АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ ПЛАЗМЕННОГО ПОТОКА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ И НА ПРАКТИКЕ

Резюме: В исследовании изучалось антибактериальное действие плазменного потока. Эксперимент представлен двумя сериями опытов по облучению культур золотистого стафилококка и синегнойной палочки плазменным потоком в режиме «физиотерапия». Клиническая часть исследования посвящена определению антибактериального действия плазменного потока при лечении гнойных ран. «In vitro» получено достоверное снижение микробного числа на 2 порядка. При обработке ран плазменным потоком также получены  достоверные данные о снижении микробного числа при воздействии данного фактора на поверхность раны.

Ключевые слова: плазменный скальпель, гнойная рана, абсцесс, флегмона.

Введение. В структуре первичной обращаемости к общему хирургу частота гнойно-воспалительных заболеваний мягких тканей достигает 70%, причем имеется тенденция к росту данной патологии [2, 5].   Возрастание операционной активности порождает увеличения числа инфекции области хирургического вмешательства, зачастую с внутрибольничной флорой в качестве инфицирующего агента. Наблюдается появление полирезистентных к антибактериальным препаратам штаммов возбудителей. Поэтому проблема лечения данной патологии остается актуальной. Поиск и разработка новых немедикаментозных средств с антибактериальным эффектом – одно из приоритетных направлений физического раздела медицины.

Плазма – самое распространенное, самое энергоемкое и очень нестабильное из четырех состояний вещества. Она представляет собой вещество, состоящее из ионов любого элемента периодической системы Д.И. Менделеева. Вещество переходит в состояние плазмы под воздействием больших затрат энергии извне. Ввиду нестабильности плазмы «гибель» ее происходит с выбросом большого количества энергии (световой, тяготеющей к ультрафиолетовому спектру, и тепловой – до +15000^оС).

К возможным лечебным факторам плазменного потока следует отнести наличие излучения ультрафиолетового спектра и активного изомера кислорода – озона.

В связи с этим целью настоящего исследования явилось изучение антимикробных свойств плазменного потока в эксперименте и на практике.

Материалы и методы.

Исследование состояло из лабораторной и клинической частей.

Принцип получения плазменного потока в данном исследовании был основан на прохождении инертного газа (гелия или аргона) через электрический разряд большой мощности. Этот физический эффект преобразований энергии использован в рабочем органе плазменного скальпеля конструкции А.С. Береснева – плазмотроне.

Источником плазменного излучения являлась установка плазменно-дуговая СУПР-2М производства Смоленского авиаремонтного завода. В сериях опытов использовался, так называемый, физиотерапевтический плазмотрон, генерирующий расфокусированный поток плазмы.

Режимы обработки: режим "резка", давление газа 0,4 атм., сила тока 30А, дистанция 25 см, при которой коагулирующие свойства плазменного потока не выражены (температура в зоне воздействия составляет 40-42^оС), длительность воздействия 10 минут, выполняемого сканирующими движениями, исключающими кумулятивный тепловой эффект.

Лабораторная часть исследования заключалась в двух сериях опытов, в ходе которых проводилась обработка плазменным потоком чистых культур основного внебольничного возбудителя раневой инфекции (St. аureus) и основного внутрибольничного возбудителя (Ps. аerginosa), засеянных на плотные питательные среды чашек Петри (железо-сывороточный агар и кровяной агар, соответственно).

В каждой серии опытов выполнено по 10 посевов. После инкубации в термостате при температуре 37^оС 24 часа производился подсчет выросших колоний полуколичественным методом в соответствии с методикой, утвержденной на территории России [3]. Число выросших колоний сравнивалось с контрольными посевами, не обработанными плазменным потоком.

Клиническая часть исследования включала лечение плазменным потоком ран 42 пациентов с гнойно-воспалительными заболеваниями мягких тканей тела (флегмоны, абсцессы). В вышеуказанных режимах  проводилась троекратная обработка ран на 2-е, 4-е, 6-е сутки раневого процесса (то есть в первую фазу, когда наиболее выражено значение бактериального фактора).

Контрольная группа из 101 больного не получала такого воздействия.

По возрастному, половому составу, тяжести патологии (в соответствии с классификацией глубины поражения по Ahrenholz, 1991.), наличию сопутствующей патологии, а также основным компонентам местного и общего лечения данные группы больных не различались.

Для оценки клинической эффективности лечения использовался качественный бактериологический анализ, а также определение бактериальной обсемененности путем простой микроскопии с определением относительного и абсолютного количества микробных тел [4].

Качественный бактериологический контроль проводился путем выполнения посевов раневого отделяемого на среды, на 1-е и 7-е сутки раневого процесса.

Относительная величина микробной обсемененности раны определялась количеством микробных тел на 100 нейтрофилов. Полуколичественная абсолютная величина микробной обсемененности определялась по следующим градациям: (–)микрофлора не обнаружена; (±) единичные микробы в отдельных местах препарата; (+) немногочисленные разрозненные микробы в большинстве полей зрения; (++) обильная микрофлора, локализующаяся в виде скоплений или равномерно покрывающая весь препарат. Таким образом, определялась степень микробной обсемененности раны путем простой микроскопии – 0, 1-я, 2-я степень.

Статистическая обработка данных, расчет достоверности различий полученных результатов проводились с применением  программы Biostat 4.03. Доверительные интервалы для средних значений анализируемых показателей вычислены для р=0,05.

Значимость различий количественных показателей определяли по критерию Манна-Уитни. Значимость различий качественных показателей  определяли с помощью критерия χ²  для четырехпольной таблицы.

Различия анализируемых количественных и качественных показателей при проверке гипотез считали значимыми при р£0,05 [1].

Результаты бактериологического исследования были следующими.

В лабораторной части исследования среди колоний St. aureus в контрольной группе во всех посевах определялся сплошной рост микробов (IV степень роста). В основной группе в 9 случаях из 10 получен скудный рост бактериальной культуры стафилококка (II степень роста), в одном из случаев – умеренный рост бактериальных колоний (III степень роста) (табл. 1). Таким образом,  в 90% посевов золотистого стафилококка получено снижение роста бактериальных культур на 2 порядка (р<0,001), что  определили, как бактериостатическое действие плазменного потока.

Среди культур синегнойной палочки в группе контроля, не подвергавшейся обработке плазменным потоком, во всех посевах рост колоний соответствовал IV степени. В основной группе, при слепом методе подсчета, во всех опытах рост колоний соответствовал II степени. Таким образом, обработка «in vitro» плазменным потоком культур синегнойной палочки в 100% (в 10 из 10) случаев снижает микробное число на 2 порядка (табл. 1).

Таблица 1.

Количественный анализ выросших колоний «in vitro»

В клинической части в группе контроля в 88,89% случаев результат посевов был положительным, причем в большинстве (56,25%) положительных посевов выделены возбудители внутрибольничной инфекции. В основной группе возбудитель высевался у 57,14% больных, процент вторичного внутрибольничного инфицирования достигал 50%.

Начальное число микробных тел на 1000 лейкоцитов в контрольной и основной группе было: 3,75∙10⁴±2,22∙10³ и 3,91∙10⁴±2,65∙10³ соответственно,   сравнение величин показало, что р = 0,696, т.е. группы сопоставимы по относительному количеству микробных тел в ране (рис. 1).

Рис. 1. Динамика изменения количества микробных тел.

На четвертые сутки раневого процесса (на вторые сутки после первой обработки раны плазменным потоком) количество микробных тел в контрольной и основной группе составило: 1,3∙10⁴±1,73∙10³ в контрольной группе и 8,7∙10³±6,8∙10² в основной, т.е. отмечено снижение (р=0,009) показателя в основной группе. В этот период микробное число в группе контроля было в полтора раза больше, чем в основной.

Далее на 6-е сутки микробное число в группе контроля составило 5,5∙10³±1,1∙10³  на 1000 лейкоцитов, в основной группе – в 1,4 раза меньше - 3,9∙10³±6,3∙10²  (р=0,019). На 8-е сутки раневого процесса микробное число в контрольной группе составило 2,8∙10³±4,2∙10² , в основной - 2,1∙10³±3,5∙10²  (р=0,013). В других сроках контроля течения раневого процесса выявлялась тенденция к снижению микробного числа в основной группе больных, однако, это преимущество не являлось статистически достоверным.

Как видно, количество микробных тел относительно количества лейкоцитов было достоверно меньше в основной группе на 6-е, 8-е сутки раневого процесса, а после окончания курса плазменной обработки ран (на 10-е, 12-е, 14-е, 16-е сутки) достоверных различий в количестве микробных тел не установлено (рис. 1).

Необходимо отметить, что микроорганизмы в ранах больных  контрольной и основной групп выявлялись до конца анализируемого периода (16-х суток раневого процесса), когда воспалительная фаза процесса заживления должна уже закончиться. Причем, количество микробных тел в поздние сроки наблюдения было большим (1,4∙10²±3,78∙10¹ в группе контроля и 1,3∙10²±3,5∙10¹ на 100 нейтрофилов).

Таким образом, при оценке различий в показателях микробной обсемененности ран по критерию Манна-Уитни статистически достоверное преимущество получено на 4-е, 6-е, 8-е сутки раневого процесса (то есть во время проведения курса плазменной обработки). Полученные данные свидетельствуют об эффективности применения плазменного потока.

При полуколичественном определении числа микробных тел в мазке-отпечатке, несмотря на отрицательные посевы раневого отделяемого, при иммерсионной микроскопии во всех пробах обнаруживались микроорганизмы.

Статистически достоверное преимущество обработки плазменным потоком получено только на 4-е сутки раневого процесса (р<0,001). При этом обсемененность первой степени в ранах, подвергавшихся обработке плазменным потоком, встречалась более чем в 3 раза чаще, чем в группе контроля (4,44% и 16,22% соответственно). Микробная обсемененность второй степени в основной группе встречалась у 20% больных  основной группы и 54,05% пациентов группы контроля. Микробная обсемененность третьей степени в группе контроля встречалась более чем в 2,5 раза чаще, чем в основной группе. Динамика изменения соотношения микробной обсемененности представлена в табл. 2.

Таблица 2.

Динамика степени микробной обсемененности ран

Обсуждения и выводы.

Таким образом, на основании состава плазменного потока, данных экспериментального и клинического исследования можно рекомендовать применение плазменного потока в качестве дополнительного антибактериального фактора при обработке гнойных ран.