Интраоперационное кровотечение является основной проблемой выполнения большинства хирургических операций, оно обусловлено травматическим повреждением кровеносных сосудов различного калибра [8]. С целью предотвращения кровотечения и остановки уже возникшего используются электрохирургические аппараты, основанные на применении высокочастотного электрического тока [1, 3]. Основной проблемой данных устройств является налипание тканей на активный электрод при осуществлении коагуляции. Особым классом аппаратов являются аргоноплазменные установки, в которых нет непосредственного контакта электрода, а плазма выполняет функцию электрического проводника 2-го рода. Для получения плазмы используются инертные газы (в основном аргон), которые, ионизируясь под действием электрического дугового разряда, формируют плазменный факел, обладающий электропроводностью. Плазменные электрохирургические установки применяются в различных медицинских специальностях [2, 4, 5, 6, 7, 9] для остановки кровотечений, рассечения тканей, а также для лечения трофических язв мягких тканей и гнойных ран. В данной статье рассмотрена методика коагуляции тканей с использованием воздушно-озоновой плазмы (заявка на полезную модель Российской Федерации № 2016132171).
Цель исследования: разработать способ коагуляции биологических тканей воздушно-озоновой плазмой.
Задачи
1. Макроскопическая оценка изменения площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой в зависимости от расстояния воздействия.
2. Макроскопическая оценка изменения площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой в зависимости от времени воздействия.
3. Сравнительная оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой и электрокоагулятором на основании макроскопических данных.
Материалы и методы
Оборудование. Для решения указанных задач была поставлена серия экспериментов с использованием ряда приспособлений. Была создана экспериментальная установка, состоящая из прототипа модуля плазменной коагуляции биологических тканей портативного хирургического комплекса для ультразвуковой диссекции и плазменной коагуляции биологических тканей и штатива, на котором закреплен плазматрон. При помощи штатива возможно изменение расстояния от сопла плазматрона до предметного столика в пределах от 0 до 100 мм, при этом шаг составляет 1 мм. Также в штатив устанавливался электрод электрокоагулятора.
В качестве объекта исследования коагулирующих свойств воздушно-озоновой плазмы использовался трупный материал печени кролика. При этом использовались образцы массой 20 г и размерами: длина 20 мм, ширина 20 мм, высота 10 мм.
Для макроскопической оценки коагуляционного некроза, возникающего при воздействии воздушно-озоновой плазмой на объект исследования, использовались измерительные инструменты: кронциркуль и сантиметровая линейка длиной 15 см и ценой деления 1 мм (0,1 см).
Дизайн исследования. Для решения поставленных задач был разработан дизайн для трех экспериментов.
Эксперимент № 1. Макроскопическая оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой в зависимости от расстояния воздействия.
В качестве объекта исследования использовались образцы трупной печени кролика в количестве 18 штук – по 6 на каждый вариант расстояния воздействия. В этом эксперименте было задано 3 варианта расстояния от сопла плазматрона прототипа модуля плазменной коагуляции биологических тканей портативного хирургического комплекса для ультразвуковой диссекции и плазменной коагуляции биологических тканей: 1 мм, 5 мм, 10 мм. Время воздействия воздушно-озоновой плазмой на объект исследования в данном эксперименте оставалось постоянным и составляло 5 с. Результат воздействия воздушно-озоновой плазмой на трупный материал печени кролика оценивался при помощи измерения максимального размера участка некроза в горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости. Затем для каждого из размеров (вертикального и горизонтального) вычислялось среднее значение.
Эксперимент № 2. Макроскопическая оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой в зависимости от времени воздействия.
В качестве объекта исследования использовались образцы трупной печени кролика в количестве 18 штук –по 6 на каждый вариант времени воздействия. В этом эксперименте было задано 3 варианта времени воздействия воздушно-озоновой плазмой на объект исследования: 3 с, 5 с, 10 с. Расстояние от сопла плазматрона прототипа модуля плазменной коагуляции биологических тканей портативного хирургического комплекса для ультразвуковой диссекции и плазменной коагуляции биологических тканей, на котором осуществлялось воздействие воздушно-озоновой плазмой на объект исследования, в данном эксперименте оставалось постоянным и составляло 5 мм. Результат воздействия воздушно-озоновой плазмой на трупный материал печени кролика оценивался при помощи измерения максимального размера участка некроза в горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости. Затем для каждого из размеров (вертикального и горизонтального) вычислялось среднее значение.
Эксперимент № 3. Сравнительная оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой и электрокоагулятора на основании макроскопических данных.
В качестве объекта исследования использовались образцы трупной печени кролика в количестве 12 штук — по 6 на каждое воздействие (электрокоагуляция или воздействие воздушно-озоновой плазмой). В этом эксперименте было задано 2 варианта воздействия на объект исследования: электрокоагуляция или воздушно-озоновая плазма. Расстояние от сопла плазматрона прототипа модуля плазменной коагуляции биологических тканей портативного хирургического комплекса для ультразвуковой диссекции и плазменной коагуляции биологических тканей и электрода электрокоагулятора, на котором осуществлялось воздействие на объект исследования, в данном эксперименте оставалось постоянным и составляло 3 мм. Время воздействия также оставалось постоянным и составляло 10 с. Результат воздействия воздушно-озоновой плазмой и электрической энергии на трупный материал печени кролика оценивался при помощи измерения максимального размера участка некроза в горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости. Затем для каждого из размеров (вертикального и горизонтального) вычислялось среднее значение.
Результаты и их обсуждение
Результаты экспериментов представлены ниже в виде таблиц и графиков.
Эксперимент № 1. Макроскопическая оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой в зависимости от расстояния воздействия.
Таблица 1
Зависимость площади и глубины коагуляционного некроза от расстояния воздействия воздушно-озоновой плазмой
|
№ п/п |
Расстояние воздействия 1 мм |
Расстояние воздействия 5 мм |
Расстояние воздействия 10 мм |
|||
|
Площадь некроза, мм |
Глубина некроза, мм |
Площадь некроза, мм |
Глубина некроза, мм |
Площадь некроза, мм |
Глубина некроза, мм |
|
|
1 |
7 |
1,1 |
7,5 |
1 |
7 |
0,5 |
|
2 |
6 |
1 |
8,9 |
1,3 |
7 |
0,6 |
|
3 |
6 |
0,9 |
8 |
1 |
9 |
0,7 |
|
4 |
7 |
1,5 |
7 |
1 |
6 |
0,8 |
|
5 |
7,5 |
1,1 |
7,5 |
1,3 |
6 |
0,8 |
|
6 |
6 |
1,3 |
8 |
1,1 |
7 |
0,8 |
|
Среднее значение |
6,58 |
1,15 |
7,16 |
1,11 |
7 |
0,7 |
Рис. 1. График зависимости площади и глубины коагуляционного некроза от расстояния
Эксперимент № 2. Макроскопическая оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой в зависимости от времени воздействия.
Таблица 2
Зависимость площади и глубины коагуляционного некроза от времени воздействия воздушно-озоновой плазмой
|
№ п/п |
Время воздействия 3 с |
Время воздействия 7 с |
Время воздействия 10 с |
|||
|
Площадь некроза, мм |
Глубина некроза, мм |
Площадь некроза, мм |
Глубина некроза, мм |
Площадь некроза, мм |
Глубина некроза, мм |
|
|
1 |
7 |
1 |
8,5 |
1,1 |
7 |
1,0 |
|
2 |
8 |
1,1 |
8 |
1 |
8 |
1,5 |
|
3 |
4 |
1,1 |
7 |
1,1 |
7,5 |
1,5 |
|
4 |
6 |
1,1 |
8,5 |
1,1 |
8 |
1,3 |
|
5 |
8 |
1,3 |
9,5 |
1,5 |
8 |
1,3 |
|
6 |
6,5 |
1 |
7 |
1,1 |
9 |
1,5 |
|
Среднее значение |
6,58 |
1,13 |
8,08 |
1,15 |
7,91 |
1,35 |
Рис. 2. График зависимости площади и глубины коагуляционного некроза от времени воздействия воздушно-озоновой плазмой на объект исследования (трупная печень кролика)
Эксперимент № 3. Сравнительная оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой и электрокоагулятора на основании макроскопических данных.
Таблица 3
Сравнительная оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой и электрокоагулятора
|
№ п/п |
Воздействие воздушно-озоновой плазмой |
Воздействие электрокоагулятором |
||
|
Площадь некроза, мм |
Глубина некроза, мм |
Площадь некроза, мм |
Глубина некроза, мм |
|
|
1 |
9 |
2 |
3 |
0,7 |
|
2 |
8 |
2 |
3,5 |
1 |
|
3 |
7 |
1,5 |
3 |
1 |
|
4 |
8 |
1,4 |
3,1 |
0,8 |
|
5 |
9 |
1,2 |
3,5 |
0,9 |
|
6 |
8 |
1,2 |
4 |
0,7 |
|
Среднее значение |
8,16 |
1,55 |
3,35 |
0,85 |
Рис. 3. Диаграмма сравнительной оценки площади и глубины коагуляционного некроза от вида воздействия (воздушно-озоновая плазма или электрокоагуляция) на объект исследования (трупная печень кролика)
Выводы
1. При воздействии на ткань печени воздушно-озоновой плазмой площадь некроза находится в прямой зависимости от расстояния и времени воздействия, а глубина некроза находится в обратной зависимости от расстояния воздействия и в прямой зависимости от времени воздействия. При этом фактор времени оказывает большее влияние по сравнению с фактором расстояния воздействия.
2. Глубина некроза вне зависимости от времени и расстояния воздействия не превышает 3 мм (воздействие идет изнутри кнаружи).
3. Площадь некроза также ограничена расстоянием воздействия (рассеивание энергии плазменного луча).
4. При воздействии воздушно-озоновой плазмой слой угольного некроза возникает вторично, при этом площадь данного слоя находится в прямой зависимости от времени воздействия. При воздействии электрокоагулятором слой угольного некроза формируется первично.