Oxygen Sorption Treatment in the Treatment of Soft Tissue Wounds

Abstract


Background. The number of patients with soft tissue wounds does not tend to decrease, which is largely due to the growth of patients with injuries, ulcerative defects, skin tumors, comorbid pathology, including diabetes mellitus, antibiotic-resistant strains and other causes. New methods of local treatment of wounds based on the application of the latest achievements of science are constantly being introduced into the work of surgical departments. High efficiency is demonstrated by the use of sorbents and oxygen, which enhance the reparative processes in wounds.
The aim of the study was to study in experimental conditions the effectiveness of the method of surgical treatment of soft tissue wounds, based on the use of jet oxygen sorption treatment (SCS).
Materials and methods. The study was performed on 150 white Wistar rats in 5 groups of animals. In the 1st control group treatment was not carried out. In the 2nd and 3rd control groups, the wound surface was treated with a jet of air and oxygen, respectively; in the 4th control group, sorbent was applied to the wound surface. In the 1st experimental group conducted scso wound surface. The study of the effectiveness of SCS was carried out using objective, planimetric, histological and histochemical research methods.
Results. The use of sorbent (4th control group) and the method of jet oxygen sorption treatment (1st main group) led to the most pronounced positive changes-acceleration of relief of the studied symptoms by 1.1-1.3 times and 1.2 – 1.5 times, respectively, compared with the data obtained in the 1st control group. Treatment of wounds with oxygen jet (3rd control group) had practically no advantages in comparison with treatment with air jet (2nd control group).
Conclusion. Indirectly, the highest activity of reparative processes during the observation period in the 4th control and 1st main groups was confirmed by the average optical density of RNA and SH-groups, and their desire to normalize to 10 days could indicate the completion of processes of stratification in the wound area. In total, the average area of wounds was minimal in the 1st experimental group, where this figure was by the 3rd and 10th days-74.0% and 99.5% compared to the baseline data.


Количество больных с ранами мягких тканей не имеет тенденции к снижению, значительными остаются сроки и стоимость их лечения [1]. Сложившаяся ситуация во многом обусловлена ежегодным ростом больных с высокоэнергетическими травмами [2, 3], трофическими язвенными дефектами, опухолями кожи и мягких тканей, увеличением частоты встречаемости коморбидной патологии, в том числе сахарного диабета [4], антибиотико¬резистентных штаммов и другими причинами [5, 6, 7]. Сегодня только больные с длительно незаживающими ранами составляют до 1,5% населения и до 10% пациентов хирургических стационаров, а их лечение остается не только слож¬ным, но часто драматичным разделом хирургии [1]. В работу хирургических отделений постоянно внедряются новые методы местного лечения ран, основан¬ные на применении последних достижений химии и биологии (антисептики, антибиотики, адсорбирующие средства, наночастицы и ионы металлов, гидрогелей и др.), физики (лучевые, гидропрессивные, вакуумные воздействия и др.) и других наук. Высокую эффективность демонстрирует применение сорбентов и кислорода, усиливающих репаративные процессы в ранах [6, 8, 9, 10, 11, 12, 13].
Цель
Изучить в экспериментальных условиях эффективность применения метода хирургического лечения ран мягких тканей, основанного на применении струйной кислородо-сорбцион¬ной обработки (СКСО).
Материалы и методы
Работа представляет собой проспективное рандомизированное исследование, которое выполнено на базе Научно-исследовательского института экспери¬ментальной биологии и медицины Федераль¬ного государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Воронежский государственный медицинский университет имени Н.Н. Бурденко» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
При проведении СКСО применяли специально разработанное устройство, состоящее из корпуса, штуцера, распылительного сопла, емкости для лекарственного средства, соединительной крышки, фиксирующей гайки, смесительной камеры, внутренней часть соединительной крышки, шарнирного соединения, системы силиконовых трубок (рис. 1).
Струйная кислородо-сорбционная обработка осуществлялась с расстояния 10-15 см до раневой поверхности под углом, приближенным к 30-45о. Воздействие производилось один раз в сутки и продолжалось до 7 суток.
Исследование выполнено на 150 белых крысах линии Wistar в 5 группах по 30 животных в каждой: 4 контрольных и 1 опытной (табл. 1).
В 1-й контрольной группе лечение не проводилось. В остальных группах ежедневно проводились перевязки, которые во 2-й и 3-й контрольных группах были дополнены обработкой поверхности раны струей воздуха и кислорода, соответственно; в 4-й контрольной группе – аппликациями сорбента на раневую поверхность. В 1-й опытной группе ежедневные перевязки сочетались с применением разработанного метода, основанного на использовании струйной кислородо-сорбционной обработки (СКСО) раневой поверхности.
Моделирование ран проводили под наркозом препаратом «Золетил-100». В асептических условиях на предварительно выбритом участке в области холки скальпелем по шаблону иссекалась кожа, подкожная клетчатка с поверхностной фасцией, дефект промывался физиологическим раствором. Раны животных закрывались окклюзионными повязками.
Изучение эффективности СКСО проводили с использованием объективных (общее состояние животных, признаки воспаления /болезненность, отечность, гипе¬ре¬мия, локальная температура, экссудация, наличие грануляций, эпителизации и др.), планиметрических (площадь ран и скорость ее уменьшения); гистологических, гистохимических методов исследований. Оценку показателей производили сразу, на 1, 3, 5, 7, 14-е сутки после моделирования ран.
Статистическая обработка данных производилась с помощью методов вариационной статистики, использовались критерии Стьюдента (достоверным считалось различие при значении p≤0,05), Вилкоксона; выполнялось сравнение не связанных выборок с помощью критерия Манна-Уитни; для оценки связи между признаками проведен анализ Спирмена. При оформлении и проведении расчетов статистических данных применялся пакет прикладных компьютерных программ MSExel 2007.
Исследования проведены в строгом соответствии с положениями изложенными в «Конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных целей» (Страссбург, Франция, 1986), «Правилах лабораторной практики Российской Федерации» (приказ МЗ РФ №267 от 19.06.2003 г.), приказе МЗ СССР №755 от 12.08.1977 г. «О мерах по дальней¬шему совершенствованию форм работы с использованием лабораторных животных».
Результаты и их обсуждение
В 1-й контрольной группе купирование отека отмечалось в среднем на 3,26±0,27, во 2-й контрольной – на 2,86±0,41, в 3-й контрольной – на 2,76±0,35, 4-й контрольной – на 2,72±0,27 сутки (табл. 2). В 1-й опытной группе данный симптом воспаления не определялся, в среднем, с 2,47±0,32 суток от момента моделирования раны.
Гиперемия паравуальной области не визуализировалась в 1-й контрольной группе в среднем к 2,78±0,46, во 2-й контрольной – к 2,67±0,54, в 3-й контрольной – к 2,63±0,39, 4-й контрольной – к 2,51±0,35 суткам. В 1-й опытной группе данный симптом воспаления не определялся в среднем с 2,27±0,30 суток от момента моделирования раны.
Снижение объема раневого отделяемого до скудного в 1-й контрольной группе наблюдалось в среднем на 3,55±0,36, во 2-й и 3-й контрольных – на 2,75±0,36, в 4-й контрольной – на 2,67±0,30 сутки. В 1-й опытной группе данный показатель составил 2,42±0,38 суток.
При изучении площади ран у животных получены следующие результаты (табл. 3).
Средняя площадь ран перед началом лечения составляла 134,3±13,3 мм2. Достоверных различий данного показателя между группами выявлено не было. В 1-й контрольной группе площадь ран сразу после ранения составила в среднем 132,9±13,7 мм2, снижаясь к 1-м суткам от начала эксперимента на 37,6%, к 3-м суткам – на 60,8%, на 7-м суткам – на 77,6%, к 10-м суткам – на 86,9%. Во 2-й и 3-й контрольных группах изучаемый показатель уменьшался к 1-м суткам на 39,5% и 40,8%, на 3-и сутки – на 66,3% и 68,2%, на 7-е сутки – на 83,5% и 84,6%, на 10 сутки – на 92,9% и 93,6% по сравнению с исходными данными соответственно. В 4-й контрольной группе площадь раны сокращалась к 1-м суткам на 39,0%, к 3-м суткам – на 71,6%, к 7-м – на 88,4%, к 10 суткам – на 98,2%. В 1-й опытной группе – на 42,7%, 74,0%, 90,3% и 99,5% по сравнению с данными, полученными сразу после моделирования травмы.
Определение РНК у животных в 1-й контрольной группы на 1-е сутки исследования выявило базофильные субстрации различной степени интенсивности, наиболее выраженные по ходу базального и шиповатого слоев, что косвенно указывает на активность метаболизма в этой области. Оптическая плотность РНК в клетках базаль¬ного и шиповатого слоев в среднем составила 0,24±0,01 усл. ед. (табл. 4). При определении SH-групп в пределах эпидермиса наибольшее их количество было выявлено в поверхностных слоях интактного эпителия по сравнению с паравуальной областью, менее выраженная реакция отмечается в более глубоких слоях. Уровень оптической плотности SH-групп в клетках базального и шиповатого слоев на 1-е сутки был равен 0,26±0,01 усл. ед. На 3-и сутки выраженность реакции на РНК стала более интенсивной в глубоких слоях эпидермиса, в отдельных случаях наблюдалось расположение базофильного материала перинуклеарно. Среднее значение оптической плотности РНК составило 0,26±0,01 усл. ед. Анализ особенностей распределения сульфгидрильных групп в пределах эпидермиса не выявил существенных различий. Средняя оптическая плотность SH-групп в клетках базального и шиповатого слоев на 3-и сутки составила 0,26±0,01 усл. ед. На 7-е и 10-е сутки у животных 1-й контрольной группы в зоне дефекта наблюдалась дальнейшая активизация обменных процессов, что подтверждалось ростом оптической плотности РНК в среднем до 0,30±0,01 усл. ед. и 0,31±0,01 усл. ед., количества сульфгидрильных групп – до 0,28±0,02 усл. ед. и 0,27±0,01 усл. ед.
Во 2-й контрольной группе на 1-е сутки исследования выявлялась умеренная базофилия с более выраженной реакцией в пределах базального и шиповатого слоев с показателями оптической плотности РНК в среднем 0,25±0,01 усл. ед. Уровень SH-групп составил 0,26±0,02 усл. ед. На 3-и сутки в указанной группе исследования наблюдалась активизация метаболической активности – среднее значение оптической плотности увеличилось до 0,27±0,01 усл. ед., реэпителизация раны с незначительным ростом показателей оптической плотности SH-групп до 0,26±0,01 усл. ед. На 7-е сутки во 2-й контрольной группе отмечается практическое восстановление целостности эпидермиса у большинства животных, что нашло отражение в росте среднего значения оптической плотности РНК до 0,31±0,02 усл. ед. SH-группы регистрировались преимущественно в поверхностных слоях, что могло свидетельствовать о протекании процессов ороговения эпителия, среднее значение SH-группы в указанный срок достигло 0,29±0,01 усл. ед. На 10 сутки изучаемые показатели составили 0,32±0,02 и 0,27±0,01 усл. ед.
В 3-й контрольной группе на 1-е сутки выявлен рост значений РНК до 0,25±0,01 усл. ед., SH-групп – до 0,27±0,02 усл. ед. На 3-и сутки наблюдается дальнейшая активизация процессов репарации, о чем свидетельствует увеличение уровня РНК до 0,27±0,01 усл.ед., со стабилизацией показателя оптической плотности SH-групп на 0,27±0,02 усл. ед. На 7-е и 10-е сутки у животных 3-й контрольной группы на фоне восстановления эпительного покрова значение оптической плотности РНК в среднем составило 0,32±0,01 и 0,32±0,01 усл. ед., SH-групп – 0,29±0,01 и 0,28±0,02 усл. ед., соответственно.
В 4-й контрольной группе на 1-е сутки показатели оптической плотности РНК в среднем были равны 0,26±0,01 усл. ед., SH-групп – 0,28±0,02 усл. ед. Увеличение уровня сульфгидрильных групп указывает на активизацию репаративных процессов, т.к. они играют важную роль в процессах восстановления эпителиальных клеток. На 3-и сутки на фоне восстановления кожных покровов, оптическая плотность РНК в среднем составила 0,28±0,01 усл. ед., SH-групп – 0,28±0,02 усл. ед., т.е. осталась на исходном уровне. На 7-е и 10-е сутки дефект уже заполнен сформированным эпидермисом и оптическая плотность РНК достигла 0,32±0,02 и 0,33±0,02 усл. ед., SH-групп – 0,31±0,02 и 0,29±0,02 усл. ед., соответственно.
В 1-й опытной группе сохраняется динамика восстановительных процессов: накопление РНК в процессе эпидермизации раны; повышение содержания SH-групп по мере дифференцировки эпидермиса с последующим снижением, что соответствует завершению процессов стратификации в области раны, но уровень гистохимических реакций достигают наибольших значений составляя по уровню РНК в указанные сроки 0,26±0,01, 0,27±0,01, 0,32±0,02 и 0,34±0,02 усл. ед., по уровня SH-групп – 0,28±0,02, 0,28±0,02, 0,34±0,02 и 0,28±0,02 усл. ед.
Выводы
1. Обработка ран струей кислорода (3-я контрольная группа) практически не имеет преимуществ по сравнению с обработкой струей воздуха (2-я контрольная группа).
2. Применение сорбента (4-я контрольная группа) и метода струйной кислородо-сорбционной обработки (1-я основная группа) приводило к наиболее выраженным положительным изменения – ускорение купирования изучаемых симптомов в 1,1–1,3 раза и в 1,2-1,5 раз, соответственно, по сравнению с данными полученными в 1-й контрольной группе. В совокупности, средняя площадь ран была минимальна в 1-й опытной группе, где данный показатель составил к 3-м и 10 суткам – 74,0% и 99,5% по сравнению с исходными данными.
3. Косвенно наиболее высокая активность репаративных процессов в течение всего периода наблюдения в 4-й контрольной и 1-й основной группах подтверждается показателями средней оптической плотности РНК и SH-групп, а их стремление к нормализации к 10-м суткам может указывать на завершение процессов стратификации в области раны.

Dmitry Valerievich Arkhipov

N.N. Burdenko Voronezh state medical University

Author for correspondence.
Email: mail@vestnik-surgery.com

Russian Federation, Voronezh, Russian Federation

post-graduate student of the Department of General surgery of N.N. Burdenko Voronezh state medical University

Alexander Alekseevich Andreev

N.N. Burdenko Voronezh state medical University

Email: sugery@mail.ru

Russian Federation, Voronezh, Russian Federation

M.D., Professor of the Department of General surgery of N.N. Burdenko Voronezh state medical University

Dmitry Andreevich Atyakshin

Research Institute of experimental biology and medicine

Email: earth-mars38@yandex.ru

Russian Federation, Voronezh, Russian Federation

Director of the scientific research Institute of experimental biology and medicine, head of the laboratory of molecular morphology and immune histochemistry

Anton Petrovich Ostroushko

N.N. Burdenko Voronezh state medical University

Email: antonostroushko@yandex.ru

Russian Federation, Voronezh, Russian Federation

Ph.D., associate Professor of General surgery, N.N. Burdenko Voronezh state medical University

  1. Kuzin MI, Kostyuchenok BM. Rany i ranevaya infektsiya. Moskva.Meditsina. 1990; 592. (in Russ.)
  2. Shishmanyan DB. Characteristics of emergency reception of maxillofacial Department. Byulleten' meditsinskikh internet-konferentsii. 2015; 5: 10: 1166. (in Russ.)
  3. Akers KS, Mende K, Cheatle KA. Biofilms and persistent wound infections in United States military trauma patients: a case-control analysis. BM C Infect Dis. 2014; 8: 14: 190.
  4. Murphy-Lavoie HM, Bhimji SS. Diabetic, Foot infections. StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. 2017.
  5. Izmailov AG, Dobrokvashin SV, Volkov DE. New approaches in local drug treatment of infected soft tissue wounds. Prakticheskaya meditsina. 2015; 6 (91): 67-71. (in Russ.)
  6. Smotrin SM, Oslavskii AI, Melamed VD, Grakovich PN. Sorption-drainage devices in complex treatment of purulent wounds and soft tissue abscesses. Novosti khirurgii. 2016; 24: 5: 457-464. (in Russ.)
  7. Shulutko AM, Osmanov EG, Gogokhiya TR, Khmyrova SE. Application of plasma flows in patients with surgical soft tissue infection. Vestnik khirurgii im. I.I. Grekova. 2017; 176: 1: 65-69. (in Russ.)
  8. Vinnik YuS, Plakhotnikova AM, Kirichenko AK. The use of a directed flow of ozone-oxygen gas mixture to sanitize a purulent wound in the experiment. Novosti khirurgii. 2015; 23: 4: 372-378. (in Russ.)
  9. Girev EA, Zarivchatskii MF, Orlov OA, Shavkunov SP. Study of oxygen concentration in the soft tissues of the surgical wound edge in gastric cancer surgery. Zdorov'e sem'i – 21 vek. 2015; 1: 57-67. (in Russ.)
  10. Kabisova GS. Sravnitel'nyi analiz effektivnosti sovremennykh form dreniruyushchikh sorbentov v kompleksnom lechenii bol'nykh s gnoino-vospalitel'nymi zabolevaniyami chelyustno-litsevoi oblasti: dissertatsiya kandidata med. nauk. Moskva. 2013;131. (in Russ.)
  11. Spiridonova TG. Lokal'naya ozono-kislorodnaya terapiya v kompleksnom lechenii ozhogov konechnostei: avtoreferat dissertatsii kandidata med. nauk. Moskva. 1994; 24. (in Russ.)
  12. Chernykh AV. Eksperimental'no-klinicheskoe obosnovanie mestnogo primeneniya gidrofil'nykh granulirovannykh sorbentov s gemostaticheskoi i reparativnoi tsel'yu: avtoreferat dissertatsii doktora med. nauk. Voronezh. 1999; 43. (in Russ.)
  13. Shin FE. Lechenie gnoinykh ran kremniiorganicheskimi sorbentami i kompleksnym primeneniem sorbenta «Aerosila» s UFO-autokrovi (eksperimental'no-klinicheskoe issledovanie): avtoreferat dissertatsii kandidata med. nauk. Moskva. 1995; 18. (in Russ.)

Views

Abstract - 19

PDF (Russian) - 11

PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2019 Arkhipov D.V., Andreev A.A., Atyakshin D.A., Ostroushko A.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies