Криомедицина изучает применение отрицательной температуры для лечения заболеваний. Она включает:
-криотерапию
-криохирургию
Криотерапия имеет целью добиться излечения пациента, сохранив при этом охлаждаемую ткань и больной орган.
Криохирургия для достижения той же цели имеет задачу полностью разрушить охлаждаемую ткань даже ценой потери органа.
Криодеструкция - это процесс криогенного необратимого разрушения клеток и тканей.
Преимущества и возможности криохирургического метода.
-Метод позволяет полностью разрушить заданный объем ткани как на поверхности, так и в глубине тела.
-Малотравматичен.
-Малоболезненный.
-Бескровный, либо малая кровопотеря.
-Криодеструкция не вызывает грубых рубцовых процессов в очаге.
-Возможно проведение многократных повторных циклов воздействия,
-Криохирургический метод относительно безопасен и просто выполним.
-Дает хороший косметический эффект.
-Расширяет возможности радикального лечения.
-Возможна иммунная реакция организма против выживших или рецидивных злокачественных клеток.
Последний аспект разрабатывает особая область знаний - криоиммунология.
После операций на коже зона криодеструкции ведется по правилам заживления раны под струпом.
История
Лечебные свойства холода, известные со времен древности, использовались для уменьшения местного воспаления и создания анестезии. Описания эти можно найти в древних книгах. Местное прикладывание льда, холодной воды и поныне остается каждодневной процедурой в лечебной практике. Развитие науки и техники позволило использовать в лечебных целях сверхнизкие температуры с помощью специальных аппаратов, где в качестве хладагента применяется жидкий азот.
По данным литературы 5-8% гемангиом могут подвергаться обратному развитию, однако при локализации на лице рационально проводить криодеструкцию, уже начиная с первого месяца.
Благодаря таким преимуществам как бескровность, безболезненность, локальность, отсутствие грубого рубцевания, метод криохирургии расширяет возможности детской хирургии при лечении гемангиом.
Холод как обезболивающее и противовоспалительное средство используется в народной медицине с незапамятных времён. В наиболее древнем папирусе, относящемся к 2500 г. до н.э., имеются сведения об использовании Холодовых компрессов при лечении переломов костей черепа и инфицированных ран грудной клетки. В трудах Гиппократа описано применение холодовых процедур для остановки кровотечения и уменьшения отёка. В 1807 г. Larrey отметил безболезненность ампутации конечностей у солдат, долго пролежавших в снегу. Эта мысль нашла своё практическое применение только в 1942 г., когда по инициативе С.С.Юдина начали производить ампутацию конечностей с анестезией тающим льдом.
Н.И. Пирогов также широко использовал «болеутолительное свойство» холода.
Только технические достижения в области криогенной инженерии (получение необходимых объемов жидкого азота в 20-е года прошлого века) позволили создать новый метод разрушения опухолей. В 1940 году Weitzner (Германия) сообщил о 325 случаях успешного разрушения опухолей кожи с помощью кристаллов углекислого газа и паров жидкого азота.
С 1950 года, благодаря новаторству Allington'a, жидкий азот стал основным криогенным агентом в медицине.
Важным шагом стало использование криогенных зондов с вакуумной термоизоляцией. С 1960 Cooper и Lee разработали технику прецизионной криохирургии и впервые применили эту технику для разрушения лимбической структуры с целью лечения болезни Паркинсона. Этим они вывели криохирургию за традиционную онкологическую сферу применения.
В 1964 году было создано международное научное общество криобиологов, что положило начало систематическому и координированному изучению влияния крайне низкой температуры на живые объекты. С 1968 года стал выходить журнал "Cryobiology". Аналогичный по тематике журнал систематически выходит в Японии с 1974 года. В том же году было создано Международное общество криохирургов, руководил которым многие годы профессор S. Sumida.
К 1970 году практика применения криохирургии в США включала опыт паллиативного лечения более 8 тыс пациентов с разной патологией. Основу составил клинический опыт Dr.Neel & Dr.Anderson, работавших в клинике Mayo. 1977 году было создана Ассоциация криохирургов США. Общеевропейское общество организовано в 1997 году.
Радикальные криохирургические операции стали возможными только после 1980 года, когда в основном были звершены фундаментальные исследования в криобиологии и криомедицине, составляющие основу современной криохирургии.
В России родоначальниками криохирургии в современном понимании ее были двое ученых: клиницинст профессор Э.И.Кандель и крупнейший физик академик А.И.Шальников. Почти одновременно с американцем Cooper Э.И.Кандель заинтересовался возможностями использования сверхнизкой температуры в нейрохирургии. По его инициативе в начале шестидесятых годов ряд ученых под руководством и при непосредственном участии А.И.Шальникова создали целую серию криохирургических устройств и аппаратов для практического применения. Изучение в экспериментах на животных показали, что криохирургическое воздействие возможно применить в ряде областей медицины: разрушать отдельные участки мозга, подвергать деструкции опухоли его, а также патологические очаги в различных органах человеческого организма.
Довольно широко стали использоваться криохирургические вмешательства в оториноларингологии. Д.Г.Чирешкин активно стал внедрять эти операции в ЛОР-клинику и предложил классификацию криохирургических аппаратов и устройств. С созданием удобных криохирургических устройств стали активно осуществлять тонзиллэктомии с помощью криотехники П.Г.Рудня (1969). Л.М.Торлачева и П.Г.Рудня в 1969 году сообщили о 50 тонзиллэктомиях, осуществленных с помощью криохирургической аппаратуры. Д.Г.Чирешкин, И.И.Потапов, Б.В.Шаврыгина, Л.М.Никулина позднее стали применять криохирургические вмешательства при фарингитах, папилломах гортани, для удаления небных миндалин и при операциях на среднем ухе. Этому способствовало создание ряда устройств для криодеструкции миндалин и операций на гортани и глотке. Некоторые из них были созданы в Харьковском институте криобиологии и криомедицины, где успешно проводились экспериментальные исследования и была изготовлена одна из первых в СССР установок для широкого применения криовмешательств в различных областях под названием 'Криоэлектроника'. В оториноларингологии стали производить криохирургические вмешательства при хронических ринитах, тонзиллитах, полипозе гортани, гипертрофических фарингитах, заболеваниях уха, неоперабельных опухолях глотки и гортани. Последние операции делались с целью разрушения неудалимых опухолей этой зоны.
В гинекологии криодеструкция использовалась для лечения эрозий шейки матки и ее опухолей (В.И.Грищенко,1974).
Э.И.Кандель, В.В.Яворский, Н.Н.Трапезников с сотрудниками достаточно широко использовали криометоды в онкологии. В первую очередь это относится к разрушению опухолей кожи: гемангиом и меланом. Много сделано для изучения и совершенствования метода криохирургического воздействия при больших и гигантских гемангиомах у детей Д.Д.Мельник, которая использовала воздействие жидким азотом на опухоли с применением никелида титана в качестве аккумулятора хладоагента (2000).
В проктологии криохирургический метод в нашей стране внедрен В.Д.Федоровым (1973) и Г.А.Подоляк (1972), которые успешно использовали криовмешательства при лечении анальных трещин, полипов, кондилом, свищей прямой кишки и геморроя. Особенно положительный эффект отмечен при геморрое, когда разрушение геморроидальных узлов с помощью криодеструктора осуществляется достаточно безболезненно и эффективно.
А.Н.Кабанов пытался применить криометоды для лечения рака желудка и опухолей кожи.
Б.П.Сандомирский и И.П.Исаев (1987) в Харькове использовали криохирургический метод при лечении ожогов.
Созданные во ВНИИМТе криохирургические аппараты "КПРК 01" и "КПРК 02" успешно применялись для лечения поверхностных опухолей в Онкологическом центре РАМН (Н.Н.Трапезников с сотрудниками) и при лечении ряда гинекологических заболеваний.
Таким образом, можно придти к заключению, что российские ученые своевременно сумели оценить преимущества криохирургических методов лечения и после их экспериментального изучения достаточно широко внедрили методы криохирургии в различные области медицины. Этому способствовало создание оригинальных систем и аппаратов для криохирургических операций и положительные результаты, полученные при использовании криохирургических вмешательств.
Теоретическое обоснование
В настоящее время в общем известны границы различного (цитодеструктивного либо криопротективного) действия холода
Конечный итог криовоздействия во многом зависит от технических параметров процесса охлаждения. Такие режимы разработаны криобиологами, изучавшими оптимальные условия криоконсервации. Оказалось, что при современных технологиях криоконсервации клетки можно хранить при температуре жидкого гелия (-230) практически вечно. Расчеты показывают, что при этом за 1 тыс. лет хранения разрушится только 3% от числа законсервированных клеток.
Труднее решаются вопросы консервации тканей. Еще более сложны проблемы с криоконсервацией органов, предназначенных для последующей трансплантации.
Проблема заключается в том, что живые ткани, охлажденные до состояния замерзания, после оттаивания часто оказываются нежизнеспособными.
Что же происходит с клетками теплокровных организмов при их охлаждении?
Механизм гибели клеток при криодеструкции включает ряд механизмов.В живом целостном организме существуют механизмы сохранения постоянства температуры на органном, тканевом и клеточным уровнях.
Еще задолго до этапа образования ледяных кристаллов в тканях происходят сначала компенсаторные сдвиги, которые постепенно превращаются в необратимые патологические изменения. Среди механизмов клеточной смерти имеет место резкое повышение осмотического давления внутриклеточной жидкости за счет гипергликемии и выхода внутриклеточной воды в межклеточное пространство. Концентрация электролитов внутри клетки значительно возрастает. Такие сдвиги снижают температуру замерзания внутриклеточной среды, однако делают невозможным нормальный метаболизм и выполнение клеткой гистотипических функций. Загустевает циоплазма, возникают диффузионные и стерические препятствия обмену веществ в клетке. Осмотический шок клеток - таким термином называют парабиотическое состояние клетки при ее гипотермии.
Дальнейшее снижение температуры (ниже 15 гр.) приводит в формирования льда. Первоначально кристаллы образуются во внеклеточной части тканей, где ниже осмотическое давление. Это приводит к еще большему обезвоживанию клеток, осмотическое давление в них выходит за пределы возможного сохранения белками их третичной структуры.
Последующее нарастание размеров кристаллов приводит к разрушению клеточных мембран острыми иглами водяных кристаллов. Форма кристаллов - стреловидные шестигранники, быстро растущие в длину и в толщину. Те клетки, которые оказались между кристаллами и остались неразрезанными острием кристалла, подвергаются сжатию и раздавливаются. Этот механизм является прямым фактором крионекроза.
Все остальные механизмы, которые также в конечном итоге могут привести к гибели клеток, являются опосредованными факторами крионекроза. Единичные, внешне уцелевшие клетки после оттаивания в силу необратимых сдвигов в составе внутриклеточной среды и денатурация фосфолипидов в клеточных мембранах оказываются нежизнеспособными.
Разрываются стенки кровеносных и лимфатических сосудов. Происходит полное прекращение кровообращения - аноксия. Нервные волокна - наиболее уязвимые элементы. Они поражаются в первую очередь, что приводит к нарушению иннервации. Вместе с прямым констрикторным действием холода на гладкомышечные клетки кровеносных сосудов поражаемые холодом нервные элементы первоначально успевают проводить интенсивные импульсы холодовой ишемии.
Полная анальгезия из зоны вмешательства со стороны тканей, подвергающихся гипотермии, практически невозможна. Полная местная анестезия наблюдается только в периферических отделах при охлаждении тканей до цифр, близких к нулю.
По мере повышения температуры ранее замороженных тканей первыми "оживают" случайно уцелевшие клетки. Однако в окружении межклеточного льда и при полном отсутствии кровоснабжения они погибают "еще раз" от тяжелой аноксии.
При полном оттаивании ранее замороженных тканей вместе с началом восстановления кровообращения их микроциркуляторное русло заполняется кровью. В условиях полного разрушения эндотелия и множественных механических разрывов стенок сосудов происходит внутрисосудистое свертывание крови, тромбоз сосудистого русла.
На этом фоне проводится повторный цикл замораживания. Весь механизм цитодеструктивного действия холода повторяется. Ткань подвергается некрозу, в последующем происходит аутолиз клеток, переходящий в аутолиз ткани.
Гистологические исследования показали, что соединительно-тканная и эластическая структура органа после криодеструкции сохраняется. Если не произошло ледяного перелома, то после оттаивания тканей соединительно-тканный остов предотвращает развитие перфорации стенки органа или крупного кровеносного сосуда. Сохранившаяся эластическая структура служит каркасом, из которого постепенной вымываются разрушенные клеточные элементы, а на их место фиксируются клетки молодой соединительной ткани, которые по мере пролиферации образуют рыхлый соединительно-тканный рубец. В коже такой вид регенерации обеспечивает полную органо- и гистотипическую регенерацию.
Так же хорошо регенерируют все участки эпителиальной выстилки слизистых и полуслизистых оболочек верхних дыхательных путей, бронхов, мочевыделительной и половой систем.
Следует обратить внимание на важную в практическом отношении особенность криовоздействия на крупные кровеносные сосуды: после размораживания стенки нижней полой вены, воротной вены, аорты и крупных артерий - кровоток в них восстанавливается, а разрушенный эндотелий быстро регенерирует. Это позволяет выполнять криодеструкцию неоперабельных опухолей, вросших в крупные сосуды
Оборудование.
Техническое оснащение криооперационных зависит от объема и вида оперативных вмешательств.
Дерматологам в поликлинике для лечения папиллом, кондиллом и других поверхностных новообразований достаточно термоса с жидким азотом и палочки с ватой.
Современный обычный центр криохирургии в США имеет специализированное оборудование на сумму не менее 50 млн долларов.
Технические проблемы создания криооборудования - это поиск максимальной хладопроизводительности инструмента в сочетании с его минимальной инвазивностью. Наилучшая реализация в настоящее время - это SeedNet система, заполяемая жидким гелием и аргоном, имеющая замкнутый контур, криозонды диаметром 1,5 мм и длиной 15 см с вакуумной теплоизоляцией. Для того, чтобы изготовить такую систему, американцам понадобилось мобилизовать все достижения космической криотехнологии.
При подготовке статьи использованы материалы автора: проф. Г.Г.Прохоров
|
