Введение к работе
Актуальность проблемы
В живом организме вода играет уникальную роль, так как без нее невозможна сама жизнь. Такая исключительная роль воды в биологических системах и, в частности, в организме человека обусловлена тем, что она является основным компонентом внутренней среды, входя в состав клеток, межклеточного вещества и крови (Гори М.М. с соавт., 2000; Мазуркевич ПС с соавт., 2004; Мартиросов Э.Г. с соавт., 2006; и др.). В норме в организме существует постоянный баланс между поступлением и потерей жидкости, что обеспечивает стабильность объема каждой клетки, объема крови и интерстициалыюй жидкости. Иными словами, одним из жизиеопределяющих условий существования организма является динамическое равновесие водного баланса. Любые изменения параметров баланса, выходящие за пределы установленной в процессе эволюции нормы, вызывает вначале функциональные, а затем и морфологические нарушения клеток (Гуменюк Н.И., Киркилевский СИ., 2004; и др.).
Развитие любого заболевания, с которым приходится встречаться в хирургической практике, сопряжено с участием двух неразрывно связанных патологических процессов: нарушением водного баланса организма и структурной дезорганизацией клеточных мембран. То есть нарушения в микроциркуляторном русле довольно однотипны независимо от причины и включают в себя уменьшение скорости кровотока, агрегацию форменных элементов крови, повышение проницаемости капилляров с выходом плазмы в иитерстадиальное пространство и отеком его (Ефименко Н.А. с соавт., 2003; Мороз В.В. с соавт,, 2004; 2006; и др.). При этом возникает несоответствие возможностей кислородного транспорта потребностям клеток с развитием клеточного энергодефицита, что, как следствие, будет приводить к изменению состава и организации мембранных структур клетки (Бекмухаметова З.У.,1985; Волкова ЛИ, 1986; Беленков Ю.Н. с соавт, 2003; Alberts В et al, 1994; и др.), а это в совокупности с бактериальными токсинами и оксидантным стрессом становится причиной дисфункции органов. Отсюда логично рассматривать нарушение микроциркуляции и патологию мембранных структур клетки как единый, взаимосвязанный процесс.
В настоящее время установлено, что клеточные мембраны играют важнейшую роль в жизнедеятельности клетки, влияя на все протекающие в ней процессы. Очевидно также, что биологические мембраны являются образов аниями, в которых структурная целостность и функциональные способности неразделимы, вследствие чего оба показателя меняются параллельно, таким образом, исследовать и анализировать их можно лишь совместно (Болдырев А.А.,1985,1986; Владимиров Ю.А.,1985; Биленко М.В.,1989; Allison N.B., Holsinger J.W.,1983; и др.). Для нас несомненную важность представляет экспериментально доказанный факт, что структурная организация клеточных мембран определяет их электропроводящие свойства, исходя из чего следует, что, проводя анализ изменения электропроводности мембран, мы можем оценивать изменения мембранной структуры (Сперелакис К, 1990; Alberts В et at, 1994; Vance D.E., Vance J.E., 1994; и др.).
Следует отметить, что в хирургической практике все чаще встречается сочетание патологического процесса, требующего оперативного вмешательства, и сопутствующих хронических заболеваний, в первую очередь со стороны сердечно-сосудистой системы, в патогенезе которых уже имеются нарушения водной основы организма (Другова И.К., Ситкин СИ., 2004, 2005; Котельников Г.П. с соавт., 2004; Запольская Е.А., 2005; и др.). В таком случае присоединение хирургического заболевания на фоне существующего нарушения водного баланса и функций мембран, вполне вероятно, будет иметь более серьезные последствия для больного.
В современных условиях хирургический компонент является важной, но не единственной составляющей комплекса лечения больных. К примеру, при лечении больных со злокачественными новообразованиями компонентом лечебных пособий является лучевая терапия. Другим примером служит использование магнитотерапии с целью коррекции отека и воспаления. Возможность объективно оценивать влияние данных лечебных воздействий на водный баланс и организацию клеточных мембран организма позволит уточнить реальное место данных пособий в комплексе лечения конкретного больного.
Изучение нарушений водного баланса организма, а также структурной организации клеточных мембран, на наш взгляд, поможет разобраться в тонких механизмах патогенеза заболеваний, что, вполне вероятно, позволит улучшить результат лечения больных. Для изучения этих двух взаимосвязанных патологических процессов нам представляется перспективным использование биоимпедансного анализа (БИА), в основе которого заложен физический принцип зависимости электропроводности исследуемого объекта от характеристик образующих его тканей. При этом биоимпеданс тканей имеет две главные составляющие: активную и реактивную. Активное сопротивление определяется количеством (и составом) жидкости в тканях, а реактивное - обусловлено структурной целостностью мембран, образующих ткани. Это позволяет использовать биоимпедансометрию для одновременной количественной оценки состояния водного баланса и структурной целостности клеток организма при различных заболеваниях и, что важно, для объективного контроля эффективности проводимого лечения. В мире опубликовано довольно заметное количество работ о применении биоимпедансного анализа для мониторинга неотложных состояний, в период диализа (Stompor Т. et al, 1999; Lopot F. et al, 2002; Chumlea W.C., 2004; Foster B.J., Leonard M.B., 2004; и др.), при шоке (Piccoli A. et al, 2000; ShanhoJtzer В.A., Patterson S.M., 2003), потере крови (Kushner R.F., 1992; Piccoli A. ct al, 2000; и др.). По результатам данных работ можно отметить, что БИА позволяет оперативно и достаточно надежно оценить изменения состояния водного обмена при ряде критических состояний. При этом количество работ о применении биоимпедансного анализа в хирургической практике несоизмеримо мало, а в отечественной литературе - практически единичные источники, что вызывает необходимость дальнейшего исследования возможностей биоимпедансометрии как объективного метода изучения течения патологических процессов.
Цель исследования:
Изыскание новых подходов в диагностике и лечении хирургических заболеваний на основе оценки нарушений водного баланса и структурной организации клеточных мембран с помощью биоимпедансного анализа.
Задачи работы:
1. Оценить существующие методы изучения водного баланса и структурной организации клеточных мембран организма, проанализировав возможности их применения в хирургической практике.
2. Определить возможности биоимпедансного анализа в диагностике (оценке) и лечении регионарных нарушений водного баланса. 3. Посредством биоимпедансного анализа установить закономерности изменения водного баланса организма в целом после операций на органах брюшной полости и забрюшинного
• пространства при иеосложненном течении послеоперационного периода и отсутствии у больных «тяжелых» соматических заболеваний.
4. Изучить нарушения водного баланса организма и структурной организации клеточных мембран при развитии послеоперационных воспалительных осложнений и сопоставить полученные данные с результатами интегрального метода оценки состояния больных.
5. Исследовать изменения показателей водного баланса организма в послеоперационном периоде у больных с сопутствующей хронической сердечной недостаточностью, проведя совместный анализ с результатами инструментальных и шкального методов обследования.
6. На основе применения, биоимпедансного анализа изучить влияние гамма облучения и общесистемной магнитотсрапии на показатели водного баланса и структурою организацию клеточных мембран организма.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА
В работе оценена роль изменений водного баланса организма человека и структурной дезорганизации клеточных мембран в патогенезе хирургических заболеваний с акцентом на неразрывную взаимосвязь данных патологических процессов. Установлено, что степень выраженности вышеозначенных процессов различна и зависит от конкретных факторов, а именно: от степени выраженности заболевания и фазы его развития, а также от наличия сопутствующих заболеваний и применяемых в процессе лечения тех, либо иных лечебных пособий.
С учетом возможностей, представляемых биоимпедансным анализом, изучена закономерность изменения водного баланса организма, туловища и органов грудной клетки после операций на органах брюшной полости при иеосложненном течении послеоперационного периода и при развитии воспалительных осложнений (пневмония и перитонит).
В результате биоимпедансного мониторинга органов грудной полости получена возмолшость объективной оценки состояния гидратации легочной ткани и структурной целостности клеток альвеолярно-капиллярной мембраны при пневмонии. Обнаружена закономерность перераспределение кровотока и воздушного потока между долями обоих легких при поражении одной доли легкого воспалительным процессом.
Изучены нарушения водного баланса у больных с хронической сердечной недостаточностью (ХСН) в зависимости от функционального класса и проанализированы его изменения после операций на органах брюшной полости, что позволило расширить представления о закономерностях протекания ХСН у больных в послеоперационном периоде. В результате полученных данных определены возможности и ограничения использования инструментальных и шкального методов оценки ХСН в послеоперационном периоде.
Обнаруженные при помощи биоимиедансометрии исходные нарушения водного баланса молочной железы и верхней конечности практически у 90% больных раком молочной железы, до выполнения им каких-либо лечебных мероприятий, открывают новые звенья в патогенезе так называемого постмастэктомического синдрома.
Изучение изменений водного баланса и структурной организации клеточных мембран, возникающих под влиянием нелекарственных лечебных воздействий, вносит существенный вклад в понимание механизмов гамма облучения и магнитного воздействия на организм больного. Так, обнаружено, что в процессе проведения курса дистанционной гамматерапии 20 Грей за 5 сеансов у 75% больных происходит сопряженное изменение биоимпеданса обеих молочных желез, проявляющееся в одновременном и однонаправленном уменьшении импеданса, как облучаемой железы, так и здоровой, т.е. необлучаемой молочной железы без какого либо воздействия на нее. Если исходить из предположения, что индивидуальное различие в реакции биоимпеданса молочных желез в ответ на однотипное лучевое воздействие, определяется индивидуальной радиочувствительностью облучаемых тканей, то вполне обоснованно можно рассматривать БИА объективным инструментом прижизненного определения индивидуальной радиочувствительности.
Применение данного диагностического инструмента обнаружило мембраностабилизирующее влияние общесистемной магнитотерапии на клеточные структуры организма человека.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ
Биоимпедансный анализ возможно использовать как основной метод обнаружения и динамического контроля доклинического этапа развития отека и объективного мониторинга лечения сосудистых заболеваний конечностей и воспалительных заболеваний молочной железы. Способность регистрации минимальной динамики отека позволяет выявить группу пациентов наиболее склонных к быстрому прогрессированию и развитию тяжелых форм отека с возможностью целенаправленного и своевременного использования всего имеющегося арсенала лечебных пособий.
Определены закономерности изменения водного баланса всего организма, отдельно - туловища и органов грудной полости, у больных под влиянием оперативного вмешательства на органах брюшной полости и забрюшинного пространства при неосложненном послеоперационном течении, которые в определенной степени следует рассматривать как эталонные и с которыми необходимо проводить сравнение в случае развития осложнений воспалительного характера (пневмония, перитонит).
Полученные в результате исследований данные позволяют рассматривать БИА как объективный и фактически единственный общедоступный метод оценки нарушений водного баланса организма у больных с хронической сердечной недостаточностью до операции и в процессе хирургического лечения. Значение данного факта определяется тем, что нарушение водного баланса организма объективно отражает состояние насосной функции сердца - главного признака поражения миокарда при ХСН.
Контроль водного баланса организма позволяет рассчитать адекватный объем инфузионной терапии в послеоперационном периоде, что особенно важно у больных с сопутствующей кардио-респираторной патологией.
Биоимпедансометрия дает возможность анализировать целостность альвеолярно-капиллярной мембраны, что имеет большое практическое значение при изучении поражений легочной ткани различного генеза.
Представляют практический интерес результаты биоимпедансной оценки воздействия на организм гамма облучения и магнитотерапии. Так, получены данные, отражающие деструирующее влияние лучевой терапии на мембранные клеточные структуры облучаемой молочной железы. Не менее интересным является обнаруженный факт сопряженного изменение биоимпеданса обеих молочных желез, проявляющееся в одновременном и однонаправленном уменьшении импеданса, как облучаемой, так и необлучаемой молочной железы.
В результате исследования доказан мембраностабилизирующий эффект общесистемной магнитотерапии, в результате чего предложен в повседневную практику метод объективной оценки магнитотерапевтического влияния, а также других лечебных и патогенных воздействий на организм посредством анализа структурной организации клеточных мембран и изменения водного баланса.
ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В ПРАКТИКУ
Полученные в результате проведенной работы данные нашли широкое применение при лечении больных хирургического, онкологического и терапевтического профилей, проходивших лечение в отделениях Московской городской клинической больницы №33 им проф. Л.А. Остроумова. Основные положения диссертации используются при чтении лекций и проведения, практических занятий на кафедрах госпитальной хирургии, а также анестезиологии и реаниматологии ГОУ ВПО МГМСУ Росздрава.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
Результаты исследования и основные положения диссертации
доложены на:
1. Юбилейной конференции посвященной 30-летию больницы Центросоюза Российской Федерации. (Москва, сентябрь 2002г);
2. Совместной научно-практической межкафедральной конференции МГМСУ, МНИОИ им. П.А.Герцена, РМАПО, НИМСИ. (Москва, 22 февраля 2003г);
3. XXV Юбилейной научно-практической конференции молодых ученых МГМСУ. (Москва, 2003г);
4. V конгрессе с международным участием «Паллиативная медицина и реабилитация в здравоохранении». (Кипр, апрель 2003г);
5. Научно-практической конференции кафедры госпитальной хирургии лечебного факультета МГМСУ «Частные вопросы хирургии и маммологии». (Москва, 2003г);
6. IV Всемирном конгрессе по астме и IX международном конгрессе по клинической патологии. (Таиланд, Бангкок, 15-23 февраля 2004); 7. VI Конгрессе с международным участием «Паллиативная медицина и реабилитация в здравоохранении». (Турция, 24-30 апреля 2004г);
8. Научно-практической конференции, посвященной 35-летию лечебного факультета Московского государственного медико-стоматологического университета «Актуальные вопросы экспериментальной и клинической медицины». (Москва, 13 мая 2004г);
9. II Конференции с международным участием «Проблемы качества жизни в здравоохранении». (Турция, Кемер, 13-17 октября 2004г);
10. VIII Российском онкологическом конгрессе. (Москва, 23-25
ноября 2004г);
11.1 -й Конференции с международным участием «Проблемы боли и обезболивания в клинической медицине». (Египет, Хургада, 3-7 декабря 2004г);
12. VII научно-практической конференции «Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы». (Москва, 23 марта 2005г);
13. П-й Конференции с международпгым участием «Лучевая диагностика и лучевая терапия в кинической медицине». (Египет, Хургада, 4-8 февраля 2005г);
14. Седьмой научно-практической конференции «Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы». Главный клинический госпиталь МВД России. (Москва, 23 марта 2005г);
15. Межкафедральной научно-практической конференции кафедры госпитальной хирургии лечебного факультета, кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии, кафедры медицшгы катастроф, кафедры анестезиологии и реаниматологии МГМСУ. (Москва, апрель 2005г);
16. II съезде лимфологов России. (Санкт-Петербург, 23-25 мая 2005г);
17. Международном хирургическом конгрессе «Новые технологии в хирургии». (Ростов-на-Дону, 5-7 октября 2005г);
18. Третьей международной ежегодной онкологической конференции. «Проблемы диагностики и лечения рака молочной железы». «Белые ночи Санкт-Петербурга», (Санкт-Петербург, 21-23 июня 2006г); 19. Третьей международной конференции по проблеме «Современные аспекты реабилитации в медицине». (Ереван, 29.9-1.10.06г);
20. Г/ международной конференции «Проблемы качества жизни в здравоохранении». (Турция, Лара, 15-20 октября 2006г);
21. Научно-практической конференции кафедр госпитальной хирургии лечебного факультета, топографической анатомии и оперативной хирургии, медицины катастроф, анестезиологии и реаниматологии Московского Государственного медико-стоматологического университета. (Москва, ноябрь 2006г);
22. III международной конференции «Проблемы боли и обезболивания в клинической медицине». (Египет, 5-Ю декабря 2006г);
23. Ежегодной конференция «Паллиативная медицина и реабилитация в здравоохранении». (Турция, апрель 2007г);
24. Международной конференции «Современные аспекты клинической медицины». (Ташкент, май 2007г);
25. IV международной конференции «Проблемы диагностики и лечения рака молочной железы». «Белые ночи Санкт-Петербурга». (Санкт-Петербург, 20-22 июня 2007г).
26. Десятой научно-практической конференции «Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы». Главный клинический госпиталь МВД России. Москва, 25-26 марта 2008г.
27. V международной конференции «Проблемы диагностики и лечения рака молочной железы». «Белые ночи Санкт-Петербурга». (Санкт-Петербург, 18-20 июня 2008г).
28. Научно-практической конференции кафедр госпитальной хирургии лечебного факультета, оперативной хирургии и топографической анатомии, медицины катастроф, анестезиологии и реаниматологии Московского государственного медико-стоматологического университета, Москва, 16 мая, 2008.
ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ По теме диссертационной работы опубликовано в научных изданиях 63 работы, из них 22 - в журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук. ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, пяти глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы, включающего 190 отечественных и 136 зарубежных источников.
Текст диссертации изложен на 301 странице компьютерного текста 16 шрифтом через полтора интервала, иллюстрирован 64 таблицами, 12 рисунками, 8 выписками из историй болезни (клинические примеры).
Работа выполнена на кафедрах оперативной хирургии и топографической анатомии (зав. кафедрой - доктор медицинских наук, профессор КОЛОБОВ Сергей Владимирович) и госпитальной хирургии лечебного факультета (зав. кафедрой - член-корреспондент РАМН, заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор ЯРЕМА Иван Васильевич) ГОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет»Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию Российской Федерации.
