УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ МЕДИЧНОЇ РЕАБІЛІТАЦІЇ ТА КУРОРТОЛОГІЇ МОЗ УКРАЇНИ
ШЕВЦОВ БОГДАН МИКОЛАЙОВИЧ
УДК 615.849.11:616.5-001.41-002.3-089
ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ДІЇ ГІПЕРВИСОКОЧАСТОТНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ НА ЗАГОЮВАННЯ ШКІРНИХ РАН В ЕКСПЕРИМЕНТІ
14.01.33 – Медична реабілітація, фізіотерапія та курортологія
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата медичних наук
ОДЕСА – 2008
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана у відділі консервативного лікування та реабілітації Державної установи “Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І.Ситенка АМН України”.
Науковий керівник:
доктор медичних наук професор МАКОЛІНЕЦЬ Василь Іванович
Державна установа “Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І.Ситенка АМН України”, зав. відділом консервативного лікування та реабілітації
Офіційні опоненти:
доктор медичних наук професор НАСІБУЛЛІН Борис Абдуллаєвич
Український науково-дослідний інститут медичної реабілітації та курортології МОЗ України, головний науковий співробітник відділу фундаментальних та клініко-діагностичних досліджень
доктор медичних наук, професор СОКРУТ Валерій Миколайович
Донецький державний медичний університет ім. М.Горького МОЗ України, завідувач кафедри фізіотерапії, лікувальної фізкультури з курсом нетрадиційної медицини
Захист відбудеться 21 березня 2008 року о 10 00 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.608.01 Українського НДІ медичної реабілітації та курортології МОЗ України за адресою: 65014, Одеса, Лермонтовський провулок, 6.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського НДІ медичної реабілітації та курортології МОЗ України за адресою: 65014, Одеса, Лермонтовський провулок, 6.
Автореферат розісланий 20 лютого 2008 року.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради
кандидат медичних наук
старший науковий співробітникГ.О.Дмитрієва
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. На сучасному етапі розвитку фізіотерапії, реабілітології та хірургії профілактика нагноєння та лікування запальних ускладнень післятравматичних ран являє собою одну з важливих проблем. Як свідчать дані з клінічної практики, терапія хворих із вказаною патологією є досить складним процесом (Глянцев С.П., 2003, Каменев Ю.Ф., 1999, Назаров Е.А. и соавт., 2000).
За даними Х.А. Мусалатова та співавт. (1998), частота гнійно-запальних захворювань шкіри й інфекційних ускладнень ран не має тенденції до зниження, а частота нагноєння навіть так званих “чистих” післяопераційних ран досягає 5% від їх загальної кількості, а інфікованих - від 25 до 30%. Причиною цього, на думку вказаних авторів, можуть бути: недостатня імунореактивність організму, зміни властивостей мікробів-збудників гнійної інфекції, велика кількість оперативних втручань “підвищеного ризику” і т.п. У зв’язку з цим успішне лікування інфікованих і профілактика загноєння неускладнених післяопераційних ран і дотепер залишаються актуальною медичною проблемою (Безуглая О.П., Белов С.Г., Гунько В.Г. и др., 1995).
Протягом вже багатьох років ведуться пошуки нових ефективних методів лікування даної патології і, зокрема, з використанням фізичних чинників, таких як низькоінтенсивне електромагнітне випромінювання (Богданович и соавт., 1978; Каменев Ю.Ф., 1999; Крейман М.З., 1992; Кутафин Ю.Н., 1993; Назаров Е.А. и соавт., 2000). На підставі експериментальних досліджень і клінічних спостережень встановлено, що низькоінтенсивне випромінювання в діапазоні ультрафіолетової, видимої та інфрачервоної областей електромагнітного спектра здатне чинити позитивний терапевтичний ефект (Арзуманов Ю.Л. и соавт., 1997; Самосюк И.З. и соавт., 1997). Виявлено високу біологічну та терапевтичну ефективність низькоінтенсивного крайньовисокочастотного випромінювання у діапазоні міліметрової довжини хвиль (Бецкий О.В., 1993; Каменев Ю.Ф., 1999). Згідно з даними, наведеними деякими вітчизняними авторами, ними отримані суттєві позитивні результати з лікування гнійних післяопераційних ускладнень за допомогою випромінювання крайньовисокочастотного діапазону (Назаров Е.А. и соавт., 2000; Федотова И.В., 2000).
У зв’язку з цим становлять значний інтерес дослідження з визначення лікувальних можливостей ще більш короткохвильового, субміліметрового або гіпервисокочастотного (ГВЧ) діапазону електромагнітних хвиль. Специфіка ГВЧ-діапазону зумовлена тим, що з боку високочастотної ділянки електромагнітного спектра він межує з інфрачервоною його ділянкою, тобто щільно прилягає до оптичного діапазону, а з боку низькочастотної ділянки – з хвилями КВЧ-діапазону. Тому ГВЧ випромінювання теоретично може мати сукупність фізичних властивостей та лікувальні якості, характерні для обох суміжних ділянок. Саме в цьому діапазоні виявлено квантові енергетичні переходи у кристалах амінокислот, знаходяться спектри різноманітних внутрішньомолекулярних рухів великих біомолекул, коливань атомів у органічних сполуках і водневих зв’язків (Ботте Т.Л. и соавт., 1993). Зокрема, значна частина коливально – обертального спектра води знаходиться у ГВЧ діапазоні, а саме вода є одним із головних компонентів, що складають таку високоорганізовану біосистему, якою є живий організм (WilliamsV. etal., 1976). Тому існує ймовірність виникнення специфічних реакцій на когерентне ГВЧ випромінювання, що генерується молекулярними лазерами, в яких за активне середовище використовують органічні речовини (молекули H2 O, HCN, DCN та інші).
Дана частина електромагнітного спектра до недавнього часу використовувалась лише для вузькоспеціальних досліджень внаслідок технологічних труднощів зі створення відповідної апаратури. З появою когерентних монохроматичних джерел ГВЧ випромінювання – лазерів почався активний пошук нових галузей його застосування. Однією з них є медицина, де ГВЧ-терапія може бути використана поряд з відомими методами КВЧ- та інфрачервоної терапії, в тому числі у якості одного з нових засобів фізіотерапії хворих з гнійними післяопераційними ранами, особливо тих, для яких традиційна антибактеріальна терапія виявляється не тільки малодієвою, але й протипоказаною.
До останнього часу, крім поодиноких робіт з вивчення окремих біологічних властивостей ГВЧ випромінювання (Делевский Ю.П. и соавт., 1992; Киселев В.К. и соавт., 1993; Федоров В.И. и соавт., 2001), а також експериментального обгрунтування можливості застосування даного фізичного чинника для терапії деякої ортопедо-травматологічної патології (Маколінець В.І., 1999), свідчень про механізми його дії на репаративно-відновні процеси в ушкодженій шкірі, на метаболічні показники, що відображають перебіг запального процесу, впливу на функцію клітинної ланки імунної системи в науковій літературі не знайдено. Нами не виявлено і відомостей щодо вивчення впливу вказаного випромінювання на перебіг ранового процесу при післятравматичних ранах шкіри та їх гнійно-запальних ускладненнях, про можливість його застосування в лікуванні хворих з даною патологією.
Зв¢язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана згідно з планом наукових досліджень Державної установи “Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І.Ситенка АМН України” і містить відомості, одержані у результаті виконання НДР інституту на тему: “Вивчити вплив гіпервисокочастотного лазерного випромінювання на ранову мікрофлору і загоєння ран” (ЦФ 2001.3 АМНУ, держреєстрація №0103U000648). Фрагмент роботи, присвячений вивченню впливу ГВЧ випромінювання на загоєння ран шкіри у щурів, виконаний безпосередньо здобувачем.
Мета дослідження: на основі комплексного експериментального вивчення впливу гіпервисокочастотного випромінювання на перебіг ранового процесу виявити механізм його дії на загоєння післятравматичних шкірних ран та обґрунтувати можливість клінічної апробації даного випромінювання.
Задачі дослідження:
1) вивчити в експерименті за допомогою гістоморфологічних методів вплив ГВЧ випромінювання з густинами потоку енергії 4, 8, 16 Вт/м2 на перебіг ранового процесу у тварин на моделі неінфікованої та інфікованої золотавим стафілококом шкірної рани в залежності від кількості опромінень;
2) дослідити вплив ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4, 8 та 16 Вт/м2 на метаболічні показники, що відображають перебіг запального процесу у тварин з моделлю неінфікованої та інфікованої вищезазначеним мікробом рани шкіри в залежності від кількості опромінень;
3) за допомогою цитологічних методів дослідити вплив ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м2 на динаміку клітинного складу ранового ексудату у тварин з моделлю інфікованої золотавим стафілококом шкірної рани в залежності від кількості опромінень;
4) дослідити вплив ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м2 на показники клітинного імунітету у тварин з моделлю інфікованої золотавим стафілококом шкірної рани в залежності від кількості сеансів;
5) на підставі даних експериментальних досліджень виявити механізм дії гіпервисокочастотного випромінювання на загоєння післятравматичних шкірних ран та обгрунтувати можливість його клінічного застосування.
Об’єкт дослідження: репаративно-відновні процеси в ураженій шкірі, метаболічні показники, які відображають репаративно-відновні процеси в ушкодженій шкірі, клітинний склад ранового ексудату, лейкоцитарний склад крові, фагоцитарна активнісь нейтрофілів крові, склад мікробної флори ран.
Предмет дослідження: запальний процес у шкірних ранах щурів під впливом опромінення низькоенергетичним гіпервисокочастотним випромінюванням.
Методи дослідження: планіметричний, гістоморфологічний, біохімічний, цитологічний, імунологічний, мікробіологічний.
Наукова новизна отриманих результатів. Уперше за допомогою експерименту на білих щурах з моделлю інфікованої золотавим стафілококом шкірної рани встановлено, що гіпервисокочастотне лазерне випромінювання чинить сприятливий дозозалежний вплив на репаративно-відновні процеси в ураженій шкірі при її травматичних ушкодженнях, особливо на прискорення епітелізації під струпом рани (Деклараційний патент України 70787 А, 7А61N5/067.- №20031212767).
Показано, що під дією гіпервисокочастотного випромінювання загоєння інфікованих шкірних ран відбувається у варіанті не вторинного, а первинного натягу.
Доведено, що ГВЧ випромінювання чинить позитивну дозозалежну дію на динаміку клітинного складу ранового ексудату. При цьому воно сприяє очищенню шкірних ран від гнійно-некротичниго шару, зниженню їх мікробної забрудненості, посилює контракцію ранової поверхні.
Уперше показано, що ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м2 чинить сприятливу дію на показники клітинного імунітету при гнійних ураженнях шкіри: посилює фагоцитарну активність нейтрофільних лейкоцитів, прискорює відновлення нормального фізіологічного співвідношення лейкоцитів периферійної крові.
Встановлено, що ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м2 є фізичним чинником, здатним ефективно оптимізувати динаміку показників метаболізму, які відображають репаративно-відновні процеси в ураженій шкірі.
Практичне значення одержаних результатів. На підставі отриманих йрезультатів експериментального дослідження дії ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу при ушкодженнях шкіри та обґрунтованих параметрів впливу ГВЧ випромінювання на процес загоєння інфікованих ран шкіри розроблена і запропонована для клінічної апробації методика його застосування у системі комплексної консервативної терапії гнійних та профілактики нагноєння неінфікованих післятравматичних ушкоджень шкіри. Терапевтична дія даного випромінювання дозволить забезпечити загоєння післятравматичних шкірних ран первинним натягом без грубого келоїдного рубцювання.
Особистий внесок здобувача. Вибір теми дисертаційної роботи, обгрунтування мети та задач, вибір об’єкта та методів дослідження проведені спільно з науковим керівником. Автором самостійно проведений аналіз наукової літератури з даної проблеми. У межах експерименту автором самостійно виконаний підбір та групування щурів, виведення тварин з експерименту, планіметричні дослідження, підготовка ділянок шкіри з ранами для гістологічного аналізу, забір крові та обробка сироватки для біохімічних досліджень, цитологічні дослідження ранового вмісту, визначення фагоцитарної активності нейтрофілів периферійної крові, статистична обробка та узагальнення результатів досліджень.
Апробація результатів. Основні положення дисертаційної роботи були викладені та обговорені на наступних наукових конференціях та з’їздах:
- науково-практичній конференції „Современные технологии применения природных и преформированных физических факторов”, з нагоди 80-річчя кафедри фізіотерапії та курортології ХМАПО (Харків, 26-27 листопада 2002 р.);
- науково-практичній конференції „Нові підходи в медичній реабілітації”, присвяченій 40-річчю кафедри фізіотерапії та лікувальної фізкультури Донецького ДМУ ім. О.М.Горького (Донецьк, 23-24 вересня 2003 р.);
- ХХ Ювілейній Міжнародній науково-практичній конференції „Применение лазеров в биологии и медицине” (Ялта, 8-11 октября 2003 г.);
- науково-практичній конференції „Нові медичні технології в клінічній та курортній практиці”, присвяченній 80-річчю кафедри фізіотерапії та курортології КМАПО ім. П.Шупика (Київ, 20-22 травня 2004 р.);
- ХХІV Міжнародній науково-практичній конференції „Применение лазеров в биологии и медицине” (Ялта, 11-14 жовтня 2005 р.);
- VIКонгресі фізіотерапевтів та курортологів автономної республіки Крим “Актуальные вопросы организации курортного дела, курортной политики и физиотерапии” (Євпаторія, 13-14 квітня 2006 р.);
- ХХVІ Міжнародній науково-практичній конференції „Применение лазеров в биологии и медицине” (Ялта, 10-13 жовтня 2006 р.).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 12 наукових робіт, серед яких 4 статті у фахових наукових медичних виданнях, які входять до переліку ВАК України, 7 – тези доповідей та одержано 1 деклараційний патент на винахід.
Структура та обсяг дисертації. Матеріали дисертації викладено на 119 сторінках друкованого тексту і містять: вступ, огляд літератури, опис матеріалів та методів дослідження, 4 розділи результатів власних експериментальних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, висновки, список використаних літературних джерел (119, з яких 89 кирилицею та 30 латиницею). Матеріали проілюстровано 21 рисунком та 14 таблицями.
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Експерименти проведені на 176 білих лабораторних щурах-самцях масою 180-220 г (популяція експериментальної біологічної клініки ДУ “Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І.Ситенка АМНУ”). У дослідних серіях щурів і відповідній їм контрольній серії тварини-аналоги підбирались одної статі та віку з відхиленнями живої маси не більш як на 7-10 г. Догляд та всі маніпуляції з тваринами проводили згідно з правиламиЄвропейскої конвенції з захисту хребетних тварин (Europeanconventionfortheprotectionofvertebrateanimalsusedforexperimentalandotherscientificpurposes. – CounsilofEurope. Strasburg, 1986). Досліди проводили протягом першої половини дня з 10 до 14 години.
У відповідності до поставлених задач роботи тварини були розподілені на 6 груп:
І група – 36 щурів з неінфікованими ранами шкіри, опромінених ГВЧ випромінюванням з густиною потоку енергії 4 Вт/м2 (400 мкВт/см2 );
ІІ група – 36 щурів з неінфікованими шкірними ранами, опромінених ГВЧ випромінюванням з густиною потоку енергії 8 Вт/м2 (800 мкВт/см2 );
ІІІ група – 36 щурів з неінфікованими ранами шкіри, опромінених ГВЧ випромінюванням з густиною потоку енергії 16 Вт/м2 (1600 кВт/см2 );
IV група – 40 щурів з інфікованими золотавим стафілококом шкірними ранами, опромінених ГВЧ випромінюванням з густиною потоку енергії 4 Вт/м2 (400 мкВт/см2 );
Vгрупа – 14 неопромінених щурів з неінфікованими ранами шкіри;
VIгрупа – 14 неопромінених щурів з інфікованими ранами шкіри.
У І-ІІІ групах піддослідних тварин виділяли по 3 підгрупи у залежності від кількості проведених сеансів опромінення (табл. 1):
А – 2 сеанси опромінення,
Б – 3 сеанси опромінення,
В – 7 сеансів опромінення.
У підгрупах А та Б частину щурів не виводили з досліду після закінчення опромінення, а доводили до 8 доби з часу першого опромінення.
Дослідження у IVгрупі тварин (інфікована рана) проводили після досліджень загоєння неінфікованої рани.
У IV групі щурів було виділено 2 підгрупи у відповідності до числа сеансів опромінення (табл. 1):
А – 3 сеанси опромінення,
Б – 7 сеансів опромінення.
У підгрупі А частину щурів не виводили з досліду у час закінчення опромінення, а доводили до 11 доби після його початку.
Усім щурам проводили однотипові планіметричні, гістологічні, біохімічні дослідження. Тваринам з інфікованими ранами шкіри додатково проводили цитологічні обстеження ранового ексудату та імунологічні дослідження.
114 тваринам моделювали шкірну рану неінфіковану (умовно чисту, з незначним бактеріальним забрудненням) та 54 - інфіковану (гнійну). Під загальним тіопенталовим наркозом на поверхні шкіри щурів (на шкірі верхньої третини правого стегна) виконували рановий дефект у формі кола діаметром»15мм, глибиною до фасції. До ран щурів, котрим виконували модель гнійної рани, через 60-90 хвилин по операції вносили по 0,02мл мікробної суміші з фізіологічним розчином монокультури золотавого стафілокока (штам StaphylococcusaureusАТСС 25923) з розрахунку 500 млн. мікробних тіл в 1 мл суміші (тобто 0,02 мл суміші вміщували » 10 млн. мікробних тіл). З наступної доби після створення ран їх опромінювали шляхом сканування ранової поверхні з відстані 20 мм впродовж 15 хв гіпервисокочастотним випромінюванням у режимі безперервної генерації з густиною потоку енергії 4, 8 та 16 Вт/м2 – дворазово (з інтервалом 1 день), триразово (щодня) та семиразово (з інтервалом в 1 день після 4-го сеансу). Тварин протягом сеансу опромінення фіксували на спеціальній дощечці, шляхом прив¢язування за кінцівки. Щурам контрольної групи виконували тільки фіксацію.
Джерелом ГВЧ випромінювання з довжиною хвилі 0,337 мм для дослідів служив стаціонарний HCN-лазер проточного типу з системою напуску газу і квазіоптичним хвилеводним трактом. Застосований лазерний комплекс був спеціально створений для біомедичних досліджень в Інституті радіофізики та електроніки ім. О.Я.Усікова НАН України (м.Харків).
Тварини були виведені з експерименту шляхом передозування ефіру в різні терміни дослідження, в залежності від намічених завдань – після закінчення 3, 5, 8 та 11 діб з часу першого опромінення.
У роботі використані планіметричні методи (методика Попової Л.М.) (1979) для дослідження динаміки змінення площі ран. Площу ран виражали у мм2 . Для встановлення достовірних відмінностей при аналізі цифрових показників були застосовані методи варіаційної статистики з використанням прикладного пакету StatsoftStatistica 6,0 forWindows.
Цитологічні дослідження ексудату ран виконували за методом Покровської М.П. та Макарова М.С. у модифікації Штейнберга Д.М., котрий полягає у кількісній оцінці головних клітинних елементів, що зустрічаються у рані, за рановими відбитками на предметному склі зі складенням цитограм.
Застосування кількісної оцінки препаратів-відбитків дозволяє значно підвищити інформативність та об'єктивізацію методу Покровської М.П. та Макарова М.С.
Для гістологічного дослідження виділяли ділянку шкіри з раною і фіксували у розчині нейтрального формаліну з масовою часткою 5%. Матеріал зневоднювали у спиртах зростаючої міцності та заливали у целоїдин. Гістологічні зрізи забарвлювали гематоксилін-еозином та за методом Ван-Гізон.
Щурам, котрим були створені штучні інфіковані рани, виконували бактеріологічне обстеження ранового вмісту у відповідності з Наказом № 535 МОЗ СРСР “Об унификации микробиологических методов исследований” від 22.04.85 р.
Бактеріологічні посіви проводили у такі терміни:
наприкінці 1 доби після виконання моделі рани та її інфікування до опромінення; після 1, 2, 4 та 6 діб з моменту початку ГВЧ-терапії.
Згідно з вимогами вищезгаданого Наказу № 535 рановий вміст відбирали стерильними ватними тампонами і робили посіви на такі поживні середовища: на цукрово-м¢ясний бульйон, на чашки Петрі з 5% кров¢яним агаром та з жовточно-сольовим агаром (середовище Чистовича). Посіви інкубували у термостаті при температурі 37°С впродовж 20-24 годин. Після інкубації оцінювали інтенсивність росту мікрофлори на чашках Петрі.
Кількісну оцінку вмісту мікрофлори у рановому виділенні проводили у відповідності з п.3 “Инструкции по организации и проведению эпидемиологического надзора за внутрибольничными инфекциями в акушерских стационарах”, що є додатком до Наказу № 691 МОЗ СРСР від 28.12.89 р., згідно з якою вираховували кількість мікробів і визначали її у колонієутворюючих одиницях (КУО).
У якості діагностичних тестів була досліджена
8-09-2015, 22:02