РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЕ МЕТОДА ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ В ХИРУРГИИ ОРГАНОВ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)

Краткое содержание

Матеріали та методи дослідження. Робота базується на дослідженні фізичних процесів, які сприяють плазмоутворенню, вивченню характеристик інертних газів, які застосовуються в хірургії, підборі найбільш сприятливого газу для розробки методу плазмового зварювання тканин та експериментальних дослідженнях, проведених на порожнистих органах черевної порожнини лабораторних тварин.

Дослідження спрямували на розробку нового безшовного способу з’єднання стінок порожнистих органів шлунково–кишкового тракту за допомогою аргонового плазмового струменя. При використанні цього методу на краї дефекту додавали плазму крові, як додаткове джерело білка, яку прогрівали аргоновим струменем з наступною компресією зони зварювання анатомічним пінцетом. За цей час між зварюваними поверхнями утворювався білковий коагулят, який міцно та герметично з’єднував біологічні тканини.

Високотемпературна газова плазма, яка знайшла своє застосування в хірургії утворюється при проходженні інертного газу або атмосферного повітря через електричний розряд між двома електродами. Інертний газ або газова суміш атмосферного повітря при цьому іонізується, нагрівається та виходить крізь сопло мікроплазмотрону у вигляді струменя розпеченого газу з температурою, що дорівнює 10 000^о С та має вигляд яскравого струменя світло–блакитного кольору довжиною 8–10 мм. Після цього плазма починає швидко охолоджуватися та набуває значно менш яскравого жовтого кольору. У цій частині плазмовий струмінь має температуру від 2727 ^оС до 727 ^оС, а його довжина може коливатись від 10 до 40 мм в залежності від витрати плазмоутворюючого газу та ступеню ламінарності струменя. При охолоджуванні газу нижче 727 ^оС він перестає світитися та плазма знову перетворюється в інертний газ, який швидко охолоджується та розсіюється в атмосферному повітрі. Наведений принцип утворення плазмового струменя являється однаковим для усіх існуючих плазмогенераторів, що використовуються вітчизняними та закордонними авторами в хірургічній практиці.

З усіх інертних газів, що знайшли своє застосування в хірургії, найбільш поширеними є гелій, неон та аргон. Досліджено, що плазмовий струмінь гелію має більш вразливі властивості випаровування тканин, що дозволяє йому значно швидше розтинати їх. Однак, його гемостатична дія була достатньо низькою. Плазмовий струмінь неону за своїми гемостатичними властивостями займав проміжне становище між гелієм та аргоном, проте за його допомогою розтинання тканин було досить складне. Найбільші ефективні гемостатичні властивості з перерахованих інертних газів мав плазмовий струмінь аргону, який крім того позитивно зарекомендував себе в якості газу, що застосовувався ще й для безкровного та швидкого розтинання тканин паренхіматозних органів травної системи.

У своїй роботі ми виходили з того, що аргон має більш низький, ніж у повітря поріг іонізації, тому для процесів плазмоутворення потрібна менша кількість енергії, що знижує глибину коагуляційного некрозу тканин. Потік аргону витісняє з зони зварювання кисень повітря, що суттєво зменшує карбонізацію тканин. У зоні втручання менш виражені процеси окислення біологічних тканин, що дає змогу уникнути задимлення операційного поля і забезпечити ефективність лапароскопічних та ендоскопічних втручань. Крім того, завдяки генерації плазмового струменя, створюється ультрафіолетове випромінювання, яке має бактерицидну дію та знаходиться у безпечних значеннях для хірурга та пацієнта. До того ж за таких умов виділяється велика кількість атомарного кисню, що забезпечує сильну бактерицидну дію плазмового струменя.

В якості контрольного методу був обраний метод безшовного з’єднання стінок порожнистих органів шлунково–кишкового тракту за допомогою медичного Н–бутил–2–цианоакрилатного клею „КАТСИЛ”. Ми визначили, що саме цей клей вигідно відрізнявся своїми фізико–хімічними властивостями та зручністю у користуванні. В промисловому варіанті Н–бутил–2–цианоакрилат підтримується у стабільному стані за допомогою кислотного стабілізатора, який запобігає реакції полімеризації. При нанесенні клею на вологу поверхню відбувається реакція кислотного стабілізатора з іонізованими молекулами води у присутності атмосферного повітря, що призводить до його інгібіції та початку реакції полімеризації, яка відбувається протягом 10 секунд. За цей час клей розповсюджується у інтерстиційному просторі та міцно і герметично з’єднує  біологічні тканини. Крім того, використання медичного клею «КАТСИЛ» під час здійснення оперативних втручань досить поширене в практиці вітчизняних хірургів.

Роботу розпочали з випробувань плазмового хірургічного комплексу спільного виробництва КБ «Південне» заводу «Південмаш», м. Дніпропетровськ та Інституту електрозварювання ім. академіка Є.О. Патона НАН України. Цей комплекс знаходився в інституті на апробації. Розробником він призначався лише для гемостазу та розсікання біологічних тканин і складався з енергетичного блоку та двох маніпуляторів – плазмотронів. Для визначення можливостей зварювання біологічних тканин ми здійснили модифікацію одного з плазмотронів, яка полягала у створенні конусоподібної насадки для виходу плазми та зменшенні діаметру вихідного отвору з плазмотрону.

Усього в наших експериментальних дослідженнях використали 372 тварини (білих щурів і кроликів), з яких 120 тварин (білих щурів) складали контрольну групу. Експериментальну групу склали 252 тварини (білі щури і кролики). Як об’єкт операції нами було обрано шлунок та товсту кишку білих щурів та кроликів.

Для наркозного забезпечення проведення оперативних втручань на кроликах застосовували наступні медикаментозні засоби: 5% розчин кетаміну, 2,5% розчин тіопенталу натрію, 20% розчин оксибутирату натрію. Внутрішньовенне введення кетаміну забезпечувало глибокий наркотичний сон та адекватну аналгезію, додавання тіопенталу натрія застосовували для уникнення гіперкінезів, що виникали під дією кетаміну. Оксибутират натрія використовували для базисної анестезії, а також для зниження на фоні його дії введених доз тіопенталу натрія та кетаміну.