Данный всплеск популярности озонотерапии в хирургических специальностях объясняется выдающимися технологическими успехами в области производства медицинских озонаторов и вспомогательных систем, соответствующих высоким требованиям практической хирургии [11].

Местно, в области хирургического вмешательства, озон применяется во всех существующих формах агрегатных состояний, включая всевозможные растворы, масла и озоно-кислородную газовую смесь, а также комбинации между этими формами [23,27,47].

Много внимания хирургами уделяется системному действию озона с применением преимущественно парэнтерального пути введения различных озонированных растворов, а также озонированной аутокрови и ее компонентов [16,32].

В последнее время в хирургических специальностях все чаще используются комбинации местного и системного применения озона, что увеличивает эффективность его всестороннего действия на организм [33].

Наиболее широкое применение озон нашел в абдоминальной хирургии, где гораздо более широким является арсенал методик его использования и путей введения. Достаточно распространены интаабдоминальный, внутрипросветный, внутритканевой, лимфатический пути введения, а также их сочетания [3,14,25].

Эра применения озона в медицине началась в первой половине двадцатого века именно с применения нерастворенных озоно-кислородных и озоно-воздушных смесей и до настоящего времени озон в своем первоначальном агрегатном состоянии занимает свою нишу в современной врачебной практике [2].

Так как газообразный озон применим преимущественно в виде местного воздействия, то на первое место выходят его антисептические, гемостатические, цитостатические и анестетические свойства, которые чаще всего бывают, востребованы в хирургических специальностях [9,13,38,43].

Газообразный озон имеет ряд физических преимуществ в сравнении с озонированными растворами и прочими жидкими антисептиками. Он, в отличие от жидкостей, не имеет поверхностного натяжения и обладает большей проникающей способностью, что очень важно при формировании микроорганизмами биопленок, устойчивых к большинству жидких антисептиков. Существует ряд зарубежных и отечественных работ, где газообразный озон превосходит озонированный раствор и другие жидкие антисептики в планктонных культурах микроорганизмов и на биопленках [31,39].

К тому же озон в нерастворенном в жидкости состоянии имеет неограниченный пределом растворимости потенциал повышения концентрации, а вместе с ним и позитивных свойств при локальном применении [29].

Механизм антисептического действия газообразного озона неспецифичен и связан с окислительной деструкцией белков и липидов оболочки микроорганизмов. Слабая антиоксидантная система бактерий не в состоянии противостоять огромному количеству перекисных соединений, которое индуцируют высокие концентрации озона. В то же время эукариотические клетки человеческого организма обладают более совершенной антиоксидантной системой и поэтому не повреждаются даже при высоких концентрациях озона. Озон, особенно в высоких концентрациях, обладает мутагенным действием на микроорганизмы, что делает практически невозможным развитие резистентности бактерий к нему. Подобно микроорганизмам чувствительностью к озону обладают опухолевые клетки, однако их гибель вызывают только высокие концентрации газообразного озона (около 100 мг/л и выше). Но все же, опухолевые клетки обладают большей чувствительностью к озону, чем здоровые клетки, поэтому их гибель наступает раньше. Данный факт предвосхищает использование высоких концентраций газообразного озона в онкологии в случае, если будет доказана их безопасность [24,49].

Значительные концентраций озона, которые можно создать лишь в газообразном состоянии, также широко используются местно в хирургических специальностях. Чаще всего газообразный озон в концентрации 40-100 мг/л применяют в качестве идеального местного антисептика в гнойной хирургии [26].

Встречаются клинические работы, где газообразный озон в высоких концентрациях используется в качестве средства для местного гемостаза [9].

Также существует ряд клинических исследований, в которых газообразный озон в высоких концентрациях выступает в роли местного цитостатика и анальгетика, прицельно вводимого в проблемную зону. Так в частности газообразный озон вводят в тригерные точки паравертебральных мышц с одной или двух сторон при грыжах межпозвоночных дисков в концентрациях до 20 мг/л, получая стойкий анальгетический эффект в течение трех недель у 68% больных [42].

Деструкцию грыжи межпозвоночного диска обеспечивают прицельным введением в nucleus pulposus газообразного озона в объеме нескольких миллилитров с концентрацией более 30, а иногда и более 50 мг/л. Положительные результаты отмечены у более чем 80% больных. Данную процедуру иногда дополняют пераганглионарным введением газообразного озона с целью дополнительной аналгезии [46].

Также отечественными исследователями разработаны методики УЗИ-контролируемого прицельного введения газообразного озона в концентрациях 40-80 мг/л при доброкачественных хирургических образованиях молочных желез [17].

В абдоминальной хирургии клинически газообразный озон применяют парадоксально редко, ограничиваясь преимущественно направленной либо ненаправленной внутрипросветной инсуффляцией озоно-кислородной смеси [10,34].

Казуистически редко встречаются работы по интраперитонеальному клиническому применению озоно-кислородной смеси [8].

Однако экспериментальных материалов по исследованию терапевтического воздействия озоно-кислородной смеси на организм животных при ее внутрибрюшном введении достаточно много в зарубежной литературе. При этом у животных моделируется тот или иной патологический процесс как в самой брюшной полости, так и за ее пределами. Достаточно большое внимание уделяется прямому бактерицидному, а также системному противовоспалительному действию газообразного озона при его внутрибрюшном введении на животных моделях бактериального перитонита [35,44].

Имеются исследования дистанционного цитостатического действия газообразного озона интраперитонеального пути введения на экспериментальных моделях злокачественных опухолей [48].

Кроме того, существуют экспериментальные исследования местного противоишемического и противоспаечного эффекта от внутрибрюшной газации озоно-кислородной смеси [41,45].

Очень редко в зарубежных обзорных статьях появляются единичные сообщения об удачном клиническом применении относительно высоких концентраций газообразного озона при лечении больных с мезателиомой брюшины, перитонеальным раком или перитонитом. При этом создается либо озоновый пневмоперитонеум, либо озон вводится в плевральную полость в объеме до 2,5 литров. Однако концентрации вводимого озона не превышают 20 мг/л [36].

Не смотря на огромное количество методик и способов применения газообразного озона в хирургии, локальное применение его высоких концентраций во внешней среде до настоящего времени считается невозможным. Современная озоновая аппаратура позволяет использовать высококонцентрированный газообразный озон лишь в замкнутых пространствах различных контактирующих с телом приспособлений, а также в естественных либо патологических полостях тела и просветах внутренних органов. При этом в открытой полостной хирургии данный способ обработки тканей невозможно осуществить во время операции. Самым главным непреодолимым препятствием в осуществлении данной задачи является очевидное превышение предельно допустимой концентрации (ПДК) озона во вдыхаемом воздухе, влекущее за собой токсические последствия для больных и персонала. [20,28].

Токсичность озона для человеческого организма известна достаточно давно и связана с его применением, в частности, в полимерной промышленности. При этом предвзятость отношения к озону, как к загрязнителю, определена многолетними профпатологическими наблюдениями, а также многочисленными экологическими исследованиями тропосферного озона, образующегося в результате фотохимической реакции из предшественников-загрязнителей окружающей среды. Несмотря на жесткие нормы ПДК во вдыхаемом воздухе, озон отнесен ВОЗ к веществам беспорогового действия.  По разным данным озон обладает общетоксическим, раздражающим, канцерогенным, мутагенным, генотоксическим, гемолитическим, аллергическим действиями [1,15].

Между тем возможность локального направленного применения озона является весьма перспективным не только в хирургии, но и в других областях медицины. Струя высококонцентрированного газообразного озона позволит создать достаточное аэродинамическое давление, способствующее его глубокому проникновению в ткани без применения инструментальной инвазии. Но прицельный газовый напор серьезно затрудняет использование герметизирующих приспособлений, особенно при проведении подобных манипуляций в открытой брюшной полости.   

Однако в медицине и хирургии достаточно давно известны способы и устройства повышения проникающей способности озонированных растворов в ткани. Это связано с тем, что растворенный в жидкости озон в высокой концентрации абсолютно безопасен даже при аэрозольном его распылении в атмосфере. Например, использование ультразвука является одной из самых старых и проверенных технологий, претерпевшей значительные изменения от использования простейших универсальных аппаратов, работающих через промежуточные озонированные растворы, отдельно приготовленные и подаваемые через отдельную магистраль, до узкоспециализированных ультразвуковых генераторов с большим разнообразием волноводов-инструментов и тандемным приготовлением и подачей озонированных растворов в зону озвучивания с аспирацией и отведением отработанного раствора. Отдельно следует сказать о воздействии озонированными растворами при помощи технологии «струйно-аэрозольный факел» или «акустический ветер» и применении некоторыми авторами озон/NO-содержащих растворов при использовании в качестве субстрата для озонирования очищенного воздуха [4,18].

Не менее старыми и постоянно совершенствующимися являются методики направленного воздействия потоком озонированных растворов. Данная технология характерна преимущественно для хирургических специальностей и применяется путем открытого, внутриполостного, внутриорганного и эндоскопического воздействия озоновым напором различной дисперсности и давления. При этом различают такие способы воздействия озонированными растворами, как простая гидропрессивная обработка, гидропрессивный массаж  и гидропрессивная некр- и фибринэктомия, производимые струей при помощи различных устройств (Струйный скальпель СС-1, УПР-01, безыгольный инъектор «Струя-1» и др.) [19].

В современных медицинских озоновых газогенераторах для выработки озона в различных концентрациях используются ультрафиолетовое излучение и электросинтез в газовом (коронарном) разряде. При этом второй способ более распространен ввиду своей надежности и рассчитан на более широкий диапазон концентраций. Медицинские озонаторы используют в качестве несущего газа чистый кислород, очищенный воздух или концентрированную озоно-воздушную смесь [30].

Экономически и технически оправданным является изготовление универсальных, безопасных медицинских озонаторов для большого числа нозологий и способов применения озона. Поэтому система вентиляции рабочей зоны может не соответствовать жестким промышленным требованиям. Достаточным является соблюдение требований, предъявляемых к организации процедурного кабинета. Однако требованием безопасности, предъявляемым к медицинским озонаторам, является поддержание низких концентраций озона в воздухе рабочего помещения, которые не должны превышать ПДК. В связи с этим максимальная производительность медицинских озонаторов резко ограничивается за счет скорости потока либо концентрации озона. Кроме того, в медицинских генераторах обе этих характеристики находятся в обратно пропорциональной зависимости друг от друга. Ни одна новейшая или поддержанная модель медицинского озонатора не способна создавать поток газообразного озона более 1 л/мин при его концентрации выше 40 мг/л. Отсюда невозможность создания высоконапорной струи концентрированного газообразного озона [11,12].    

В отличие от медицинских промышленные озонаторы не ограничены по производительности и отлажены под конкретные нужды того или иного производства. Однако к озонаторному оборудованию предъявляются повышенные требования безопасности в отношении вентиляции рабочих помещений. Так межгосударственный стандарт (ГОСТ 31829-2012), принятый в России 1 января 2014 года, гласит, что все помещения с озонаторным оборудованием должны быть оснащены приточно-вытяжной вентиляцией и датчиками концентрации озона. В помещениях должна быть предусмотрена аварийная вентиляция с автоматическим включением, а также звуковым и световым сигналами, включающимися при содержании озона в рабочем помещении, равном 50% от ПДК. Управление по охране труда США (OSHA) придерживается сходных позиций и также рекомендует использование изолированных от внешней среды установок озонирования с выходом в атмосферу через декомпрессор выше уровня помещений (на крыше здания). Очевидно, что следование подобным требованиям значительно усложняет и удорожает технологию производства установок озонирования и вспомогательного оборудования, а также делает невозможным либо затруднительным практическое использование таких установок в медицинской практике [5,37].   

Ввиду малой производительности медицинских озонаторов, в них не предусмотрены системы для аспирации и струйной подачи озона, хотя имеются пассивные блоки для каталитического разложения озона, действующие только в условиях создания закрытого внешнего контура. Данный внешний контур у всех медицинских озонаторов вынесен за пределы генератора озона и служит для проведения газа через часть тела либо через раствор с приготовлением озонированного препарата. Часть контура, непосредственно примыкая к зоне воздействия, представлена в качестве одноразового либо многоразового устройства для обеспечения соприкосновения озона с биологической поверхностью. Для обработки поверхности тела предусмотрены разнообразные пластиковые приспособления в виде процедурных камер и насадок, герметично окаймляющие зону обработки. При обработке стенок в просвете внутренних органов используются специальные зонды и насадки, создающие герметизм просвета, принимающего на себя роль части закрытого контура [28].

Интересным является попытка конструирования некоторыми авторами технологичных внешних приспособлений для дозированной подачи газообразного озона в полости тела, в частности в брюшную полость с целью создания пневмоперитонеума. Устройство позволяет контролировать и мониторировать показатели давления и снабжено системой очистки десуффляцией обратным потоком с элиминацией отработанного газа. Однако подобные устройства позволяют работать только в условиях полной герметичности полостей тела [20].   

В последнее время в отдельных областях медицины стали появляться устройства для обработки биологических поверхностей газообразным озоном, сочетающие в себе как приспособления для неполной контактной герметизации места обработки, так и устройства для умеренной аспирации отработанного газа. Однако выдаваемая ими скорость потока озона не позволяет создать активную направленную струю газа для дистанционного импульсного воздействия на ткани, так как напор ограничен в рамках низкой производительности их озоновых генераторов. Данный аспект, а также недостаточная для открытого поглощения отработанного озона мощность аспирации, вынуждают производителей ограничивать дальность аэродинамического влияния озона расстоянием контакта герметизирующего приспособления с биологической поверхностью, сильно завися от ее геометрии, рельефа и глубины залегания.  

Такие устройства получили малое распространение в хирургии и используются в основном для обработки поверхностных ран. При этом в качестве герметизирующего приспособления в них используются пластина из эластичного стойкого к озону материала, над которой устанавливают громоздкое вытяжное устройство, связанное магистралью с деструктором [21].

Наиболее совершенные устройства данного типа представлены в стоматологии и применяются для эндодонтической антисептической обработки каналов зуба озоно-кислородной газовой смесью. В качестве герметизирующего приспособления в них используют миниатюрную силиконовую капу, расположенную на конце компактного наконечника, связанного проводниками с озоновым генератором и с аспиратором через деструктор. Суммируя технические характеристики, нужно отметить, что данные устройства имеют очень узкую область применения, а также не выдают озоновый поток более 1 л/мин и концентрацию озона выше 40 мг/л [40].     

Наконец в литературе крайне редко появляются сообщения об открытой аппаратной обработке тканей концентрированным газообразным озоном без обособления выходящего потока озона от атмосферы рабочих помещений. Данные исследования редко выходят за рамки стендовых опытов и экспериментов на животных, так как устройства выведения газа являются несовершенными в технологическом плане, а для элиминации озона используют обычную систему вытяжной вентиляции с поглотителем. Поэтому авторы в целях безопасности не используют концентрации озона в смеси выше 5-10 мг/л. При этом скорость потока, направленного на биологическую поверхность, ограничена величиной не более 1 л/мин в пределах производительности озонатора [22].

Таким образом, при всей перспективности локального использования открытой газо-озоновой струи в медицине и хирургии, на данный момент времени не существует технических средств, позволяющих эффективно и безопасно применять подобную технологию в клинике, что является прерогативой будущего.   

Рецензенты:

Волков Ю.М., д.м.н., профессор, заведующий хирургическим отделением №1 НУЗ «Дорожной клинической больницы на станции Красноярск ОАО «РЖД», г. Красноярск;

Здзитовецкий Д.Э., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой и клиникой хирургических болезней им. проф. Ю.М. Лубенского Красноярского государственного медицинского университета им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого, г. Красноярск.