CC BY
17
УДК 617.54/.55-001.4-089.819.82-036.5-085.84-092.9:57.085
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ЛУЧЕВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЛЕЗЕНКИ ПОСЛЕ РЕЗЕКЦИИ И ГЕМОСТАЗА «НЕРАВНОВЕСНОЙ ПЛАЗМОЙ»
Олег Юрьевич БОРОДИН1, Евгений Васильевич СЕМИЧЕВ1, Александр Николаевич БАЙКОВ1, Павел Сергеевич БУШЛАНОВ1, Елена Андреевна ГЕРЕНГ1, Екатерина Сергеевна КОШЕВЕЦ1, Александр Никанорович АЛЕЙНИК2
1 ГБОУ ВПО Сибирский государственный медицинский университет Минздрава России 634050, г. Томск, Московский тракт, 2
2 ФГБОУ ВО Национальный исследовательский Томский политехнический университет 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30
Цель работы - исследовать новый метод гемостаза на основе холодной плазмы при повреждениях селезенки. Исследование выполнялось на кроликах. В отдаленные временные промежутки (90-е и 180-е сутки) после оперативного вмешательства с коагуляцией «неравновесной плазмой» оценивались биохимические и гистологические показатели, а также магнитно-резонансная картина исследуемого органа. Гемостаз селезенки «неравновесной плазмой» приводит к уменьшению удельного объема белой и красной пульпы. Изменения биохимических показателей свидетельствуют об отсутствии системного поражения. Данные динамической контрастной магнитно-резонансной томографии говорят об отсутствии патологии микроциркуляции в органе. Таким образом, функциональная активность органа после резекции и последующего холодноплазменного гемостаза не страдает.
Ключевые слова: гемостаз паренхиматозных органов, «неравновесная плазма», повреждения селезенки, динамическая контрастная МРТ селезенки.
Несмотря на современные достижения в области хирургии паренхиматозных органов, при повреждениях и травмах селезенки остается высокий уровень летальности, составляющий, по различным источникам, от 8 до 25 % при колото-резаных и огнестрельных ранениях соответственно. Это, в первую очередь, связано с трудностями оперативного лечения травм селезенки, так как главная особенность ее повреждений - развитие обильного, длительно не останавливающегося кровотечения из-за депонирующей функции органа [4]. Несмотря на имеющиеся современные методы остановки кровотечений из селезенки, спленэктомия при открытых травмах живота составляет 27 %, при закрытых - 56,7 % [5]. С целью гемостаза кровотечений из паренхима-
тозных органов мы предлагаем холодноплазмен-ную коагуляцию. В Томском политехническом университете разработан источник «неравновесной (холодной) плазмы» - аппарат «Источник холодной плазмы-1», который на расстоянии 2-3 мм от обрабатываемой поверхности генерирует барьерный разряд, переводящий окружающий воздух в состояние плазмы [1, 10-13]. Образующаяся плазма является низкотемпературной (^ 0 < 45°) и содержит большое количество активных составляющих (03, Н202, свободные радикалы, в том числе N0^, НО^ и др.) [1, 10-13]. Данный метод позволяет выполнять гемостаз и органосохраняющие операции.
Лучевой контроль операции. В настоящее время ведущим неинвазивным методом оценки
Бородин О.Ю. - к.м.н., зав. кабинетом МРТ госпитальных клиник, e-mail: [email protected] Семичев Е.В. - к.м.н., научный сотрудник ЦНИЛ, e-mail: [email protected] Байков А.Н. - д.м.н., проф., зав. ЦНИЛ, e-mail: [email protected]
Бушланов П.С. - клинический ординатор кафедры хирургических болезней педиатрического факультета, e-mail: [email protected]
Геренг Е.А. - д.м.н., доцент, старший научный сотрудник ЦНИЛ, e-mail: [email protected] Кощевец Е.С. - к.б.н., врач-лаборант ЦКДЛгоспитальных клиник, e-mail: [email protected] Алейник А.Н. - к.ф.-м.н., старший научный сотрудник кафедры прикладной физики, e-mail: [email protected]
состояния селезенки является ультразвуковое исследование (УЗИ). Современные возможности УЗИ позволяют оценивать размеры органа, его контуры, состояние сосудов, а также изменения структуры паренхимы [3, 6, 8, 9]. Одним из наиболее современных методов лучевого исследования служит магнитно-резонансная томография (МРТ) с динамическим контрастным усилением, которая, в отличие от УЗИ, позволяет оценить состояние микроциркуляторного русла органа благодаря определению интенсивности накопления контрастного вещества. Хорошо известно, что транспорт известного и разрешенного для клинического применения контрастного препарата магневиста (Gd-DTPA) из кровеносного русла в ткани определяется двумя основным факторами: доставкой его с кровью, т. е. тканевым кровотоком, и степенью проницаемости эндотелия капиллярного русла или гематотканного барьера. Чем ниже функциональная или анатомическая сохранность эндотелия капилляров, тем легче молекулам контрастного препарата проникать во внесосудистое пространство, поэтому изменение характера контрастного усиления будет отражать процессы микроциркуляции и проницаемости гематотканного барьера [7]. В этом случае по получаемой контрастированной МР-картине селезенки можно косвенно судить о характере изменений микроциркуляции в органе, о динамике ее нарушения и восстановления после оперативного вмешательства.
Цель исследования - оценить эффективность гемостаза «неравновесной плазмой» при операциях на селезенке.
Задачи исследования:
1. Оценить эффективность метода холодно-плазменной коагуляции при оперативном вмешательстве на селезенке.
2. Исследовать морфофункциональные состояния селезенки в отдаленные сроки после оперативного вмешательства с применением холодно-плазменной коагуляции.
3. Изучить возможности использования кон-трастированной динамической МРТ для оценки повреждений селезенки в отдаленном периоде.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Проведение данного исследования одобрено этическим комитетом Сибирского государственного медицинского университета (г. Томск) (протокол № 2029 от 20 июня 2011 г.). Эксперимент выполняли на 15 кроликах-самцах массой 3000-3200 г, полученных из вивария НИИ фармакологии СО РАМН (г. Томск). В 1-ю группу (контрольную) вошли интактные животные без
оперативного вмешательства, во 2-ю группу -через 90 сут после оперативного вмешательства и в 3-ю группу - через 180 сут после оперативного вмешательства. В группах было по 5 животных. Анестезию осуществляли однократным внутривенным введением раствора Zoletil-100® («Virbac», Франция) из расчета 0,05 мл на 1 кг массы тела экспериментального животного в сочетании с препаратом Xylavet (Венгрия) из расчета 0,15 мл на 1 кг массы тела животного [2]. Доступ к селезенке осуществляли верхнесрединной лапаротомией с удалением 1/3 селезенки. Гемостаз производили с использованием «неравновесной плазмы», для полноценной остановки кровотечения время обработки составило около 90 с. После остановки кровотечения селезенку погружали в брюшную полость, рану послойно зашивали нитью Vicryl 3/0 на атравматической игле (Ethicon, Шотландия), затем накладывали асептическую повязку.
В дальнейшем в указанные временные точки выполняли биохимическое исследование крови, определяя содержание глюкозы, билирубина общего и прямого, активность АлАТ, АсАТ, щелочной фосфатазы, содержание общего белка, С-реактивного белка, фибриногена, активированное частичное тромбопластиновое время (АЧТВ), протромбиновое время, международное нормализованное отношение (МНО). С целью анализа тканевых и клеточных изменений забирали гистологический материал селезенки из области оперативного вмешательства с последующей фиксацией по стандартной методике. Обзорную микроскопию выполняли на срезах, окрашенных гематоксилином и эозином, а выраженность фиброза оценивали на препаратах, окрашенных пи-крофуксином по ван Гизону.
Прижизненную оценку состояния органа после гемостаза выполняли путем визуализации на МР-томографе Toshiba Excelart Vantage 1,5 T (Япония) со скоростью изменения напряженности магнитного поля 50 мТ/(м х мс) и амплитудой градиентной системы 30 мТ/м. После введения в наркоз животных фиксировали на животе и располагали поперек катушки. Для выполнения исследования использовалась катушка для позвоночника с охватом поля зрения брюшной полости кролика. Всем животным выполнялось контрастное МР-исследование в динамическом режиме с получением изображений до и после введения парамагнетика. В качестве парамагнетика использовался Gd-DTPA в рекомендованных дозах 0,1 и 0,2 мл/кг массы тела соответственно, с промывкой системы 0,9%-м раствором натрия хлорида в объеме 0,2 мл, достаточном для «досылки» парамагнетика в магистральные со-
суды животных. Протокол МР-исследования включал в себя выполнение динамического МР-ангиографического протокола с использованием техники 3D-FFE: TR = 5,9 мс, ТЕ = 2,7 мс, FA = 20, ST = 2,4-1,2 мм, FOV = 170 х 225 мм, МХ = 110 х 192, количество срезов 25, в коронарной проекции с длительностью одного сканирования ТАс 8 с. Общая продолжительность сканирования составила 1 мин 34 с. У всех животных выход из наркоза был с полным возвратом к активности через 3-4 ч. Постпроцессорная обработка полученных динамических МР-ангиограмм включала в себя М1Р-реформации МР-томограмм всего тела животного. Для оценки контрастирующего эффекта использовался показатель коэффициента усиления интенсивности изображения селезенки после введения контрастного препарата на ангиографических снимках. Коэффициент рассчитывался как разность между интенсивностью изображения селезенки в определенный временной промежуток после введения контрастного препарата (артериальная и венозная фаза контрастирования) и до введения контрастного препарата, деленная на интенсивность изображения селезенки до введения контрастного препарата и умноженная на 100 %.
Статистический анализ количественных данных выполнялся с использованием критерия Крускала - Уоллиса для оценки однородности и непараметрического критерия Манна - Уитни для несвязанных выборок для оценки значимости различий при пороговом уровне значимости р = 0,05. В таблицах представлены медианы и межквартильный размах (в квадратных скобках).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
При анализе биохимических показателей выявлено, что прямой билирубин и С-реактивный белок во всех группах не выявляются (табл. 1). При статистическом анализе независимых данных (больше двух групп исследования) с использованием критерия Крускала - Уоллиса установлено, что по содержанию глюкозы, общего билирубина, общего белка, фибриногена, активности АлАТ, АсАТ, щелочной фосфатазы, величине протромбинового времени и МНО группы статистически значимо не различаются (р > 0,05). Для АЧТВ требовалось провести попарный анализ групп методом Манна - Уитни, исследуемые группы сравнили с группой контроля и обнаружили статистически значимое уменьшение величины показателя на 90-е сутки (р = 0,043) и 180-е сутки (р = 0,046).
При анализе гистологических данных установлено, что в препаратах группы контроля выявляются паренхима и строма органа (рис. 1). Строма представлена ретикулярной тканью с ретикулярными клетками и волокнами. В паренхиме органа можно идентифицировать красную и белую пульпу. Белая пульпа представлена лимфатическими фолликулами с центральной артерией. Красная пульпа в основном представлена ретикулярной тканью с большим количеством макрофагов и разрушенных эритроцитов.
На 90-е сутки в препаратах наблюдалось полное разрушение красной и белой пульпы, нет границ между этими структурами. В белой пульпе невозможно идентифицировать фолликулы, а
Таблица 1
Биохимические показатели крови интактных кроликов и перенесших резекцию селезенки с гемостазом
«неравновесной плазмой»
Показатель Группа 1 (контроль) Группа 2 (90-е сут после операции) Группа 3 (180-е сут после операции)
Активность АлАТ, Ед/л 212 [211; 217] 83 [66; 97] 148 [114; 155]
Активность АсАТ, Ед/л 217 [159; 218] 96 [87,5; 114] 78 [66; 130]
Содержание билирубина общего, мкмоль/л 8,2 [8,1; 8,6] 8,6 [8,55; 8,8] 8,5 [8,3; 8,9]
Содержание билирубина прямого, мкмоль/л 0 0 0
Активность щелочной фосфатазы, Ед/л 100 [88; 108] 91 [89; 98] 62 [58; 70]
Содержание общего белка, г/л 57 [52; 57] 85[82; 90] 47 [46; 53]
Содержание глюкозы, ммоль/л 5,6 [5,3; 6,1] 5,4 [5,4; 5,4] 6,7 [6,6; 7]
Содержание мочевины, ммоль/л 5,6 [5,6; 6,1] 5,6 [5,0; 6,1] 7,1 [7,0; 7,2]
Содержание фибриногена, г/л 2,25 [1,75; 2,38] 2,00 [1,95; 2,05] 1,62 [1,75; 1,78]
АЧТВ,с 19,0 [19,0; 19,5] 18,0 [17,5; 18,0] 15,0 [13,5; 15,5]
Протромбиновое время, с 10,0 [10,0; 10,5] 11,0 [10,5; 11,0] 11,0 [10,5; 11,5]
МНО 1,00 [1,00; 1,06] 1,12 [1,06; 1,12] 1,12 [1,06; 1,18]
Содержание С-реактивного белка, мг/л 0 0 0
Рис. 1. Селезенка кролика в норме. Окр. гематоксилином-эозином, ув. х 400
лимфоциты расположены диффузно, формируют тонкие тяжи (рис. 2, а). К 180-м суткам после воздействия структура селезенки восстанавливается. Строма органа представлена ретикулярной тканью, содержащей ретикулярные клетки и волокна. Паренхима образована белой и красной пульпой. Белая пульпа состоит из лимфоидных узелков, в центре которых идентифицируются лимфобласты и пролимфоциты с активными
признаками митоза. Центральная артерия расположена эксцентрично без признаков изменений (рис. 2, б). При анализе морфометрических данных (больше двух групп исследования) с использованием критерия Крускала - Уоллиса установлено, что удельный объем (УО) белой и красной пульпы имеет статистически значимые различия во всех группах (р = 0,0001) (табл. 2). Попарный анализ групп методом Манна - Уитни показал, что по сравнению с контролем у животных в разные сроки после резекции селезенки и гемостаза «неравновесной плазмой» с разной степенью достоверности уменьшался УО пульпы: на 90-е сутки для УО белой пульпы и красной пульпы р = 0,0001, на 180-е сутки - соответственно р = 0,005 и р = 0,0001. При этом величина УО белой пульпы на 180-е сутки была выше, чем на 90-е.
При оценке результатов контрастной МР-ангиографии в каждом случае была получена трехфазная ангиограмма высокого качества, помимо аорты и ее ветвей удовлетворительно визуализировались селезеночная артерия в артериальную фазу и паренхима селезенки в венозную фазу (рис. 3). При статистическом анализе величин коэффициентов усиления методом Манна - Уит-ни между группой контроля и 2-й группой (90-е
Показатель Группа 1 (контроль) Группа 2 (90-е сутки после операции) Группа 3 (180-е сутки после операции)
УО белой пульпы, мм3/мм3 64,1 [60,7; 73,5] 30,83[21,35;38,45] 50,96[47,24;56,57]
УО красной пульпы, мм3/мм3 73,35 [68,7; 83,3] 24,45[23,62;35,12] 22,95[20,5;26,5]
Рис. 2. Белая пульпа селезенки кролика, перенесшего частичную спленэктомию с гемостазом «неравновесной плазмой»: а - на 90-е сутки после операции, б - на 180-е сутки. Окр. гематоксилином-эозином, ув. х 400
Таблица 2
Морфометрические показатели интактных кроликов и перенесших резекцию селезенки с гемостазом
«неравновесной плазмой»
Рис. 3. Контрастная МР-ангиография сосудов брюшной полости кролика с Gd-DTPA на 90-е сутки после резекции селезенки и гемостаза «холодной» плазмой: а - артериальная фаза, б - венозная фаза. Стрелкой указана линия резекции селезенки
Таблица 3
Коэффициенты усиления интенсивности изображения селезенки при динамическом контрастном МР-исследовании с препаратом «магневист» у интактных кроликов и перенесших частичную спленэктомию с гемостазом «неравновесной плазмой»
Показатель Группа 1 (контроль) Группа 2 (90-е сутки после операции)
Артериальная фаза 56,58 [44,66; 189,91] 64,53 [41,99;131,49]
Венозная фаза 21,14 [14,49;234,69] 71,75 [21,76;130,85]
сутки после оперативного вмешательства) (табл. 3) не выявлено значимых различий, как в артериальную (р = 0,756), так и в венозную фазы (р = 0,576).
Таким образом, гемостаз селезенки экспериментальных животных «неравновесной плазмой» приводит к изменениям в гистологической структуре органа в области воздействия, а именно к уменьшению УО красной пульпы, что, вероятно, обусловлено оперативным вмешательством и особенностями регенерации органа. Изменения биохимических показателей свидетельствуют об отсутствии системного поражения. Незначительное уменьшение АЧТВ (на 180-е сутки снизилось на 3,5 с) не говорит о каких-либо значимых изме-
нениях в системе гемостаза. Данные контрастного МРТ позволяют сделать вывод об отсутствии патологии микроциркуляции в органе на 90-е сутки после оперативного вмешательства. Сказанное выше свидетельствует о том, что функциональная активность селезенки после резекции и последующего гемостаза «неравновесной плазмой» не страдает.
ВЫВОДЫ
1. Холодноплазменная коагуляция при оперативном вмешательстве на селезенке является эффективным методом гемостаза, позволяющим сохранить функциональную активность органа.
2. Коагуляция «холодной плазмой» приводит к изменениям морфологической структуры селезенки, ограниченным областью воздействия.
3. Микроциркуляторное русло селезенки после гемостаза «холодной плазмой» в отдаленном периоде не подвергается изменениям.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алейник А.Н., Денеко О.И. Плазменная медицина: Учебное пособие. Томск: ТПУ, 2011. 17 с.
2. Бородин О.Ю., Семичев Е.В., Бушланов П.С. Экспериментальная хирургия паренхиматозных органов (обзор литературы) // РМЖ. Хирургия. Урология. 2012. (36). 1743.
3. Марущак Е.А. Повреждения печени и селезенки у больных с закрытой абдоминальной травмой: дис. ... канд. мед. наук. М., 2009.
4. Попов В.А. Гемостаз и герметизация швов (операции на внутренних органах). М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. 320 с.
5. Савельев В.С., Кириенко А.И. Клиническая хирургия: национальное руководство, в 3 т. Т. II. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. 401 с.
6. Труфанова Г.Е. Лучевая диагностика: учебник. Т. 1. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. 416 с.
7. Усов В.Ю., Величко О.Б. Оценка эндотели-альной проницаемости опухолей мозга методом динамической магнитно-резонансной томографии с
контрастированием Магневистом на низкопольном МР-томографе // Вестн. рентгенологии и радиологии. 2001. (3). 22-29.
8. Щеголев А.А., Платонов Д.В., Марущак Е.А. Закрытая абдоминальная травма: тактика хирурга при повреждениях печени и селезенки // Лечебное дело. 2007. (3). 73-78.
9. Fridman G., Peddinghaus M., Ayan H. et al. Blood coagulation and living tissue sterilization by floating-electrode dielectric barrier discharge in air // Plasma Chem. Plasma Process. 2006. 26. 425-442.
10. Fridman G., Peddinghaus M., Fridman A. et al. Use of non-thermal atmospheric pressure plasma discharge for coagulation and sterilization of surface wounds // 17th Int. Symp. on plasma chemistry. Toronto, 2005. 1-2.
11. Kalghatgi S.U., Fridman G., Cooper M. et al. Mechanism of blood coagulation by non-thermal atmospheric pressure dielectric barrier discharge // IEEE Trans. Plasma Sci. 2007. 35. (5). 1559-1566.
12. Kalghatgi S., Kelly C.M., Cerchar E. et al. Effects of non-thermal plasma on mammalian cells // PLoS ONE. 2011. 6. (1). ID e16270.
13. Parker S.J., Brown D., Hill P.F., Watkins P.E. Fibrinogen-impregnated collagen as a combined haemostatic agent and antibiotic delivery system in a porcine model of splenic trauma // Eur. J. Surg. 1999. 165. 609-614
EXPERIMENTAL RADIOLOGICAL INVESTIGATION OF SPLEEN AFTER RESECTION AND HEMOSTASIS BY «NON-EQUILIBRIUM» PLASMA
Oleg Yur'yevich BORODIN1, Evgeniy Vasil'yevich SEMICHEV1, Aleksandr Nikolaevich BAYKOV1, Pavel Sergeevich BUSHLANOV1, Elena Andreyevna GERENG1, Ekaterina Sergeyevna KOSHEVETS1, Aleksandr Nikanorovich ALEYNIK2
1 Siberian State Medical University of Minzdrav of Russia 634050, Tomsk, Moscow Trakt, 2
2 National Research Tomsk Polytechnic University 634050, Tomsk, Lenin av., 30
The study aim was to research a new method of hemostasis based on cold plasma in injuries of the spleen. The study was performed on rabbits. Biochemical values, histological data and MRI data of investigated organ were assessed at long-term periods (90th and 180th days) after surgery with nonequilibrium plasma coagulation. Nonequilibrium plasma hemostasis leads to reduction of the specific volume of white and red pulp. Changes of biochemical values testify to the absence of systemic lesion. Data of dynamic contrasting MRI show the absence of impairment of organ microcirculation. Thus, the functional activity of the spleen after resection and further cold plasma hemostasis is unaffected.
Key words: hemostasis of parenchymal organs, nonequilibrium plasma, spleen trauma, dynamic contrasting MRI of spleen.
Borodin O.Yu. - candidate of medical sciences, head of the MRI office of hospital, e-mail: [email protected] Semichev E.V. - candidate of medical sciences, researcher of central scientific research laboratory, e-mail: [email protected]
Baikov A.N. - doctor of medical sciences, professor, head of central scientific research laboratory, e-mail: [email protected]
Bushlanov P.S. - resident physician of chair of surgical diseases, faculty ofpediatrics, e-mail: [email protected]
Gereng E.A. - candidate of medical sciences, associate professor, senior researcher of central scientific research laboratory, e-mail: [email protected]
Koshevets E.S. - candidate of biological sciences, doctor-laboratory assistant of central clinical diagnostic laboratory of hospital clinics, e-mail: [email protected]
Aleynik A.N. - candidate ofphysical and mathematical sciences, senior researcher of chair of applied physics, e-mail: [email protected]
