Введение

Актуальность разработки новых эффективных методов моделирования и лечения гнойных абсцессов связана с увеличением частоты генерализации инфекции, развитием гнойно-септических осложнений и утратой трудоспособности [1—4].

В настоящее время все существующие модели по экспериментальному воспроизведению абсцесса брюшной полости можно подразделить на 3 основные группы. К первой группе можно отнести модели абсцесса, для воспроизведения которых в брюшную полость животным вводили инородные тела: куски дерева, пробки, марли. Вероятность развития отграниченного абсцесса брюшной полости (ОАБП) при данной методике маловероятна, по причине того, что инородные тела подвержены инкапсулированию, ограничиваясь от брюшной полости, либо развивался спаечный процесс и кишечная непроходимость с последующей гибелью животного [5].

Наиболее близким является вариант моделирования абсцесса у лабораторных нелинейных мышей по способу А.П. Акуловой [6], при котором животным проводят однократное внутрибрюшинное введение 10% каловой взвеси из свежих крысиных фекалий через одну точку вкола по средней линии в пупочной области живота. При таком способе к 6-м суткам эксперимента образуется множество отграниченных абсцессов и вовлекаются в воспалительный процесс все отделы брюшной полости с развитием распространенного, а не отграниченного абсцесса брюшной полости. Как следует из изложенного, существующие модели экспериментального абсцесса не способны вызвать локальное воспаление брюшины, клинически и морфологически схожее с развитием местного перитонита у человека. Других данных о моделировании ОАБП в литературе не приводится.

По мнению П.П. Курлаева и соавт. [7], представленные способы не предоставляют возможности качественной обработки стенок полости, так как плотные фибриновые наложения, покрывающие изнутри полость абсцесса, препятствуют действию лекарственных препаратов. Весьма перспективны способы комбинированного лечения абсцессов с применением наночастиц металлов [8].

Ряд авторов отметили потенцирование бактерицидного, некролитического и биостимулирующего эффекта низкочастотного ультразвука детоксицирующих и иммуномодулирующих свойств озонированного раствора. Озон-ультразвуковая кавитация абсцессов в дополнении с чрездренажной лазерной терапией способствуют более раннему очищению полостей от инфекционного агента, уменьшению количества рецидивов заболевания [9].

Таким образом, несмотря на множество представленных данных, разработка способа моделирования и минимально-инвазивного лечения абсцессов брюшной полости представляет одну из первостепенных проблем экспериментальной и клинической хирургии.

Цель исследования — экспериментально обосновать новый способ моделирования, мониторинга и лечения ОАБП.

Материал и методы

Настоящее исследование выполнено на базе кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии ФГБОУ ВО «Саратовский медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздрава России. Материалом настоящего исследования служила группа 80 лабораторных животных (белые крысы массой 190±50 г), разделенных на четыре группы, по 20 животных в каждой.

На проведение эксперимента получено разрешение локального этического комитета (ЛЭК) Саратовского государственного медицинского университета им. В.И. Разумовского (протокол ЛЭК №2 от 16.09.22). Уход за животными и проведение экспериментов осуществлялись согласно основным морально-этическим принципам проведения биомедицинских экспериментов на животных, сформулированных в следующих документах: «Правила лабораторной практики в РФ» (Good Laboratory Practice), утвержденные приказом Министерства здравоохранения и социального развития от 23.08.10 №708н, и «Международные рекомендации по проведению биомедицинских исследований с использованием животных», принятые в 1985 г. Международным советом медицинских научных обществ (CIOMS).

Моделирование ОАБП. Под комбинированным обезболиваем (рометар, золетил) и под контролем ультразвукового исследования (УЗИ) в правую подвздошную область через троакар проводили модифицированный катетер Фолея, баллон которого на дистальном конце раздували и фиксировали кожной дупликатурой [10]. На 5-е сутки после образования кистозной полости проводили инфицирование созданной отграниченной полости чистой культурой клинического штамма Staphylococcus aureus с лабораторным шифром №92. Суточные культуры опытного штамма S. aureus, выращенные из отдельной колонии на скошенном агаре, суспензировали в изотоническом растворе хлорида натрия, доводя до конечной концентрации 3·104 КОЕ/мл по оптическому стандарту мутности МакФарланда.

Общее состояние экспериментальных животных оценивали на 5-е сутки по пятибалльной шкале С.Б. Фадеева (2013) [11]. Для определения объема полости ОАБП в ходе планиметрических исследований использовали градуированный шприц емкостью 2 мл. Полученный экспериментально объем моделированной полости составил 1,9±0,1 см³ (в среднем 2,0 см³, т.е. практически соответствовал емкости двухграммового стандартного шприца).

Для комплексной планиметрической оценки полости использовали ультразвуковой аппарат экспертного класса Philips EpiQ7 (США) [12] с конвексными датчиками, работающими с частотой 3,5 МГц. В ходе УЗИ определяли диаметр сформированной полости и толщину фиброзной капсулы. Для контрастного исследования области моделированного абсцесса использовали цифровой рентгенодиагностический комплекс Flexavision F3 [13].

Ранее мы экспериментально установили, что 0,24% концентрация рассеивающей среды, в качестве которой выбран интралипид, обеспечивает равномерное распределение низкоинтенсивным лазерным излучением (НИЛИ) по внутренней поверхности полости. При воздействии НИЛИ длиной волны 1064 нм, при концентрации рассеивающей среды 0,24%, регистрировали равномерное распределение излучения и на «карманы» внутренней поверхности полости. Размер частиц интралипида в среднем составляет 97 нм, а минимальное поглощение лазерным излучением наблюдается в спектральной области 400—1100 нм [14—16]. В качестве источника излучения использовали аппарат лазерный терапевтический «Матрикс» с лазерной головкой КЛО 4 со средней длиной волны 1064 нм. Лазерное излучение в центральную область полости абсцесса передавалось по кварцевому световоду диаметром 600 мкм с числовой апертурой 0,15, а выходная мощность излучения лазера составляла 30 мВт. Воздействие лазерным излучением проводили в непрерывном режиме ежедневно по 2 мин в течение 10 дней.

Комплекс наночастиц металлов (НЧМ — меди, железа и цинка) предоставлен ФГУП РФ «Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений» (Москва). Синтез наночастиц основан на плазменной переконденсации сырья с последующим резким охлаждением парогазовой смеси. При таком способе 95% синтезируемых частиц имели средний размер 60—80 нм. Комбинацию НИЛИ и НЧМ при лечении абсцессов проводили по запатентованной нами методике [7, 8].

Статистическую обработку полученных данных осуществляли с использованием пакета прикладных программ Statistica 8.0 и Microsoft Office Excel 2007 с использованием критерия t Стьюдента. Различия интерпретировали как достоверные при вероятности ошибки менее 5% (p<0,05).

Во всех четырех группах животных хирургический этап и последующее десятидневное лечение предусматривали вскрытие гнойника, эвакуацию содержимого с последующей санацией полости гнойника и установку устройства-порта, через которую осуществляли постоянный мониторинг послеоперационного процесса, а также выполнение различных видов лечебных манипуляций (введение комплекса НЧМ в 0,24% растворе интралипида и проведение НИЛИ).

У животных 1-й группы проводили санацию полости раствором фурацилина и применяли антибиотики (бициллин 0,3 млн ЕД 1 раз в течение 5 дней); животным 2-й группы проводили санацию полости 0,24% раствором интралипида с последующим НИЛИ; животным 3-й группы выполняли заполнение полости абсцесса 0,24% раствором интралипида, содержащим комплекс НЧМ. Животным 4-й группы выполняли санацию полости с введением комплекса НЧМ в 0,24% растворе интралипида и применением НИЛИ. Таким образом, лазерную обработку проводили животным 2-й и 4-й групп в течение 10 дней.

В ходе лечения впервые использовано устрой-ство-порт [17] для послеоперационного мониторинга и лечения моделированного ОАБП. Устройство-порт состоит из гильзы с двумя каналами различного диаметра и имеет фланец с резьбой для фиксации на гильзе на различном уровне с целью адаптации к различной толщине брюшной стенки, на внутреннем конце — герметизирующая манжета из силиконового материала (рис. 1). Применение нового устройства-порта на этапах лечения позволило проводить осмотр брюшной полости с помощью лапароскопического эндоскопа; дренировать полость абсцесса и вводить взвесь наночастиц с проведением световода лазера для НИЛИ. Было возможным также введение эндоскопических инструментов через каналы устройства, что позволяло одновременно с осмотром проводить и различные хирургические манипуляции, например, взятие биопсийного материала (рис. 2).

Рис. 1. Общий вид устройства для мониторинга и лечения осложнений послеоперационного периода.

1 — гильза, 1’ — наружный конец гильзы, 1’’ — внутренний конец гильзы; 2 — фиксирующий фланец; 3 — отверстия для крепления устройства; 4 — прерывистая резьба; 5 — прижимная пластинка; 6 — фиксатор прижимной пластинки; 7 — пробка большого канала; 8 — пробка малого канала.

Рис. 2. Фиксация устройства-порта на передней брюшной стенке.

Результаты

На 6-е сутки эксперимента у всех животных был сформирован ОАБП, отграниченный тонкой пиогенной оболочкой. Картину развития ОАБП после выведения животных из эксперимента подтверждали результатами клинических, инструментальных, микробиологических и морфологических исследований. К этим срокам полость абсцесса подверглась расплавлению тканей с последующим образованием в ней гнойного экссудата. Стенка абсцесса утолщалась за счет образования неорганизованной ткани и фибринозных наслоений. Таким образом сформирован острый гнойный абсцесс, который в последующем приобретает хроническое течение.

Животные с моделированными ОАБП в 1-е сутки лечения были достаточно подвижны, реагировали на болевой и звуковой раздражители, пили воду, принимали пищу. У всех животных определялись перифокальная гиперемия, умеренная отечность кожи и мягких тканей подвздошной области. Так, на 2—3-и сутки лечения во всех группах животных клинические признаки были одинаковыми: крысы были гиподинамичны, отмечались проявления отека и гиперемии в перифокальной зоне. Клинические признаки ОАБП животных 1-й группы значительно отличались от клинических признаков абсцесса животных 2-й, 3-й и особенно 4-й групп. Так, лишь у 8 животных 1-й группы отек купировался лишь через 7,3±0,52 сут (p<0,05), а гиперемия — через 6,7±0,45 сут (p<0,05), однако процесс эпителизации не завершался.

У животных 2-й и 3-й групп отек и гиперемия купировались приблизительно в одни сроки — к 3—4-м суткам лечения. Применение НИЛИ и комплекса НЧМ у животных 4-й группы отек купировался через 3,54±0,64 сут (p<0,05), а гиперемия — через 3,4±0,14 сут (p<0,05) во всех случаях межгрупповых сравнений.

По данным УЗИ, у экспериментальных животных на глубине 9—10 мм от поверхности кожи (граница верхнего края образования) определялись образования овальной формы с четкими гиперэхогенными контурами размерами 35—28 мм, умеренно васкуляризированные с преобладанием артериального кровотока. Линейная скорость кровотока (ЛСК) артерий центрального звена составила 5—6 см/с. Венозная ЛСК составляла не более 4,3 см/с. Результаты ультразвуковой диагностики облитерации полости при лечении абсцесса на 10-е сутки отражены в табл. 1.

Таблица 1. Ультразвуковые параметры абсцессов в зависимости от варианта и срока лечения ОАБП

Примечание. * — представлены размеры полости в см³; p — статистически значимые различия данных сравниваемых групп.

Согласно полученным значениям среднего арифметического и стандартного отклонения значения выросших колоний, 0,24%-ный раствор интралипида не оказывает стимулирующего и ингибирующего влияния на все штаммы в указанных условиях эксперимента.

Наилучшие показатели получены при сочетанном применении НИЛИ и комплекса НЧМ: уже к 5—6-м суткам количество колоний штамма S. aureus снизилось до (0,01±0,13)·10⁵ (p<0,05), а к 10-м суткам лечения роста колоний не было (p<0,05). Картина микроскопического пейзажа показана в табл. 2.

Таблица 2. Динамика количества колоний штамм S. aureus при различных вариантах лечения ОАБП, КОЕ/мл (M±SD)

Примечание. Различия данных всех сравниваемых групп статистически значимы на соответствующих временны`х интервалах.

Проведение планиметрических исследований позволило оценить динамику и результаты лечения, которые оценивались по уменьшению объема полости абсцесса. Как показано в табл. 2, лучшие результаты получены при лечении животных 4-й группы (рис. 3).

Рис. 3. Планиметрическая динамика объема полости в зависимости от варианта лечения (p<0,05).

Исследование динамики ультразвуковой картины изменения размеров полости на 10-е сутки лечения показали следующие результаты: стандартное лечение ОАБП в контрольной группе животных позволило добиться уменьшения диметра полости до 1,5±0,25 см³ (p<0,05), т.е. сокращение исходного объема полости гнойника лишь на 25%. К 10-м суткам лечения животных 2-й группы, по данным УЗИ, отмечено уменьшение диаметра абсцесса до 0,3±0,05 см³ (p<0,05). Отмечено значительное уменьшение полости также к 10-м суткам лечения животных 3-й группы: объем полости составил 0,4±0,13 см³ (p<0,05). Как и по данным планиметрических исследований, лучшие результаты получены в 4-й группе животных, при лечении которых диаметр полости абсцесса сократился до 0,15±0,003 см³ (p<0,05).

В ходе морфологического исследования путем взятия биопсийного материала установлено, что у животных при формировании абсцесса происходила инфильтрация ферментизированными лейкоцитами и макрофагами с образованием воспалительного светлого экссудата в отграниченной кистообразной полости. В этих случаях образовывалось депо воспаления, богато васкуляризированное в слое грануляционной ткани. Перифокально, на границе стенки, выявлялась клеточная инфильтрация, представленная макрофагами, клетками инородных тел. К зоне клеточной инфильтрации прилежала грануляционная ткань, переходящая в рыхлую соединительную ткань. Таким образом, к 6-м суткам эксперимента у животных была сформирована плотная стенка отграниченной полости толщиной до 540±2,3 мкм (p<0,05).

Во всех группах животных, которым проводили специальное послеоперационное лечение, после выведения животных из эксперимента на 10-е сутки, выполняли гистологическое исследование участков ткани в зоне гнойника. При морфологическом анализе препаратов у животных группы контроля вокруг полости абсцесса отмечался воспалительный инфильтрат, по краям и у дна раны только появилась молодая грануляционная ткань и коллагеновые волокна на фоне выраженного ангиогенеза. Клеточный полиморфизм был представлен большим количеством фибробластов, тучных клеток. При гистологическом исследовании ткани из полости абсцесса животных 2-й группы отмечены значительное разрастание соединительнотканной капсулы, единичные комплексы лейкоцитов и макрофагов, фибробластов. У животных 3-й группы на границе стенки и содержимого — клеточная инфильтрация, грануляционная ткань, затем рыхлая соединительная, переходящая в плотную соединительную ткань. Вокруг выраженной капсулы, представленной разросшейся соединительной тканью, имеется зона дегенеративных изменений и участков скопления лейкоцитов.

Обсуждение

В результате исследования дана интегральная оценка общего состояния и установлены классические клинические признаки сформированного ОАБП. Использованные неинвазивные инструментальные (УЗИ и рентгенография) методы исследования являются эффективными способами планиметрической оценки моделирования. Нами установлено, что внутренний диаметр полости, а также наличие пиогенной оболочки и мембраны соответствуют признакам, характерным для полости и стенки сформированного ОАБП. Данные УЗИ также подтверждают наличие сформированной полости с четкими гиперэхогенными контурами овальной формы. Анализ микробиологических данных, полученных из содержимого полости гнойника, подтвердил гнойный характер экссудата, а при морфологическом исследовании перифокальных тканей в зоне отграниченной полости к 6-м суткам эксперимента также получена картина, характерная для ОАБП.

Доказано, что применение НИЛИ как отдельно, так и в сочетании с раствором интралипида несущественно снижает количество жизнеспособных клеток. Так, установлено, что комплекс НЧМ также снижает количество полученных из полости ОАБП жизнеспособных клеток штаммов S. aureus по сравнению с контролем. Впервые экспериментально установлено, что 0,24% концентрация рассеивающей среды, в качестве которой выбран интралипид, обеспечивает равномерное распределение НИЛИ по внутренней поверхности ОАБП. При воздействии НИЛИ длиной волны 1064 нм пространственное распределение соответствует воздействию длиной волны 630 нм. Таким образом, при концентрации рассеивающей среды 0,24% регистрировали равномерное распределение излучения и на «карманы» внутренней поверхности полости.

Применение универсального устройства-порта, имеющего стабильную жесткую конструкцию, надежно зафиксированную в передней брюшной стенке и позволяющую проводить мониторинг в послеоперационном периоде и различные диагностические и лечебные манипуляции в брюшной полости, не прибегая к повторной лапароскопии или лапаротомии, чрезвычайно важно для профилактики различных послеоперационных осложнений и их лечения.

Результаты исследования свидетельствует об эффективном сочетанном воздействии использованных препаратов на течение раневого процесса при облитерации ОАБП. Так, изолированное применение НИЛИ, как и изолированное использование комплекса НЧМ, значительно ускоряет процессы регенерации по сравнению с контрольной группой.

Итак, наши исследования показали, что изолированное применение препарата НИЛИ, как и изолированное использование НЧМ, значительно ускоряет процессы регенерации по сравнению с контрольной группой, однако к 10-м суткам лечения полноценной облитерации полости соединительной тканью мы не отметили. В эти же сроки сочетанного применения НЧМ и НИЛИ (4-я группа животных) полость гнойника не определялась в результате полноценного замещения ее соединительной тканью. У животных этой группы отмечена динамика снижения роста микрофлоры до полного ее прекращения к 5—6-м суткам лечения, что способствовало ранозаживляющей активности и позволило значительно сократить объем отграниченной полости до 75,0±4,95%. Лишь у животных 4-й группы при УЗИ области ОАБП к 10-м суткам эксперимента полость абсцесса практически отсутствовала — объем полости составил 0,15±0,003 см³ (p<0,05). Таким образом, применение НИЛИ в сочетании с санацией 0,24% раствором интралипида, содержащим комплекс НЧМ, способствовало практически полной облитерации полости (95,0±4,95%) уже к 10-му послеоперационному дню.

Заключение

Применяемые клинические и инструментальные методы исследования являются эффективными для оценки результатов лечения моделированного отграниченного абсцесса брюшной полости. В условиях эксперимента апробировано устройство-порт, предназначенное для доступа, мониторинга и лечения гнойных полостей брюшной полости в послеоперационном периоде. Комбинированное хирургическое лечение моделированного гнойного абсцесса брюшной полости с местным применением равномерно рассеянного низкоинтенсивного лазерного излучения и комплекса наночастиц металлов уже к 10-м суткам лечения обеспечивает ускоренное очищение от возбудителя и создает условия для полной облитерации гнойной полости отграниченных абсцессов брюшной полости.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — В.В. Алипов

Сбор и обработка материала — А.Г. Мусаелян, А.Э. Тахмезов, М.А. Полиданов, И.Е. Кондрашкин, К.А. Волков, В.А. Карсаков, А.И. Алипов

Статистическая обработка — А.Г. Мусаелян, А.Э. Тахмезов, М.А. Полиданов, И.Е. Кондрашкин, К.А. Волков, В.А. Карсаков, А.И. Алипов

Написание текста — В.В. Алипов, А.С. Рыхлов, А.Г. Мусаелян, А.Э., Тахмезов, М.А., Полиданов, И.Е. Кондрашкин, К.А. Волков, В.А. Карсаков, А.И. Алипов

Редактирование — В.В. Алипов, А.Г. Мусаелян, М.А. Полиданов

Participation of authors:

Concept and design of the study — V.V. Alipov

Data collection and processing — A.G. Musaelyan, A.E. Takhmezov, M.A. Polidanov, I.E. Kondrashkin, K.A. Volkov, V.A. Karsakov, A.I. Alipov

Statistical processing of the data — A.G. Musaelyan, A.E. Takhmezov, M.A. Polidanov, I.E. Kondrashkin, K.A. Volkov, V.A. Karsakov, A.I. Alipov

Text writing — V.V. Alipov, A.S. Rykhlov, A.G. Musayelyan, A.E., Takhmezov, M.A., Polidanov, I.E. Kondrashkin, K.A. Volkov, V.A. Karsakov, A.I. Alipov

Editing — V.V. Alipov, A.G. Musayelyan, M.A. Polidanov

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.