ВОЗДЕЙСТВИЕ ХОЛОДОПЛАЗМЕННОГО КОАГУЛЯТОРА НА
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ТКАНИ
К. С. Авраменко , И. В. Ступин, Е. П.
Копенкин
При обработке ран холодноплазменным
коагулятором (ХПК) коагуляция осуществляется холодноплазменным пучком. При
этом глубина термического повреждения обрабатываемых тканей составляет 0,1
- 0,2 мм.
Цель исследований - изучение коагуляции
ткани печени после резекции с
помощью ХПК с использованием газов гелия и
аргона или потоком плазмы без
газа-носителя.
Отработку режимов прибора для коагуляции
(Пат. РФ 22100013) проводили
в 45 опытах на крысах линии Вистар массой
тела 200 г. Коагулирующие и
манипуляционные свойства оценивали при
ступенчатом изменении частоты колебаний тока: 50, 100 и 150 кГц. При
частоте 50 кГц в момент контакта тканей с плазменной струей отмечали
подергивания тела животного и инструмента, руки хирурга ощущали разряд
электрического тока. Подобное действие также наблюдали при
приближении
плазменного потока к инструменту на
расстоянии до 2 см. С увеличением
частоты колебаний тока до 100 кГц описанные
явления уменьшались, а при 150 кГц отсутствовали. Коагулирующий эффект
зависел от мощности и объемной скорости газового потока. При скорости до 2
л/мин струя потока не отклонялась, и ее распыление не происходило. Расход
газа 6 л/мин способствовал устойчивости плазменного потока, однако
эффективность коагуляции резко уменьшалась. Последняя была выше при низком
потоке газа и высокой мощности электрического разряда.
Таким образом, на эффективность коагуляции
влияют объемная скорость потока газа и мощность электрической
составляющей.
При испытании биологического действия
холодной плазмы у 12 беспородных собак обоего пола массой тела 15 - 20 кг
обрабатывали ХПК участки кожи, подкожной клетчатки и мышц. Контролем
служили животные, подвергшиеся подобным операциям с использованием
стандартных методов остановки кровотечения путем лигирования
сосудов шелковой нитью. Учитывали общее
состояние животных, температуру тела, аппетит, скорость заживления ран,
наличие осложнений.
В пробах крови, взятых на 1, 3, 7 и 14-е
сутки после операции, определяли
морфологический состав крови общепринятыми
методами и активность лизосомальных и цитоплазматических ферментов - на
анализаторе "Импакт-400" фирмы "Корнинг" (Великобритания).
У животных после плазменного воздействия и
контрольных собак не отмечали вялость, сонливость, повышенную температуру
тела и потерю аппетита. Кожные раны заживали в обычные сроки, без гнойных
осложнений.
При биохимическом исследовании, направленном
на изучение возможности повреждения печеночных клеток, установили, что
использование плазменного потока в пределах объема оперативного
вмешательства не вызывало альтерацию клеток. Активность ферментов -
гамма-глутамилтрансферазы, щелочной фосфатазы, аспартат - и
аланинаминотрансферазы, лактатдегидрогеназы колебалась в пределах
физиологической нормы. О сохранности функции печени свидетельствовали
также уровни билирубина, сахара и общего белка в крови. Показателем
повреждения кардиомиоцитов (клеток сердечной мышцы) является активность в
периферической крови креатинфосфокиназы, лактатдегидрогеназы,
аспартатаминотрансферазы и бутиратдегидрогеназы; повреждения мышцы -
бутиратдегидрогеназы. У всех обследованных животных активность последней
практически не изменялась. Отмечали повышение уровня лактатдегидрогеназы
на 5-е сутки после операции, что можно отнести за счет повреждения
скелетной мускулатуры. Плазменный поток также не влиял на функцию почек,
так как концентрация креатинин и остаточного
азота в плазме крови оставалась постоянной.
Отсутствие гипергликемии или достоверного
изменения активности амилазы крови свидетельствовало о том, что функция
поджелудочной железы не нарушалась.
Таким образом, использование холодной плазмы
для коагуляции тканей не оказывает токсического действия на жизненно
важные органы и состояние организма в целом.
У поросят, собак и кроликов под гексеналовым
наркозом после лапаротомии резецировали 10 % массы печени скальпелем,
электрокаутером, струей горячей плазмы и ХПК с использованием аргона в
качестве плазмообразующего газа. Резекция временно выключенной из
кровообращения печени происходила почти бескровно. Рану печени
обрабатывали ХПК новой конструкции. В различные сроки после операции
кусочки органа помещали в 10%-ный нейтральный формалин, после
обезвоживания в спиртах возрастающей концентрации заключали в парафин,
микроскопические срезы толщиной 5мкм окрашивали гематоксилином и
эозином.
Морфологию печени после резекции и обработки
раны ХПК с использованием гелия изучали в трех сериях опытов.
Гистологические исследования проводили сразу после операции (первая серия
- 1 поросенок, 3 собаки, 2 кролика), через 3 ч (вторая серия - 1
поросенок, 3 собаки, 3 кролика) и через 5 ч после резекции (третья серия -
1 поросенок, 2 собаки, 3 кролика).
В первой серии деструкция клеток в зоне
воздействия составила 1500 - 2000 мкм, их границы не выявлялись,
содержимое цитоплазмы гепатоцитов становилось более гомогенным, ядра
приобретали вытянутую, палочковидную форму и располагались под прямым
углом к воздействующему фактору. За этой зоной располагались клетки с
крупными вакуолями в цитоплазме, уменьшенными размерами ядер и
слабоокрашенными контурами цитоплазмы. Инфильтрация лейкоцитами
отсутствовала. В зоне воздействия мезотелий отслаивался. В остальных
участках органа на структурном уровне следов воздействия не выявляли. Зона
выраженного некроза с отслоением от менее поврежденной ткани органа
достигала 2000 - 2500 мкм. В этой зоне наблюдали резкую деструкцию
гепатоцитов, лизис большинства ядер клеток, гомогенизацию содержимого
цитоплазмы, незначительную инфильтрацию ткани лейкоцитами и признаки
отторжения пораженной ткани. На границе воздействия встречались участки
органа, лишенные ткани (пустоты), площадью, равной таковой 10 - 20
гепато
цитов. Они были заполнены хлопьевидным
гомогенным содержимым. По-видимому, эти пустоты сформировались на месте
синусоидных кровеносных капилляров.
Расположенные около зоны поражения сосуды
были заполнены эритроцитами и лейкоцитами. Гепатоциты, прилежащие к этой
зоне, были более плотные (сильнее окрашены), тучные клетки не
выявлялись.
Через 3 ч после операции (вторая серия) зона
деструкции тканей составляла 10 000 мкм и более. На отдельных участках
органа поврежденная ткань отслаивалась, и были значительные кровоизлияния.
После зоны некроза располагались значительные участки деструктивной ткани,
в которых кровеносные сосуды были сильно расширены, заполнены кровью,
преимущественно эритроцитами и лейкоцитами. Гепатоциты изменены,
вакуолизированы, слабо окрашены в сравнении с неповрежденными клетками.
Зона некроза ткани выполнена крупными вакуолями, заполненными тканевой
жидкостью. На границе с зоной некроза появлялось значительное количество
тучных клеток. На гистологических срезах эта зона достигала до 2 мм в
глубину органа. В ней выявляли деструктивные гепатоциты, большие участки
кровоизлияний и гомогенной ткани в виде тяжей. Указанные тяжи печеночной
ткани представляли собой слившиеся гепатоциты и разрушенные печеночные
балки.
В третьей серии через 5 ч после операции
зона тотального некроза составляла до 2 мм в глубину. В ней выявляли
деструктивные гепатоциты, кровоизлияния и участки гомогенной ткани в виде
тяжей, представлявших собой слившиеся гепатоциты и разрушенные печеночные
балки. В зоне, прилегающей к некротизированной ткани, сосуды резко
расширены и переполнены элементами крови. Печеночные балки отстояли друг
от друга на значительном расстоянии, а синусоидные капилляры были
заполнены кровью. Среди клеток крови, инфильтрирующих ткань, встречалось
много макрофагов. Между зоной тотального некроза и сохранившей морфологию
тканью (пограничная область) выявляли в большом количестве
мукополисахариды (метахроматически окрашенная ткань) в виде тонких волокон
и основного вещества соединительной ткани. Наличие метахромазии в ткани
указывало на процессы синтеза мукополисахаридов. Тучные клетки не
выявлялись.
Резекцию печени и обработку раны ХПК с
использованием аргона выполняли в 4 сериях опытов.
Первая серия - острый опыт (1 поросенок, 3
собаки, 3 кролика), вторая - 1-е сутки после операции (1 поросенок, 2
собаки, 3 кролика), третья - 4-е сутки (1 поросенок, 2 собаки, 3 кролика),
четвертая серия - 7-е сутки после резекции (1 поросенок, 3 собаки, 3
кролика).
В первой серии зона карбонизации
(обугливания ткани) в месте воздействия коагулятора не определялась. В
месте контакта наблюдали резкую вакуолизацию паренхимы. Крупные округлые
полости образовывались, по-видимому, вследствие испарения внутри- и
межклеточной жидкости с последующим отеком ткани (глубиной 150 мк). Далее
следовала зона уплотнения паренхимы с резко выраженными явлениями
коагуляционного некроза: деформированные, пикнотичные, бесструктурные ядра
лежали в слабооксифильной бесструктурной гомогенизированной массе, границы
клеток не определялись, глубина повреждения составляла от 100 до 200 мк. В
более отдаленных участках паренхимы отмечали резкие дистрофические и
некробиотические сдвиги. Повсеместно строма органа была коллабирована,
структура ядер прослеживалась нечетко, цитоплазма паренхиматозных клеток
крупноглыбчатая. От некоторых клеток оставались лишь пикнотичное ядро и
сморщенная оболочка, а цитоплазма почти не определялась ("шоковые"
клетки).
Выявляли повреждение клеток кровеносных
сосудов: эндотелиальная выстилка во многих из них отсутствовала, отмечали
отек, сегментарные и тотальные плазморрагии. Часть кровеносных сосудов
спазмирована, ядра эндотелиоцитов при этом в виде частокола выстояли в
просвет. Наблюдали периваскулярный отек, а также расширение
перисинусоидальных пространств Диссе. Отмечали нарушение реологических
свойств крови: отмешивание форменных элементов от плазмы. Часть сосудов
была резко полнокровна. Наряду с диссеминированными коагуляционными
изменениями гепатоцитов выявляли также паренхиматозные клетки в состоянии
колликвационного некроза с цитолизом ядер. Со стороны желчных протоков
нарушений не наблюдали. Необходимо отметить, что обнаруженные повреждения
в паренхиме печени распространялись вглубь от места воздействия
коагулятора на всю толщину исследуемого кусочка органа (0,5
см).
Во второй серии наблюдали выраженную
лейкоцитарную реакцию (полиморфно-ядерные лейкоциты инфильтрировали
пораженную паренхиму на 500 мк вглубь от места контакта с коагулятором).
Далее следовала зона резких некробиотических нарушений ткани печени
шириной 800 - 900 мк. Паренхима имела вид бесструктурной
оксифильной
безъядерной (кариолизис) массы,
цитоархитектоника органа была полностью нарушена, от клеток остались лишь
округлые, разобщенные оксифильные образования. Необходимо отметить, что
уже через 1 сутки после резекции печени коагулятором область "интактной"
паренхимы была четко отграничена от необратимо поврежденной ткани, линия
раздела располагалась на глубине 1300 - 1400 мк вглубь от места контакта.
На границе с неизмененной паренхимой формировался демаркационный вал,
представленный полиморфно-ядерными лейкоцитами, здесь также была выражена
макрофагальная реакция. Непосредственно за валом развивались
дистрофические изменения, в некоторых паренхиматозных клетках выявляли
зернистую дистрофию, в других - вакуольную. Наблюдали также
диссеминированные по паренхиме гепатоциты в состоянии коагуляционного и
колликвационного некроза с плазмо - и кариолизисом. Однако балочное
строение органа прослеживалось по всем полям зрения. Отмечали некоторую
завуалированность структуры ядер паренхиматозных клеток, о
чаговую реактивную гиперемию внутридольковых
синусоидных капилляров и центральных вен. Перисинусоидальные пространства
Диссе были расширены. Стенки кровеносных сосудов
отечны, эндотелиальная выстилка повреждена.
Наблюдали диапедезные и очаговые кровоизлияния.
В третьей серии часть необратимо
поврежденной паренхимы была представлена некротическими массами с очагами
гнойного расплавления. На границе с "интактной" паренхимой прослеживался
сформированный демаркационный вал, развитие грануляционной ткани с большим
количеством макрофагов, немногочисленными фибробластами, формирующимися
кровеносными капиллярами. В "интактной" паренхиме цитоархитектоника органа
четко прослеживалась по всем полям зрения. Гепатоциты были полигональной
формы, с мелкозернистой цитоплазмой и четкой структурой ядер. Лишь в
участках паренхимы, прилежащих к развивающейся грануляционной ткани,
отмечали вакуольную дистрофию (200 - 250 мк). Ядра звездчатых
ретикулоэндотелиоцитов в состоянии раздражения, набухшие, направлены в
просвет внутридольковых синусоидных капилляров. Выявляли очаговую
гиперемию паренхимы.
В четвертой серии грануляционная ткань
формировала четкую границу между некробиотически измененной и интактной
паренхимой. В грануляционной ткани большое количество макрофагов,
фибробластов, капилляров. В прилежащих участках "неповрежденной" паренхимы
(150 - 200 мк) - вакуольная дистрофия гепатоцитов, внутридольковые
синусоидные капилляры расширены и переполнены кровью. В паренхиме изредка
встречались лимфоидные инфильтраты. Клеточную инфильтрацию выявляли вокруг
желчных протоков, а также вокруг триад, портальные поля были расширены и
инфильтрированы в основном клетками лимфоидного ряда. Стенки некоторых
кровеносных сосудов повреждены. Цитоархитектоника органа сохранялась по
всем полям зрения. Отмечали повышенную активность ретикулоэндотелиальной
системы.
Сравнительное изучение морфологии печени
после резекции и обработки раны ХПК без использования газа-носителя
провели в трех сериях опытов соответственно через 1, 3 и 7 сутки после
операции (в каждой из них было по 1 поросенку, 2 собаки, 3
кролика).
В первой серии зона воздействия была
представлена узкой полосой коагуляции крови желтого цвета (10 - 20 мк), за
ней следовала зона вакуолизации - коагуляционный некроз паренхимы с
испарением внутри- и межклеточной жидкости с последующим отеком тканей.
Далее вглубь от места контакта паренхима имела вид бесструктурной
резкооксифильной безъядерной (кариолизис) массы, среди которой появлялись
полиморфно-ядерные лейкоциты. Граница интактной паренхимы была четко
отграничена от поражений и находилась на расстоянии 1800 - 1850 мк от зоны
контакта с плазменным потоком. В "интактной" паренхиме, прилежащей к
пораженной, структура органа сохранялась. Вглубь на 200 - 250 мк отмечали
расширение и полнокровие внутридольковых синусоидных капилляров, в них
кроме эритроцитов выявляли погибшие паренхиматозные клетки, изолированные
пикнотические ядра - клеточный детрит. По всем полям зрения изредка
встречались единичные гепатоциты в состоянии коагуляционного некроза.
Отмечали очаговую микрокапельную вакуолиза
цию паренхиматозных клеток. По мере удаления
от зоны воздействия эти нарушения нивелировались. Вместе с тем повреждение
стенок кровеносных сосудов (слущивание эндотелиального слоя, отек и
плазморрагии в стенке) иногда встречались и в более отдаленных участках
"интактной" паренхимы. В некоторых сосудах отмечали нарушение
реологических свойств крови: отмешивание форменных элементов от плазмы,
были видны нити фибрина.
Во второй серии по краю печени зона
воздействия холодной плазмы выявлялась в виде коагулированной крови
желтого цвета с небольшим поверхностным обугливанием ткани. Местами к зоне
карбонизации прилежали скопления фибрина, инфильтрированные
полиморфно-ядерными лейкоцитами, отмечали дистрофические изменения
нейтрофилов. Далее обнаруживали вакуолизированный слой (следствие
испарений внутри- и межклеточной жидкости); еще глубже - бесструктурную,
безъядерную оксифильную массу, инфильтрированную полиморфно-ядерными
лейкоцитами. На границе с неизмененной паренхимой был сформирован
демаркационный вал, представленный полиморфно-ядерными лейкоцитами.
Выявляли начальные стадии процессов репарации в паренхиме - образование
грануляционной ткани, состоящей из молодых соединительно-тканных клеток,
макрофагов, формирующихся кровеносных сосудов. В прилегающих участках
(400~450 мк) "интактной" паренхимы наблюдали резко выраженную вакуольную
дистрофию гепатоцитов. В некоторых паренхиматозных клетках отмечали
явления коагуляционного некроза (ядра
пикнотичны, цитоплазма резко базофильная, бесструктурная); в других
превалировали колликвационные нарушения (вакуолизация цитоплазмы, цитолиз
ядер). Встречались немногочисленные "шоковые" клетки. Дистрофические
изменения гепатоцитов отмечали и на значительном удалении в глубь
"интактной" паренхимы. Купферовские клетки (звездчатые
ретикулоэндотелиоциты) повсеместно были в состоянии раздражения (ядра
набухшие, выстояли в просвет внутридольковых синусоидных капилляров,
некоторые клетки отходили от стенок капилляров и превращались в свободные
макрофаги). Перисинусоидальные пространства Диссе расширены. Выявляли
повреждения стенок некоторых кровеносных сосудов и нарушение реологических
свойств крови.
В третьей серии пораженная часть паренхимы
представлена некротизированной тканью с очагами гнойного расплавления. На
границе с "интактной" паренхимой видна хорошо сформированная молодая
соединительная ткань с многочисленными вновь образованными кровеносными
капиллярами. В прилегающих участках "интактной" паренхимы (100 - 150 мк)
выявляли крупновакуольную дистрофию, в остальной паренхиме - умеренно
выраженные дистрофические изменения гепатоцитов. Изредка встречались
лимфоидные инфильтраты. Вокруг желчных протоков отмечали лейкоцитарную
(эозинофильную) инфильтрацию. Иногда встречались периваскулярные
инфильтраты. Выявляли очаговую вакуольную дистрофию. Портальные поля в
области триад расширены, отмечали их лимфоидно-гистиоцитарную инфильтрацию
с примесью полиморфно-ядерных лейкоцитов. Ткань органа умеренно
полнокровна.
Заключение. Установлена возможность
коагуляции кровоточащей ткани печени плазменным коагулятором новой
конструкции при резекции с использованием в качестве плазмообразующего
газа гелия и аргона и без газа-носителя при осуществлении коагуляции
потоком плазмы (или потоком заряженных частиц). Во всех случаях
достигается надежная остановка кровотечения. В месте пересечения более
крупных сосудов иногда требуется повторная коагуляция или более длительная
экспозиция в течение 10 - 20 с. Кровотечение останавливается быстрее при
использовании потока плазмы без газа-носителя.
Effect of а cold plasm coagulator on
biological tissues
К. S. Avramenko, I. V. Stupin, Ye. Р.
Kopenkin
SUMMARY.
The feasibility has been found to coagulate
а bleeding liver tissue with а plasm coagulator in the case of resection
along with using helium or argon or without а carrier gas. At the point of
vessels cross, а pereated coagulation or more long exposure, 10 to 20 s,
is sometimes needed. Bleeding stops faster when а plasm flow is used
without а carrier gas.
| 
