Впервые исследована возможность использования электромагнитного излучения (ЭМИ) терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота (150,176 – 150,664 ГГц) для местного комплексного лечения ожоговых ран с ограниченной площадью. Обсуждены некоторые результаты воздействия электромагнитного излучения на раневой процесс. Обоснована перспектива использования терагерцовых волн (ТГВ) в комбустиологии.
Ожоговый травматизм является важной медицинской и социальной проблемой. По данным отечественных авторов [1], общая летальность от ожогов в целом по России, колеблется от 2,3 до 3,6%, при этом 85 – 90% - это люди трудоспособного возраста и дети. Ежегодно регистрируется около 600 тыс. случаев ожоговой травмы. Около 70% больных получают ограниченные по площади и неглубокие ожоги [2].
Традиционная терапия поверхностных ожогов направлена на снижение выраженности патологического процесса, быстрейшее восстановление микроциркуляции и стимуляцию репаративных процессов [3,4]. Ожоговая рана не является «стабильным» образованием, возможно ее углубление, связанное с расстройствами кровообращения и, в первую очередь, с капиллярным стазом, вызывающим сначала аноксию тканей, а затем их некроз [5]. Продолжительный стаз в сосочковом слое и вокруг придатков кожи может вести к гибели росткового слоя эпидермиса и эпителиальных придатков кожи [5,6]. В таких условиях возможно существенное углубление поражения слоев кожи. Оно может также произойти и при нерациональном местном лечении вследствие бурного развития воспаления. При лечении ожогов IIIа степени основная задача заключается в том, чтобы избежать системного развития ишемии, гипоксии и создать оптимальные условия для раннего заживления ран [2], предупредить углубление некроза. Это достигается своевременным удалением омертвевших тканей и целенаправленной санацией раневой поверхности. Для перевязок при ожогах IIIа степени используются повязки с антисептиками (фурацилин, хлоргексидин, йодопирон). По мере уменьшения экссудации на завершающем этапе лечения дермальных ожогов после отторжения некротических тканей переходят к мазевым повязкам (диоксидиновая мазь, диоксиколь, левосин, левомеколь и др.). Смену повязок проводят по мере промокания их гнойным отделяемым. Заживление происходит в течение трех недель [4].
Раны, возникшие вследствие глубоких ожогов (IIIб и IV степени) самостоятельно не эпителизируются, поэтому лечение направлено на возможно более быстрое удаление омертвевших тканей и на подготовку ран к пластическому закрытию аутокожей [2,3,4,6]. В ранние сроки после получения травмы целесообразно добиваться высушивания ожогового струпа. На следующем этапе традиционно выполняется либо химическая некрэктомия посредством аппликации 40% мази салициловой кислоты, либо острая хирургическая некрэктомия. После этого осуществляется подготовка ран к аутодермопластике на раны, выполненные молодыми яркими однородными мелкозернистыми грануляциями. Отторжение некротических тканей при глубоких ожогах и формирование грануляций всегда сопровождается гнойно–воспалительными явлениями в ране. Развитие обильной патогенной микрофлоры в ране ведет к изъязвлению грануляций, извращает раневой процесс, затрудняет подготовку больного к аутодермопластике [5,6].
КВЧ-терапия достаточно широко вошла в медицинскую практику и доказала свою эффективность в лечении широкого ряда заболеваний, оказывая восстанавливающее действие на механизмы развития общепатологических процессов, лежащих в основе заболеваний [7,14,15,16,27,28,29].
На сегодняшний день установлено, что терапевтический эффект ЭМИ КВЧ проявляется в анальгезирующем, противовоспалительном, иммуномодулирующем, антистрессорном действии [11,12,13,14,15,16,17,27,28], а также в стабилизации системы гемостаза, улучшении реологических свойств крови, процесса микроциркуляции [8,18]. Изучен бактерицидный эффект миллиметровых волн. В экспериментах на лабораторных животных показано ускорение процесса регенерации гнойных ран, приживления кожного лоскута, достижения абактериального состояния ран под влиянием ЭМИ терагерцового диапазона. [19,20].
Лечебный эффект и возможность управления клеточным метаболизмом получены на частотах 41 – 240 ГГц и выше в процессе КВЧ-терапии и биомедицинских исследований [30]. В этом диапазоне существует очень частый спектр поглощения основных метаболитов, причем количество спектральных линий на каждые 10 ГГц увеличивается. В спектре одного из активных метаболитов - оксида азота (NO) в терагерцовом диапазоне от 100 ГГц до 300 ГГц содержится 8 линий поглощения в атмосферном воздухе [30].
Применение электромагнитного излучения (ЭМИ) терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота является естественным физиологическим регулятором эндогенного оксида азота в живом организме [7,8].
В настоящее время большой интерес вызывает изучение свойств оксида азота (NO) как универсального регулятора физиологических и метаболических процессов в отдельной клетке и организме в целом [9,10,21-26]. Оксид азота, функционируя как сигнальная молекула практически во всех органах и тканях человека и животных, благодаря высокой проникающей способности влияет на внутриклеточные процессы, не взаимодействуя с клеточными рецепторами, поскольку он способен диффундировать сквозь клеточную мембрану и взаимодействовать с мишенями непосредственно внутри клетки.
Эндогенный оксид азота существует и непрерывно синтезируется в органах, тканях и клетках ферментативным путем при участии NO-синтаз – ферментов, использующих в качестве единственного субстрата аминокислоту L-аргинин [9].
Следует отметить, что на процесс заживления влияет также и экзогенный NO [10], содержащийся в атмосферном воздухе. Термодинамика и кинетика образования атмосферного NO достаточно изучена и связана не только с природными процессами преобразования газов атмосферы, но и с промышленными выбросами NO в атмосферу.
Ведущая роль по исследованию экзогенного оксида азота, использованию его свойств в медицине принадлежит сотрудникам МНИОИ им. П.А.Герцена (директор – акад.РАМН В.И.Чиссов) во главе с профессором Кабисовым Р.К. Была установлена эффективность применения в клинической хирургической практике плазменных потоков, создаваемых микроплазмотроном. Анализ газового потока показал, что в газовой струе на «терапевтическом» расстоянии имеется высокая концентрация молекул NO – 400–500 мг/м3. Доказано, что экзогенный NO в составе газового потока является фактором выраженной стимуляции раневого заживления [31]. Предложенный метод использования экзогенного оксида азота был назван авторами экзогенной NO-терапией.
Так как фармакологическая регуляция синтеза NO в живом организме может сопровождаться возникновением побочных эффектов, возникает необходимость изыскания новых неинвазивных физических регуляторов оксида азота на основе естественного физиологического регулирования.
Перспективным с точки зрения поставленной задачи является использование низкоинтенсивного электромагнитного излучения терагерцовой частоты (ЭМИ ТГЧ).
Вероятно, молекулярное возбуждение молекул NO, как находящихся в атмосферном воздухе, так и возникающих ферментативным путем в сохранившихся клетках раневой поверхности, электромагнитным излучением на частоте его вращательно-колебательных спектров поглощения и излучения существенно повышают его диффузионную и реакционную способность, что способствует улучшению микроциркуляции и санации раневой поверхности.
Из-за малой энергии ЭМИ миллиметровых волн не оказывает разрушающего действия на структуру клеток, не обладает побочным действием, хорошо переносится больными [11,16,27,28].
Целью настоящего исследования явилось изучение влияния ЭМИ терагерцового диапазона на раневой процесс в комплексном лечении ожоговых ран для достижения в кратчайшие сроки самостоятельного заживления раны и в подготовке ожоговой раневой поверхности к аутодермопластике.
Объекты и методы исследования
Нами была использована комплексная терагерцовая спектрально – молекулярная терапия для лечения 8 больных с поверхностными ожогами II – IIIа степени и 12 больных с глубокими ожогами. В группе сравнения было 10 больных с поверхностными ожогами и 10 пациентов с глубокими ожогами.
Для повышения эффективности воздействия на раневую поверхность экзогенного NO в ОАО ЦНИИИА (г.Саратов) разработан квазиоптический терагерцовый генератор спектров поглощения и излучения оксида азота, работающего на частоте 150,176-150,664 ГГц. В отличие от экзогенной NO-терапии, предложенной профессором Кабисовым Р.К., генератор обеспечивает молекулярное возбуждение атмосферного NO в потоке воздуха, проходящего через скрещенные магнитное и электрическое поля. При этом создаются условия максимального взаимодействия между СВЧ полем, атмосферным NO и раневой поверхностью, т.к. дипольные молекулы NO в скрещенных полях движутся по циклоиде. Таким образом создаются условия максимальной диффузии оксида азота в рану.
Сеансы облучения осуществляли на частотах 150,176-150,664 ГГц, при плотности потока мощности 0,02-0,03 мВт/см2. Использовали режим амплитудной модуляции. Расстояние между излучающей апертурой аппарата и раневой поверхностью равнялось 15 – 20 см. Продолжительность сеанса составляла 15 минут. Курс лечения предусматривал 7 – 10 ежедневных процедур. При отсутствии через 2 – 3 дня эффекта продолжительность сеанса увеличивали до 30 минут, при этом режим излучения изменяли на непрерывную генерацию.
При лечении поверхностных ожогов терагерцовую терапию назначали на 9 – 10 сутки с момента получения травмы после начала отторжения ожогового струпа.
При лечении глубоких ожогов применяли следующую схему лечения. Первый сеанс ТГЧ-терапии проводили после выполнения химической некрэктомии на 8 – 9 сутки с момента травмы. На следующие сутки после второго сеанса ТГЧ-терапии при наличии умеренного гнойного отделяемого проводили аутодермопластику на незрелые гранулирующие раны. В случае обильного гнойного отделяемого аутодермопластику выполняли после 4 – 6 сеанса. В контрольной группе аутодермопластика выполнялась в среднем через 21 день с момента травмы.
Результаты
Впервые установлено, что на фоне общепринятой терапии при применении терагерцовых молекулярных спектров излучения и поглощения NO отмечается благоприятное течение ожогового раневого процесса. Так, при лечении поверхностных ожогов через 2 – 3 сеанса у всех больных появлялись островки активной эпителизации, а через 5 – 7 сеансов наступала полная эпителизация ожоговой раны. В контрольной группе лишь к исходу второй недели заболевания наблюдали полное отторжение омертвевших тканей, а на 14 – 16 сутки появлялись островки эпителизации. Полная эпителизация ожоговой раны наступала только через 20 - 23 суток.
При комплексной ТГЧ-терапии глубоких ожогов после 4 – 6 сеансов отмечали значительное уменьшение экссудации, раневая поверхность была представлена молодой грануляционной тканью. После аутодермопластики проводили еще 4 – 5 ежедневных процедур. Приживление трансплантатов достигало 80 – 90%. В контрольной группе наиболее полное приживление трансплантатов происходило при кожной пластике ярких гранулирующих ран в сроки от 18 до 26 суток с момента травмы.
После первого сеанса терагерцовой терапии микробная обсемененность ожогового отделяемого снизилась в сотни раз. После 2-3 сеанса практически у всех пациентов снижалась выраженность болевого синдрома, улучшалось общее самочувствие, нормализовался режим сна. После 5-7 сеанса раны в большинстве случаев характеризовались низкой микробной обсемененностью. Побочных явлений не выявили.
Представленные данные свидетельствуют о том, что при использовании метода комбинированной ТГЧ-терапии ожоговых ран наблюдаются:
С целью иллюстрации вышеизложенного приводим выписки из историй болезни.
1. Больной П., 44 лет, история болезни №394, поступил в Саратовский Ожоговый Центр 17.05.2004 г. с диагнозом: Ожог кипятком II - III а,б степени бедер, левого предплечья площадью 5% от поверхности тела через 4 суток с момента получения травмы. Площадь глубоких ожогов составила 3%. Больному назначили симптоматическую терапию, перевязки с растворами антисептиков, подсушивание ожоговых ран. 21.05 на раны бедер нанесли 40% салициловую мазь. 23.05 под внутривенной анестезией выполнили химическую некрэктомию. Рана была выполнена незрелыми грануляциями, характеризовалась умеренным гнойным отделяемым. Ожоги II степени на левом предплечье к этому моменту эпителизировались полностью. Назначили 5 ежедневных сеансов КВЧ-терапии на раны бедер продолжительностью 15 минут на частотах 150,176 – 150,664 ГГц в режиме амплитудной модуляции. Начали антибактериальную терапию оксампицином по 1,0 х 4 раза в сутки. Результаты бактериологического исследования ожогового отделяемого от 24.05.2004 г.: микробная обсемененность раны составляла 104 КОЕ/мл. Выделена ассоциация гемолитического штамма S.aureus и негемолитического штамма S.epidermidis. После КВЧ – сеанса микробная обсемененность раны S.aureus снизилась в 1000 раз, S.epidermidis в 100 раз. 25.05.2004 года выполнили аутодермопластику на раны бедер площадью 3 % от поверхности тела. На перевязке 28.05.2004 г. приживление трансплантатов составило 90%, трансплантаты розовые, жизнеспособные. Результаты бактериологического исследования от 28.05.2004 г.: микробная обсемененность раны 5х102 КОЕ/мл при соотношении S.aureus/S.epidermidis=1/9. После ТГЧ-сеанса снижение микробной обсемененности S.aureus в 10 раз, S.epidermidis в 100 раз. Раны характеризовались низкой микробной обсемененностью. 4.06.2004 г. больной выписан из стационара с остаточными мозаичными ранами на бедрах S=6 см2 на амбулаторное долечивание у хирурга в поликлинике по месту жительства. Срок лечения составил 18 койко-дней.
2. Больной Б., 48 лет, история болезни № 389, поступил в Саратовский Ожоговый Центр 14.05.2004 в 01 ч. 15 мин. с диагнозом: Ожог пламенем II – III а,б степени шеи, груди, кистей площадью 10% от поверхности тела через 1 час с момента получения травмы. Площадь глубоких ожогов составила 7%, раны локализовались на шее, туловище. С целью превентивной терапии ожогового шока больному назначили инфузионную терапию в объеме 1200 мл, а также симптоматическую, антибактериальную терапию оксампицином 1,0 х 4 раза в сутки, местное лечение ран с растворами антисептиков, подсушивание ожоговых ран. 22.05.2004 г. на рану шеи, туловища площадью 7 % от поверхности тела, представленную сухим ожоговым струпом, нанесли 40% мазь салициловой кислоты. 24.05.2004 г. под внутривенной анестезией выполнили химическую некрэктомию. Раны характеризовались обильным гнойным отделяемым. Назначили 10 ежедневных сеансов ТГЧ-терапии на раны шеи, туловища продолжительностью 20 минут на частотах 150,176 – 150,664 ГГц в режиме амплитудной модуляции. Результаты бактериологического исследования отделяемого ожоговой раны от 24.05.2004 г.: микробная обсемененность раны составляла 105 КОЕ/мл. Выделена ассоциация гемолитического штамма S.aureus и негемолитического штамма S.epidermidis, оба штамма высокочувствительны к цефтриаксону. После КВЧ-сеанса отмечалось снижение микробной обсемененности S.aureus в 1000 раз, S.epidermidis в 100раз. Больному проводились ежедневные перевязки с растворами антисептиков, назначен цефтриаксон в дозе 2,0 г в сутки. 31.05.2004 г. отмечалось умеренное гнойное отделяемое ожоговой раны, рана была представлена ярко-розовыми мелкозернистыми грануляциями. Результаты бактериологического исследования отделяемого ожоговой раны от 31.05.2004 г.: исходная микробная обсемененность раны равна 104 КОЕ/мл, после ТГЧ-сеанса – стократное снижение. Микрофлора была представлена S.aureus. 1.06.2004 г. больному выполнена аутодермопластика площадью 7% от поверхности тела. На перевязке 4.06.2004 г. приживление трансплантатов составило 85%, трансплантаты жизнеспособны. Результаты бактериологического исследования от 4.06.2004 г.: исходная микробная обсемененность ожоговой раны составляла 103 КОЕ/мл, после сеанса КВЧ-терапии – стократное снижение (штамм S.aureus). Больной выписан из стационара 9.06.2004 г. с полностью эпителизированными ожоговыми ранами. Срок лечения составил 26 койко-дней.
3. Больная Б., 58 лет, история болезни № 334, поступила в Саратовский Ожоговый Центр 5.04.2004 года с диагнозом: Ожог пламенем II-III а степени обоих предплечий, кистей площадью 7% от поверхности тела через 6 часов с момента получения травмы. В течение первых 9 дней больная получала традиционную медикаментозную терапию. На 9-е сутки после частичного удаления тонкого ожогового струпа назначили 7 ежедневных сеансов ТГЧ-терапии на предплечья, кисти продолжительностью 15 минут на частотах 150,176 – 150,664 ГГц в режиме амплитудной модуляции. После 2 сеанса отмечено появление первых островков активной эпителизации на обоих предплечьях. 21.04.2004 г. на фоне проводимой терапии ожоговая рана эпителизирована полностью. Больная в удовлетворительном состоянии выписана из стационара. Продолжительность госпитализации составила 16 койко-дней.
4. Больной Н., 47 лет, история болезни № 361, поступил в Саратовский Ожоговый Центр 28.04.2004 г. с диагнозом: Ожог кипятком II – IIIа,б степени нижних конечностей площадью 8% от поверхности тела. Площадь глубоких ожогов составила 4%. Больному назначена антибактериальная, симптоматическая терапия, местное лечение ожоговых ран растворами антисептиков, подсушивание ран. 6.05.2004 г. на сухой ожоговый струп обоих голеней наложена 40% салициловая мазь. 8.05.2004 выполнена химическая некрэктомия. Рана характеризовалась обильным гнойным отделяемым. Больному продолжена антибактериальная (оксампицин 1,0 х 4 р/день, гентамицин 80 мг х 3 р/день), симптоматическая терапия, местное лечение ран ежедневными перевязками с растворами антисептиков, водорастворимыми мазями. 19.05.2004 г. раны выполнены розовыми, мелкозернистыми грануляциями. 20.05.2004 года под внутривенной анестезией выполнена аутодермопластика. 24.05.2004 на перевязке отмечен частичный лизис трансплантатов. На перевязке 31.05.2004 г. в верхней трети обеих голеней остаточные мозаичные раны площадью 0,5% от поверхности тела. 1.06.2004 выполнена операция аутодермопластика. 4.06.2004 г. на перевязке трансплантаты жизнеспособны. 9.06.2004 г. больной в удовлетворительном состоянии выписан из стационара. Ожоговые раны эпителизированы полностью. Срок пребывания в стационаре составил 42 койко-дня.
5. Больная Б., 59 лет, история болезни № 402, поступила в Саратовский Ожоговый Центр 20.05.2004 г. через двое суток с момента получения травмы с диагнозом: Ожог кипятком I – II – IIIа степени левой нижней конечности, правого бедра площадью 8 % от поверхности тела. Больной назначена антибактериальная, симптоматическая терапия, местное лечение ожоговых ран. На 9-е сутки начата поэтапная некрэктомия тонкого ожогового струпа. Ожоговая рана характеризовалась умеренным гнойным отделяемым. 4.06.2004 г. появились единичные островки активной эпителизации. 11.06.2004 ожоговая рана эпителизировалась полностью. Больная в удовлетворительном состоянии выписана из стационара. Срок пребывания в стационаре составил 22 койко-дня.
Заключение
Предложен новый метод – терагерцовая терапия ожоговых ран воздействием эндогенного и экзогенного NO, возбуждаемого электромагнитным излучением на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота. Показано более эффективное воздействие терагерцовых электромагнитных волн на ожоговые раны по сравнению с больными, у которых не был применен указанный метод.
Показано, что ЭМИ ТГЧ является фактором, под влиянием которого осуществляется воздействие экзогенного атмосферного NO, а также синтез эндогенного оксида азота в различных биологических средах и клетках организма, а также регуляция биохимических реакций, способствующих взаимодействию оксида азота с продуктами метаболических процессов [7,8]. Предложенный метод ТГЧ-терапии дает возможность осуществить местное лечение, воздействуя непосредственно на раневую поверхность. Это позволяет создать оптимальное локальное воздействие и избежать нежелательных общих эффектов.
Положительный эффект комбинированной терагерцовой терапии на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота поверхностных и глубоких ожоговых ран может быть обусловлен как повышением реакционной способности экзогенного атмосферного оксида азота, так и усилением синтеза эндогенного NO сохранившимися клетками ожоговой раневой поверхности за счет повышения в них активности NO-синтазы [21,22,24,25].
Механизм комбинированного действия NO на раневой процесс заключается в вазодилатации и нормализации микроциркуляторных нарушений [8,23,24,26], улучшении сосудистой трофики и тканевого обмена; прямом бактерицидном влиянии; усилении фагоцитоза бактерий нейтрофилами и макрофагами; ингибиции свободных кислородных радикалов, прямым воздействием на пролиферацию фибробластов [10].
Представленные данные позволяют надеяться что использование ТГЧ-терапии на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота займет достойное место в комплексном лечении ожоговых ран.