Ученые Челябинского госуниверситета и Южно-Уральского медицинского университета вместе с коллегами из Института прикладной математики и Тихоокеанского океанологического института имени В. И. Ильичева разработали устройство для лечения гнойных и хронических ран с помощью лазерной кавитации — образования и схлопывания пузырьков в антисептике во время их промывания.
© Unsplash
Загноившиеся раны остаются одной из наиболее сложных проблем хирургии — они несут риск ампутации и летального исхода. Ученые предложили использовать для заживления метод, который уже полтора десятка лет успешно применяется в стоматологии. Это метод лазер-активированного орошения корневых каналов, при котором лазер создает в жидкости кавитационные пузырьки, заполненные паром, а они в свою очередь при схлопывании порождают мощные струи антисептика, вымывающие бактерии из труднодоступных участков.
Для обработки ран этот метод ранее не использовался. Исследователи поставили перед собой задачу подтвердить его клиническую эффективность. Для этого они создали устройство, состоящее из двух вставленных одна в другую трубок с лазером внутри. Через стенку внешней трубки непрерывно подается холодный антисептик. Лазерное излучение нагревает его, а образующиеся паровые пузыри при схлопывании создают разрежение в зазоре между трубкой и тканью. Возникает поток, который затягивает гной, бактериальный налет и частицы отмерших тканей внутрь трубки, работая, как микроскопический «пылесос».
Здоровые клетки при этом не травмируются: воздействие идет исключительно за счет кавитации, без прижигания. Кроме того, лазерное излучение само по себе стимулирует восстановление тканей.
Во время пилотного исследования новым прибором обработано 20 ран у пациентов в возрасте от 6 до 91 года — с флегмонами, трофическими язвами, диабетическими и послеоперационными инфекциями. За три-десять сеансов все раны удалось подготовить к закрытию вторичными швами или пересадкой кожи. Новизна разработки — в сочетании всасывающего действия и терапевтического влияния лазера на ткани.
Конечно, этот метод не может заменить хирургическое вмешательство, поскольку ускоряет очистку и заживление ран, но не удаляет мертвые ткани. Теперь группа исследователей собирается изучить воздействие лазерной кавитации на бактериальные биопленки, которые считаются главной причиной хронических инфекций. Уже отмечено, что после кавитации эффективность антибиотиков возрастает — вероятно, за счет разрушения этих биопленок.
«Я занималась физической стороной вопроса, — рассказывает старший преподавателя кафедры общей и теоретической физики ЧелГУ Анастасия Анчугова. — Мы с коллегами из медицинского университета и Тихоокеанского океанологического института провели ряд экспериментов, чтобы понять, как именно возникают и схлопываются кавитационные пузыри в узком зазоре между трубкой и раневой поверхностью. Важно было доказать, что эффект всасывания — предсказуемый процесс, который можно контролировать, варьируя параметры лазера и скорость подачи антисептика».
По словам ученого, для нее особенно ценно, что фундаментальные исследования нашли прикладное применение и уже помогают врачам. Впереди — более детальное изучение воздействия на биопленки вместе с микробиологами и хирургами.
