СПОСОБ УДАЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТКАНИ
METHOD OF BIOLOGICAL TISSUE ABLATION

Изобретение относится к области медицины и может использоваться в практике удаления различных тканей, имеющих патологические изменения (опухолей, аденом, кист, полипов, язв, келоидных образований, грануляционных тканей, мозолей, и т.п.).
Патологические ткани образуются в организме из-за множества как внешних, так и внутренних факторов. Причины образования некоторых видов опухолей науке не известны до сих пор.
Наличие в организме клеточных структур с патологией строения значительно угнетает жизненные функции и может привести даже к гибели организма.
Поэтому проблема уничтожения подобных патологических клеточных структур, возникших в живом организме, весьма насущна.
Удаление таких структур может быть весьма сложным процессом, например, если опухоль образовалась в структурах головного мозга, печени или других паренхиматозных органах, на стенке или около стенки крупной артерии.
Существует несколько способов удаления патологических тканей.
1. Механическое, методом хирургической операции, удаление патологической структуры тканей, с последующим наложением лигатур или скоб на пересеченные сосуды, по которым к патологической группе тканей подходила и отходила кровь, либо завариванием поврежденных сосудов различными видами коагуляторов, стягиванием и подшиванием краев образовавшейся раны.
2. Вытравливание, выжигание кусочка патологической ткани при помощи различных кислот или щелочей. Обычно применяют при различных патологиях кожи. При патологиях внутренних органов применение этого способа очень редко.
3. Механическое удаление патологической ткани при помощи фрезы. Обычно применяют при операциях на костях. При ампутациях.
4. Выжигание патологической ткани каким-либо нагретым предметом. Также применяется в наше время очень редко.
5. Криодеструкция. Разрушение патологических тканей замораживанием. В результате чего вода, содержащаяся в клеточном и межклеточном пространстве, превращается в лед и разрушает клетки патологических тканей. Важно, что при ее осуществлении не происходит тепловой денатурации белков и нуклеиновых кислот в тканях, окружающих разрушаемые патологические ткани.
6. Последовательное, за несколько сеансов, воздействие на патологические ткани, предварительно насыщенные специальными химическими веществами, ионизирующими излучениями (радиотерапия). При этом ионизирующее излучение повреждает объемы выше и ниже лежащих тканей не столь значительно, как патологические ткани, предварительно насыщенные специальными химическими веществами.
7. Насыщение патологических тканей различными химическими веществами (химиотерапия), которые, в конце концов, приводят к гибели обработанных патологических тканей.
К сожалению, все эти способы часто или не позволяют избавиться от патологической ткани полностью, или значительно повреждают окололежащие здоровые ткани, что замедляет процесс восстановления прооперированного организма, а в некоторых случаях, например в случае ошибки при удалении опухоли со стенки артерии, зрительного или слухового нерва, позвоночного столба, может привести даже к летальным исходам или утрате функции зрения, слуха, подвижности - тяжелой инвалидности пациента.
При применении метода криодеструкции необходимо наличие специального оборудования (сосуды Дьюара), а также наличие сжиженного азота. Сроки хранения сжиженного азота весьма ограничены, что затрудняет применение метода криодеструкции в отдаленных клиниках, не имеющих дорогостоящих компрессорных станций для получения сжиженного азота.
Так же, при методе криодеструкции довольно сложно определить время воздействия на уничтожаемую ткань. Если время воздействия будет недостаточным, то патологическая структура ткани разрушится не полностью и впоследствии вновь возобновит свой рост. Если время воздействия при криодеструкции будет избыточным, то значительно пострадают окололежащие здоровые ткани.
При применении радиотерапии и химиотерапии значительный урон наносится всему организму пациента, что требует впоследствии длительного и дорогостоящего восстановительного лечения.
При применении для выжигания патологических тканей нагретых предметов, лазеров, электрических и плазменных коагуляторов происходит распространение тепла от нагретого предмета, лазерного излучения, электро- или радиоразряда на расстояние в 3-50 мм в подлежащие и окололежащие ткани. При этом происходит полное термическое поражение и уничтожение подлежащих и окололежащих тканей на расстояние в 3-50 мм от места воздействия, как в глубину, так и с боков выжигаемого объема. К тому же мощность существующих медицинских лазеров, электро- и радиокоагуляторов не позволяет выжечь большие, объемом более 5 куб. см, структуры патологических тканей.
Это вызывает впоследствии при заживлении замещение термически уничтоженных тканей соединительной рубцовой тканью, что приводит к образованию внутренних и внешних рубцов и шрамов на месте удаленной структуры патологических тканей.
По сравнению с удалением патологических тканей лазерными и коагуляционными методами следует отметить, что при применении радиотерапии и химиотерапии необходимо провести большое количество сеансов обработки структур патологических тканей пациента ионизирующим излучением или химическими веществами - не менее 2-3 сеансов, обычно от 5 до 30 сеансов. Промежуток времени между сеансами составляет не менее 1 месяца. Соответственно, время удаления структуры патологической ткани, при необходимости, скажем, проведения 5 сеансов, растягивается минимум на 6-8 месяцев. Иногда до 2-3 лет.
При применении данной методики удаление структур патологической ткани происходит за 1 раз. Через 2-4 недели после заживления структура патологической ткани уже отсутствует.
Известен способ удаления патологических тканей методом радиочастотной абляции, заключающимся в том, что вводят игольчатый электрод или электроды в ткань и создают с их помощью в ткани ток высокой частоты, вызывающий нагрев и разрушение ткани (см., например, WO 2008/127910 A1, 23.10.2008; WO 2008/142686 А2, 27.11.2008; US 2009/0082762, 26.03.2009; Описание методики радиочастотной абляции http://www.reepl.ru/index.php&p=MC8xOC81My8xNjOvNjUx).
Недостатком данного способа является наличие продуктов разложения ткани и, так же как и в предыдущих способах, термическое поражение подлежащей и окололежащей ткани. Как уже указывалось, это вызывает впоследствии при заживлении замещение термически уничтоженных тканей соединительной рубцовой тканью, что приводит к образованию внутренних и внешних рубцов и шрамов на месте удаленной структуры патологических тканей.
Наиболее близким к предложенному является способ эндоскопического удаления полипов желудочно-кишечного тракта путем однократного или многократного воздействия на полип высокочастотным электродуговым разрядом, создаваемым между концом стержневого электрода диаметром 2-5 мм и удаляемым полипом при расстоянии между ними 0,1-1 мм, до полного удаления полипа (см. RU 2238057 С2, опубл. 20.06 2004).
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение удаления биологической ткани с минимальной глубиной термического поражения ткани.
-1
Технический результат достигается тем, что в способе удаления биологической ткани, заключающемся в том, что воздействуют на ткань путем создания электрического разряда между расположенным на расстоянии от поверхности ткани электродом и поверхностью ткани, согласно изобретению воздействие на ткань осуществляют с помощью игольчатого электрода путем выжигания ткани до образования газообразных продуктов, при этом расстояние между электродом и поверхностью биологической ткани составляет от 0,01 до 30 мм, величина напряжения разряда составляет от 20 до 30000 В, а частота от 1 до 2000000 сек (от 1 Гц до 2 МГц).
Использование игольчатого электрода и электрического разряда низкой и средней частоты (в отличие от ВЧ электродугового разряда в ближайшем аналоге) позволяет снизить глубину термического поражения ткани до 0,1-0,2 мм, то есть практически его исключить.
При малых размерах патологически измененной ткани выжигание ткани осуществляют в одной точке с образованием лунки.
При больших размерах патологически измененной ткани выжигание осуществляют многократно в различных точках поверхности ткани с образованием в каждой точке лунки и удаления ткани путем последовательного образования соединяющихся друг с другом множества лунок.
Выжигание можно также осуществлять послойно путем сканирования ткани игольчатым электродом при поддержании между ними разряда.
При ампутации органа или части органа выжигание осуществляют путем углубления в ткань по линии ампутации до полного отделения органа или части органа.
При этом наиболее желательным является расстояние между электродом и поверхностью биологической ткани от 0,5 до 10 мм.
Желательно, чтобы перед воздействием на структуру биологических тканей осуществляли их предварительное охлаждение на 5-50°C.
Предлагаемый способ удаления биологической ткани состоит в том, что для удаления структур патологических тканей используют источник низкочастотного или среднечастотного напряжения с одним игольчатым электродом. Например, таким источником напряжения может служить устройство, описанное в патенте РФ №2191113, в котором игольчатый электрод выступает за края отверстия сопла. При этом используется режим работы устройства без подачи газа. Для осуществления заявленного способа также может использоваться устройство по патенту РФ №2100013, в котором игольчатый электрод выступает за края отверстия сопла. На игольчатом электроде создается переменное квазистатическое электрическое поле. Оператор приближает игольчатый электрод излучающей головки к поверхности удаляемого участка патологической ткани на расстояние от 0,01 мм до 30 мм. При достижении на игольчатом электроде плотности квазистатических зарядов, достаточной для электрического пробоя расстояния от кожи пациента до острия игольчатого электрода, происходит квазистатический разряд.
Таких разрядов происходит от 1 до 2.000.000 в секунду, в зависимости от электрической мощности, подаваемой в излучающую головку, и от расстояния от острия игольчатого электрода до кожи пациента.
При этом острие игольчатого электрода и плоскость кожи пациента создают систему, аналогичную вакуумному диоду.
При прохождении положительной полуволны переменного квазистатического электрического поля происходит пробой с острия игольчатого электрода, являющегося аналогом анода в вакуумном диоде, на кожу пациента.
При прохождении отрицательной полуволны переменного квазистатического электрического поля на острие игольчатого электрода пробоя с кожи пациента на игольчатый электрод не происходит. Имеется эффект выпрямления переменного квазистатического электрического поля.
Каждый одиночный электрический разряд с игольчатого электрода на кожу пациента выжигает в структуре патологических тканей пациента микроскопическую лунку, испаряя, выжигая всю органическую ткань в месте воздействия.
Однако поскольку таких разрядов происходит до 2.000.000 в секунду, суммарное воздействие этой совокупностью разрядов создает в структуре патологических тканей пациента хорошо заметную лунку, глубиной от 0,1 до 5-15 мм. Но поскольку такая суммарная лунка состоит из огромного числа микролунок, термические повреждения не распространяются в глубину и в стороны от этой суммарной лунки.
Величина термического повреждения окружающих тканей составляет не более 0,3 мм (обычно 0,05-0,1 мм).
Соответственно не возникает замещения поврежденных тканей соединительной тканью и не возникает каких-либо рубцов и шрамов в окололежащих тканях.
Здесь следует отметить еще одну физическую особенность применения игольчатого электрода для создания электрического разряда между электродом и тканью.
Электрические разряды с острия игольчатого электрода на кожу пациента носят квазистатическую природу, т.е. полностью аналогичны статическому электрическому разряду.
Известно, что статическое электричество может распространяться только по поверхности проводника или полупроводника, не проникая вглубь. Соответственно, при обработке кожи пациента такими квазистатическими разрядами, разряды, в силу своей природы, не могут проникнуть вглубь кожи пациента и нанести какие - либо повреждения подлежащим и окололежащим тканям.
Поэтому эффект от применения предлагаемого способа при удалении структур патологических тканей оказывается несравнимо лучше, чем при применении для удаления структур патологических тканей всех выше перечисленных методов.
Также в процессе удаления структур патологических тканей происходит моментальное заваривание - коагуляция всех внутритканевых кровеносных сосудов, что значительно снижает операционную кровопотерю, а также оставляет место проведения манипуляций визуально чистым от крови. Это бывает крайне важно как при проведении обычных, так и микрохирургических операций. Нет нужды в накладывании лигатур и различных металлических скоб, как в случае удаления структур патологических тканей хирургическим путем при помощи скальпеля.
Шрамов при удалении структур патологических тканей при помощи разряда не остается вообще. При заживлении лунок организм пациента регенерирует в месте удаленного объема небольшое количество соединительной ткани.
Особо положительный эффект получается, если перед началом удаления биологической ткани в соответствии с предложенным способом понизить температуру обрабатываемого участка тканей любым способом хотя бы на 10-20 и более градусов Цельсия.
Было обработано более 1500 различных лабораторных животных для оптимизации режимов работы устройства при удалении структур патологических тканей.
Прежде всего, проводились исследования зависимости качества удаления биологических тканей от частоты разряда.
Изменялась частота работы высоковольтного резонансного трансформатора, применяющегося в устройстве.
Были получены данные, в 347 случаях применения устройства, что изменение частоты электронного преобразователя, питающего резонансный трансформатор, в пределах от 1000 Гц до 1.000.000 Гц не оказывает сколько-нибудь заметного влияния на качество удаления структур патологических тканей.
Однако, при применении более высоких частот, размеры и стоимость резонансного трансформатора уменьшаются. Следовательно, с точки зрения снижения себестоимости устройства оптимальным является работа на частотах более 50.000 Гц.
Также проводились исследования влияния напряжения электрического разряда, создаваемого используемым устройством, на качество удаления биологических тканей.
Было проведено 109 экспериментов.
При этом были получены результаты, показывающие, что при напряжении между игольчатым электродом и поверхностью биологической ткани более 30000 Вольт возможны ожоги прилежащих тканей с последующим образованием рубцов.
Также были проведены исследования по оптимизации расстояния от игольчатого электрода до структуры патологических тканей (346 опытов).
Были получены данные, что оптимальным является расстояние не более 8-10 мм от игольчатого электрода до поверхности биологической ткани. При увеличении расстояния до 30 мм наблюдалась «распыление» электростатического разряда. Трудно становилось попасть именно в выбранный участок структуры патологической ткани, увеличивалась общая площадь воздействия, что влекло за собой ненужную обработку и окружающих, здоровых тканей.
При увеличении расстояния между игольчатым электродом и поверхностью биологической ткани более чем на 30 мм электрическая мощность, необходимая для электрического пробоя такого расстояния, оказывалась настолько большой, что в 100% случаев вызывала ожоги с последующим образованием рубцов и шрамов (было проведено 26 экспериментов).
Таким образом, очевидно, что оптимальное расстояние между игольчатым электродом и поверхностью биологической ткани пациента составляет от 0.01 мм до 10 мм. Предельно допустимое расстояние - не более 20 мм.
В течение 7 лет в 16 ветеринарных клиниках Москвы и Санкт-Петербурга с применением устройства, описанного в патенте РФ №2191113, было проведено около 1000 операций. Специалистами ветеринарных станций г.Дзержинска, г.Зеленограда и МГАВМиБ им. К.И.Скрябина разработаны методики реализации предложенного способа с использованием устройства, описанного в патенте РФ №2191113, при болезнях животных.
1. У собак (чаще у животных вислоухих пород - кокер-спаниели, сеттеры и т.д.) хронический наружный отит с облитерацией наружного слухового прохода - веррукозный дерматит (отофима) сопровождается разрастанием опухолеподобных кожных образований на внутренней поверхности ушной раковины и слухового прохода, выделением катарально-гнойного экссудата желто-серого цвета с резким неприятным запахом.
Применение консервативных и хирургических методов (паллиативная операция, антибиотикотерапия и т.д.) трудоемко. Это связано с тем, что инструментальный доступ к пораженному слуховому проходу и иссечение новообразований сопровождаются обширным рассечением тканей в основном ушной раковины, деформацией хряща, обильным кровотечением в связи с прохождением в этой области сети крупных и мелких кровеносных сосудов. Лечение в послеоперационный период также сопряжено с немалыми трудностями, так как ежедневные обработки трудоемки и очень болезненны.
Использование предложенного способа при веррукозном дерматите исключало необходимость обеспечения обширного хирургического доступа к новообразованиям в просвете наружного слухового прохода, что очень важно при проведении операции. Исчезал риск таких послеоперационных осложнений, как паралич лицевого нерва, кровотечение, расхождение швов, развитие свищей, снижение слуха.
Применение предложенного способа при лечении больных животных с веррукозным дерматитом не только укорачивало и упрощало послеоперационный уход, но в некоторых случаях полностью его исключало. Ионы серебра в результате термоэмиссии, происходящей под действием электростатического поля, выделялись из коагулирующей иглы и, попадая в рану, изменяли электрический потенциал раневой поверхности на продолжительное время. Это ускоряло процессы регенерации, а также дополнительно обеззараживало ткань.
При использовании данного способа отпадала необходимость в глубоком кюретаже поверхности ушной раковины. Механическая зачистка тканей заменялась термической атравматичной обработкой с использованием предложенного способа. Расстояние между электродом и раневой поверхностью поддерживалось от 0,5 до 5 мм, использовался разряд частотой 1, 15, 300, 2000 Гц напряжением 20, 500, 1000, 5000 В. Травматичность во всех случаях составила 0,1-0,2 мм в глубь ткани.
2. На ветеринарной станции г.Зеленограда предложенный способ с использованием устройства, описанного в патенте РФ №2191113, применяли при проведении различных операций, в том числе полостных и костных. Подготовка его к работе занимала не более 4 мин. Головку прибора обрабатывали 0,5%-ным раствором хлоргексидинабиглюконата в 70%-ном спирте (экспозиция не менее 2 мин). Иглу прибора также можно помещать в спиртовой раствор хлоргексидина. Непосредственного контакта коагулирующей головки прибора с обрабатываемой тканью не происходит. Низкочастотный разряд (5 кГц, 20 кГц, 100 кГц) образуется при приближении иглы к ткани на расстояние от 0,1 до 10 мм. Напряжение разряда - 10 кВ. Все операции были атравматичными, глубина поражения не более 0, 2 мм, высокая скорость заживления.
3. Особо значительных результатов удалось добиться при применении описываемого способа в офтальмологии. В МГАВМиБ им. К.И.Скрябина предложенный способ применяли при ряде глазных болезней у собак и кошек, особенно при кератитах, не поддающихся лечению обычными способами.
У 132 собак при ползучей язве роговицы наблюдали блефароспазм, дефект эпителия (эрозия роговицы), слезотечение, светобоязнь, перикорнеальную инъекцию. Для выздоровления потребовалось 1-2-кратное прижигание краев язвы с использованием предложенного способа с интервалом в 1 неделю с последующим применением желе солкосерила и мази колбиоцина 3 раза в день.
У 92 собак породы немецкая овчарка при герпес-вирусном кератите (скрофулезная форма) отмечали умеренный спазм век, незначительное выделение серозно-слизистого экссудата, роговица была пронизана сосудами, неровная, бугристая, пигментированная. Лечение включало 1-3-кратное прижигание соединительной ткани, сосудов и пигмента с интервалом в 2 недели, субконъюнктивальное введение 0,5%-ного раствора новокаина, лидазы, дексаметазона и гентамицина 1 раз в неделю и ежедневную обработку мазью пренацид. Собаки выздоровели через 25-35 дней. У некоторых наблюдали рецидив через 3-4 мес.
У 76 собак разных пород с точечным кератитом (герпес-вирус) центрально или парацентрально было расположено пятно округлой формы с перламутровым оттенком. После прижигания 1 раз в месяц с последующей субконъюнктивальной инъекцией 0,5%-ного раствора новокаина, лидазы, гентамицина, дексаметазона и гликопина выздоровели 68 животных.
При пигментозном кератите, характеризующемся умеренным спазмом век, выделением желтого гнойного экссудата, неровной, бугристой роговицей с участками, покрытыми темно-коричневым пигментом с тотальным поражением роговицы (n=10) и частичной пигментацией 2/3 роговицы (n=14), прижигание проводили однократно, в последующем применяли желе солкосерила, колбиоцин и субконъюнктивально вводили дексаметазон, лидазу и новокаин.
Полное просветление роговицы наступило у 19 из 54 собак с тотальным поражением и у 81 из 104 животных с частичной пигментацией.
Корнеальный секвестр у кошек - одна из патологий, приводящая к полной потере зрительных функций, иногда и к перфорации роговицы. Клинические признаки: некротизированный участок роговицы от темно-коричневого до черного цвета, блефароспазм, слезотечение. Прижигание краев в начальной стадии (эрозия роговицы) 1 раз в 2 недели приостанавливало развитие корнеального секвестра. После этого ежедневно в течение 2 недель применяли комплексный иммунопротектор (КИП), желе солкосерил и мазь колбиоцин. Животные выздоровели через 2-3 мес.
Дермоид конъюнктивы и роговицы - доброкачественное новообразование из составных частей кожи, покрытое волосом, который нередко травмирует роговицу, приводя к гиперемии конъюнктивы, развитию кератита язв роговицы и потере зрения.
Для удаления дермоида применяли предложенный способ, с помощью которого также останавливали кровотечения и прижигали края раны.
В глазных операциях использовался разряд частотой 500-1000 кГц, напряжением 1-2 кВ.
4. Имеется более 200 случаев применения предложенного способа с использованием устройства, описанного в патенте РФ №2191113, для удаления папиллом, кондилом. Во всех случаях рецидивов не наблюдалось.
Предложенным способом было проведено более 40 удалений мозолей. В том числе так называемых «гвоздиков». Рецидивов не было.
Также предложенным способом было проведено 34 удаления вросшего ногтя. Повторное удаление потребовалось в 2 случаях.
5. Предложенный способ успешно применялся для ампутации органов животных. В опытах на крысах было проведено 23 ампутации хвостов. Хвосты ампутировали на расстояниях от 5 мм от тела зверька до 5 мм от кончика хвоста. Напряжение разряда составляло 20-30 кВ, частота - 50 кГц - 2 МГц. Ампутации проводились как через межпозвонковое пространство, так и непосредственно по кости позвонков. Во всех случаях получены хорошие результаты последующих заживлений. При этом в 18 случаях на полученные культи не накладывали каких-либо лигатур, скобок или иных средств остановки кровотечения, поскольку кровотечений с полученных культей не наблюдалось. Термическое поражение окололежащих тканей практически отсутствовало (не более 0,2 мм).
Предложенным способом в различных ветеринарных клиниках г.Москвы было сделано 7 ампутаций задних и передних лап кошек и 4 ампутации лап мелких собак. Во всех случаях получены хорошие или удовлетворительные результаты последующего заживления культей.
Таким образом, как следует из представленных материалов, предложенный способ удаления патологических структур тканей позволяет добиться эффективного удаления различных видов биологических тканей с различной природой патологий. Удаление осуществляется в минимальные сроки и не приводит к осложнениям, поскольку удаляемые участки тканей не подвергаются излишнему термическому воздействию.