Применение генератора холодной плазмы атмосферного давления для аппаратного лечения повреждённой кожи и мягких тканей крупных домашних животных

Статья из журнала "Иппология и ветеринария" 3(25)2017.

 

    Разработка технологий генерации холодной плазмы атмосферного давления (CAP – сold atmospheric plasma) сделала возможным применение плазмы в биологии, медицине человека и ветеринарии. Для биомедицинских приложений основными источниками генерации САР служат различные формы тлеющего разряда атмосферного давления. Отличительной особенностью холодной плазмы является низкая энергия электронов (~1-3 эВ), при этом неравновесность плазмы характеризуется низкой температурой ионов и рабочего газа (менее 40°C). Это позволяет использовать плазму для воздействия не- посредственно на живые клетки и ткани. Основными факторами воздействия плазмы на объект являются электромагнитное поле, УФ излучение, заряженные частицы (электроны и ионы) и активные нейтральные частицы. В воздушной среде генерируются главным образом активные формы кислорода и азота (ROS reactive  oxygen  species – O,  O2-,  O3, H2O2, RNS reactive nitrogen species – N, NO, NO2, NO3, N2O5).

   Одним  из  первых  изученных  биологических эффектов холодной плазмы, который имеет крайне большое значение, стало эффективное антимикробное действие. Оно было показано при исследованиях в различных системах, in vitro, в биопленках, на поверхности ран и внутриклеточно. Показана эффективность в отношении синегнойной палочки (Pseudomonas  aeruginosa), золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus), Staphylococcus epidermis, Enterococcus mundtii, Streptococcus pyogenes, кишечной палочки (Escherichia coli). Кроме того, было выявлено фунгицидное действие в отношении патогенных грибов Candida albicans и др., а также противовирусное действие в отношении аденовирусов и др. В условиях кризиса антибиотиков и выработавшейся лекарственной устойчи- вости патогенной микрофлоры технологии, эффективные в борьбе с микробами, стали перспективной альтернативой традиционным подходам санации, стерилизации и деконтаминации.

    Другим полезным для практического применения свойством холодной плазмы является действие оксида азота (NO) как полифункционального физиологического регулятора. Показано, что плазмохимическое воздействие стимулирует процессы тканевой регенерации путём активации иммунных клеток, фибробластов кожи и региональных стволовых клеток. В результате этого увеличивается выработка коллагена, увеличивается эффективность структурирования внеклеточного матрикса, происходит уменьшение площади раны путём стягивания её краёв. Кроме того, активируются процессы восстановления сосудистых и нервных сетей в повреждённом участке ткани.. Дополнительным преимуществом использования холодной плазмы в травматологии и хирургии является способность ускорять процесс образования кровяного сгустка, т.е. гемостатический эффект.

  Таким образом, описанные свойства делают возможным использование установок, генерирующих холодную плазму атмосферного давления в качестве эффективных реабилитационных средств при реконструкции сложных глубоких инфицированных дефектов кожи и мягких тканей (ран, свищей, трофических язв, открытых переломов), ожогов, кожных заболеваний (дерматитов, экзем, лишая).

    У лошадей очищение ран протекает по гнойно-ферментативному типу. Характеризуется он гнойно-экссудативными явлениями, идущими при выраженной гидратации, возникающей после ранения в виде травматического, затем воспалительного отёков. На этом фоне раз- вивается гнойно-ферментативный процесс, в результате которого происходит ферментативное разжижение мёртвых тканей, подавление микробов, выведение во внешнюю среду  инородных  тел  и других загрязнений вместе с гнойным экссудатом. В случаях задержки гноя в ране     гнойно-резорбтивная    лихорадка при этом типе очищения оказывается более выраженной и может негативно сказываться на общем состоянии животного. Грануляционная ткань, образующаяся при заживлении раны, может быть легко травмирована, что сопровождается сильными кровотечениями. Затягивание заживления приводит к формированию большой массы грубой рубцовой ткани, которая неэластична и стянута, ограничивает подвижность. Зачастую в местах наибольшего натяжения кожи происходят разрывы. Такие повреждения могут быть инфицированы и послужить причи- ной длительного незаживления ран. Эти особенности тканевой регенерации осложняют лечение ран кожного покрова и мягких тканей лошадей.

    В ветеринарии тема борьбы с патогенной микрофлорой, а также лечения вызванных или сопровождаемых её развитием заболеваний является даже более актуальной, чем в медицине человека. Зачастую применение антибиотиков при лечении животных приводит к наступлению неблагоприятных побочных эффектов и летальности. В силу особенностей поведения животных манипуляции по обработке ран и наложению повязок затруднены. В этом контексте особенно ценна технология, позволяющая не до- пустить инфицирования раны, стимулирующая процессы тканевой регенерации и позволяющая добиться заживления максимально быстро, без патологических грануляций и рубцевания.

Материалы и методы исследования

    В отличие от ряда известных типов источников плазмы, в настоящей статье описан метод генерации САР в воздухе с использованием игольчатой системы электродов положительной полярности в условиях развития периодического разряда наносекундной длительности. Постоянное напряжение величиной U = 8-20 kV прикладывалось к стальной игле (или си- стеме игл) через высокоомное (> 50 MΩ) балластное сопротивление. При этом касание иглой или генерируемой плазмой поверхности живого объекта являлось безопасным с точки зрения возможности поражения электрическим током. Радиус закругления игл составлял ~ 40 мкм. Генерация плазмы осуществлялась в результате развития импульсного стримерного разряда в воздушном зазоре d = 3-10 mm между иглой и поверхностью обрабатываемого объекта. Для ограниченного клинического исследования были отобраны пять лошадей с повреждениями кожи и мягких тканей конечностей. Все клинические случаи характеризовались значительной микробной контаминацией раны, наличием в ране гематомы и некротических тканей. Также регистрировали общее неблагоприятное состояние организма пациента. ​​

Для всех случаев была характерна низкая динамика и эффективность заживления с помощью традиционных способов лечения (местное применение антисептиков, наложение стерильных повязок с рано- заживляющими препаратами, системного использование антибиотиков). Бак- териологические посевы выявили, что раны были инфицированы золотистым стафилококком (Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermis, Enterococcus mundtii), кишечной палочкой (Escherichia coli), плесневыми грибами (Aspergillus fumigatus и Rhizopus sp).

 

(Рис.1 Плазменная терапия длительно незаживающей раны на конечности лошади с помощью портативного генератора холодной плазмы атмосферного давления.)

 

   Лечение ран с помощью проведения плазменной терапии осуществляли раз в неделю в виде монотерапии (дополнительно не использовали местную обработку антисептиками и наложение стерильных повязок с ранозаживляющими препаратами и т.д.). Использовали непосредственное (прямое) воздействие плазмы на обрабатываемую поверхность, при котором иглу располагали на расстоянии 5 мм от поверхности раны (Рис.1).

 Продолжительность воздействия зависела от площади раневого дефекта, но не превышала 10-15 мин. Для полного заживления ран было необходимо по 2-3 раунда терапии.

Результаты исследований и их обсуждение

    Данные динамики лечения с помощью плазменной терапии  свидетельствовали о полном отсутствии гнойных осложнений у животных, начиная с первого раунда терапии. Первая неделя лечения характеризовалась очищением раны от гнойных масс и умеренной грануляцией. Рана была более сухой, грануляционная ткань не кровоточила. На вторую неделю наблюдали процессы эпителизации и частичное смыкание краев раны. Третья неделя характеризовалась полным заживлением раны. При этом не формировалось избыточного количества рубцовой ткани (Рис.2).

   После полного заживления ран всем животным была проведена регенеративная терапия с помощью местных инъекций богатой тромбоцитами плазмы с целью дальнейшего ремоделирования рубцовой ткани.

(Рис.2  Динамика заживления раны на дистальных участках конечностей лошади в ходе проведения плазменной терапии: А – рана до начала лечения (наличие микробной контаминации, гематомы и некротических тканей); Б – первая неделя лечения (очищение раны от гнойных масс и умеренной грануляцией); В – вторая неделя лечения (начало эпителизации и частичного смыкания краев раны); Г – третья неделя лечения (заживление без большого объёма рубцовой ткани).

 

Выводы

   Применение плазменных технологий в ветеринарии обладает рядом преимуществ, к которым можно отнести безболезненность и атравматичность воздействия, значительное ускорение заживления повреждений, практически полное отсутствие   воспалительных   процессов в обработанных плазмой участках ткани, отсутствие побочных эффектов. При общем удобстве использования портативного генератора холодной плазмы атмосферного давления, частоты и уровни электромагнитных излучений обеспечивают отсутствие воздействий вредных электромагнитных полей, врач и пациент застрахованы от поражения электрическим током. Таким образом, использование специализированных плазменных генераторов является эффективной и безопасной альтернативой/дополнением для традиционных способов лечения травматологических патологий у крупных домашних животных.

 

 

Please reload

Избранные посты

I'm busy working on my blog posts. Watch this space!

Please reload

Недавние посты
Please reload

Архив