Интраоперационное кровотечение является основной проблемой выполнения большинства хирургических операций, оно обусловлено травматическим повреждением кровеносных сосудов различного калибра [8]. С целью предотвращения кровотечения и остановки уже возникшего используются электрохирургические аппараты, основанные на применении высокочастотного электрического тока [1, 3]. Основной проблемой данных устройств является налипание тканей на активный электрод при осуществлении коагуляции. Особым классом аппаратов являются аргоноплазменные установки, в которых нет непосредственного контакта электрода, а плазма выполняет функцию электрического проводника 2-го рода. Для получения плазмы используются инертные газы (в основном аргон), которые, ионизируясь под действием электрического дугового разряда, формируют плазменный факел, обладающий электропроводностью. Плазменные электрохирургические установки применяются в различных медицинских специальностях [2, 4, 5, 6, 7, 9] для остановки кровотечений, рассечения тканей, а также для лечения трофических язв мягких тканей и гнойных ран. В данной статье рассмотрена методика коагуляции тканей с использованием воздушно-озоновой плазмы (заявка на полезную модель Российской Федерации № 2016132171).

Цель исследования: разработать способ коагуляции биологических тканей воздушно-озоновой плазмой.

Задачи

1. Макроскопическая оценка изменения площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой в зависимости от расстояния воздействия.

2. Макроскопическая оценка изменения площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой в зависимости от времени воздействия.

3. Сравнительная оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой и электрокоагулятором на основании макроскопических данных.

Материалы и методы

Оборудование. Для решения указанных задач была поставлена серия экспериментов с использованием ряда приспособлений. Была создана экспериментальная установка, состоящая из прототипа модуля плазменной коагуляции биологических тканей портативного хирургического комплекса для ультразвуковой диссекции и плазменной коагуляции биологических тканей и штатива, на котором закреплен плазматрон. При помощи штатива возможно изменение расстояния от сопла плазматрона до предметного столика в пределах от 0 до 100 мм, при этом шаг составляет 1 мм. Также в штатив устанавливался электрод электрокоагулятора.

В качестве объекта исследования коагулирующих свойств воздушно-озоновой плазмы использовался трупный материал печени кролика. При этом использовались образцы массой 20 г и размерами: длина 20 мм, ширина 20 мм, высота 10 мм.

Для макроскопической оценки коагуляционного некроза, возникающего при воздействии воздушно-озоновой плазмой на объект исследования, использовались измерительные инструменты: кронциркуль и сантиметровая линейка длиной 15 см и ценой деления 1 мм (0,1 см).

Дизайн исследования. Для решения поставленных задач был разработан дизайн для трех экспериментов.

Эксперимент № 1. Макроскопическая оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой в зависимости от расстояния воздействия.

В качестве объекта исследования использовались образцы трупной печени кролика в количестве 18 штук – по 6 на каждый вариант расстояния воздействия. В этом эксперименте было задано 3 варианта расстояния от сопла плазматрона прототипа модуля плазменной коагуляции биологических тканей портативного хирургического комплекса для ультразвуковой диссекции и плазменной коагуляции биологических тканей: 1 мм, 5 мм, 10 мм. Время воздействия воздушно-озоновой плазмой на объект исследования в данном эксперименте оставалось постоянным и составляло 5 с. Результат воздействия воздушно-озоновой плазмой на трупный материал печени кролика оценивался при помощи измерения максимального размера участка некроза в горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости. Затем для каждого из размеров (вертикального и горизонтального) вычислялось среднее значение.

Эксперимент № 2. Макроскопическая оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой в зависимости от времени воздействия.

В качестве объекта исследования использовались образцы трупной печени кролика в количестве 18 штук –по 6 на каждый вариант времени воздействия. В этом эксперименте было задано 3 варианта времени воздействия воздушно-озоновой плазмой на объект исследования: 3 с, 5 с, 10 с. Расстояние от сопла плазматрона прототипа модуля плазменной коагуляции биологических тканей портативного хирургического комплекса для ультразвуковой диссекции и плазменной коагуляции биологических тканей, на котором осуществлялось воздействие воздушно-озоновой плазмой на объект исследования, в данном эксперименте оставалось постоянным и составляло 5 мм. Результат воздействия воздушно-озоновой плазмой на трупный материал печени кролика оценивался при помощи измерения максимального размера участка некроза в горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости. Затем для каждого из размеров (вертикального и горизонтального) вычислялось среднее значение.

Эксперимент № 3. Сравнительная оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой и электрокоагулятора на основании макроскопических данных.

В качестве объекта исследования использовались образцы трупной печени кролика в количестве 12 штук — по 6 на каждое воздействие (электрокоагуляция или воздействие воздушно-озоновой плазмой). В этом эксперименте было задано 2 варианта воздействия на объект исследования: электрокоагуляция или воздушно-озоновая плазма. Расстояние от сопла плазматрона прототипа модуля плазменной коагуляции биологических тканей портативного хирургического комплекса для ультразвуковой диссекции и плазменной коагуляции биологических тканей и электрода электрокоагулятора, на котором осуществлялось воздействие на объект исследования, в данном эксперименте оставалось постоянным и составляло 3 мм. Время воздействия также оставалось постоянным и составляло 10 с. Результат воздействия воздушно-озоновой плазмой и электрической энергии на трупный материал печени кролика оценивался при помощи измерения максимального размера участка некроза в горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости. Затем для каждого из размеров (вертикального и горизонтального) вычислялось среднее значение.

Результаты и их обсуждение

Результаты экспериментов представлены ниже в виде таблиц и графиков.

Эксперимент № 1. Макроскопическая оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой в зависимости от расстояния воздействия.

Таблица 1

Зависимость площади и глубины коагуляционного некроза от расстояния воздействия воздушно-озоновой плазмой

Рис. 1. График зависимости площади и глубины коагуляционного некроза от расстояния

Эксперимент № 2. Макроскопическая оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой в зависимости от времени воздействия.

Таблица 2

Зависимость площади и глубины коагуляционного некроза от времени воздействия воздушно-озоновой плазмой

Рис. 2. График зависимости площади и глубины коагуляционного некроза от времени воздействия воздушно-озоновой плазмой на объект исследования (трупная печень кролика)

Эксперимент № 3. Сравнительная оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой и электрокоагулятора на основании макроскопических данных.

Таблица 3

Сравнительная оценка площади и глубины некроза при воздействии воздушно-озоновой плазмой и электрокоагулятора

Рис. 3. Диаграмма сравнительной оценки площади и глубины коагуляционного некроза от вида воздействия (воздушно-озоновая плазма или электрокоагуляция) на объект исследования (трупная печень кролика)

Выводы

1. При воздействии на ткань печени воздушно-озоновой плазмой площадь некроза находится в прямой зависимости от расстояния и времени воздействия, а глубина некроза находится в обратной зависимости от расстояния воздействия и в прямой зависимости от времени воздействия. При этом фактор времени оказывает большее влияние по сравнению с фактором расстояния воздействия.

2. Глубина некроза вне зависимости от времени и расстояния воздействия не превышает 3 мм (воздействие идет изнутри кнаружи).

3. Площадь некроза также ограничена расстоянием воздействия (рассеивание энергии плазменного луча).

4. При воздействии воздушно-озоновой плазмой слой угольного некроза возникает вторично, при этом площадь данного слоя находится в прямой зависимости от времени воздействия. При воздействии электрокоагулятором слой угольного некроза формируется первично.