотканных элементов. В проведенных оперативных вмешательствах был малый процент послеоперационных осложнений, сопоставимый с таковым при операциях традиционными методами. Применение электросварки также давало несомненное преимущество во времени (сокращало в 2-4 раза), упрощало технику операций.
При исследовании анастомозов, выполненных «бок в бок», процессы регенерации и структурной перестройки тканей в области электросварочного соединения не отличались от таковых при наложении анастомозов «конец в конец».
При изучении зон электросварочной резекции печени установлено, что после ее краевой резекции непосредственно в области операции зона коагуляционного некроза, образовавшаяся под воздействием электросварки, окружалась грануляционной тканью у всех трех групп животных. Эта ткань, созревая к 21-30-м суткам, формировала рубец (рис. 4).
При развитии артериосклероза и гипергликемии в печени крыс возникали стойкие нарушения кровообращения (резкое расширение, полнокровие и стазы в синусоидных капиллярах, повышение сосудистой проницаемости) и дистрофические изменения (белково-гидропическая дистрофия гепатоцитов, снижение уровня гликогена при артериосклерозе до 57,2%, при гипергликемии до 33,1% относительно уровня нормы).
У здоровых животных после применения метода электросварки формирование грануляционной ткани в зоне резекции начиналось с 3-7-х суток,
Рис. 4. Тонкий слой соединительной ткани в зоне электрорезекции. Печень белой крысы группы здоровых животных через 30 сут.
Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 200.
активное коллагенообразование — на 7-е сутки, созревание рубца с сохранением повышенной васкуляризации — на 14-е сутки, формирование тонкого линейного рубца — на 30-е сутки. Восстановление уровня гликогена в гепатоцитах происходило в границах сроков наблюдений до 77,8% по сравнению с исходным.
После применения метода электросварки при экспериментальном артериосклерозе наблюдалось ускоренное формирование грануляционной ткани к 7-м суткам, более активное коллаге-нообразование без выраженной васкуляризации на 14-е сутки, формирование зрелого умеренно плотного рубца на 30-е сутки. Восстановление уровня гликогена было замедленным — до 63,7% от исходного.
При экспериментальной гипергликемии после применения метода электросварки формирование грануляционной ткани происходило с задержкой, а созревание рубца начиналось с 14-х суток, который и на 30-е сутки был недостаточно зрелым. В паренхиме сосудистые и дистрофические нарушения имели более выраженный и стойкий характер. Восстановление уровня гликогена в границах сроков наблюдений было нестойким, происходило волнообразно с повышением его до 82,6% от уровня нормы.
Процессы заживления в зоне резекции при использовании метода электросварки у животных всех групп проходили в соответствии с общими закономерностями развития репаративных процессов, быстрыми темпами, без выраженной воспалительной реакции и деформаций с образованием у здоровых животных и животных с экспериментальным артериосклерозом тонкого умеренно зрелого соединительнотканного рубца,
у животных с гипергликемией — менее зрелого вследствие поддержания продолжительной лим-фоцитарной инфильтрации.
Таким образом, применение метода электросварки при резекции печени у крыс оказывает содействие быстрому заживлению и полноценному структурному восстановлению печени, что позволяло рекомендовать его для использования в клинической практике при резекциях печени даже в условиях нарушения местного кровообращения, обусловленного сосудистыми и метаболическими расстройствами.
Выводы. Метод электросварки основан на термическом преобразовании свариваемых тканей под действием электрического тока высокой частоты. Электросварка является термокоагу-ляционным методом соединения тканей (наряду с ультразвуком и лазером). Отличием являются источник термической энергии (электрический ток), возможность обрабатывать значительные массивы тканей, контролируемость процесса изменений в тканях, низкая себестоимость.
Способ позволяет проводить краевую резекцию паренхиматозных органов практически бескровно — электрокоагуляция и сдавливание тканей печени происходят в месте наложения сварочных жомов, в результате резецируемая часть органа оказывалась отделенной от основной массы коагуляционной бороздой.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Горский В.А., Фаллер А.П., Воленко А.В., Леоненко И.В. Сравнительная оценка местных гемостатических средств в гепатобилиарной хирургии // Хирургия Украи-ны.—2006.—№ 2.—С. 54-61.
2. Дарвин В.В., Корженевский В.К., Родина Т.П., Лысак М.М. Значимость современных технологий в хирургии повреждений печени // Анн. хир. гепатол.—2007. —№ 3.—С. 254.
3. Досенко В.Е. Влияние препарата флогэнзим на состояние эла-столитической системы аорты кроликов при моделировании артериосклероза // Тр. симпоз. по системной энзимотерапии.— Киев, 1998.—С. 44-53.
4. Клочков Е.И., Гомоляко И.В. Моделирование сахарного диабета с использованием больших доз стрептомицина // Клин. хир. — 1996.—№ 2-3.—С. 65.
5. Майбеков И.М., Назыров Ф.Г., Ильхамов Ф.А. и др. Морфологические аспекты лазерных воздействий (на хронические язвы и печень) / Под ред. И.М.Байбекова, Ф. Г.Назырова.— Ташкент: Изд-во Мед. ин-та Абу Али ибн Сино, 1996.—204 с.
6. Притула В.П. Використання фiбрин-колагеновоí пластини для тканин як профтактичний та лкувальний зааб гемостазу та бтюстазу при хiрургiчнiй корекцм кют печшки у дтей // Клк х1р.—2008.—№ 11-12.—С. 64-65.
7. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ БТАИБИСД.—М.: МедиаСфера, 2002.—312 с.
8. Фурманов Ю.А., Савицкая И.М. Экспериментальная разработка основ высокочастотной электросварочной хирургической технологии. Атлас: Тканесохраняющая высокоча-
стотная электросварочная хирургия / Под. ред. Б.Е.Патона, О.Н.Ивановой.-Киев: Наук. думка, 2009.—С. 34-67.
9. Хоробрых Т. В., Антонов А.Н., Антонов О.Н., Борисова С. В Опыт использования фибринового клея для лечения травматических повреждений печени // Анн. хир.—2005.—№ 3.—С. 50-53.
10. Шуркалин Б.К., Горский В.А., Кринер А.Г. Перспективы использования клеевых субстанций в лапароскопической хирургии // Эндоскоп. хир.—2000. —№ 6.—С. 4-8.
11. Czemy M., Verrel F., Weber H. et al. Collagen patch coated with fibrin glue components // J. Vascular Surgery.—2000.—Vol. 41.— P. 553-557.
12. Yucel E.A. Effects of fibrin glue on wound healing in oral cavity //. J. Dent.—2003.—Vol. 31, № 8.—P. 569-575.
Поступила в редакцию 10.09.2011 г.
Yu.A.Furmanov, I.M.Savitskaya, O.A.Gejlenko
INVESTIGATION OF THE METHOD OF ELECTRIC WELDING OF ORGANS AND TISSUES ON THE MODELS OF CLINICAL OPERATIONS IN EXPERIMENT
A new method of sutureless connection of tissues during surgical procedures was developed. Potentialities of the method of electric welding of biological tissues in abdominal surgery are studied. For this purpose an investigation of regeneration processes in the area of using electric welding on the large intestine as well as the liver under conditions of intact tissues and against the background of hyperglycemia and atherosclerosis model was performed.
