Способ лечения ран мягких тканей с высоконапорной микродисперсной обработкой обогащенной молекулярным водородом водой Российский патент 2023 года по МПК A61B17/00 A61K47/02 A61P17/02 

Изобретение относится к медицине, в частности к хирургии, и может быть использовано при лечении ран мягких тканей.

Проблема лечения ран остается одной из наиболее актуальных в современной хирургии, что обусловлено, в том числе, увеличением числа высокоэнергетических производственных, дорожно-транспортных и военных травм, сопровождающихся обширными повреждениями мягких тканей [М.И. Кузин и соавт., 1990; С.Н. Гисак и соавт., 2015; Д.Б. Шишманян и соавт., 2015; И.В. Бабушкина и соавт., 2016; А.В. Толстов и соавт., 2016; П.В. Локтионов и соавт., 2017; А.В. Черных и соавт., 2017; Bhutani S. et al., 2012; Akers K.S. et al., 2012; Li Y. et al., 2017]. Несмотря на все многообразие методов их лечения у больных нередко развиваются осложнения, значительными остаются сроки реабилитации, стоимость госпитализации и процент инвалидизации [Т.З. Закиев и соавт., 2015; И.Г. Ялаева и соавт., 2015; А.А. Глухов с соавт., 2021; М.В. Аралова и соавт., 2022]. Течение раневого процесса значительно утяжеляется при наличии сопутствующей патологии, устойчивых не только к антибиотикам, но часто и к антисептикам патогенных микроорганизмов [А.Г. Измайлов и соавт., 2015; СМ. Смотрин и соавт., 2015; A.M. Шулутко и соавт., 2017; Murphy-Lavoie Н.М. et al., 2017].

Поэтому значительные усилия ученых направлены на поиск новых подходов к местному лечению ран, основанных на применении антисептиков, антибиотиков, адсорбирующих средств, наночастиц, ионов металлов, гидрогелей, электроактивированных водных растворов и т.д. [B.C. Савельев с соавт., 2003; Е.Ф. Чередников с соавт., 2005; П.И. Кошелев, 2006; А.И. Бежин и соавт., 2019; А.Ю. Григорьян и соавт., 2021; В.А. Сергеев и соавт., 2021; Д.А Атякшин и соавт., 2020; В.Г. Самодай и соавт., 2020]. Для очищения и подготовки раны к активному закрытию дефекта наряду с хирургическими, аутолитическими и химическими способами используют физические и механические методы [Гостищев ВК. Инфекции в хирургии: рук. для врачей. Москва, РФ: ГЭОТАР-Медиа, 2007.-768 с.].

К физическим способам обработки относится ультразвуковая хирургическая очистка ран, обладающая целым рядом очевидных преимуществ, таких как, щадящая некрэктомия, глубокая дезинфекция раны, безболезненность, отсутствие местного раздражающего действия. Ультразвуковая хирургическая очистка позволяет сократить длительность экссудативной фазы, ускоряет переход раны в стадию грануляций, дает возможность ускорить процесс заживления, и используется, как правило, в сочетании с терапией пониженным давлением, антисептическими или лекарственными веществами (патент RU 2428209 С2, А61М 1/00, А61М 27/00, A61F 13/00, А61М 35/00, A61N 7/0, 2006). Недостатком способа является отсутствие необходимой аппаратуры в большинстве лечебных учреждений, высокая первоначальная ее стоимость и дороговизна технического обслуживания.

К механическим способам относится обработка ран пульсирующей струей жидкости. В основе такого метода лежит механическое воздействие на рану раствора антисептика. М.И. Кузин и Б.М. Костюченок выделяли две фазы воздействия на рану. В фазу "давления" возникает отрыв слабо фиксированных фрагментов некротических тканей от раневой поверхности с их последующим вымыванием в фазе "декомпрессии". Одномоментно с такой обработкой предусмотрено проведение вакуум-аспирации использованной жидкости [Кузин М.И. Раны и раневая инфекция. Руководство для врачей / М.И. Кузин, Костюченок Б.М. - Москва: Медицина, 1990. -239 с].

Известен способ лечения ран мягких тканей (RU2681216C1, А61К 38/07, А61Р 17/02, 2019), авторы которого предлагают внутрикожно обкалывать края раны пептидом Gly-His-Lys-D-Ala в дозировке 0,5 мкг/кг массы тела в объеме 0,1 мл один раз в сутки в эквимолярных дозах в течение 10 дней. К недостаткам данного метода можно отнести сложность расчета дозировки, увеличенный расход препарата при обширных ранениях, дополнительная травматизация, связанная с проведением инъекций.

Известен способ лечения ран мягких тканей (RU 2155085, A61N 5/06, А61М 1/00, 2000), авторы которого предлагают перед светодиодным облучением светом красной области спектра провести очистку раны микродисперсным потоком раствора риванола с выходным давлением не менее 150 атм. с расстояния 15-20 см от поверхности раны в количестве 300 мл 1 раз в сутки в течение 10 сеансов, после чего продолжить лечение с применением светодиодного излучения. Недостатками данного способа является высокая стоимость раствора риванола, отсутствие специального прибора для формирования света красной области спектра в большинстве лечебных учреждений, двухэтапный процесс обработки раны, а так же длительность процесса заживления. Данный способ выбран в качестве прототипа.

Несмотря на многообразие существующих методов воздействия на раневой процесс, не всегда удается избежать возможных осложнений, достичь желаемого результата. В связи с этим разработка и внедрение в практику новых методов и средств лечения раневых дефектов мягких тканей остается актуальной задачей. Нами были поставлены следующие задачи: очищение поверхности раны от патогенных микроорганизмов, инородных частиц, нежизнеспособных тканей; ускорение перехода раны во вторую фазу раневого процесса и закрытие тканевого дефекта; сокращение финансовых затрат на обработку.

Технический результат заключается в ускоренной очистке раневого дефекта и сокращении сроков восстановления целостности кожного покрова. Обработку раневой поверхности выполняем с использованием высоконапорного микродисперсного потока воды, обогащенной молекулярным водородом, с помощью устройства УГОР-1 (RU 95520 U1, А61М 11/00, 2010), при этом концентрация водорода в воде 0,75 ppm, а время воздействия на раневую поверхность составляет 3 секунды. Если площадь раневого дефекта превосходит зону обработки дисперсной жидкостью из сопловой системы УГОР-1, то производят поступательное перемещение зоны обработки до охвата всей поверхности раны. Каждую зону обрабатывают в течение 3 секунд. Выходное давление составляет 7 атм., расстояние 20 см от конца сопловой системы до поверхности раневого дефекта, при очистке от некротических элементов и сторонних частиц угол составляет 45° по отношению к поверхности раны, а при непосредственной обработке угол составляет 90° по отношению к тканям. Применяемое давление является максимально возможным, которое позволяет генерировать устройство УГОР-1, его применение не приводит к повреждениям, необратимым изменениям мягких тканей, что подтверждено данными, в том числе, и гистологических исследований.

Воздействия с помощью устройства УГОР-1 осуществляют ежедневно до появления грануляционной ткани. Предлагаемый способ отличается от ранее известных тем, что используется вода, обогащенная молекулярным водородом, которая обладает выраженными антиоксидантными свойствами. Водород избирательно нейтрализует высокотоксичные ОН и ONOO^-, которые неконтролируемо взаимодействуют с нуклеиновыми кислотами, липидами и белками, вызывая фрагментацию ДНК, перекисное окисление липидов и инактивацию белков. С сигнальными РФК (реактивные формы кислорода) и РФА (реактивные форма азота), имеющими нормальное физиологическое значение, водород ведет себя нейтрально и не нарушает их функционирование, такая избирательность значительно выделяет его из общей массы других антиоксидантов. Значительно снижая уровень ОН^- в клетках, водород не влияет на клеточные уровни О₂^-, Н₂О₂ и NO^-, поскольку высокая окислительная активность ОН^-позволяет гидроксильному радикалу реагировать с инертной молекулой водорода, в то время как значительно более низкая окислительная активность О₂^-, Н₂О₂ и NO^- для реакций с ним недостаточна [Ohta S. Recent progress toward hydrogen medicin: potential of molecular hydrogen for preventive and therapeutic application. Current Pharmaceutical Design. 2011; 17 (22): 2241-52]. Следовательно, водород может уменьшать окислительный стресс и корректировать окислительно-восстановительный статус клеток [Schieber М., Chandel N.S. ROS function in redox signaling and oxidative stress. Curr Biol. 2014; 24 (10): R453-62. doi: 10.1016/j. cub.2014.03.034]. Благодаря своим антиоксидантным свойствам водород вызывает многочисленные эффекты в клетках и тканях (противовоспалительный, антиаллергенный и т.д.) [Ohta, S. Molecular hydrogen as a novel antioxidant: Overview of the advantages of hydrogen for medical applications. Methods in Enzy-mology, 2015; 555: 289-317.; Ohsawa L, Ishikawa M., Takahashi K., Watanabe M., Nishimaki K., Yamagata K., et al. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nature Medicine. 2007; 13 (6): 688-94]. Для подтверждения антиоксидантного действия водорода как в экспериментах на животных, так и в клинических исследованиях, используются различные маркеры окислительного стресса: миэлопероксидаза, малоновый альдегид, 8-гидрокси-дезоксигунозин, 8-изопростогландин F2a и вещества, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой, экспрессию которых он способен понижать [Ge L., Yang М., Yang N.N., Yin Х.Х., Song W.G. Molecular hydrogen: a preventive and therapeutic medical gas for various diseases. Oncotarget. 2017; 8 (60): 102653-73. doi: 10.18632/oncotar-get.21130 PMCID: PMC5731988 PMID: 29254278].

Технический результат. Предлагается выполнять обработку раны высоконапорным микродисперсным потоком воды, обогащенной молекулярным водородом с помощью специального устройства УГОР-1, как альтернативу классической хирургической обработки ран с целью очищения раны и подготовки ее к дальнейшему заживлению. На первом этапе, при обработке раневой поверхности под углом 45°, деструкции и удалению высоконапорным микродисперсным потоком жидкости подвергаются только поверхностные слои дефекта, т.е. удаляются поврежденные клетки края и дна раны, ведущие к нарушению процессов регенерации, также удаляются некротические компоненты поверхности раны, пленки фибрина, биопленки, снижается колонизация и контаминация. Данная методика позволяет максимально обезопасить и сохранить местные ткани. При этом не происходит увеличения размеров раневого дефекта. На втором этапе, при обработке раневой поверхности под углом 90°, выполняется гидромассаж и имбибиция мягких тканей водой, обогащенной молекулярным водородом.

Таким образом, для очищения раны и стимуляции регенераторных процессов предлагается выполнять гидропрессивную обработку поверхности раны высоконапорным микродисперсным потоком воды, обогащенной молекулярным водородом в концентрации 0,75 ppm, с выходным давлением 7 атм. с расстояния 20 см от поверхности раны до сопловой системы. Сначала 3 с на каждую зону обработки под углом 45° по отношению к раневой поверхности для очистки от некротических элементов и сторонних частиц. Затем по 3 с на каждую под углом 90° для оказания терапевтического эффекта на поврежденные ткани, формируемого специальным устройством УГОР-1. Обработка выполняется ежедневно до появления грануляций.

Для получения водородной воды использовали генератор водородной воды ENHEL MINI, механизм работы которого основан на реакции электролиза. Благодаря воздействию электрического заряда в жидкости разрушаются межмолекулярные связи, после чего начинается высвобождение водорода. Максимальная концентрация водорода в растворе, полученным данным способом, составляется 0,75 ppm. Концентрация молекулярного водорода в растворе сохраняется в течения суток.

При давлении меньше 7 атм и расстоянии более 20 см слой процесс удаления нежизнеспособных тканей становится недостаточно эффективным. Сокращение расстояния от поверхности раны до сопловой системы или снижение выходного давления приводит к более жесткому воздействия, разрушению новообразованной ткани. Предложенный угол наклона струи жидкости позволяет наиболее эффективно удалять слой нежизнеспособных тканей без травматизации нижележащих слоев. При обработке под углом 90° выполняется насыщение подлежащих здоровых тканей молекулярным водородом, что снижает риск развития инфекционного процесса.

Способ относительно прост, не требует больших материальных затрат, может использоваться в хирургических отделениях, поликлиниках, оснащенных устройством УГОР-1 и установкой по насыщению воды молекулярным водородом, а также прибором для определения концентрации водорода.

Предложенный способ обработки ран мягких тканей был использован в эксперименте на лабораторных животных. Эксперимент проводили на 120 белых крысах линии Wistar массой 210-220 г., половозрелых самцах без признаков заболевания в полном соответствии с «Конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей» принятой Советом Европы (Страсбург, Франция, 1986) и согласно приказу лабораторной практики Российской Федерации МЗ РФ No267 от 19.06.2003 г. Лабораторным животным под ингаляционным наркозом проводили моделирование ран мягких тканей в области холки животного по отработанной методике.

Исследования проведены в 2-х сериях опытов: на животных с моделированными «чистыми» и гнойными ранами. Для моделирования гнойных ран проводилась контаминация дефекта суточной взвесью культуры St. aureus (в 1 мл 10⁹ микробных тел).

Серии включали в себя 3 группы сравнения две контрольные и опытную группы. В 1-й контрольной группе лечение раневой поверхности не проводилось. Во 2-й контрольной и опытной группах проводились ежедневные гидропрессивные обработки 0,9% р-ром NaCl и водородной водой, соответственно. Животных выводили из эксперимента на 1-е, 3-е, 5-е, 7-е и 14-е сутки после моделирования ран, путем передозировки ингаляционным наркозом с последующим забором биологического материала для проведения гистологических исследований.

В ходе проведения исследования раневой процесс оценивался с применением объективных; лабораторных; микробиологических; гистологических; морфометрических; статистических методов.

В качестве эффектов, подтверждающих эффективность разработанного способа, можно отметить:

• полное очищение поверхности раны от бактериальных пленок, налета фибрина, некротических тканей у 100% животных, определяемое с помощью дактилоскопической лупы.

• удаление с поверхности раны некротизированных тканей, тормозящие заживление; что позволяет перевести рану во 2 фазу путем активации неоангиогенеза и формированием грануляционной ткани раневого процесса и подготовить поверхность раны к активному и раннему закрытию дефекта.

• очищение раны от образовавшегося слоя деструктированных тканей происходит быстрее, исключая длительный период очистки раны.

Обработка раневой поверхности под предложенными углом наклона и расстояние от поверхности раны до сопла струи жидкости при давлении 7 атм. позволяло эффективно удалять слой поверхностных некротических тканей без травматизации нижележащих слоев. Подлежащие здоровые ткани в ране профилактически насыщались раствором с молекулярным водородом, который устранял перифокальное воспаление и снижал риск развития инфекционного процесса. Применение водородной воды снижает окислительный стресс и корректирует окислительно-восстановительный статус клеток.

Объективно у животных 1-й контрольной группы безболезненность пальпации, определяемая по визуально аналоговой шкале боли (rat grimace scale, NCR3s) и вокализации, пораженной области отмечается на 4-е сутки, при гидроимпульсной обработке раневой поверхности на 3-й сутки.

При оценке результатов планиметрических исследований отмечено значительное снижение площади раневого дефекта в опытной группе на всех сроках исследования, по сравнению с контрольными группами. На 7-е сутки данный показатель составил 18.29% в опытной группе, 14.29% и 25.57% в 1-й и 2-й контрольных группах от исходных значений после моделирования, что свидетельствует о положительном влиянии предложенной методики в лечении ран мягких тканей.

Срок восстановления шерстяного покрова пораженной области у животных при применении 0,9% раствора NaCl и обогащенной молекулярным водородом воды в соответствии с нормой, в опытной группе уменьшен, за счет более быстрого закрытия дефекта мягких тканей и ускоренным формированием волосяных фолликулов.

Применение разработанной методики также положительно влияет на бактериальную обсемененность во 2-й серии экспериментов. В основной группе данный показатель составил 10²-10³ микробных тел на мл экссудата, в 1-й контрольной группе 10⁴-10⁵, что говорит о высокой антибактериальной эффективности применение гидропрессивной обработки водой, обогащенной водородом, поскольку способствует полному и раннему очищению тканей, в том числе от гнойно-некротических масс.

Морфологически в основной группе комплексное лечение чистых ран мягких тканей способствовало ускорению сроков течения 1-й и 2-й фаз раневого процесса, отмечено формирование грануляционной ткани, увеличение количества фибробластов, воспалительные реакции полностью купированы на 5-е сутки по сравнению с группами контроля. При лечении гнойных ран при применении гидроимпульсной обработки водородной водой на 7-е сутки наблюдается практически полная эпителизация, активный неоангиогенез, грануляционная ткань, а также скопления коллагеновых волокон. В 1-й контрольной группе на 7-е сутки отмечается воспалительная инфильтрация поверхностных слоев дермы, гнойное содержимое, выраженный отек тканей. Во 2-й контрольной группе отмечается беспорядочное расположение коллагеновых волокон, процессы формирования грануляционной ткани и неоангиогенеза.

При гистохимическом исследовании Ki-67 отмечен плавный рост данного маркера с 1-х до 7-х суток с пиковыми значениями в основной группе. В контрольных группах отмечено снижение с разницей в количественных показателях Ki-67 в среднем в 1.3-1.7 раз по сравнению группами, где применялось комплексное лечение предложенной методикой.

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и может быть использовано при хирургическом лечении ран мягких тканей. Осуществляют обработку раневого дефекта мягких тканей с помощью устройства для гидропрессивной обработки УГОР-1 высоконапорным микродисперсным потоком воды, обогащенной молекулярным водородом. Используют концентрацию водорода в растворе 0,75 ppm, выходное давление 7 атм. Обработку выполняют с расстояния 20 см от сопловой системы до поверхности раны в течение трех секунд под углом 45° по отношению к поверхности раневого дефекта, затем в течение трех секунд под углом в 90°. Способ обеспечивает повышение эффективности лечения ран мягких тканей за счет ускорения очистки раневого дефекта от некротических элементов, ликвидации воспалительных процессов, сокращения сроков эпителизации и образования рубца. 1 табл.

Способ лечения ран мягких тканей с высоконапорной микродисперсной обработкой обогащенной молекулярным водородом водой, включающий обработку раневого дефекта мягких тканей с помощью устройства для гидропрессивной обработки УГОР-1 высоконапорным микродисперсным потоком, отличающийся тем, что используют концентрацию водорода в растворе 0,75 ppm, выходное давление 7 атм, обработку выполняют с расстояния 20 см от сопловой системы до поверхности раны в течение трех секунд под углом 45° по отношению к поверхности раневого дефекта, затем в течение трех секунд под углом в 90°, гидропрессивную обработку осуществляют ежедневно до появления грануляционной ткани.