Криохирургия в Германии

Современная криохирургия и криогенная технология - прорыв в онкологии 21 века

Глобальное бремя злокачественных заболеваний постепенно и непрерывно нарастает во всем мире. Так, в 2005 году 7,7 миллионов людей умерли от рака. Повторный рост раковой опухоли и развитие отдаленных злокачественных метастазов означает для больного человека смертельный исход.

Лишь незначительная часть больных имеет успех после рутинных хирургических операций. В большинстве больные нуждаются в новом радикальном и паллиативном подходе в лечении злокачественных заболеваний, что ведет к улучшению качества жизни и увеличению продолжительности жизни больных.

Инновационные знания в различных областях фундаментальных и прикладных наук дают реальные основания для поиска и применения новых методов диагностики и лечения многих тяжелых заболеваний, особенно онкологических. Коэффициент эффективности применения новых методик диагностики и лечения в медицинской практике зависит прямо пропорционально от качественного уровня и степени точности той или другой разрабатываемой технологии. Следовательно, фокус современных научных направлений в отечественной и мировой медицинской науке должен концентрироваться на стыке самых разных фундаментальных и прикладных исследований. При этом лишь оптимальное сложение не одного, а многих научных векторов в различных областях науки дает объективные основания для создания современной эффективной технологии в диагностике или лечении тяжелых недугов человечества, в частности, раковых болезней.

Одним из новых и перспективных научных направлений в лечении ряда заболеваний, в том числе и злокачественных, являются криохирургические вмешательства. Современная криохирургия как научное и практическое направление в мировой и европейской медицине базируется на многолетних теоретических и экспериментальных исследованиях в основном таких наук, как криобиология, (био)физика, математика и (био)химия. Криохирургия наряду с криогенной консервацией живых биологических объектов является одной из важных составных современной и будущей криомедицины.

Основная терминология применения низких температур

В медицинской науке и практике разделяют охлаждение живого биологического объекта, включая человеческий организм, на поверхностное: общее - hypothеrmia artificialis, локальное - hypothermia localis, отдельных анатомических областей - hypothermia regionalis, и глубокое: криотерапия - cryotherapy и криохирургия - cryosurgery.

При поверхностном охлаждении температура всего тела биологического объекта или отдельных его областей снижается не ниже 0 °C.

При глубоком замораживании - криотерапии - максимальное снижение локальной температуры в тканях или органе происходит до (-10 °C) - (-12 °C), причем биологическая ткань остается витальной (живой) с сохранением всех физико-биохимических процессов. Другой вид глубокого замораживания - криохирургия - характеризуется локальным применением сверхнизких температур. В результате воздействия последних в замороженной биологической ткани или органе наступает их частичная или полная деструкция, происходят авитальные и необратимые физико-биохимические процессы, так называемая локальная криодеструкция. С целью достижения глубокого замораживания биологического объекта могут быть использованы самые различные криоагенты - отвержденный диоксид карбоната (двуокись углерода) СО2 с температурой кипения (фазовый переход) -78,5 °C, жидкий азот N2 -196 °C, газ аргон -180 °C или жидкообразный гелий -269 °C. В медицинской научной и клинической практике наибольшего распространения для применения локальной криодеструкции нормальной или патологической биологической ткани, особенно в хирургической онкологии, получил жидкий азот. Такой подход в широком применении жидкого азота мотивируется наиболее приемлемыми физическими и техническими характеристикам данного криоагента, а также условиями хранения, транспортировки, экономической доступностью и др.

Впервые проведено рандомизированное клиническое исследование 123 больных с множественными метастазами печени с 10-летним послеоперационным наблюдением. Все криохирургические оперативные вмешательства на печени выполнены с помощью разработанной универсальной криогенной технологии.

Феномены в криохирургии

Автором данных научных исследований, выполненных в течение более чем четверть века, впервые открыт и описан ряд феноменов в криохирургии, раскрывающих новые механизмы разрушения здоровых и патологических тканей в результате воздействия на них низких и сверхнизких температур в пределах от -40°C до -180°C.

• "Криохирургический аваскулярный опухолевый феномен", сущность которого заключается в том, что после криохирургического воздействия на ткани и органы человеческого организма, например, при первичной злокачественной опухоли или отдаленных метастазах в области посткриохирургической зоны, наступает криохирургическая блокада опухолевой массы. В результате криовоздействия на опухолевую ткань нарушается ее кровообращение, возникает состояние безкислородного голодания, следствием которого является отмирание опухолевых клеток и опухолевой массы в целом. Данный феномен объективно документируется введением метиленовой синьки в кровеносное артериальное русло ткани или органа с локализацией опухолевого процесса.
• Феномен "Лунного затмения" в поджелудочной железе характеризуется ступенчатым, от периферии к центру, нарастанием гемостаза и лимфостаза в посткриохирургической области с четко выраженной демаркационной линией. Следствием такого воздействия сверхнизких температур на паренхиматозную ткань поджелудочной железы является развитие асептического крионекроза и криоапоптоза - полное отмирание раковых клеток и злокачественной ткани в целом.

Указанные феномены позволили открыть новые механизмы криогенной деструкции витальной ткани in vivo, связанных с васкуляторными и микроциркуляторными изменениями в результате воздействия сверхнизких температур на живой биологический объект. Данные феномены являются объективной платформой, подтверждающей тот факт, что криохирургия является первым хирургическим вмешательством в области онкологии, обладающим механизмом анти-ангиогенеза - криохирургическая операция блокирует ангиогенез (кровоснабжение) злокачественной опухоли. Такой научный факт открывает новые перспективы в оптимизации и радикализации противоопухолевой концепции в клинической практике лечения доброкачественных и злокачественных опухолей уже в ближайшем будущем человеческой цивилизации.

Теоретические аспекты криохирургии

Основная сущность разработанных автором теоретических аспектов криохирургии заключается в теоретическом обосновании основ механизмов криодеструкции - многофазовом действии низких и сверхнизких температур на живые ткани биологического объекта с образованием различных зон криодеструкции.

Это послужило для определения количественных параметров процессов замораживания-оттаивания биологической ткани. Определено, что основным условием, определяющим радикальную эффективность криодеструкции нормальной и патологической ткани биологического объекта является цикл "быстрое замораживание 40К/мин и больше с последующим медленным самотекущим оттаиванием".

Теоретически обоснованная экспериментальная модель позволила исследовать динамику роста зоны замораживания и структуру температурных полей в диапазоне от 0°C до минус 196°C. Созданный оригинальный по своей структуре и строению экспериментальный стенд в совокупности с уникальной методологией обеспечили измерение холодильной мощности криохирургических аппаратов любого типа, что позволило в клинической практике иметь выбор в той или другой криогенной технологии и ориентироваться на полный и положительный эффект их применения.

Экспериментальные аспекты криохирургии

В процессе проведенных экспериментальных исследований на животных - печени 72 собак и поджелудочной железе 64 собак - были впервые получены достоверные гистологические и электронно-микроскопические результаты действия сверхнизких температур на паренхиматозные органы животных. Цикл замораживания и оттаивания в самых разных диапазонах от 0°C до минус 196°C изучался с помощью объективных методов исследования, в частности, перманентной визуализации формирования ледяного шара (криохирургической зоны) посредством ультразвукового мониторинга, фотодокументации каждого оперативного вмешательства с последующим гистологическим и гистохимическим исследованием. Полученные экспериментальные данные послужили фундаментальной базой для изучения механизмов криогенной деструкции витальной биологической ткани в результате действия температурных режимов в самом широком диапазоне - от 0°C до минус 196°C, разработки различных криохирургических операций, обоснования биологических перспектив замораживания доброкачественных и злокачественных опухолей. Впервые полученные экспериментальные результаты также стали научной основой для разработки современной эффективной криогенной технологии в медицинской практике.

Инновационная криогенная технология

Первые попытки создать криохирургические аппараты были предприняты в то время, когда еще не были известны результаты криобиологических исследований механизмов криодеструкции, на основании которых могли формироваться главные технические требования к криохирургической технологии.

Лишь в конце 70-х годов прошлого века при накоплении правильных представлений о механизмах, вызывающих криодеструкцию той или другой биологической ткани, стало реально возможным сформулировать основные технические требования к криохирургической аппаратуре. Обоснование и реализация технических требований позволили создать совершенно новое поколение криогенной технологии, которая стала научно-техническим фундаментом для совершенно нового и качественного развития криохирургии как самостоятельного научно-практического направления в современной медицине.

Полученные инновационные данные в результате собственных научных исследований in vitro и in vivo, опираясь на многочисленные исследования других ученых, позволили сформулировать основные принципы и базовые технические требования к современной криогенной технологии. Автором в тесном научном сотрудничестве с группой конструкторов-инженеров были определены следующие базовые технические требования к современной криогенной технологии, реализация которых и определяет эффективность применения криохирургических операций в клинической практике:

• Высокая холодильная мощность - обеспечение минимальной температуры рабочей поверхности криохирургического инструмента в контакте с патологическим очагом, что подлежит криодеструкции, на уровне минус 180°C и ниже.
• Обеспечение реализации любой температуры криовоздействия в пределах рабочего диапазона температур от 0°C до минус 180°C и ниже и длительное удержание температуры на данном уровне с высокой точностью.
• Обеспечение измерения реальной температуры рабочей поверхности криоинструмента с высокой точностью во время проведения криовоздействия.
• Автоматическое управление процессами криовоздействия: замораживания и оттаивания.
• Наличие широкого набора криоинструментов и криоаппликаторов.
• Высокая надежность, безопасность, простота и удобство в эксплуатации.
• Воспроизводимость параметров криовоздействия.
• Индикация всех необходимых параметров криовоздействия.
• Задание и отсчет времени криовоздействия.
• Универсальность и надежность узлов стыковки.
• Безопасность процесса заправки.
• Экономичность - низкая употребляемая мощность, оптимальная затрата криоагента.

Формулирование главных технических требований к криогенной технике позволило определить систему концептуальных подходов в определении стратегических направлений развития криохирургического приборостроительства - создания универсального автоматизированного криохирургического комплекса, схема и структура которого позволяет эффективно применять криохирургические методы лечения практически во всех областях медицинской науки и практики.

Следующим важным шагом было создание универсальной автоматизированной криогенной установки с универсальным набором криоинструментов и криоаппликаторов - одной из составных частей выше указанного криохирургического комплекса. Конструкция универсальной автоматизированной криохирургической установки в полной мере отвечает всем техническим требованиям, сформулированных выше. А функциональная схема универсальной криохирургической установки защищена национальными, европейскими и мировыми патентами.

Одним из наиболее важных технических и эксплутационных параметров криогенной установки является ее универсальность - возможность использования большого количества криоинструментов и криоаппликаторов разной формы и назначения. В связи с этим разработана конструкция оригинального соединяющего устройства быстрого действия, позволяющего в течение нескольких десятков секунд произвести замену криоинструмента или криоаппликатора без выключения установки.

Конструкция узла соединения криозонда с криоинструментом состоит из магистрали прямого 5 и обратного 6 потоков сжиженого азота, соединяющихся с помощью двух конусных пар - 3 и 4 - прямые потоки, а 7 и 8 - обратные потоки (51-53). Электрические проводники 9 и 10, что соединяют датчик температуры с блоком управления, соединяются посредством специального электрического соединителя. В процессе соединения в первый момент входят в контакт элементы электрического соединителя, потом соединяется конусная пара магистрали прямого тока, после чего входят в контакт конусы магистрали обратного тока. При этом конус 4 вместе с трубкой прямого тока со стороны криоинструмента перемещается, сжимается пружина 11 в осевом направлении на расстояние до 1,5 мм. Завершает стыковку байонетное соединение, стягивающее две части криотрубопровода. Пружины 11 и 12 в процессе эксплуатауии установки предупреждают разгерметизацию конусных пар, которая может возникнуть в результате сокращения линейных размеров деталей соединения под действием глубокого охлаждения.

В ряде случаев применение криохирургических операций невозможно в связи со сложным доступом к месту расположения патологического очага. Для таких случаев разработана конструкция шарнирного соединения, которая позволяет менять и фиксировать ориентацию поверхности рабочей части аппликатора под углом к оси криоинструмента.

Разработан целый ряд других оригинальных криоинструментов и криоаппликаторов, позволяющих проводить уникальные современные криохирургические операции в лечении доброкачественных и злокачественных новообразований различных тканей и органов человеческого организма.

Таким образом, создана принципиально новая, универсальная криогенная система для низкотемпературного воздействия (-180°C) на патологические ткани человеческого организма, как правило, для лечения злокачественных новообразований, позволяет с точным дозированием во времени (до секунд и минут) со статистической достоверностью разрушать опухолевую ткань самой различной различной локализации.

Современная криохирургия и криотехнология: клинические аспекты

• Впервые проведено рандомизированное клиническое исследование 123 больных с множественными метастазами печени с 10-летним послеоперационным наблюдением. Все криохирургические оперативные вмешательства на печени выполнены с помощью разработанной универсальной криогенной технологии.
• Разработаны и применены в клинической практике уникальные радикальные и паллиативные криохирургические операции в лечении больных с злокачественными новообразованиями таких органов, как печень, поджелудочная железа, молочная железа, толстая и прямая кишка, желудок, щитовидная железа, кожа, лимфатические узлы, ротовая полость.

Таким образом, выполненные фундаментальные клинические исследования объективно свидетельствуют о высокой эффективности криохирургических операций с применением современной криогенной технологии, позволивших статистически достоверно снизить летальность и продлить послеоперационную выживаемость больных с разными формами злокачественных заболеваний, а также существенно улучшить качество жизни после криохирургических операций.

Основными областями применения современной криохирургии могут быть такие разделы практической медицины, как общая хирургия, хирургическая онкология, урология, гинекология, ЛОР, дерматология, ортопедия, нейрохирургия, торакальная хирургия, офтальмология, кардиохирургия, косметология.

Перспективы развития криохирургии и криогенной технологии

Вне всякого сомнения, лишь современная криогенная технология принесет квантовый скачок и революционный прорыв в мировой и европейской медицине в плане успешного применения криохирургических вмешательств в радикальном и паллиативном лечении злокачественных заболеваний человеческого организма, в частности, в хирургической онкологии.

Полная толерантность локального криогенного воздействия на ткани человеческого организма, наиболее щадящий подход в лечении человеческого тела и максимальное сохранение функций организма, а также минимально инвазивные вмешательства на человеческом организме являются объективной научной и практической платформой, указывающей на перспективность применения криохирургии и криотехнологии в современной медицине, их более широкое применение в лечебных учреждениях самого разного уровня.

Несомненно, криогенная технология будет и дальше усовершенствоваться, будут и разрабатываться новые, более щадящие методы криохирургических вмешательств на теле больного. Одним из таких направлений могут стать уже в недалеком будущем перкутанные (чрезкожные) криохирургические вмешательства при злокачественных опухолях целого ряда органов, в первую очередь, молочной и щитовидных желез.

Подробнее о лечении методом криохирургии в Германии.

Направить заявку