A new device for removing foreign bodies from soft tissues (experimental study)

Full Text

Актуальность

Травматические повреждения, связанные с попаданием в ткани инородных тел, представляют серьезные трудности для диагностики и лечения. В структуре травм мирного времени они составляют порядка 50%, как правило, являются бытовыми [1]. В качестве инородных тел обычно выступают фрагменты дерева, стекла, металлическая стружка, пластик, части элементов высокоскоростных бытовых инструментов.

Наиболее часто попадание различных предметов в организм пациентов происходит во время боевых действий. Во время Великой Отечественной войны превалировали огнестрельные осколочные  (56,8%)  и  пулевые  (43,2%)  ранения.  В  военных  конфликтах последних десятилетий преобладает огнестрельная травма, значительную часть которой составляют минно-взрывные ранения и взрывные травмы [2, 3]. По данным Солосина В.В. и соавт., в период проведения СВО доля осколочных ранений достигает 79%, пулевых – 10% [4]. По локализации ведущих повреждений преобладают ранения конечностей – 81,4% всех поступающих раненых [5]. Они сопровождаются поражением различных анатомических областей инородными телами, способными глубоко проникать в мягкие ткани, вызывая различные осложнения. Не удалённое инородное тело является источником инфекционных осложнений, может вызывать боль, а при миграции приводить к повреждению различных структур, аррозии стенок сосудов с образованием гематом и развитием кровотечений. В случае их перемещения в сосудистом русле возможно развитие ургентных состояний [6]. В случае попадания химически активных предметов происходит интоксикация окружающих мягких тканей [7, 8]. Нельзя не отметить и определенный психологический дискомфорт у пациентов, у которых имеются не удаленные инородные тела.

Анализ литературы показывает, что в настоящее время нет четких показаний для удаления инородных тел. Данный вопрос решается индивидуально в каждом конкретном случае и зависит от разных факторов, таких как расположение раневого канала и инородного тела, его размеры, форма, наличие рядом с ним сосудисто-нервных стволов. Перед хирургом всегда стоит вопрос: от чего будет больше вреда, от удаления предмета или от его оставления в организме? Стандартные операции по экстракции инородных тел являются достаточно сложными и сопровождаются большим количеством неудачных вмешательств – от 50 до 80% [9].

В соответствии с Указаниями по военно-полевой хирургии, удаление инородных тел (ранящих снарядов, их элементов, вторичных осколков, обрывков одежды) является одним из этапов первичной хирургической обработки огнестрельной раны. В ходе оказания квалифицированной хирургической помощи удаляют только те инородные тела, которые расположены по ходу раневого канала. Не подлежат удалению на данном этапе медицинской эвакуации инородные  тела,  расположенные  возле  крупных  магистральных  сосудов,  в  глубине жизненно  важных  органов,  а  также  инородные  тела,  для  удаления  которых  требуется сложный дополнительный доступ [10].

На сегодняшний день разработаны различные методики определения расположения инородных тел. Обычно для этого применяются способы, связанные с рентгеновским облучением пациента, например, использование электронно-оптического преобразователя. Необходимо отметить, что данный метод позволяет определить местоположение инородного тела и хирургического инструмента, однако, сопровождается значительной лучевой нагрузкой на больного и медицинский персонал. Применение электронно-оптического преобразователя позволяет визуализировать извлекаемый предмет только в одной плоскости, что не дает хирургу полноценного представления о его расположении в трехмерном пространстве во время операции. Данный метод не может быть использован при экстракции рентген-негативных предметов [11].

Удаление инородных тел под ультразвуковым контролем через раневой канал облегчает работу хирургов. Однако, для выполнения подобных манипуляций необходимо наличие соответствующих высокоточных мануальных навыков у специалистов по ультразвуковой диагностике [12].

В настоящее время предложено большое количество хирургических инструментов и операций для экстракции различных предметов. Однако, все они имеют определенные недостатки, ограничения в использовании и не являются универсальными. Традиционные хирургические доступы не всегда могут быть использованы для удаления инородных тел, особенно в случаях их глубокого расположения в местах прохождения сосудисто-нервных пучков. При наличии большого количества предметов, например, при минно-взрывных ранениях, их экстракция с применением традиционных хирургических вмешательств также не представляется возможной.

Таким образом, в настоящее время имеется необходимость разработки малоинвазивных хирургических инструментов, имеющих в своем составе навигационные компоненты, для малотравматичного удаления инородных тел из мягких тканей.

Цель

Провести сравнительную оценку эффективности разработанного устройства для удаления инородных тел из мягких тканей.

Материал и методы

Для упрощения удаления инородных тел из мягких тканей, сокращения продолжительности и травматичности вмешательства было разработано «устройство для удаления инородных тел из мягких тканей», патент РФ на изобретение № 2844631 от 17.12.2024 г. Внешний вид действующего образца устройства в кейсе представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Действующий образец устройства: 1 – Wi-Fi передатчик, 2 – Водяная помпа, 3 – Корпус устройства, 4 – Гибкий эндоскоп, 5 – Органы управления внутренними  фиксаторами, 6 – Кейс

Figure 1 – Functional prototype of the device: 1 – Wi-Fi transmitter, 2 – irrigation pump, 3 –main body of the device, 4 – flexible endoscope, 5 – fixation mechanism controls, 6 – storage case

 

Разработанное устройство представляет собой эндоскопическую систему, которую вводят в раневой канал до контакта с инородным телом. Этот процесс осуществляется под визуальным (на экране монитора) и ультразвуковым контролем. В стенке корпуса устройства имеются каналы, в которых располагаются: трубка водяной помпы, трубка для удаления промывной жидкости, фиксаторы для захвата инородного тела. Для промывания раны применяют водяную помпу, по которой подают раствор антисептика или физиологический раствор. Удаление инородного тела осуществляют под эндоскопическим контролем, предварительно захватив его фиксаторами, рисунок 2.

    

            а)                                                    б)                                                    в)

Рисунок 2 – Схема захвата инородного тела а) – начальное положение, б) –  выдвижение фиксаторов, в) – поворот фиксаторов и захват инородного тела: 1 – корпус устройства, 2 – фиксаторы, 3 – эндоскоп, 4 – инородное тело (дробь)

Figure 2 a) – Foreign body grasping sequence a) – initial position, b) – extension of clamps, c) – rotation and grasping: 1 –  mane body of the device, 2 – clamps, 3 – endoscope, 4 – foreign body (pellet)

 

Г-образно изогнутые фиксаторы располагаются в каналах корпуса устройства и в углублениях на его передней поверхности, что обеспечивает атравматичное введение хирургического инструмента в раневой канал до контакта с инородным телом. Далее под визуальным контролем осуществляется последовательное выдвижение фиксаторов вдоль инородного тела и за него. Затем проводится их поворот на 90 градусов и захват предмета позади предмета, рисунок 2. После того, как осуществлен захват инородного тела всеми фиксаторами, выполняется извлечение устройства с инородным телом через раневой канал. На протяжении всей процедуры экстракции предмета рана промывается физиологическим раствором или раствором антисептика. Промывные воды удаляются через канал, расположенный в стенке устройства.

 После извлечения инородного тела, при необходимости, рана может быть дренирована с использованием разработанного устройства. Для этого его вводят в раневой канал до места расположения удаленного предмета под эндоскопическим контролем. Далее извлекают эндоскоп и в канал устройства вводят полихлорвиниловую перфорированную трубку на всю длину раневого канала. После этого хирургический инструмент удаляют из раневого канала.

Для апробирования предложенного устройства на базе кафедры травматологии и ортопедии ВГМУ им. Н.Н. Бурденко были выполнены экспериментальные исследования на фрагменте свиного бедра. Предварительно проводили моделирование огнестрельных пулевых ранений на базе стрелкового тира «Бункер-М», г. Воронеж. Выполняли выстрелы из огнестрельного оружия с нарезным стволом - пистолет «Chiappa 1911», патроны калибра .22LR (5,6 мм) и «Пистолет Макарова» патроны калибра 9х19 Luger во фрагмент свиного бедра с расстояния 25 метров. В результате получили фрагмент бедра, содержащий 20 слепых пулевых ран с инородными телами – пулями, рисунок 3.

   

                           а)                                                                                б)          

Рисунок 3 – Внешний вид фрагмента свиного бедра (а) и соответствующая ему рентгенограмма (б) во время эксперимента

Figure 3 – The appearance of the porcine thigh specimen (a) and its corresponding radiograph (b) during the experimental procedure.

 

Было сформировано 2 группы сравнения (по 20 манипуляций в каждой). В основной группе удаление инородных тел из фрагмента свиного бедра осуществляли с применением разработанного устройства. В группе сравнения – с применением зажима Граспера под ультразвуковым контролем (аппарат Mindray DC-4, Китай). Группы сравнения были сопоставимы между собой, так как пули удаляли из одного фрагмента свиного бедра. Поскольку большинство ранений были сквозными, пули имплантировали в раневые каналы, моделируя слепые ранения.

В исследовании проводили оценку продолжительности удаления инородного тела. Для этого использовали секундомер типа СОПпр-2а-3-000. Также оценивали травматичность вмешательства по наличию дополнительно удаленных фрагментов мягких тканей, которые были извлечены вместе с инородным телом или отдельно.

Для расчета статистических параметров была использована программа SPSS Statistics v.26. Оценивали средние значения и стандартное отклонение (M±σ). Распределение в обеих группах не соответствовало нормальному. Для проверки нормальности распределения использовали критерий Колмогорова-Смирнова. Сравнение средних величин осуществляли с использованием непараметрического критерия U – Манна-Уитни для независимых выборок.

Результаты

Средняя продолжительность удаления инородного тела (пули) в основной группе составила 183,7±55,7 с, в группе сравнения – 294,3±88,1 с (p=0,000). В группе сравнения продолжительность извлечения инородного тела была больше, поскольку удаление сопровождалось техническими трудностями на этапе захвата пули, а также за счет ее выскальзывания в процессе перемещения по раневому каналу. Это приводило к необходимости повторного захвата инородного тела, что увеличивало продолжительность манипуляции. В основной группе во всех случаях пули были удалены после первоначального  захвата фиксаторами разработанного устройства, рисунок 4.

 

   

                        а)                                                                            б)

 

Рисунок 4 – Эндоскопическая картина удаления пули из раневого канала (а) и удаленные пули (б): 1 – фиксатор, 2 – пуля, 3 – мышечная ткань,

Figure 4 – Endoscopic view of bullet extraction from the wound channel and extracted  bullets (b): 1 – retainer, 2 – bullet, 3 – muscle tissue

 

Одной из причин повышенной продолжительности удаления пули в группе сравнения явилась необходимость ультразвуковой визуализации инородного тела и зажима Граспера, что в ряде случаев осложнялось наличием воздуха в раневом канале, что осложняло процесс экстракции инородного тела. В основной группе ультразвуковая визуализация пули и раневого канала выполняла второстепенную роль – использовалась для определения хода раневого канала и расположения инородного тела. Все основные манипуляции по захвату предмета осуществлялись под эндоскопическим контролем.

В основной группе среднее количество дополнительно удаленных мягких тканей, окружающих инородное тело, составило 0,5±0,6 шт., в группе сравнения – 1,6±1,1 шт. (p=0,001). В основной группе вместе с пулями дополнительно было извлечено 9 фрагментов мышц, окружающих пули, в группе сравнения – 31 фрагмент. Таким образом,  травматичность вмешательства с использованием разработанного устройства в основной группе была ниже, чем в группе сравнения.

В проведенном исследовании при захвате инородного тела браншами зажима Граспера, между ними попадали мышцы, окружающие инородное тело, что приводило к дополнительной их травматизации. В группе сравнения в тех  случаях, когда при перемещении по раневому каналу пули происходило ее выскальзывание из зажима, проводили повторный ее захват. При этом между браншами зажима Граспера также регулярно попадали мягкие ткани, которые дополнительно удаляли вместе с пулей.

Обсуждение результатов

Попадание инородных тел в организм пациентов возможно в результате производственных, бытовых травм, при разрыве мин, других боеприпасов, а также ятрогенных воздействий. Их удаление включает в себя два основных этапа: точное определение расположения инородного тела и непосредственно его извлечение.

В настоящее время предложены различные способы и устройства для экстракции предметов из организма пациентов. Традиционные технологии в виде выполнения оперативного вмешательства являются относительно травматичными, сопровождаются кровопотерей, в ряде случаев большими разрезами.

Одним из вариантов удаления инородных тел является их извлечение под контролем ультразвука. Для этого используются различные зажимы типа «москит», «крокодил», зажимы Граспера. Ультразвуковая навигация позволяет достаточно точно визуализировать инородные тела, а также выполнять их экстракцию. Однако, для этого нужны хорошие мануальные навыки специалиста по ультразвуковой диагностике. При использовании вышеперечисленных зажимов возможна дополнительная травматизация мягких тканей, окружающих инородное тело, поскольку они могут попасть между браншами зажима. В случае расположения предмета в кости или в костно-мозговом канале, данный способ не может быть использован в связи с ограниченными возможностями ультразвука. Еще одним недостатком применяемых зажимов является недостаточная фиксация инородного тела между браншами инструмента. При экстракции инородных тел возможно выскальзывание предмета, что требует его повторного захвата [13, 14].

Н.В. Момот и соавт. предлагают использовать во время операции ангиографическую аппаратуру для ускорения хирургического вмешательства и увеличения результативности и безопасности выполняемых процедур [15]. Безусловно, данная интраоперационная рентгенологическая навигация позволяет упростить и оптимизировать технику удаления осколков из мягких тканей, однако, требует наличия соответствующего дорогостоящего рентген-оборудования.

Существуют способы экстракции инородных тел с применением магнитов, которые вводятся в раневой канал. Их использование позволяет эффективно удалять ферромагнитные инородные тела [16]. Однако, применение магнитов невозможно для удаления парамагнитных предметов.

Одним из вариантов экстракции инородных тел является использование эндоскопических технологий. Haramoto U. и соавт. предлагают использовать эндоскоп для промывания раневого канала и удаления из него инородных тел [17]. Егоров В.И. и соавт. предлагают использовать видеоэндоскопическую технику в сочетании с навигационной системой [18].

Разработанное устройство для удаления инородных тел сочетает в себе два вида навигации: ультразвуковую и визуальную. В предложенном устройстве имеется система захвата инородного тела, которая обеспечивает надежную фиксацию предмета и исключает его миграцию в процессе  извлечения. При удалении фрагментов боеприпасов, имеющих острые края, данная система обеспечивает защиту мягких тканей при их извлечении через раневой канал. Необходимо отметить, что разработанное устройство обеспечивает фиксацию инородных тел любой геометрической формы. Наличие в составе устройства эндоскопической системы позволяет выполнять все манипуляции под визуальным контролем, что способствует снижению травматичности вмешательства.

Устройство размещается в небольшом кейсе, что позволяет свободно транспортировать его и использовать в любой операционной или перевязочной. В качестве ультразвуковых приборов могут быть использованы портативные ультразвуковые аппараты. Их применение обеспечивает определение местоположения инородного тела, окружающих сосудисто-нервных пучков, а также позволяет выполнять контроль введения устройства в раневой канал.

Заключение

Разработанное устройство позволяет снизить травматичность и сократить продолжительность удаления инородных тел (в эксперименте). Применение в его составе эндоскопической визуализации совместно с ультразвуковой обеспечивает повышение точности позиционирования инородного тела в мягких тканях, а также способствует его захвату, надежному удержанию и малотравматичному удалению. Предложенное устройство может быть использовано для удаления всех видов предметов, попавших в органы и ткани, как магнитных, так и немагнитных, рентген-позитивных и негативных. Разработанный хирургический инструмент может стать дополнительным инструментом в руках травматологов-ортопедов в лечении пациентов с инородными телами мягких тканей.

Конфликт интересов отсутствует.

Авторы выражают благодарность сотрудникам стрелкового комплекса «Бункер-М», г. Воронеж за предоставленную возможность выполнить экспериментальное исследование.

About the authors

Denis I Varfolomeev

Main military clinical hospital of the national guard of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: d.i.burdenko@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2133-6510

Candidate of Medical Sciences, traumatologist-orthopedist

Russian Federation, 101 Vishnyakovskoye highway, Nikolsko-Arkhangelsky, Balashikha, Moscow region, Russia, 143914

Valerij G Samodaj

Voronezh State Medical University named of N.N. Burdenko.

Email: v_samoday@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1414-0832

doctor of medical sciences,  professor, head of the department of traumatology and orthopedics

Russian Federation, 10 Studentskaya st., Voronezh, Russia, 394036

Valentina P Kuznecova

Voronezh State Medical University named of N.N. Burdenko.

Email: 09ksi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4642-9115

candidate of  medical sciences, associate professor of the department of traumatology and orthopedics 

Russian Federation, 10 Studentskaya st., Voronezh, Russia, 394036

Aleksandr L Tolstyh

Voronezh State Medical University named of N.N. Burdenko.

Email: 89204622878@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-6114-9620

candidate of  medical sciences, associate professor of the department of traumatology and orthopedics 

Russian Federation, 10 Studentskaya st., Voronezh, Russia, 394036

References

Supplementary files