Сибирские ученые создали плазменный скальпель для открытых операций на сердце

Судьбоносная операция

9 сентября 1896 года в городскую больницу Франкфурта-на-Майне привезли молодого человека с ножом в груди. 22-летнего помощника садовника Вильгельма Юстуса ранили в драке, лезвие вошло прямо в сердце. Состояние пациента было критическим: рана длиной целых полтора сантиметра сильно кровоточила. В том, что парень не жилец, никто не сомневался, но врач по имени Людвиг Рен принял неожиданное решение – вскрыть юноше грудную клетку. Для этого доктор использовал специальную пилу – режущую цепь, которая продевается под грудину. Ассистент хирурга вращал ручку, приводя в движение цепь, которая пилила кость сверху вниз.

Чтобы распилить такой пилой кости, врачам требовалось приложить немало усилий и времени. Тяжело было и пациенту, так как он терял много крови, а кости и мягкие ткани во время этой процедуры сильно травмировались. Но Юстусу тогда повезло: спустя несколько недель молодой человек пошел на поправку и через некоторое время полностью выздоровел.

После этого случая доктор Рен провел еще 124 операции на открытом сердце. Правда, выздоравливали после такого вмешательства меньше половины пациентов. Чаще всего причиной смерти становилось инфекционное осложнение, возникающее после рассечения грудины. Инфекция поражала костную ткань грудины, полость, в которой находятся жизненно важные внутренние органы. Некоторые умирали от слишком большой потери крови.

Новые подходы

В начале XX века корейский хирург Генри Мильтон усовершенствовал способ вскрытия грудины при проведении открытых операций на сердце. Он разработал метод, которым хирурги пользуются до сих пор. Сразу после вскрытия для профилактики кровотечения прожигают надкостницу, то есть соединительную ткань, окружающую кость снаружи. Делают это иглой, нагреваемой электрический током. Затем, чтобы остановить кровотечение, пропитывают губчатое вещество грудины медицинским воском. Это материал, основу которого составляет обычный пчелиный воск и в небольших количествах – парафин и кокосовое масло. Затем вскрывают плевральные мешки, в которых находятся легкие. Такое вскрытие теперь не опасно в связи с освоением искусственной вентиляции легких.

Читайте также: Российские ученые создали уникальное лекарство от псориаза

Изменились и инструменты для вскрытия грудной клетки. На смену пиле пришел стернотом – электромеханический режущий инструмент хирурга для рассечения грудины. Первые стернотомы напоминали долото, а операции, сделанные с их помощью, были самыми травматичными и болезненными. Революцией в хирургии стало применение пневматических и электрических стернотомов. Внешне они похожи на обычную столярную дрель и способны выполнять до 15 тыс. возвратно-поступательных движений в минуту.

Теперь хирургам не нужно разрезать грудину целиком. Электрическая пила позволяет разрезать кость сверху вниз на нужную длину, обычно до 4-го или 6-го ребра, а затем выполнить продольный разрез. Такого Т-образного разреза достаточно при операциях на дуге аорты и сосудах плечеголовного ствола, главных бронхах, щитовидной железе.

Инновации против осложнений

Несмотря на современные инструменты и медицинские препараты, риск осложнений после открытых операций остается высоким. Сегодня почти в трети случаях у пациентов возникают послеоперационные кровотечения и инфекционные процессы в тканях передней грудной стенки и грудной полости. Дело в том, что прижигание краев раны током негативно воздействует на надкостницу. После такого высокотемпературного воздействия костная ткань частично отмирает и хуже восстанавливается. А использование воска в дальнейшем препятствует сращению отломков кости, ведь воск становится физическим барьером между частями костной ткани.

Томские медики и физики объединили усилия и нашли решение этой проблемы. Ученые НИИ кардиологии Томского национально-исследовательского медицинского центра совместно с Институтом сильноточной электроники Сибирского отделения РАН создали уникальный инструмент, который состоит из электромеханического стернотома, холодноплазменного аппарата и модифицированного наконечника, который объединяет два этих элемента.

Читайте также

Побежденный вирус: Центр им. Чумакова создал инновационную вакцину от полиомиелита

В процессе вскрытия грудной клетки прибор одновременно воздействует на поверхности раны низкотемпературной плазмой через специальный наконечник. Плазма уничтожает все болезнетворные бактерии, что предотвращает или останавливает воспалительный процесс, но при этом не повреждает человеческие ткани. Уже доказано, что обработка ран потоком холодной плазмы во много раз ускоряет процессы заживления раны и регенерацию тканей.

Хирурги испытали рабочий прототип прибора и убедились, что он позволяет снизить общую кровопотерю во время операции. А это снижает возможные риски послеоперационных осложнений.

От теории к практике

Устройство запатентовано в России и готово к серийному производству. Можно не сомневаться, что интерес к нему со стороны хирургов будет большим. Ведь, несмотря на популярность малоинвазивных операций и мини-доступов, бывают случаи, когда без вскрытия грудной клетки не обойтись. Его проводят при болезнях легких, щитовидной железы, в случае поражения крупных артерий и вен. Например, если докторам нужно удалить опухоль или требуется максимально открытый доступ к внутренним органам из-за их больших повреждений. Вскрытие необходимо при трансплантации.

Дороги без пробок и ДТП, подводное дыхание, инвалидное кресло, управляемое силой мысли, – еще больше открытий отечественных ученых в рубрике Наука 

При этом многие пациенты страдают от сопутствующих заболеваний. При сахарном диабете послеоперационные раны заживают очень медленно, потому что заболевание угнетает восстановительные процессы. Если операция травматичная, то риск гнойно-воспалительных осложнений сильно возрастает.

Открытые операции на сердце часто делают пожилым людям, страдающим остеопорозом. В данном случае врачи сталкиваются с усиленным кровотечением из губчатого вещества грудины. После операции кости у таких пациентов срастаются медленно и неохотно, а риск возникновения осложнений повышается. Поэтому новые малотравматичные методики в кардиохирургии сегодня необходимы.