Реферат: Дослідження механізму дії гіпервисокочастотного випромінювання на загоювання шкірних ран в експерименті

УДК 615.849.11:616.5-001.41-002.3-089

ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ДІЇ ГІПЕРВИСОКОЧАСТОТНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ НА ЗАГОЮВАННЯ ШКІРНИХ РАН В ЕКСПЕРИМЕНТІ

14.01.33 – Медична реабілітація, фізіотерапія та курортологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

ОДЕСА – 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі консервативного лікування та реабілітації Державної установи “Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І.Ситенка АМН України”.

Науковий керівник:

доктор медичних наук професор МАКОЛІНЕЦЬ Василь Іванович

Державна установа “Інститут патології хребта та суглобів імені професора М.І.Ситенка АМН України”, зав. відділом консервативного лікування та реабілітації

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук професор НАСІБУЛЛІН Борис Абдуллаєвич

Український науково-дослідний інститут медичної реабілітації та курортології МОЗ України, головний науковий співробітник відділу фундаментальних та клініко-діагностичних досліджень

доктор медичних наук, професор СОКРУТ Валерій Миколайович

Донецький державний медичний університет ім. М.Горького МОЗ України, завідувач кафедри фізіотерапії, лікувальної фізкультури з курсом нетрадиційної медицини

Захист відбудеться 21 березня 2008 року о 10 ⁰⁰ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.608.01 Українського НДІ медичної реабілітації та курортології МОЗ України за адресою: 65014, Одеса, Лермонтовський провулок, 6.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського НДІ медичної реабілітації та курортології МОЗ України за адресою: 65014, Одеса, Лермонтовський провулок, 6.

Автореферат розісланий 20 лютого 2008 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

кандидат медичних наук

старший науковий співробітник Г.О.Дмитрієва

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На сучасному етапі розвитку фізіотерапії, реабілітології та хірургії профілактика нагноєння та лікування запальних ускладнень післятравматичних ран являє собою одну з важливих проблем. Як свідчать дані з клінічної практики, терапія хворих із вказаною патологією є досить складним процесом (Глянцев С.П., 2003, Каменев Ю.Ф., 1999, Назаров Е.А. и соавт., 2000).

За даними Х.А. Мусалатова та співавт. (1998), частота гнійно-запальних захворювань шкіри й інфекційних ускладнень ран не має тенденції до зниження, а частота нагноєння навіть так званих “чистих” післяопераційних ран досягає 5% від їх загальної кількості, а інфікованих - від 25 до 30%. Причиною цього, на думку вказаних авторів, можуть бути: недостатня імунореактивність організму, зміни властивостей мікробів-збудників гнійної інфекції, велика кількість оперативних втручань “підвищеного ризику” і т.п. У зв’язку з цим успішне лікування інфікованих і профілактика загноєння неускладнених післяопераційних ран і дотепер залишаються актуальною медичною проблемою (Безуглая О.П., Белов С.Г., Гунько В.Г. и др., 1995).

Протягом вже багатьох років ведуться пошуки нових ефективних методів лікування даної патології і, зокрема, з використанням фізичних чинників, таких як низькоінтенсивне електромагнітне випромінювання (Богданович и соавт., 1978; Каменев Ю.Ф., 1999; Крейман М.З., 1992; Кутафин Ю.Н., 1993; Назаров Е.А. и соавт., 2000). На підставі експериментальних досліджень і клінічних спостережень встановлено, що низькоінтенсивне випромінювання в діапазоні ультрафіолетової, видимої та інфрачервоної областей електромагнітного спектра здатне чинити позитивний терапевтичний ефект (Арзуманов Ю.Л. и соавт., 1997; Самосюк И.З. и соавт., 1997). Виявлено високу біологічну та терапевтичну ефективність низькоінтенсивного крайньовисокочастотного випромінювання у діапазоні міліметрової довжини хвиль (Бецкий О.В., 1993; Каменев Ю.Ф., 1999). Згідно з даними, наведеними деякими вітчизняними авторами, ними отримані суттєві позитивні результати з лікування гнійних післяопераційних ускладнень за допомогою випромінювання крайньовисокочастотного діапазону (Назаров Е.А. и соавт., 2000; Федотова И.В., 2000).

У зв’язку з цим становлять значний інтерес дослідження з визначення лікувальних можливостей ще більш короткохвильового, субміліметрового або гіпервисокочастотного (ГВЧ) діапазону електромагнітних хвиль. Специфіка ГВЧ-діапазону зумовлена тим, що з боку високочастотної ділянки електромагнітного спектра він межує з інфрачервоною його ділянкою, тобто щільно прилягає до оптичного діапазону, а з боку низькочастотної ділянки – з хвилями КВЧ-діапазону. Тому ГВЧ випромінювання теоретично може мати сукупність фізичних властивостей та лікувальні якості, характерні для обох суміжних ділянок. Саме в цьому діапазоні виявлено квантові енергетичні переходи у кристалах амінокислот, знаходяться спектри різноманітних внутрішньомолекулярних рухів великих біомолекул, коливань атомів у органічних сполуках і водневих зв’язків (Ботте Т.Л. и соавт., 1993). Зокрема, значна частина коливально – обертального спектра води знаходиться у ГВЧ діапазоні, а саме вода є одним із головних компонентів, що складають таку високоорганізовану біосистему, якою є живий організм (Williams V. et al., 1976). Тому існує ймовірність виникнення специфічних реакцій на когерентне ГВЧ випромінювання, що генерується молекулярними лазерами, в яких за активне середовище використовують органічні речовини (молекули H₂O, HCN, DCN та інші).

Дана частина електромагнітного спектра до недавнього часу використовувалась лише для вузькоспеціальних досліджень внаслідок технологічних труднощів зі створення відповідної апаратури. З появою когерентних монохроматичних джерел ГВЧ випромінювання – лазерів почався активний пошук нових галузей його застосування. Однією з них є медицина, де ГВЧ-терапія може бути використана поряд з відомими методами КВЧ- та інфрачервоної терапії, в тому числі у якості одного з нових засобів фізіотерапії хворих з гнійними післяопераційними ранами, особливо тих, для яких традиційна антибактеріальна терапія виявляється не тільки малодієвою, але й протипоказаною.

До останнього часу, крім поодиноких робіт з вивчення окремих біологічних властивостей ГВЧ випромінювання (Делевский Ю.П. и соавт., 1992; Киселев В.К. и соавт., 1993; Федоров В.И. и соавт., 2001), а також експериментального обгрунтування можливості застосування даного фізичного чинника для терапії деякої ортопедо-травматологічної патології (Маколінець В.І., 1999), свідчень про механізми його дії на репаративно-відновні процеси в ушкодженій шкірі, на метаболічні показники, що відображають перебіг запального процесу, впливу на функцію клітинної ланки імунної системи в науковій літературі не знайдено. Нами не виявлено і відомостей щодо вивчення впливу вказаного випромінювання на перебіг ранового процесу при післятравматичних ранах шкіри та їх гнійно-запальних ускладненнях, про можливість його застосування в лікуванні хворих з даною патологією.

Зв¢язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана згідно з планом наукових досліджень Державної установи “Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І.Ситенка АМН України” і містить відомості, одержані у результаті виконання НДР інституту на тему: “Вивчити вплив гіпервисокочастотного лазерного випромінювання на ранову мікрофлору і загоєння ран” (ЦФ 2001.3 АМНУ, держреєстрація №0103U000648). Фрагмент роботи, присвячений вивченню впливу ГВЧ випромінювання на загоєння ран шкіри у щурів, виконаний безпосередньо здобувачем.

Мета дослідження: на основі комплексного експериментального вивчення впливу гіпервисокочастотного випромінювання на перебіг ранового процесу виявити механізм його дії на загоєння післятравматичних шкірних ран та обґрунтувати можливість клінічної апробації даного випромінювання.

Задачі дослідження:

1) вивчити в експерименті за допомогою гістоморфологічних методів вплив ГВЧ випромінювання з густинами потоку енергії 4, 8, 16 Вт/м² на перебіг ранового процесу у тварин на моделі неінфікованої та інфікованої золотавим стафілококом шкірної рани в залежності від кількості опромінень;

2) дослідити вплив ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4, 8 та 16 Вт/м² на метаболічні показники, що відображають перебіг запального процесу у тварин з моделлю неінфікованої та інфікованої вищезазначеним мікробом рани шкіри в залежності від кількості опромінень;

3) за допомогою цитологічних методів дослідити вплив ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² на динаміку клітинного складу ранового ексудату у тварин з моделлю інфікованої золотавим стафілококом шкірної рани в залежності від кількості опромінень;

4) дослідити вплив ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² на показники клітинного імунітету у тварин з моделлю інфікованої золотавим стафілококом шкірної рани в залежності від кількості сеансів;

5) на підставі даних експериментальних досліджень виявити механізм дії гіпервисокочастотного випромінювання на загоєння післятравматичних шкірних ран та обгрунтувати можливість його клінічного застосування.

Об’єкт дослідження: репаративно-відновні процеси в ураженій шкірі, метаболічні показники, які відображають репаративно-відновні процеси в ушкодженій шкірі, клітинний склад ранового ексудату, лейкоцитарний склад крові, фагоцитарна активнісь нейтрофілів крові, склад мікробної флори ран.

Предмет дослідження: запальний процес у шкірних ранах щурів під впливом опромінення низькоенергетичним гіпервисокочастотним випромінюванням.

Методи дослідження: планіметричний, гістоморфологічний, біохімічний, цитологічний, імунологічний, мікробіологічний.

Наукова новизна отриманих результатів. Уперше за допомогою експерименту на білих щурах з моделлю інфікованої золотавим стафілококом шкірної рани встановлено, що гіпервисокочастотне лазерне випромінювання чинить сприятливий дозозалежний вплив на репаративно-відновні процеси в ураженій шкірі при її травматичних ушкодженнях, особливо на прискорення епітелізації під струпом рани (Деклараційний патент України 70787 А, 7А61N5/067.- №20031212767).

Показано, що під дією гіпервисокочастотного випромінювання загоєння інфікованих шкірних ран відбувається у варіанті не вторинного, а первинного натягу.

Доведено, що ГВЧ випромінювання чинить позитивну дозозалежну дію на динаміку клітинного складу ранового ексудату. При цьому воно сприяє очищенню шкірних ран від гнійно-некротичниго шару, зниженню їх мікробної забрудненості, посилює контракцію ранової поверхні.

Уперше показано, що ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² чинить сприятливу дію на показники клітинного імунітету при гнійних ураженнях шкіри: посилює фагоцитарну активність нейтрофільних лейкоцитів, прискорює відновлення нормального фізіологічного співвідношення лейкоцитів периферійної крові.

Встановлено, що ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² є фізичним чинником, здатним ефективно оптимізувати динаміку показників метаболізму, які відображають репаративно-відновні процеси в ураженій шкірі.

Практичне значення одержаних результатів. На підставі отриманих йрезультатів експериментального дослідження дії ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу при ушкодженнях шкіри та обґрунтованих параметрів впливу ГВЧ випромінювання на процес загоєння інфікованих ран шкіри розроблена і запропонована для клінічної апробації методика його застосування у системі комплексної консервативної терапії гнійних та профілактики нагноєння неінфікованих післятравматичних ушкоджень шкіри. Терапевтична дія даного випромінювання дозволить забезпечити загоєння післятравматичних шкірних ран первинним натягом без грубого келоїдного рубцювання.

Особистий внесок здобувача. Вибір теми дисертаційної роботи, обгрунтування мети та задач, вибір об’єкта та методів дослідження проведені спільно з науковим керівником. Автором самостійно проведений аналіз наукової літератури з даної проблеми. У межах експерименту автором самостійно виконаний підбір та групування щурів, виведення тварин з експерименту, планіметричні дослідження, підготовка ділянок шкіри з ранами для гістологічного аналізу, забір крові та обробка сироватки для біохімічних досліджень, цитологічні дослідження ранового вмісту, визначення фагоцитарної активності нейтрофілів периферійної крові, статистична обробка та узагальнення результатів досліджень.

Апробація результатів. Основні положення дисертаційної роботи були викладені та обговорені на наступних наукових конференціях та з’їздах:

- науково-практичній конференції „Современные технологии применения природных и преформированных физических факторов”, з нагоди 80-річчя кафедри фізіотерапії та курортології ХМАПО (Харків, 26-27 листопада 2002 р.);

- науково-практичній конференції „Нові підходи в медичній реабілітації”, присвяченій 40-річчю кафедри фізіотерапії та лікувальної фізкультури Донецького ДМУ ім. О.М.Горького (Донецьк, 23-24 вересня 2003 р.);

- ХХ Ювілейній Міжнародній науково-практичній конференції „Применение лазеров в биологии и медицине” (Ялта, 8-11 октября 2003 г.);

- науково-практичній конференції „Нові медичні технології в клінічній та курортній практиці”, присвяченній 80-річчю кафедри фізіотерапії та курортології КМАПО ім. П.Шупика (Київ, 20-22 травня 2004 р.);

- ХХІV Міжнародній науково-практичній конференції „Применение лазеров в биологии и медицине” (Ялта, 11-14 жовтня 2005 р.);

- VI Конгресі фізіотерапевтів та курортологів автономної республіки Крим “Актуальные вопросы организации курортного дела, курортной политики и физиотерапии” (Євпаторія, 13-14 квітня 2006 р.);

- ХХVІ Міжнародній науково-практичній конференції „Применение лазеров в биологии и медицине” (Ялта, 10-13 жовтня 2006 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 12 наукових робіт, серед яких 4 статті у фахових наукових медичних виданнях, які входять до переліку ВАК України, 7 – тези доповідей та одержано 1 деклараційний патент на винахід.

Структура та обсяг дисертації. Матеріали дисертації викладено на 119 сторінках друкованого тексту і містять: вступ, огляд літератури, опис матеріалів та методів дослідження, 4 розділи результатів власних експериментальних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, висновки, список використаних літературних джерел (119, з яких 89 кирилицею та 30 латиницею). Матеріали проілюстровано 21 рисунком та 14 таблицями.

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Експерименти проведені на 176 білих лабораторних щурах-самцях масою 180-220 г (популяція експериментальної біологічної клініки ДУ “Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка АМНУ”). У дослідних серіях щурів і відповідній їм контрольній серії тварини-аналоги підбирались одної статі та віку з відхиленнями живої маси не більш як на 7-10 г. Догляд та всі маніпуляції з тваринами проводили згідно з правилами Європейскої конвенції з захисту хребетних тварин (European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. – Counsil of Europe. Strasburg, 1986). Досліди проводили протягом першої половини дня з 10 до 14 години.

У відповідності до поставлених задач роботи тварини були розподілені на 6 груп:

І група – 36 щурів з неінфікованими ранами шкіри, опромінених ГВЧ випромінюванням з густиною потоку енергії 4 Вт/м² (400 мкВт/см²);

ІІ група – 36 щурів з неінфікованими шкірними ранами, опромінених ГВЧ випромінюванням з густиною потоку енергії 8 Вт/м² (800 мкВт/см²);

ІІІ група – 36 щурів з неінфікованими ранами шкіри, опромінених ГВЧ випромінюванням з густиною потоку енергії 16 Вт/м² (1600 кВт/см²);

IV група – 40 щурів з інфікованими золотавим стафілококом шкірними ранами, опромінених ГВЧ випромінюванням з густиною потоку енергії 4 Вт/м² (400 мкВт/см²);

V група – 14 неопромінених щурів з неінфікованими ранами шкіри;

VI група – 14 неопромінених щурів з інфікованими ранами шкіри.

У І-ІІІ групах піддослідних тварин виділяли по 3 підгрупи у залежності від кількості проведених сеансів опромінення (табл. 1):

А – 2 сеанси опромінення,

Б – 3 сеанси опромінення,

В – 7 сеансів опромінення.

У підгрупах А та Б частину щурів не виводили з досліду після закінчення опромінення, а доводили до 8 доби з часу першого опромінення.

Дослідження у IV групі тварин (інфікована рана) проводили після досліджень загоєння неінфікованої рани.

У IV групі щурів було виділено 2 підгрупи у відповідності до числа сеансів опромінення (табл. 1):

А – 3 сеанси опромінення,

Б – 7 сеансів опромінення.

У підгрупі А частину щурів не виводили з досліду у час закінчення опромінення, а доводили до 11 доби після його початку.

Усім щурам проводили однотипові планіметричні, гістологічні, біохімічні дослідження. Тваринам з інфікованими ранами шкіри додатково проводили цитологічні обстеження ранового ексудату та імунологічні дослідження.

114 тваринам моделювали шкірну рану неінфіковану (умовно чисту, з незначним бактеріальним забрудненням) та 54 - інфіковану (гнійну). Під загальним тіопенталовим наркозом на поверхні шкіри щурів (на шкірі верхньої третини правого стегна) виконували рановий дефект у формі кола діаметром » 15 мм, глибиною до фасції. До ран щурів, котрим виконували модель гнійної рани, через 60-90 хвилин по операції вносили по 0,02мл мікробної суміші з фізіологічним розчином монокультури золотавого стафілокока (штам Staphylococcus aureus АТСС 25923) з розрахунку 500 млн. мікробних тіл в 1 мл суміші (тобто 0,02 мл суміші вміщували » 10 млн. мікробних тіл). З наступної доби після створення ран їх опромінювали шляхом сканування ранової поверхні з відстані 20 мм впродовж 15 хв гіпервисокочастотним випромінюванням у режимі безперервної генерації з густиною потоку енергії 4, 8 та 16 Вт/м² – дворазово (з інтервалом 1 день), триразово (щодня) та семиразово (з інтервалом в 1 день після 4-го сеансу). Тварин протягом сеансу опромінення фіксували на спеціальній дощечці, шляхом прив¢язування за кінцівки. Щурам контрольної групи виконували тільки фіксацію.

Джерелом ГВЧ випромінювання з довжиною хвилі 0,337 мм для дослідів служив стаціонарний HCN-лазер проточного типу з системою напуску газу і квазіоптичним хвилеводним трактом. Застосований лазерний комплекс був спеціально створений для біомедичних досліджень в Інституті радіофізики та електроніки ім. О.Я.Усікова НАН України (м.Харків).

Тварини були виведені з експерименту шляхом передозування ефіру в різні терміни дослідження, в залежності від намічених завдань – після закінчення 3, 5, 8 та 11 діб з часу першого опромінення.

У роботі використані планіметричні методи (методика Попової Л.М.) (1979) для дослідження динаміки змінення площі ран. Площу ран виражали у мм². Для встановлення достовірних відмінностей при аналізі цифрових показників були застосовані методи варіаційної статистики з використанням прикладного пакету Statsoft Statistica 6,0 for Windows.

Цитологічні дослідження ексудату ран виконували за методом Покровської М.П. та Макарова М.С. у модифікації Штейнберга Д.М., котрий полягає у кількісній оцінці головних клітинних елементів, що зустрічаються у рані, за рановими відбитками на предметному склі зі складенням цитограм.

Застосування кількісної оцінки препаратів-відбитків дозволяє значно підвищити інформативність та об'єктивізацію методу Покровської М.П. та Макарова М.С.

Для гістологічного дослідження виділяли ділянку шкіри з раною і фіксували у розчині нейтрального формаліну з масовою часткою 5%. Матеріал зневоднювали у спиртах зростаючої міцності та заливали у целоїдин. Гістологічні зрізи забарвлювали гематоксилін-еозином та за методом Ван-Гізон.

Щурам, котрим були створені штучні інфіковані рани, виконували бактеріологічне обстеження ранового вмісту у відповідності з Наказом № 535 МОЗ СРСР “Об унификации микробиологических методов исследований” від 22.04.85 р.

Бактеріологічні посіви проводили у такі терміни:

наприкінці 1 доби після виконання моделі рани та її інфікування до опромінення; після 1, 2, 4 та 6 діб з моменту початку ГВЧ-терапії.

Згідно з вимогами вищезгаданого Наказу № 535 рановий вміст відбирали стерильними ватними тампонами і робили посіви на такі поживні середовища: на цукрово-м¢ясний бульйон, на чашки Петрі з 5% кров¢яним агаром та з жовточно-сольовим агаром (середовище Чистовича). Посіви інкубували у термостаті при температурі 37°С впродовж 20-24 годин. Після інкубації оцінювали інтенсивність росту мікрофлори на чашках Петрі.

Кількісну оцінку вмісту мікрофлори у рановому виділенні проводили у відповідності з п.3 “Инструкции по организации и проведению эпидемиологического надзора за внутрибольничными инфекциями в акушерских стационарах”, що є додатком до Наказу № 691 МОЗ СРСР від 28.12.89 р., згідно з якою вираховували кількість мікробів і визначали її у колонієутворюючих одиницях (КУО).

У якості діагностичних тестів була досліджена ціла низка біохімічних показників, що відображали стан основних видів обміну тварин в умовах даного експерименту.

Стан білкового обміну визначали за вмістом загального білка (біуретовим методом), білкових фракцій (методом електрофорезу), за активністю аланін– (АлАТ) і аспартатамінотрансфераз (АсАТ) (метод Райтмана і Френкель) (Карпищенко А.И., 2002).

Вуглеводний обмін оцінювали на основі визначення глюкози в сироватці крові глюкооксидазним методом (Камышников В.С., 2003); обмін гетерополісахаридів досліджували за рівнем хондроїтинсульфатів в реакції помутніння сироватки з риванолом (Левченко В.И. и соавт., 2004); глікопротеїнів – за методом С.Я.Штейнберг та Я.Н.Доценко (1982).

Таблиця 1. Схема експерименту: розподіл щурів за групами та підгрупами з урахуванням інтенсивності випромінювання і за кількістю опромінень

Оцінку азотистого обміну проводили за допомогою визначення рівня вмісту креатиніну в сироватці крові за кольоровою реакцією Яффе за методом Поппера та співавт., а також вмісту у ній сечовини фотометричним методом з діацетилмонооксимом (Камышников В.С., 2003).

З метою оцінки впливу ГВЧ випромінювання на стан клітинного імунітету проведено дослідження динаміки вмісту у крові щурів ефекторних клітин запалення (лейкоцити, нейтрофіли), клітин лімфоїдного ряду, поглинальної і перетравлювальної здатності фагоцитуючих нейтрофілів периферійної крові щурів після індукції запального процесу та 3, 8 та 11 добу після початку його лікування (для контрольних тварин ці терміни фактично відповідали 4, 8 та 12 добі).

Кількість лейкоцитів підраховували у камері Горяєва, відсотковий вміст у крові лімфоцитів і нейтрофілів визначали загальноприйнятим методом шляхом підрахунку лейкоцитарної формули (Петров Р.В. и соавт., 1989).

Поглинальну і перетравлювальну активність нейтрофілів периферійної крові щурів визначали у відношенні до тест-культури умовно-патогенного штаму золотавого стафілокока С-52 після їх сумісної інкубації протягом 30 хв. при 37°С, шляхом оцінки забарвлених мазків, виготовлених з лейкоцитарно-мікробної зависі (Карпищенко А.И., 2002).

Поглинальну здатність нейтрофілів периферійної крові оцінювали за фагоцитарним числом (відсоток фагоцитуючих нейтрофілів на 100 клітин) і фагоцитарним індексом (середня кількість мікробів, поглинених 1 активним нейтрофілом).

Результати досліджень оброблено за методом варіаційної статистики з використанням пакету аналізу Microsoft Excel XP.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Першим етапом експерименту було вивчення впливу ГВЧ випромінювання на загоєння неінфікованих, “чистих” шкірних ран з випробуванням густин потоку його енергії 4, 8 та 16 Вт/м².

Проведені планіметричні дослідження показали, що лазерне опромінення з використанням вказаних режимів (4, 8 та 16 Вт/м²) по-різному впливає на темпи загоєння ран. Позитивний вплив ГВЧ випромінювання на загоєння шкірних ран, який відобразився більш швидкими темпами зменшення площі ран по відношенню до контролю, зареєстровано при застосуванні випромінювання з густиною потоку енергії 4 та 8 Вт/м². Найменші площі шкірних ран на 5 добу були у щурів після 5 сеансів опромінення (рис.1), а на 8 добу дослідження були у щурів після 7-разового опромінення з густиною потоку енергії 4 Вт/м² (рис.2). При режимі опромінення з густиною потоку енергії 16 Вт/м² темпи загоєння ран у тварин усіх трьох підгруп ІІІ групи практично не відрізнялись від швидкості загоєння у контрольних.

Темпи загоєння ран у дослідній групі з застосованим випромінюванням з густиною потоку енергії 4 Вт/м² також були вищими за показники щурів у контрольній і щурів інших дослідних груп. Середній щодобовий відсоток зменшення площі рани у цій дослідній групі тварин становив по підгрупах А, Б й В, відповідно до кількості сеансів опромінення – 12,1; 12,4 та 14,0% (20,5; 20,6 та 23,9 мм²), у той час як у групі неопромінених тварин – 9,5 % (15,9 мм²) (рис.3).

Згідно з результатами гістоморфологічних досліджень сприятливий вплив лазерного опромінення на відновні процеси (фібрилогенез, епітелізація, відмежування струпу) в ранах шкіри можна спостерігати при його застосуванні у режимі з густиною потоку енергії випромінюванн 4 Вт/м² (7-разове та 3-разове опромінення). Репаративні процеси в них при такому режимі впливу були значно вираженішими, ніж у тварин контрольної групи, що характеризувалося наявністю більш сформованої сполучної тканини з помірним повнокров‘ям судин, великою кількістю лімфоцитів, тучних клітин, фібробластів; у прискореному відмежуванні некротичного шару та прискоренішій і потужнішій епітелізації країв рани порівняно з контролем.

При дії опромінення з густиною потоку енергії 8 Вт/м² морфологічна картина несуттєво відрізнялась від підгрупи щурів, опромінених в режимі густини потоку енергії 4 Вт/м². Лейкоцитарна інфільтрація при 8 Вт/м² була більш тривалою (мала місце після 5 діб спостереження), ніж при 4 Вт/м², а рядність клітин епітелію – меншою при 8 Вт/м², ніж при 4 Вт/м². Дія опромінення з густиною потоку енергії 16 Вт/м² на ранову поверхню супроводжувалася розвиненням значного грануляційного шару, вираженою фібротизацією, помірною дистрофією м‘язових волокон. Темпи епітелізації рани при цьому не відрізнялись від темпів епітелізації контрольної групи.

Аналіз результатів вивчення стану основних видів обміну свідчив, що неушкоджуючий і водночас оптимізуючий вплив на метаболічні показники щурів надавало ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² та 3-разовим опроміненням. Це підтверджувалось нормалізацією показників вуглеводного і білкового обмінів, нормалізацією біосинтетичної функції печінки, посиленням утворення г-глобулінів, нормалізацією обміну глікозаміногліканів і співпадало з даними морфологічних досліджень.

Після завершення першого етапу і встановлення, що при густині потоку енергії випромінювання 4 Вт/м² досягалась максимальна нормалізація показників білкового, вуглеводного та ліпідного обмінів, а також гісто-морфологічних характеристик ранового процесу, виявилась можливість звузити пошук оптимальних параметрів впливу даного випромінювання на перебіг гнійно-запального процесу в інфікованій рані.

Для моделювання гнійної рани у якості мікробного чинника було взято монокультуру золотавого стафілокока як мікроба, що найбільш часто висівається з ранового вмісту шкірних ран у хірургічних стаціонарах (за даними цілої низки досліджень – 72-82%).

Планіметричні дослідження динаміки змінення площ інфікованих ран щурів показали, що при їх опроміненні ГВЧ випромінюванням з густиною потоку енергії 4 Вт/м² середньодобове зменшення площ ранових поверхонь при 7-разовому опроміненні становило 6,5 % (13,75 мм²), у той час як після 3-разового – 4 % (8,25 мм²), при цьому даний показник у контрольній групі тварин становив 3,2 % (6,72 мм²), що свідчило про ефективніший вплив більшого числа сеансів.

Дані гістоморфологічних досліджень щодо дії випромінювання на стан тканин у ранових ділянках показали, що при густині потоку його енергії 4 Вт/м² воно сприятливо впливає на загоєння інфікованої рани шкіри. Але помітнішим цей вплив спостерігався при застосуванні 7 сеансів опромінення, ніж у контролі та при 3-разовому опроміненні. Це виявилося в активних процесах проліферації фібробластів та гістіоцитів, лімфоцитів, наявності епітеліальних тяжів, які свідчили про активізацію фібрилогенезу, ангіогенезу та епітелізації, що супроводжуються очищенням рани від гнійно-некротичних мас, її контракцією, неускладненим та прискореним загоєнням.

Цитологічний аналіз клітинного складу ексудату ран за термінами спостереження показав, що застосоване гіпервисокочастотне лазерне випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² позитивно впливає на загоєння інфікованих золотавим стафілококом шкірних ран, про що свідчили достовірно вищі темпи загоєння ран відносно контролю.

Більш виражену дію ГВЧ опромінення чинило при семиразовому застосуванні. При цьому у рані відмічається у раніші терміни, порівняно з контрольними щурами, значне зменшення кількості нейтрофільних лейкоцитів (рис.3) та збільшення щільності клітин лімфоїдного ряду та фібробластів (рис.4), що можна розглядати як оптимізацію процесу очищення ран та підвищення рівня клітинних імунних реакцій.

Як свідчать результати контролю бактеріального забруднення ран шкіри, у щурів дослідної групи експериментальні гнійні рани, що були опромінені низькоінтенсивним лазерним ГВЧ випромінюванням з густиною потоку енергії 4 Вт/м² згідно з наведеною у розділі “Матеріали та методи” схемою ГВЧ терапії, щонайменше на 2 доби раніше за контрольних щурів очищувалися від мікробної флори, яка була збудником запального процесу (Staphylococcus aureus). Але це очищення не було зумовлено бактерицидним впливом випромінювання на мікробні клітини. У процесі опромінення відбулася активізація захисних механізмів, про що свідчили дані досліджень клітинного імунітету щурів.

Вивчення динаміки вмісту лейкоцитів та складу лейкоцитарної формули периферичної крові щурів показали, що у щурів обох дослідних груп на 3 добу експерименту після 3 опромінень ГВЧ випромінюванням на фоні лейкоцитозу крові мав місце підвищений, порівняно з контролем, рівень нейтрофільного пулу, що свідчило про потужнішу компенсаторну активізацію гранулоцитопоезу, спричинену посиленою міграцією нейтрофілів у ранову ділянку у перші години після моделювання рани. У пізніші терміни експерименту у групі тварин, які одержали 7 сеансів опромінення, спостерігалось прискореніше, ніж у контрольних і щурів з 3-разовим опроміненням, вирівнювання відсотків нейтрофілів і лімфоцитів з цими показниками у інтактних тварин.

Отже, застосування ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² для опромінення інфікованих ран супроводжується сприятливою динамікою з боку кількісних характеристик лейкоцитарно-нейтрофільної ланки крові щурів починаючи з 3 доби і до кінця всього терміну спостереження. Останнє можна характеризувати як позитивний відгук імунної системи організму з індукованим запальним процесом на проведення терапевтичних заходів, і, як результат, відновлення збалансованості гомеостазу наприкінці опромінення. ГВЧ випромінювання чинить активізуючу дію на фагоцитарну функцію нейтрофілів периферійної крові щурів, особливо у ранні терміни запального процесу, що свідчить про його імуностимулюючий ефект при експериментальних запальних процесах.

Підсумовуючи результати експерименту необхідно зазначити таке:

- хоча вплив ГВЧ випромінювання був місцевий, ефект його дії носить системний, організмений характер;

- системний характер відгуку полягає у: нормалізації білкового, азотистого обмінів, позитивній динаміці клітинної складової імунної відповіді;

- прямої бактерицидної дії випромінювання не надає, тому можна вважати, що воно сприяє відновленню клітинної імунної відповіді макроорганізму, завдяки чому знижується рівень мікробного забруднення рани, прискорюються репаративно-відновні процеси, контракція та загоєння рани;

- позитивна зміна таких складових саногенезу організму, як регенерація, компенсація та імунітет, обумовлює перехід варіанту перебігу ранового процесу від вторинного до первинного типу.

ВИСНОВКИ

1.         Електромагнітне випромінювання субміліметрового діапазону (лазерне гіпервисокочастотне випромінювання з довжиною хвилі 0,337 мм) та з випробуваними протягом експерименту густинами потоку енергії 4 та 8 Вт/м² не чинить ушкоджуючої дії на організм тварини, при цьому воно активізує зріст та визрівання грануляційної тканини, оптимізує фібрилогенез, сприяє утворенню і проліферації епідермальних ділянок на краях рани.

2.         ГВЧ випромінювання має дозозалежний ранозагоювальний ефект. Режим застосування даного випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² та семиразовим опроміненням чинить більш ефективний вплив на репаративно-відновні процеси в інфікованих ранах, ніж трисеансний курс опромінення, або курс опромінення з більшою густиною потоку енергії.

3.         Семисеансний режим опромінення субміліметровим випромінюванням з густиною потоку енергії 4 Вт/м² сприяє швидшому очищенню ран від гнійно-некротичних мас за рахунок більш швидкого, порівняно з ранами тварин інших груп, збільшення щільності в рановому ексудаті клітин лімфоїдного ряду, макрофагів та фібробластів, завдяки чому створює сприятливі умови для росту епідермального шару, контракції та загоєння рани.

4.         Опромінення інфікованих ран шкіри білих щурів за допомогою ГВЧ випромінювання з вищевказаною густиною потоку енергії є ефективним чинником відносно динаміки біохімічних показників крові, що відображають перебіг запального процесу. Це проявляється у прискореній нормалізації показників вуглеводного і білкового обмінів, обміну глікозаміногліканів, посиленні утворення г-глобулінів, що свідчить про активізацію репаративно-відновних процесів в ушкоджених ділянках шкіри.

5.         Дане випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² активізує фагоцитарну функцію нейтрофілів периферійної крові, прискорює їх міграцію з кров’яного русла до ранової ділянки, завдяки чому знижує ступінь бактеріального забруднення рани, а також сприяє посиленню компенсаторного гранулоцитопоезу.

6.         Активізація репаративно-відновних процесів у ранах шкіри та відновлення активності клітинно-ефекторної ланки імунітету тварин під дією ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² обумовлює перехід перебігу ранового процесу від вторинного до первинного типу загоєння рани.

7.         На основі результатів експериментальних досліджень вивчено механізм впливу ГВЧ випромінювання на загоєння післятравматичних ран шкіри та обгрунтовано можливість його клінічної апробації.

СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Експериментально-клінічне дослідження можливості використання ГВЧ-випромінювання як лікувального чинника при деструктивно-дистрофічних захворюваннях хребта. Маколінець В.І., Леонтьєва Ф.С., Тимошенко О.П., Шевцов Б.М., Бенгус Л.М. // Ортопедия, травматология и протезирование.- 2000.- №2.- С.122-123. Особистий внесок автора полягає у підготовці тварин, участі у їх опроміненні, підготовці матеріалу до біохімічних досліджень та їх виконанні, обчисленні та аналізі отриманих результатів.

2. Вивчення впливу гіпервисокочастотного випромінювання на стан загоєння шкірних ран у білих щурів. Малишкіна С.В., Шевцов Б.М., Іванов Г.В., Даніщук З.М.// Український медичний альманах.- 2002.- Т.5, №4.- С.67-70. Особистий внесок здобувача полягає у: розробці схеми експерименту, проведенні опромінення тварин, виконанні планіметричних досліджень, підготовці матеріалу до гістоморфологічних досліджень.

3. Маколінець В.І., Шевцов Б.М., Пошелок Д.М. Зміни стану клітинно-ефекторної ланки імунітету у щурів з інфікованими шкірними ранами під впливом низькоенергетичного гіпервисокочастотного випромінювання/ Вестник физиотерапии и курортологи.- 2006.- №2.- С.13-16.

Особистий внесок автора полягає у виконанні моделі гнійної рани, в опроміненні тварин, обробці біологічного матеріалу для вивчення динаміки ряду показників клітинного імунітету у щурів з гнійними ранами шкіри, котрі опромінювали низькоенергетичним ГВЧ випромінюванням, аналізі отриманих результатів.

4. Шевцов Б.М. Вплив низькоенергетичного гіпервисокочастотного випромінювання на деякі показники метаболізму у білих щурів із шкірними ранами// Ортопедия, травматология и протезирование.- 2007.- №4.- С.75-78. Особистий внесок автора полягає у проведенні експерименту з вивчення впливу ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу у шкірних ранах, отриманні та обробці сироватки крові тварин, розрахунках числових значень та статистичному обчисленні біохімічних показників, узагальненні результатів.

5. Маколинец В.И., Шевцов Б.Н. Экспериментальное обоснование применения лазерного ГВЧ-излучения в качестве терапевтического фактора для профилактики нагноения и лечения ран// Матеріали науч.-практ. конф.”Нові технології оздоровлення природними та преформованими факторами”.- Харків, 26-27 листопада 2002 р.- С.123-124. Особистий внесок здобувача полягає у проведенні експерименту з вивчення впливу ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу у шкірних ранах білих щурів.

6. Гипервысокочастотная лазерная установка для биомедицинских исследований. Киселев.В.К., Кулешов Е.М., Радионов В.П., Яновский М.С., Маколинец В.И., Шевцов Б.Н./ Радиофизика и электроника.- Сб. науч. трудов ИРЭ НАНУ.- Харьков, 2002.- Т.7, №1.- С.133-136. Особистий внесок автора полягає у розробці і виконанні методики опромінення лабораторних тварин з моделлю післятравматичної шкірної рани.

7. Гипервысокочастотное лазерное излучение как возможный лечебный фактор при коррекции некоторых нарушений опорно-двигательной системы. Маколинец В.И., Киселев В.К., Гращенкова Т.Н., Шевцов Б.Н., Гаевская А.Н., Пиляев В.В., Белый А.И.//Материалы юбил. ХХ Междунар. науч.-практ. конф.”Применение лазеров в биологии имедицине”.-Ялта, 8-11 окт. 2003 г.- С.96-97. Особистий внесок автора полягає у проведенні експерименту з вивчення впливу ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу у післяопераційних шкірних ранах.

8. Обґрунтування можливості використання гіпервисокочастотного лазерного випромінювання як нового фізіотерапевтичного чинника для медичної реабілітації хворих з післятравматичними ранами. Маколінець В.І., Гращенкова Т.М., Шевцов Б.М., Гаєвська А.М., Піляєв В.В.// Матеріали наук.-практ. конф. “Нові підходи в медичній реабілітації”/ Архив клинической и экспериментальной медицины.- 2003.- Т.12, №2.- С.58. Особистий внесок автора полягає у виконанні експерименту з вивчення впливу ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу у шкірних ранах, обчисленні результатів та їх аналізі.

9. ГВЧ лазерное излучение как новый физический фактор медицинской реабилитации при последствиях травм и заболеваниях опорно-двигательного апарата. Маколинец В.И., Леонтьева Ф.С., Киселев В.К., Шевцов Б.Н., Тондий О.Л., Пиляев В.В., Белый А.И.// Матеріали Міжнар. наук.-практ. конф. “Нові медичні технології в клінічній та курортній практиці”.-Київ, 20-22 травня 2004.- С.113-114. Особистий внесок автора полягає у вивченні впливу ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу у шкірних ранах після операцій з приводу порушень функції опорно-рухової системи.

10. Development of a hyperhigh-frequency laser installation and the possibilities of it’s application to correction of support-motor apparatus disorders. Kiseliov V.K., Kuleshov Ye.M., Leontyeva F.S., Makolinets V.I., Shevtsov B.N., Radionov V.P., Yanovsky M.S./ MSMW’04 Symposium Proceedings. Kharkov, Ukraine, June 21-26, 2004.- P. 868-870. Особистий внесок автора полягає у проведенні експерименту з вивчення впливу ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу у шкірних ранах після операцій з приводу порушень функції опорно-рухової системи.

11. Спосіб профілактики нагнивання та лікування ран післятравматичного генезу. Маколінець В.І., Кисельов В.К., Леонтьєва Ф.С., Лигун Л.М., Шевцов Б.М./ Деклараційний патент на винахід, Україна, 70787 А, 7А61N5/067.- №20031212767; Заяв. 29.12.2003; Опубл. 15.10.2004// Промислова власність.- 2004. Особистий внесок автора полягає в участі в обґрунтуванні на базі експериментальних даних оптимальних параметрів впливу ГВЧ випромінювання для застосування у терапії гнійних післятравматичних ран та виразок шкіри.

12. Маколинец В.И., Шевцов Б.Н., Пиляев В.В. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения субмиллиметрового диапазона на заживление инфицированных посттравматических кожных ран у экспериментальных животных// Материалы IV Конгресса физиотер. и курортологов/ Вестник физиотерапии и курортологии.- 2006.- №2.- С.88-89.

Особистий внесок автора полягає у моделюванні гнійної шкірної рани у щурів, опроміненні тварин, виконанні планіметричних та імунологічних досліджень, участі у виконанні гістоморфологічних і мікробіологічних досліджень, їх аналізі та обгрунтуванні оптимальних параметрів випромінювання для розробки фізіотерапевтичної методики лікування гнійних ран та виразок шкіри.

АНОТАЦІЯ

Шевцов Б.М. Дослідження механізму дії гіпервисокочастотного випромінювання на загоювання шкірних ран в експерименті. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.01.33 - Медична реабілітація, фізіотерапія та курортологія. -

Український науково-дослідний інститут медичної реабілітації та курортології МОЗ України, Одеса, 2008.

У дисертації наведені результати комплексного експериментального вивчення впливу раніше не використовуваного у медичних цілях гіпервисокочастотного випромінювання (субміліметровий діапазон електромагнітного спектру хвиль) різної інтенсивності на перебіг ранового процесу, на динаміку біохімічних і клітинно-імунних показників організму білих щурів з моделлю неінфікованої та інфікованої (золотавим стафілококом) площинної рани шкіри, на зміни складу ранового ексудату, а також на динаміку мікробної забрудненості інфікованих ран.

Показано, що ГВЧ випромінювання чинить сприятливу дозозалежну дію на репаративно-відновні процеси в ураженій шкірі при її травматичних механічних ушкодженнях з порушенням цілісності, на динаміку клітинного складу ранового ексудату, на показники клітинного імунітету при гнійних ураженнях шкіри. Встановлено, що ГВЧ випромінювання сприяє очищенню шкірних ран від гнійно-некротичного шару, зниженню їх мікробної забрудненості, посилює контракцію ранової поверхні.

Визначені оптимальні параметри впливу ГВЧ випромінювання на процес загоєння механічної шкірної рани, котрі послужили підґрунтям для розробки фізіотерапевтичної методики з профілактики загноєння неінфікованих та лікування інфікованих ран шкіри.

Ключові слова: випромінювання, гіпервисокі частоти, опромінення, рановий процес, шкірна рана, загоєння ран.

АННОТАЦИЯ

Шевцов Б.Н. Исследование механизма действия гипервысокочастотного излучения на заживление кожных ран в эксперименте. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата медицинских наук по специальности 14.01.33 – Медицинская реабилитация, физиотерапия и курортология.- Украинский НИИ медицинской реабилитации и курортологии МЗ Украины, Одесса, 2008.

В диссертации приведены результаты комплексного экспериментального изучения низкоэнергетического гипервысокочастотного излучения (субмиллиметровый диапазон ЭМ спектра волн) различной интенсивности на течение раневого процесса, на динамику ряда биохимических и клеточно-иммунных показателей организма белых крыс с моделью неинфицированной и инфицированной (золотистым стафилококком) плоскостной раны кожи, на изменения состава раневого экссудата, а также на динамику микробной обсемененности инфицированных ран.

Установлено наличие у низкоэнергетического гипервысокочастотного излучения активизирующего дозозависимого влияния на репаративно-восстановительные процессы в пораженной коже (фибриллогенез, коллагенизацию, ангиогенез и эпидермизацию) при ее механических повреждениях с нарушением целостности. Данная активизация обусловливает переход варианта течения раневого процесса в инфицированной ране кожи от вторичного к первичному типу заживления. Низкоэнергетическое ГВЧ излучение способствует очищению кожных ран от гнойно-некротического слоя, усиливает контракцию раневой поверхности.

Показано, что гипервысокочастотное излучение оказывает благоприятное дозозависимое действие на динамику клеточного состава раневого экссудата (изменение содержания нейтрофильных лейкоцитов, клеток лимфоидного ряда, макрофагов и фибробластов) на показатели фагоцитарной активности нейтрофильных лейкоцитов периферической крови при гнойных осложнениях кожных ран. Установлено, что данное излучение благоприятствует восстановлению нормального физиологического соотношения лейкоцитов периферической крови.

Установлено, что при отсутствии у низкоэнергетического субмиллиметрового излучения прямого бактерицидного действия, оно, благодаря повышению фагоцитарной активности клеток-эффекторов воспаления (нейтрофилов) в системе клеточного звена иммунного ответа, способствует снижению обсемененности ран кожи золотистым стафилококком.

На основе полученных результатов эксперимента обоснован механизм действия ГВЧ излучения на течение раневого процесса в кожных ранах, который заключается в активизации таких звеньев саногенеза как регенерация, компенсация и иммунитет.

Определены оптимальные параметры влияния ГВЧ излучения на процесс заживления механической кожной раны, которые послужили основой для разработки физиотерапевтической методики профилактики нагноения неинфицированных и лечения инфицированных ран кожи.

Ключевые слова: излучение, гипервысокие частоты, облучение, раневой процесс, кожная рана, заживление ран.

ANNOTATION

Shevtsov B.N. Experimental studying of using hyperhigh-frequency radiation on skin wounds healing.- Manuscript.

Thesis for the Scientific Degree of Candidate of Medicine by speciality 14.01.33 – Balneology and Physiotherapy.- Ukrainian Medical SRI of Medical Rehabilitation and Balneology.- Odessa, 2008.

The results of complex experimental studying of influence of submillimeter wave band in the field of hyperhigh-frequency radiation which has never been used before on wound process and systemic markers of rats with none-infective and infective skin wound model are presented in thesis.

The positive dose-dependent influence of hyperhigh-frequency radiation on reparative-rebuilding processes in wounded skin after it’s mechanic injuries was established. The favorable dose-dependent action of HHF radiation on wound exsudate cell content and on cellular immunoreactivity markers during wound purulent complications was proved.

The optimal parameters of HHF radiation influence on mechanic skin wound healing are defined. These parameters are laid in base of working out of physiotherapeutic methodic of none-infective and infective skin wounds treatment.

Key words: radiation, hyperhigh-frequency, irradiation, skin wounds, healing.

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СКОРОЧЕНЬ

ГВЧ  - гіпервисокі частоти

ЕМВ - електромагнітне випромінювання

КВЧ  - крайньовисокі частоти

КУО – колонієутворююча одиниця

HCN – воднево-цианіста газова суміш (діюча речовина лазера)