Ультразвук в хирургии. Роль ультразвука в хирургии Принцип действия ультразвуковых инструментов

Поиск и разработка методов снижения травматичности, кровопотери и болевых ощущений при хирургических операциях, методов, позволяющих ускорить заживление послеоперационных ран и рассасывание рубцов, а также методов, облегчающих труд хирурга-оператора, - важные задачи современной хирургии, решению которых способствует применение ультразвука.

Можно выделить две основные области использования ультразвука в оперативной хирургии. Это инструментальная ультразвуковая хирургия и локальные разрушения в глубине тканей с помощью фокусированного ультразвука.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ХИРУРГИЯ

За последние годы в практику стали широко внедряться физические методы хирургического воздействия с применением электрокоа- гуляционной, лазерной, криогенной и ультразвуковой техники.

Принцип действия ультразвуковых инструментов

Рабочая часть ультразвукового хирургического ножа имеет традиционную форму лезвия скальпеля, соединенного волноводом с магни- тострикционным или пьезокерамическим преобразователем. Рабочая часть может иметь и другую форму в соответствии с требованиями выполняемой операции. Амплитуда колебаний режущей кромки в зависимости от поставленной задачи может быть изменена от 1 до 350 мкм, а частота выбирается в диапазоне от 20 до 100 кГц. Как известно, трение покоя больше, чем трение скольжения, поэтому трение между двумя поверхностями уменьшается, если одна из них совершает колебательные движения. Именно поэтому работа с ультразвуковыми инструментами требует от хирурга меньших усилий.

Характер разрушения тканей под действием ультразвукового хирургического инструмента зависит от строения его рабочей части, амплитуды и направления колебаний. Зависит он и от вязкоупругих свойств и однородности ткани.

При рассечении мягких тканей ультразвуковым ножом, лезвие которого совершает продольные ультразвуковые колебания, взаимодействует с тканью лишь кромка лезвия, обеспечивая процесс микрорезания, существенно усиливающего режущие свойства инструмента. Кроме того, у кромки лезвия колеблющегося инструмента выделяется теплота, локально повышающая температуру ткани и обусловливающая гемостатический эффект в результате термокоагуляции крови.

Так, применение ультразвукового скальпеля, амплитуда колебаний кромки которого лежит в интервале 15...20 мкм при частоте 44 кГц, в 6-8 раз уменьшает кровотечение из мелких и средних сосудов, в 4-6 раз снижает усилие резания, а также существенно облегчает строго послойное разделение кожи, подкожной жировой клетчатки и рубцовоизмененного хряща. Очевидно, что если на инструмент наложены лишь продольные колебания, то его воздействие на стенки раневого канала минимально.

Для разрушения некоторых патологических образований используют специальные волноводы - дезинтеграторы, рабочий конец которых помимо продольных совершает и поперечные колебания. Такие инструменты оказывают существенное влияние на окружающие ткани и по мере введения инструмента разрушают их.

Ультразвуковые инструменты обладают явными преимуществами перед электро- или криохирургическими, так как не прилипают к ткани и поверхности раневого канала и не испытывают дополнительных травм. Ультразвуковой скальпель не уступает в ряде случаев и лазерному хирургическому инструменту, так как, ощущая сопротивление ткани при операции, хирург лучше контролирует процесс ее рассечения.

В зависимости от поставленной задачи ультразвуковые инструменты могут иметь самые разные размеры и форму.

Следует отметить, что при использовании ультразвукового хирургического инструмента наряду с гемостатическим эффектом наблюдаются также анальгетический и бактерицидный и/или бактериостатический эффекты.

Бактерицидный эффект позволяет использовать простую и оригинальную методику самостерилизации хирургического инструмента. Рабочую часть инструмента опускают в раствор дезинфектанта и включают генератор. Ультразвуковые колебания вызывают интенсивные микротечения жидкости вблизи инструмента, очищающие его поверхность. Кроме того, увеличивая проницаемость мембран клеток болезнетворных бактерий по отношению к дезинфицирующему веществу, ультразвук повышает эффективность его действия, что позволяет в 10-100 раз снизить концентрацию этого вещества в растворе. Если, например, лезвие ультразвукового скальпеля погрузить в бульон со стандартной культурой гемолитического плазмокоагулирующего стафилококка, после этого включенный инструмент подвергнуть двухминутной самостерилизации в разбавленном (0,025...0,5 %) растворе диоцида, выключить его и привести в соприкосновение с поверхностью кровяного агара, то число выросших микробных колоний окажется тем меньшим, чем выше была амплитуда колебаний инструмента (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Число микробных колоний на агаре через 24 ч после соприкосновения с ультразвуковым инструментом, прошедшим двухмииутную обработку в 0,05%-ном растворе диоцида

Контрольный смыв водой с ультразвукового лезвия, кантамини- рованного Е. coli, уже через 3 ч инкубации дает в питательной среде бурный рост культуры.

Если же загрязненный Е. coli нож, колеблющийся с ультразвуковой частотой и амплитудой 20...30 мкм, поместить на 1...2 мин хотя бы в дистиллированную воду, то последующий смыв с него не даст заметного роста культуры в течение 6...Э ч.

Чем выше амплитуда колебаний, тем более выражен эффект задержки роста культуры. Обработка вибрирующего с амплитудой 30 мкм лезвия в растворе диоцида (0,025 %) в течение 1,5 мин приводит к стерилизации инструмента.

Аналогичные данные были получены при стерилизации в растворе диоцида ультразвуковых инструментов, загрязненных средой, содержащей Вас. micoides.

На практике для стерилизации ультразвуковой инструмент, колеблющийся с максимальной амплитудой, опускают на несколько секунд в сосуд с любым дезинфицирующим раствором, например перекиси водорода.

5623 0

Хирурги всегда стремились к быстрому удалению некротизированных тканей при лечении инфицированных и гнойных ран. Если при лечении инфицированных ран в большинстве случаев это профилактическое мероприятие применяется как средство, предупреждающее нагноение ран, то при гнойных ранах это один из важных (если не основной) методов лечения.

В естественных условиях некролиз предшествует репаративной регенерации ран и до его завершения восстановительные процессы в ране ограничены, а восстановление тканей в полном объеме невозможно. Для удаления некротизированных тканей предложено множество методов. Виды некрэктомии разделяются по характеру действия и имеют определенные противопоказания.

Различают механическую, физическую, химическую некрэктомию. К механической относят первичную и вторичную хирургическую обработку, вакуумирование ран, использование пульсирующей струи; к физической — ультразвуковую кавитацию, лазерное выпаривание некротизированных тканей, энергию плазмы, криовоздействие; к химической — использование препаратов некролитического действия.

Некрэктомия может быть одномоментной, этапной и пролонгированной или комбинированной, с использованием средств с различной направленностью действия (сочетание механического, физического и химического воздействия на некротизированные ткани).

Дополнение первичной хирургической обработки инфицированных ран ультразвуковой кавитацией значительно повышает ее эффективность.

Во время ранней хирургической обработки наиболее инфицированных ран (размозженных, рваных, ушибленных, скальпированных) комбинированная интраоперационная некрэктомия уменьшает число воспалительных раневых осложнений в 2 раза, а при открытых переломах число нагноений ран, некрозов кожи уменьшается почти в 3 раза.

Отсроченная хирургическая обработка инфицированных ран (через 12-48 ч после травмы) с выраженными явлениями воспаления в ране при комбинированной механической, физической и химической некрэктомии позволяет уменьшить число раневых осложнений до 12 %.

Дополнение хирургической обработки гнойных ран ультразвуковой кавитацией позволяет у каждого 3-го больного закончить операцию наложением первичного шва с дренированием раны, а в 69 % случаев использовать ультразвуковую кавитацию как некрэктомию в послеоперационном периоде во время ежедневных перевязок. После 3—5 кавитаций раны с использованием химических антисептиков у половины больных создаются условия для наложения ранних вторичных швов.

Ультразвуковую обработку гнойных ран проводят с помощью отечественной медицинской установки УРСК-7Н, предназначенной для различных хирургических операций на мягких тканях, костях и внутренних органах.

Обработку осуществляют в режиме «скальпель» с резонансной частотой 26,9 кГц, амплитудой продольных колебаний инструмента 0,060 мм, мощностью 0,2 Вт/см2 и настройкой на частоту рабочего резонанса при силе тока 4-12 мА. Для ультразвуковой обработки применяют 0,5 % раствор хлоргексидина, который подают на раневую поверхность шприцем, омывая торец излучателя.

При этом расстояние между торцом излучателя и поверхностью раны составляет 3-5 мм, а направление инструмента перпендикулярно обрабатываемой поверхности. В ходе ультразвуковой обработки воздействию подвергается вся раневая поверхность, начиная каждый раз от дна и кончая кожей вокруг раны, скорость перемещения излучателя должна быть не менее 1 см/с, что в сочетании с постоянной подачей раствора предохраняет ткани от термического повреждения.

При обработке активно удаляются гной, некротические массы, инородные частицы, из жизнеспособных тканей появляется капиллярное кровотечение, что позволяет более четко дифференцировать нежизнеспособные ткани, имеющие после ультразвуковой обработки тусклый темно-синюшный цвет, и произвести дополнительно их иссечение. В зависимости от размеров очага обработка длится 3-8 мин. Процедуры проводят ежедневно, всего 3—5. При появлении грануляций обработку производят с настройкой в резонанс при силе тока 6—8 мА, чтобы предотвратить повреждение формирующейся грануляционной ткани.

У больных с трофическими язвами ультразвуковую обработку осуществляют с настройкой в резонанс при силе тока 4—6 мА в течение 3—6 мин. Появление активной краевой эпителизации служит показанием к окончанию курса (всего 4—8 сеансов).

Сочетанное применение низкочастотного ультразвука с антисептиками — эффективный способ подготовки гнойных ран и трофических язв к пластическим операциям, что позволяет значительно улучшить результаты и сократить сроки лечения больных.

Ультразвуковая кавитация ран является эффективным средством борьбы с микробной флорой. Эффект ультразвуковой обработки в большой степени зависит от среды озвучивания. При кавитации ран через обычные традиционные растворы антисептиков (фурацилин, этакридина лактат) или же изотонический раствор хлорида натрия обсемененность ран снижается незначительно и составляет в среднем 5,5 х 104. При добавлении в озвучиваемый раствор антибиотиков целенаправленного воздействия (левомицетин, карбенициллин и др.), а также при озвучивании через диоксидин, метронидазол число микроорганизмов уменьшалось в среднем до 1,4 х 10 2 , а в 39 % случаев было ниже 1,0 х 10 2 .

Комплексное лечение гнойных ран мягких тканей и трофических язв низкочастотным ультразвуком с использованием пластических операций значительно улучшает косметические и функциональные результаты и сокращает сроки пребывания больных в стационаре.

Ультразвуковая обработка является эффективным дополнением к хирургической обработке гнойных ран, позволяет шире и с благоприятными исходами использовать первичные швы. Резкое сокращение фазы воспаления позволяет эффективно применять ранние вторичные швы для закрытия раневого дефекта. Активная краевая эпителизация является показанием к окончанию курса ультразвуковой обработки гнойных ран и трофических язв.

Лазерное излучение предусматривает как лазерную некрэктомию, так и стимулирующее влияние расфокусированного лазерного луча. Основой лазерной некрэктомии является выпаривание некротизированных тканей сфокусированным лучом углекислотного лазера.

Для лазерной некрэктомии без повреждения подлежащих здоровых тканей достаточно обработать раневую поверхность сфокусированным лучом при удельной дозе 150-200 Дж/см2. Образующаяся на поверхности раны после такой обработки коагуляционная пленка не замедляет регенерацию. Облучение раневой поверхности расфокусированным лучом при разовой экспозиционной дозе 3,0—4,5 Дж и плотности мощности излучения 0,1—0,5 Вт/см2 значительно стимулирует процессы репаративной регенерации.

Использование углекислотного лазера при лечении гнойных ран способствует одномоментному удалению некротических тканей, ликвидирует бактериальную обсемененность, ускоряет некролиз, появление грануляций и эпителизацию, что приводит к быстрому заживлению и сокращению сроков пребывания больных в стационаре.

При лечении гнойных ран гелий-неоновым, гелий-кадмиевым лазерным излучением наиболее эффективны интенсивность мощности излучения 0,3-0,8 мВт/см2, разовая плотность энергии излучения 0,3-0,45 Дж/см2, курсовая (суммарная) плотность излучения не более 4-5 Дж/см2. Облучение большей суммарной плотностью энергии излучения вызывает угнетение регенеративных процессов, о чем свидетельствует прекращение контракции и эпителизации раны.

Излучение гелий-кадмиевого лазера в большей степени купирует воспаление, нормализует микроциркуляцию, стимулирует пролиферативные процессы, но меньше влияет на эпителизацию раны.

Излучение гелий-неонового лазера больше, чем излучение гелий-кадмиевого лазера, ускоряет контракцию и эпителизацию ран. Лечение гнойных ран наиболее эффективно при применении в фазе воспаления гелий-кадмиевого, а в фазе заживления — гелий-неонового лазерного излучения.

Низкоэнергетическое лазерное излучение купирует воспалительный процесс, нормализует микроциркуляцию, уменьшает микробную обсемененность, ускоряет некролиз, регенерацию и заживление гнойных ран.

Использование энергии плазмы в лечении гнойных ран предусматривает обработку плазменным потоком в режимах «щадящей коагуляции» и «NO-терапию». Содержащий оксид азота газовый поток получается с помощью аппарата «Плазон».

Технические возможности аппарата «Плазон» позволяют обрабатывать раневую поверхность в режиме контактного высокотемпературного воздействия — режим «щадящей коагуляции». Обработку выполняют путем кратковременного однократного контакта высокотемпературного плазменного факела с раневой поверхностью до образования тонкой коагуляционной пленки. NO-терапия предполагает обработку раны охлажденным до +41-43 0 С газовым потоком, содержащим оксид азота. Экспозиция составляет 15—20 с на 10 см2 раневой поверхности в первую фазу раневого процесса и 5—10 с на аналогичную площадь во вторую фазу. NO-терапию проводят ежедневно во время перевязок, процедура не требует дополнительного обезболивания.

Обработка раны предусматривает механическую, хирургическую некрэктомию и затем физическую — с использованием воздушно-плазменного потока в режиме «щадящей коагуляции». На поверхности раны образуется тонкая блестящая коагуляционная пленка. Происходит остановка кровотечения только из самых мелких сосудов. Через сутки после операции экссудация в ране менее выражена, пленка сохраняется. NO-терапия способствует уменьшению раневой экссудации. Выраженные экссудативные явления могут быть обусловлены сохраняющимися некротическими изменениями в тканях, что требует проведения этапной некрэктомии.

Важным клиническим симптомом в первой фазе раневого процесса помимо выраженности экссудации и скорости очищения раны можно считать уменьшение перифокальной воспалительной реакции. Ко 2—3-м суткам после хирургической и физической некрэктомии снижается перифокальное воспаление: почти полностью исчезает гиперемия кожи вокруг раны с умеренно выраженной инфильтрацией кожи и подкожной клетчатки у краев раны.

К 7—8-м суткам полностью стихают перифокальные воспалительные изменения, значительно уменьшается экссудация, отсутствуют гной, фибрин, появляется грануляционная ткань. К 10—14-м суткам рана полностью очищается, ее дно покрыто яркой мелкозернистой грануляционной тканью. Указанные изменения в ране свидетельствуют о переходе раневого процесса во вторую фазу и соответствуют клиническим критериям готовности раны к хирургическому закрытию.

Физическая некрэктомия с использованием NO-потока приводит к десятикратному снижению бактериальной обсемененности ран, уменьшая при этом воспалительную реакцию в целом. В то же время NO-терапия ускоряет пролиферацию сосудов и клеточных элементов, создавая благоприятные условия для формирования и созревания грануляционной ткани, сокращает сроки лечения или подготовки ран к хирургическому закрытию.

Основой патогенетического лечения хронического остеомиелита является радикальная хирургическая операция — удаление патологического очага. Это иссечение свищей с окружающими их рубцами и грануляциями, удаление секвестров, неотторгшейся мертвой костной ткани, вскрытие костных полостей и т.д. Сущность операции не меняется, хотя ее названия могут быть различны: некрэктомия, некрсеквестрэктомия, фистулосеквестрнекрэктомия, радикальная хирургическая обработка остеомиелитического очага и др.

Если вопрос о радикальности операции как этапа хирургического лечения хронического остеомиелита принципиально решен, то варианты некрэктомии, санации кости и мягких тканей обсуждаются до настоящего времени.

Для снижения бактериальной обсемененности костной и мягких тканей ниже критической с целью обеспечения санации послеоперационного костного дефекта и раны мягких тканей при хроническом остеомиелите используют сочетание механической обработки и применения химических антисептиков с ультразвуковой кавитацией или С02-лазерным излучением углекислотного лазера.

Во время операции для санации костной полости и раны мягких тканей используют аппарат УРСК-7Н в режиме «сварка» или «скальпель», рабочая частота 25,5 +7,5 кГц, амплитуда колебания 0,04—0,08 мк при экспозиции 5—10 мин в соответствии с методическими рекомендациями ЦИТО. После механической обработки костной полости фрезами, долотом, обильного промывания раствором антисептика (фурагин калия, хлоргексидин, гипохлорит натрия) рану заполняют раствором антисептика или антибиотика, как правило, с учетом данных микробиологического исследования отделяемого из свищей до операции, и в течение 7—10 мин проводят последовательную ультразвуковую обработку стенок операционной раны кости и мягких тканей.

Ось волновода располагают под углом 90° к обрабатываемой поверхности, не касаясь ее. Из-за нагревания растворы приходится менять каждые 2-3 мин. Обычно используют 2-3 антисептика. Озвучивание проводят в режиме резонанса волновода и аппарата, контроль за резонансной настройкой ведут визуально, по максимуму «вскипания» антисептического раствора во время воздействия ультразвука.

Под воздействием ультразвуковой кавитации, дополняющей механическую и химическую обработку раны, бактериальная обсемененность значительно уменьшается. Роста микрофлоры не отмечено в мягких тканях в 62,2 % наблюдений и в костной в 75 %. Ни в одном наблюдении обсемененность тканей не достигала критического уровня.

В биоптатах мягких тканей отмечается уменьшение микробных ассоциаций, не определяются бактерии рода Proteus и Ps. aeruginosa. В костной ткани прослеживались более выраженные изменения — уменьшение выделения стафилококков в 2 раза, а также бактерий рода Proteus и стрептококков — в 4 раза. Ps. Aeruginosa отсутствует.

Для физической некрэктомии и санации мягких тканей и костной полости используют отечественную лазерную хирургическую установку «Скальпель» на основе углекислотного лазера типа ЛГ-25, генерирующего излучение в инфракрасном диапазоне с длиной волны 10600 нм и выходной мощностью 40 Вт. Облучение послеоперационного костного дефекта и раны мягких тканей проводят расфокусированным лучом с диаметром пятна 8—16 мм и плотностью мощности излучения 300-400 Дж/см2 в течение 15—30 с с движением луча лазера из глубины раны к ее поверхности.

Применение углекислотного лазера с целью санации послеоперационного костного дефекта и раны мягких тканей позволяет добиться снижения бактериальной обсемененности тканей по сравнению с традиционными методами санации.

Роста микрофлоры не было выявлено в мягких тканях у 56,9 %, в костной ткани — у 58,1 % больных. Бактериальная обсемененность мягкой и костной тканей сохранялась выше критического уровня у 8,5 и 2,5 % больных.

Санационный эффект ультразвуковой кавитации выше, чем лазерной обработки костной полости и раны мягких тканей.

В торакальной хирургии при выполнении плеврэктомии рубцово измененную плевру отделяют от грудной стенки в экстраплевральном слое с рассечением складки в месте перехода париетальной плевры в висцеральную. Висцеральную стенку эмпиемного мешка отделяют от легкого непосредственно через плевру в слое между внутренней эластической мембраной, покрывающей легкое, и наружным слоем плевры вместе со швартой. Обязательным условием плеврэктомии является полный пневмолиз, включая и междолевые щели, без этого полное расправление легкого невозможно.

Резко утолщенная, иногда до 2-3 см, париетальная плевра с выраженными грубыми Рубцовыми изменениями требует больших усилий при плеврэктомии и становится источником выраженного кровотечения. Выделение плевры в области купола средостения чревато повреждением сосудов и органов. Ультразвуковые инструменты позволяют легко рассекать рубцово измененные ткани в соответствующем слое, в том числе при выделении висцерального листка плевры. Специальные ультразвуковые инструменты с гибким волноводом позволяют рассекать ткани в труднодоступном месте грудной полости.

Хирургический доступ выполняют обычным скальпелем в зависимости от локализации эмпиемы. При необходимости торакотомию выполняют через ложе резецированного ребра. Ультразвуковым скальпелем постепенно отделяют париетальную плевру от грудной стенки по всему периметру торакотомной раны и вводят ранорасширитель. Рану расширяют по ходу операции и продолжают выделение плевры в подплевральном слое по направлению к позвоночнику и корню легкого до переходной складки.

Плевру широко отделяют в средних отделах легкого, что позволяет затем отделить плевру в области купола и синусов. Аналогичным образом отделяют висцеральную плевру. При работе ультразвуковым скальпелем следует выполнять препаровку короткими движениями, т.к. длительное соприкосновение волновода с тканями гасит колебания.

При случайном или преднамеренном вскрытии эмпиемного мешка полость эмпиемы осушают, проводят ультразвуковую кавитацию с раствором антисептика. Операцию заканчивают ультразвуковой кавитацией полости, образовавшейся после удаления мешка эмпиемы. Использование ультразвукового скальпеля не сокращает время операции, но делает ее более щадящей, уменьшает кровопотерю более чем в 2 раза в результате уменьшения повреждения легкого и тканей грудной стенки.

Использование скальпеля на основе квантовых генераторов основано на коагуляции и бактерицидном действии лазерного луча. Экспериментальные морфологические исследования, проведенные А.Н. Кабановым (1985), по воздействию лазерного луча на легочную ткань выявили определенные специфические изменения. Подтвержден гемостатический эффект лазерного луча. В легочной ткани в месте рассечения лучом выявляют 3 зоны морфологических изменений: зону поверхностного коагуляционного некроза с выпадением тонкого слоя фибрина; зону отека и кровоизлияний с умеренной клеточной инфильтрацией и зону дистрофических изменений в легочной ткани, с ограниченным тромбозом в мелких сосудах.

Все эти изменения выявляются на небольшом протяжении непосредственно вдоль линии разреза ткани. Обработка ткани расфокусированным лучом углекислотного лазера вызывает коагуляционную пленку на поверхности поврежденной легочной ткани с выраженным аэростазом, если поврежденные бронхи диаметром не более 1 мм. Гемостатический эффект, надежный аэростаз играют важную роль при декортикации легкого и плеврэктомии лазерным скальпелем.

При применении лазерного скальпеля высокая температура луча обусловливает выпаривание тканей по линии прохождения. Торакотомию выполняют обычным или лазерным скальпелем, а затем в слое подплевральной клетчатки отслаивают с помощью тупфера париетальную плевру, а фиброзные сращения плевры с мышцами грудной стенки бескровно пересекают лазерным лучом. Таким образом отделяют плевру от переходной складки. Кровотечение из легочной ткани останавливают расфокусированным лазерным лучом, а кровотечение из более крупных сосудов — прошиванием тканей или тампонадой.

Декортикацию легкого А. Н. Кабанов и Л.А. Ситко (1985) выполняют следующим образом. Захватывая и оттягивая щипцами утолщенную плевру, лазерным лучом медленно отделяют висцеральную плевру от легочной ткани. Направление световода устанавливают под острым углом к поверхности легкого. Такими порциями отделяют плевру сфокусированным лучом. Как правило, при этом не нарушается герметизм легочной ткани.

Если все же просачивается воздух, это место облучают расфокусированным лазерным лучом в течение 5—10 с. Коагуляционная пленка, образующаяся на поверхности легкого, обеспечивает хороший аэростаз. Авторы не считают необходимым удалять фиброзную ткань с поверхности легкого при ее глубоком врастании. В этих случаях оставленные участки плевры рассекают в виде сетки (скрайбирование), под ними хорошо расправляются участки легкого.

Использование лазерного луча для плеврэктомии и декортикации легкого наиболее целесообразно при удалении висцеральной плевры, проведении лазерного аэростаза и скрайбирования висцеральной плевры. Применение ультразвуковой и лазерной технологий при плеврэктомии, декортикации легкого при эмпиеме плевры расширяют возможности восстановительных операций.

Бактерицидный эффект при обработке плевры, в том числе и гемоторакса, после резекции легкого получают облучением поверхностных тканей аргоновой плазмой (Котов И.И., 2000). Прямое облучение в течение 3 мин приводит к полной стерильности раны. Бактерицидное действие распространяется на все виды микрофлоры. Применение биомедицинских установок СУПР-М, «Плазма-3», представляющих собой плазмотрон малой мощности, возможно при пневмолизе, плеврэктомии. Факелом плазмотрона пересекают крупные шварты, останавливают кровотечение из мелких сосудов грудной стенки.

Там, где участки эмпиемного мешка удалить невозможно, испаряют пиогенный слой. Кроме плазменного скальпеля, во время операций по поводу гнойных заболеваний легких и плевры используют бактерицидный эффект плазмы: проводят обработку нежизнеспособных тканей, обсемененных микрофлорой из вскрывшихся гнойных очагов, или поверхности париетальной плевры после декортикации легкого. Поверхность обрабатывают лучом плазмы с расстояния 6—8 см сканирующими движениями в течение 2—3 мин на 1 дм2.

Точно также обрабатывают поверхность торакотомной раны перед ее ушиванием. При наложении торакостомы при эмпиеме плевры плазменный скальпель используют для гемостаза и некрэктомии, а в последующем — для этапных некрэктомии, удаления фибринозно-гнойных наложений. Облучение грануляций недопустимо, так как образование на грануляционной поверхности коагуляционного струпа нарушает формирование соединительной ткани.

Фотодинамическая терапия на основе низкоэнергетического лазерного излучения имеет достаточную перспективу в лечении онкологических заболеваний, а в борьбе с бактериальной инфекцией находит все более широкое применение (Странадко Е.Ф., Толстых П.И., Карлоев У.М., 1999; В.П. Жаров и др., 1999), в том числе для профилактики острой послеоперационной эмпиемы плевры (Павлов Ю.В. и др., 2001).

Бактерицидный эффект фотодинамической терапии основан на тропности фотосенсибилизаторов к цитоплазматической мембране и различным внутриклеточным структурам. Бактериальные клетки довольно быстро захватывают и удерживают фотосенсибилизатор. Облученный лазерным лучом, фотосенсибилизатор, захваченный микробной клеткой, приводит к образованию синглетного кислорода и свободных радикалов — высокоактивных биологических окислителей, которые вызывают гибель микроорганизмов.

Такое прямое действие фотодинамической терапии проявляется в отношении грамположительной флоры, грамотрицательные микроорганизмы имеют мощную наружную мембрану, препятствующую проникновению фотомодулятора. Для увеличения проницаемости оболочки микробной клетки проводят предварительную обработку ультразвуковой кавитацией.

После основного этапа операции (лоб-, билоб-, пульмонэктомия, декортикация легкого, плеврэктомия) плевру обрабатывают низкочастотным ультразвуком в сочетании с воздействием фотосенсибилизатора на патогенную микрофлору.

В качестве фотосенсибилизатора используют сульфированный фталоцианин алюминия (ALPcS, фотосене). Для ультразвукового воздействия применяют аппараты УРСК-7Н или УРСК-7Н-22, для лазерного облучения — аппарат КАМИН-ВИДЕО.

После завершения основного этапа операции плевральную полость заполняют раствором антисептика (фурацилин 1:5000, хлоргексидин 0,02 %) до краев раны, вводят 5 мл (10 мг) фотомодулятора и озвучивают полость волноводом ультразвукового аппарата, удерживая волновод на расстоянии 1 см от грудной стенки. После озвучивания антисептик удаляют и поверхность облучают красным светом от установки КАМИН-ВИДЕО в течение 10 мин.

Такая санация с целью профилактики послеоперационной эмпиемы плевры показана больным острыми и хроническими гнойными заболеваниями легких, эмпиемой плевры, у которых риск развития послеоперационной эмпиемы чрезвычайно высок.

Эндобронхиальная фотодинамическая терапия в предоперационном периоде у больных гнойными заболеваниями легких дает противовоспалительный и антибактериальный эффект, ограничивая условия для возникновения гнойно-воспалительных послеоперационных осложнений (гнойный бронхит, пневмонии, несостоятельность культи бронха, плеврит).

Через бронхоскоп бронхи орошают 4-8 мг (2 мг/мл) раствора препарата фотосене, или препарат вводят в аэрозоле (6—8 мг) за сутки до облучения. При бронхоскопии к устью долевых бронхов подводят световод и с помощью аппарата для фотодинамической терапии ЛД-680-2000 (полупроводниковый лазер с длиной волны 0,680 мкм и максимальной мощностью на выходе 2 Вт) проводят облучение по 5 мин правой и левой половины бронхиального дерева с плотностью мощности 0,085 Вт/см2. Сеанс облучения повторяют на следующий день. Оперативное лечение выполняют на 4-7-е сутки после облучения.

На эффективность фотодинамической терапии указывают улучшение проходимости бронхов (противовоспалительное и противоотечное действие), увеличение функциональных показателей (ЖЕЛ). Антибактериальный эффект выражается в достижении стерильности или снижении бактериальной обсемененности бронхов на 3 порядка и более.

Противовоспалительный эффект фотодинамической терапии выражается в снижении активности воспаления — уменьшении гиперемии, отека слизистой оболочки бронхов, уменьшении количества бронхиального секрета. Положительное действие проявляется больше при выраженных исходных признаках воспаления и сопровождается активизацией неспецифического местного иммунитета в виде миграции форменных элементов крови (лимфоцитов, нейтрофилов, плазматических клеток) в толщу слизистой оболочки бронхов. Об активации репаративных процессов в бронхах свидетельствует изменение уровня маркеров пролиферации в слизистой оболочке бронхов.

Фотодинамическая терапия позволяет уменьшить число санационных бронхоскопий при предоперационной подготовке больных.

Сегодня использование ультразвука (УЗК) в медицине получило прочное научное обоснование и позволяет наилучшим образом решать многие вопросы диагностики и терапии.

В МВТУ имени Н. Э. Баумана и на кафедре травматологии ЦОЛИУврачей Г. А. Николаевым, В. И. Лошиловым, В. А. Поляковым и Г. Г. Чемяновым впервые в 1964 г. была начата разработка метода ультразвуковой резки костных и мягких тканей, а затем и сварка костных тканей. После экспериментальных исследований (более 500 опытов) В. А. Поляков в 1967 г. успешно применил в клинике ультразвуковую резку мягких и костных тканей, а также произвел несколько успешных операций остеосинтеза.

К настоящему времени ультразвуковой метод нашел широкое применение в ортопедии и травматологии при различных костно-пластических операциях. Советские специалисты используют ультразвук в торакальной хирургии при рассечении рубцово-склеротической ткани, декортикации и пневмолизе, а также при распиливании костной ткани. Хирургический ультразвук используется также при лечении инфицированных ран.

Представляют особый интерес экспериментальные исследования по ультразвуковой сварке культи бронха после резекции легкого, а также внедрение в арсенал хирургов гибких и длинных волноводов для интраторакальных манипуляций на трахее и бронхах (Г. А. Николаев, В. П. Борисов и др.). Ранее такие работы не проводились ни в СССР, ни за рубежом. Значительный интерес и для науки, и для практики представляют исследования по ультразвуковому соединению легочной ткани.

Заслуживают внимания и перспективные исследования по изучению местного воздействия низкочастотных ультразвуковых волн на микробактерии туберкулеза непосредственно в каверне (ультразвуковое «орошение» и санация легочных каверн).

Ультразвук и болезни легких... Лет десять назад эти физические и медицинские понятия никак не соприкасались. Сейчас ультразвук становится незаменимым диагностом и целителем большинства легочных заболеваний.

Ультразвук. Краткая характеристика . Ультразвук - упругие механические колебания среды, частота которых превышает верхний предел слышимости уха человека (около 18 кГц). Они находятся в диапазоне частот от 18 кГц до 15 МГц. Колебания эти распространяются в виде волн, которые представляют собой периодически чередующиеся области растяжения и сжатия. Скорость распространения упругой волны определяется свойствами среды и не зависит ни от частоты, ни от интенсивности ультразвука. Особенности ультразвуковых колебаний - их направленность и возможность фокусирования энергии на небольшой площади рабочего инструмента.

Основную характеристику распространяющейся упругой волны представляет расстояние, которое она проходит за один период. Эта величина - длина волны, зависящая от скорости распространения звука в материале, а также от частоты.

Звуковая волна, распространяясь в среде, несет определенную энергию, которая периодически переходит из потенциальной в кинетическую и обратно.

Для оценки энергии звукового поля определена величина, называемая интенсивностью звука. Интенсивность - количество энергии, переносимой звуковой волной за одну секунду через площадку 1 см 2 , перпендикулярно к направлению распространения.

При распространении плоских ультразвуковых волн в среде часть энергии затрачивается на преодоление необратимых потерь: (например, вязкости материала). Такой процесс носит название «поглощение ультразвука», когда энергия переходит в тепло, нагревая среду.

Если распространяющаяся волна попадает на границу раздела между двумя средами, то часть ультразвуковой энергии проходит во вторую среду, а другая - отражается обратно. Распределение энергии между прошедшей и отраженной энергией зависит от соотношения акустических сопротивлений двух сред.

Специфические свойства ультразвуковых колебаний для воздействия на биологические ткани заключаются в следующем:
- отмечается высокая интенсивность энергии с максимальными амплитудами колебаний;
- звуковое радиационное давление появляется в поле продольных звуковых волн с конечными амплитудами смещения. Давление всегда направлено от среды с большей плотностью к среде с наименьшей;
- возникает кавитация: процесс разрыва жидкости под действием растягивающихся напряжений с образованием газовых полостей;
- наблюдается нагрев тканей под действием ультразвука.

Основной параметр ультразвуковых колебаний, определяющий биологическое воздействие, - интенсивность ультразвука. Величина интенсивности определяет степень разрушения биологических структур.

Время воздействия ультразвука тоже играет немаловажную роль.

С увеличением времени воздействия свыше 10 минут при средней интенсивности ультразвук может вызвать необратимые изменения в клетках и разрушение живых тканей. Импульсивный режим действия источника колебаний позволяет удлинить время воздействия (до 20 мин) без существенных морфологических изменений в биологических тканях.

Величина поглощения ультразвуковой энергии зависит от гистологического строения тканей. Поглощение в жировых тканях, например, меньше, чем в обычных. Значительное поглощение отмечается в ателектазированных легких, а хрящи и мышцы обладают более высокими значениями коэффициента затухания, чем паренхиматозные ткани. Коэффициент поглощения ультразвуковой энергии зависит и от направления введения ультразвука по отношению к направлению коллагеновых волокон. Кость имеет максимальный коэффициент поглощения, а следовательно, при ультразвуковом распиливании в ней выделяется наибольшее количество тепла.

При высокой частоте ультразвуковых волн больше образуется тепла на поверхности раздела мягкая ткань - кость. При этом примерно 40% ультразвуковой энергии отражается в тканях.

Кавитация в мягких тканях крайне затруднена из-за большой вязкости тканевых жидкостей и большей концентрации клеток в них. Кавитация в кровеносных сосудах возникает легче, нежели в других тканях.

Для объяснения механизма действия ультразвуковых волн в последнее время появились новые гипотезы, теоретические основы которых связаны с акустическими течениями. Для врачей и биологов представляет интерес возникновение акустических течений в слое жидкости, граничащей с колеблющимся ультразвуковым инструментом. Цитологические и функциональные изменения клеток, вызываемые ультразвуковыми волнами, обусловлены возникновением микроскопических течений на границе клетка - жидкость и внутри клеток. Характер и форма микроскопических течений зависят не только от интенсивности ультразвука, но и от вязкости цитоплазмы и ряда других физических параметров такой сложной системы, как живая клетка.

При использовании ультразвуковых колебаний для воздействия на мягкие ткани и осуществления процесса их рассечения необходимо учитывать как биологические свойства самой ткани, так и физические параметры ультразвука.

Для разрушения тканей в УЗ-хирургии существуют два метода. Первый из них основан на действии самого ультразвука, второй – на приведении в ультразвуковые колебания хирургического инструмента. Ультразвуком можно рассекать ткани, для чего хирургические инструменты соединяют с магнитострикционными преобразователями. Преимущества этого метода: снижение усилия резания, уменьшение болевого ощущения при операции, кровоостанавливающий и стерилизующий эффект ультразвука.

Ультразвуковой скальпель применяют для рассечения любых мягких тканей, позволяет проводить операции без вскрытия грудной клетки в дыхательных органах, пищеводе, на кровеносных сосудах. УЗ используют для удаления опухолей в мозговой ткани без вскрытия черепной коробки. Вводя ультразвуковой инструмент в вену, можно разрушать холестериновые утолщения. В урологии ультразвук используется для дробления камней в почках и мочевом пузыре.

Ультразвук позволяет не только разрезать, но и сваривать мягкие ткани, поврежденные или трансплантируемые костные ткани (ультразвуковой остеосинтез). Область перелома заполняют костной щебенкой, смешанной и жидкими пластмассами (например, с циакрином), которые под действием ультразвука быстро полимеризуются, создавая прочный шов, который постепенно рассасывается и заменяется костной мозолью.

В фармацевтической промышленности используется способность ультразвука дробить твердые тела в жидкой среде – для получения различных препаратов в виде порошков, суспензий, аэрозолей и т.п. При стерилизации используется способность ультразвука губительно влиять на жизнедеятельность микроорганизмов. Портативные звуковые локаторы способны существенно облегчить слепым ориентирование в пространстве.

5.5.3. Новые направления лечебного использования ультразвука.

В настоящее время в практической медицине расширяется область применения фокусированного ультразвука с целью создания в глубине тканей высокой интенсивности. Медико-биологические аспекты использования фокусированного УЗ состоят в разрушении биологических тканей (нейрохирургия, офтальмология, нефрология, урология); раздражении нервных структур (неврология, аудиологическая диагностика и слухопротезирование), воздействии на биологически активные точки (акупунктура), получении аэрозолей (ультразвуковая аэрозольтерапия), непосредственном воздействии на внутренние органы (внутриорганная УЗ-терапия).

Среди путей оптимизации воздействия УЗ наиболее перспективным представляется путь биоуправления, основанный на использовании обратной связи в системе «пациент - физический фактор». Биосинхронизация - наиболее простой вариант биоуправляемой физиотерапии. В настоящее время проводятся исследования и разработка устройств, позволяющих перестраивать параметры (частоту, интенсивность, скважность) ультразвуковой терапии в соответствии с характером реакции организма и изменением деятельности его систем на лечебное воздействие.

Дальнейшие перспективы расширения медицинских применений ультразвука связано с внедрением новых технологий – таких как ультразвуковая голография, позволяющая получать трехмерные изображения биообъектов в процессе их жизнедеятельности.

Основная идея применения ультразвука в хирургии заключается в сообщении хирургическим инструментам ультразвуковых колебаний, что существенно увеличивает их эффективность, облегчает проведение операций и уменьшает травматические повреждения окружающих тканей. При этом выделяется несколько направлений: ультразвуковое резание мягких ткачей; ультразвуковая резка, сверление, трепанация, сварка и наплавка костной ткани: ультразвуковая эндартерэктомия (проведение восстановительных операций на пораженных атеросклерозом крупных сосудах).

Метод ультразвуковой резки мягких тканей основан на том, что на лезвие режущего инструмента, которому хирургом сообщается поступательное движение, накладываются продольные ультразвуковые колебания с частотой, лежащей в пределах 22 - 44кГц. с амплитудой не более 45мкм. Под действием УЗ-колебаннй. налагаемых на инструмент, скорость относительных продольных перемещении увеличивается, относительно поступательного перемещения лезвия, в несколько раз. При этом, за счет разрушении под воздействием кавитации клеточной структуры прилегающих к лезвия слоев ткани, сухое трение переходит в полусухое или даже жидкостное. Это приводит к существенному уменьшению как нормального, так и тангенциального усилия резания. Ультразвуковые колебания возбуждаются магнитострикторрм и с помощью концентратора передаются к режущему инструменту. Магнитостриктор изготовляют либо из ферритового броневого цилиндрического магнптопровода, в полость которого закладывается обмотка, либо набирается из Ш - образных пластин из никелевого сплава, на центральный стержень которых наматывается обмотка. При перемагннчивании материала возникает явление магнитострикции, вследствие которого продольные размеры стержней колеблются с частотой перемагничивающего тока. Чтобы избежать удвоения частоты механических колебаний сердечник магнитостриктора подмагничивается постоянным током практически до насыщения.

К магнитостриктору приклеивается конически-цилиндрический концентратор. Длина концентратора выбирается равной половине длины волны ультразвука на рабочей частоте. К концентратору, с помощью резьбы, присоединяют сменный инструмент, также имеющий форму полуволнового концентратора, у которого сечение сужается к инструменту по экспоненте. Благодаря уменьшению сечения конической части концентратора и инструмента, и работе их в резонансном режиме происходит усиление амплитуды УЗ-колебаний в несколько раз, при их прохождении от магнитостриктора до режущей части инструмента.

Конструкция акустического узла приведена на рисунке 5. Магнитостриктор 1 с приклеенным к нему концентратором 2 образует акустическую головку, которая с помощью демпфирующих резиновых колец 6 закрепляется в цилиндрическом кожухе 4.

Рисунок 5 - Конструкция акустического узла для резки мягких тканей.

Наличие сменных инструментов - насадок 4 различной конфигурации приводит к тому, что их резонансные частоты отличаются друг от друга. Чтобы обеспечить резонансные эффекты используют генератор с подстройкой частоты в диапазоне +-2% от номинальной.

Ручная подстройка осуществляется при смене насадок, для чего с ответствующие приборы снабжаются индикаторами резонанса, которые фиксируют максимум тока нагрузки выходного каскада усилителя мощности генератора. При работе с инструментом, при изменении нагрузки, резонансная частота поддерживается автоматически, схемой автоматической подстройки частоты. На рисунке 6 приведена структурная схема хирургического УЗ-аппарата.

Рисунок 6 - Схема УЗ-аппарата с автоматической подстройкой частоты

При операциях ил внутренних органа для удлинения инструмента используют составные многозвеньевые концентраторы, свинчивающиеся между собой.

УЗ-аппараты со структурой рисунка 6 могут использоваться не только для резки мягких тканей, но и для их сварки, а также для резки сварки и наплавки костных тканей.

В качестве примера универсальных хирургических УЗ-аппаратов можно назвать аппараты УСКР-7Н УРСК-2Н. УРСК-18.

На основе использования универсальных аппаратов для ультразвуковой хирургии разработаны методики ультразвуковом обработки поверхности ран, включающих раны послеоперационные, обеспечивающие очистку поверхности ран от некротической и поврежденной ткани, быструю диффузию дезинфинирующих и лекарственных веществ, растворяемых в жидкостях и активизацию защитных регенерационных возможностей организма.

В таблице 2 приведены основные технические характеристики ряда отечественных ультразвуковых хирургических аппаратов.

Таблица 2 Характеристика отечественных УЗ хирургических аппаратов

Назначение

аппарата

Раб. частота

Макс, мощность

акуст, головки.

Кол-во смен. Инстру-ментов

Универсальный

Ондатерэктомия

Универсальный

Универсальный

12 ручн.,А ПИ

Сверление и фрезерование костн. ткани

Трепанация