Введение к работе
Актуальность темы. В XXI веке хирургические инфекционные заболевания остаются нерешенной проблемой медицины (Braveman P., Starfield.B., Geiger J. World Health Report 2000, 2001), оставаясь на первом месте в мире среди причин смерти (33 %). Среди инфекционных заболеваний пневмонии составляют около 25 %(Чучалин А.Г.,1995), за последние 30 лет заболеваемость во всех странах мира плевропневмонией увеличилась с 5 до 25 % на 1000 населения (Вишняков Л.А. Путов Н.В.,1996). По состоянию на 2000 год хирургические инфекционные заболевания имеют отчетливо выраженную тенденцию к росту во всех странах мира (Braveman P., StarfleldB., Geiger J., 2001; Policy Statements Adopted by the Governing Council of the American Public Health Association, 2001). Однако, несмотря на успехи в разработке все более мощных антибактериальных препаратов, снижения заболеваемости не происходит. Это обусловлено тем, что возбудители инфекционных заболеваний в настоящее время находятся на пути к формированию глобальной устойчивости к антибактериальным препаратам (Mah М,. Memis Z., 2000.). Уже в XXI веке (2001 год) убедительно доказано на материале нескольких экономически развитых стран, что между появлением антибиотика в клинической практике и развитием к нему устойчивости бактерий проходит в среднем 2 года (Stephenson J., 2001). Складывается впечатление о необходимости применения принципиально новых технологий лечения прежде всего для борьбы с инфекционными заболеваниями и\или с инфекционным компонентом заболевания, как, например, при неспецифических инфекционных и гнойно-септических заболеваниях легких (гнойный эндобронхит, бронхиальная астма инфекционно-аллергического генеза) и плевры (неспецифическая эмпиемы плевры).
В последние годы отмечается повышенный интерес к применению метода фотодинамической терапии (ФДТ) в лечении хирургических инфекций, что обусловлено возможностью локального воздействия на патологический очаг, а также тем, что действующим началом ФДТ являются активные формы кислорода (АФК), в «естественных» концентрациях выполняющие функцию регуляторов метаболизма и клеточной пролиферации в живом организме.
^::
Сущность метода фотодинамической терапии заключается в прямом ци-тотоксическом, апоптогенном, ишемически опосредованном и вторичном иммунозависимом повреждении или изменении свойств биологического обьекта активными формами кислорода, генерируемыми экзогенным фотосенсибилизатором (ФС) при световом воздействии. (Jori G.1990; Henderson B.W., Dougherty T.J., 1992; Pass H.I., 1993; Коган E.A., Невольских А.А., Жаркова Н.Н., Лощенов В.Б., 1993; Fisher A.M.R., Murphree A.R., Gomer C.J., 1995; Castro D.J., Saxton R.E., SoudantJ.,1996; Korbelik M., 1996;. Moore J.V., West СМ., Whitehurst C.,1997; Dougherty T.J.,.Gomer C.J., Henderson B.W., Jori G., D.KesselD., Korbelik M., Moan J., Peng Q., 1998; Oleinick N., Morris R., Belichenko I., 2002).
».
з і
Сформировалось перспективное направление неонкологической ФДТ, объединенное термином «антимикробная фотодинамическая терапия» (Wain-wright М., 1998). С достаточной степенью достоверности показано, что устойчивость возбудителя инфекционного заболевания к АФК возникнуть не может (Wainwright М., Phoenix D., 1997).
Вышесказанное позволяет считать изучение применения метода ФДТ в лечении заболеваний, вызываемых микробной флорой, актуальным направлением не только экспериментальной, но и практической медицины.
Существующие публикации не дают целостного представления о влиянии ФДТ на микробных возбудителей инфекционных заболеваний, о фармако-кинетике фотосенсибилизаторов в респираторной системе, о клинической эффективности применения метода ФДТ в лечении заболеваний легких и плевры. Отсутствуют отечественные публикации на тему фармакоэкономического анализа клинического применения метода ФДТ.
Исходя из вышесказанного, были сформулированы цель и задачи настоящей работы.
Цель исследования. Повысить эффективность комплексного лечения пациентов с микробно-воспалительными заболеваниями легких и плевры посредством применения метода фотодинамической терапии.
Задачи исследования:
-
Исследовать фармакокинетику фотосенсибилизатора «Фотосенс» в респираторной системе лабораторных животных и пациентов при различных путях его введения.
-
Изучить влияние ФДТ с сульфированным фталоцианином алюминия (препарат «Фотосенс») на жизнеспособность и устойчивость к антибактериальным препаратам возбудителей инфекционных заболеваний бронхо-легочной системы человека посредством сравнения их устойчивости к АБП по NCLS-98 до и после проведения ФДТ.
-
Оценить клиническую эффективность комплексного лечения пациентов с неспецифическими воспалительными заболеваниями бронхо-легочной системы с применением метода ФДТ, долговременный (до 3 лет) клинический эффект путем сравнения динамики показателей функции внешнего дыхания.
-
Оценить эффективность комплексного лечения с применением метода ФДТ пациентов с неспецифическими гнойно-септическими заболеваниями плевры путем сравнения по избранным критериям.
-
Провести фармакоэкономический анализ применения фотодинамической терапии в комплексном лечении заболеваний легких и плевры.
Научная новизна. Показаны исходы ФДТ-индуцированных фототоксических реакций у микробных возбудителей инфекционных заболеваний и их варианты.
Изучена фармакокинетика фотосенсибилизатора «Фотосенс» при различных путях локального введения в респираторной системе лабораторных животных и пациентов с бронхолегочной патологией.
..- *
Показано, что применение метода ФДТ в комплексном лечении бронхиальной астмы инфекционно-аллергического генеза, обострения хронического бронхита, гнойного эндобронхита позволяет предотвратить снижение показателей ФВД (ЖЕЛ на 14 %, ОФВ1 на 11 %, ПСВ на 6 % по сравнению с контролем на 3 году наблюдения) и развитие ХОБЛ за счет подавления процесса формирования легочного фиброза.
Практическая значимость. Применение метода ФДТ в комплексном лечении пациентов с эндобронхиальной инфекционной патологией позволило сократить сроки стационарного лечения на 17 %.
Использование метода ФДТ в комплексном лечении пациентов с неспецифическими микробно-воспалительными заболеваниями плевры позволило сократить сроки стационарного лечения на 23 %.
Использование метода ФДТ в комплексном лечении пациентов с обострениями эндобронхиальной инфекционной патологии, гнойно-септическими заболеваниями плевры на 20-60 % экономически эффективнее, чем применение только «классических» методов лечения.
Положения, выносимые на защиту:
-
Применение метода ФДТ с сульфированным фталоцианином алюминия («Фотосенс») в 0,2 % концентрации, доставляемым в респираторную систему ингаляционным путем с последующим лазерным воздействием с экспозицией 3 ДяЛсм2 в комплексном лечении обострений эндобронхиальной патологии (хронический бронхит, гнойный эндобронхит, бронхиальная астма инфекционно-аллергического генеза) позволяет достичь ускоренной ремиссии заболевания, сократить срок стационарного лечения на 17 %.
-
Применение ФДТ указанных параметров в комплексном лечении обострений эндобронхиальной патологии (обострений хронического бронхита, гнойного эндобронхита и бронхиальной астмы инфекционно-аллергического генеза) оказывает долговременный лечебный эффект: уменьшает количества
обострений с 3,79±0,19 до 2,05±0,19 в год, позволяет улучшить динамику показателей ФВД (ЖЕЛ на 14 %, ОФВ1 на 11 %, ПСВ на 6 % по сравнению с контролем на 3 году наблюдения) за счет подавления процессов развития легочного фиброза.
3. Применение ФДТ с сульфированным фталоцианином алюминия в
0,2 % концентрации, доставляемым в плевральную полость через дренаж с по
следующим лазерным воздействием с дозой энергии 900 Дж позволяет огра
ничить количество антибактериальных препаратов в лечении неспецифиче
ской эмпиемы плевральной полости, сократить сроки стационарного лечения
пациентов на 23 %.
4.Применение метода ФДТ в комплексном лечении неспецифической воспалительной эндобронхиальной патологии и неспецифических эмпием плевры позволяет достичь 20-60 % экономии средств за счет сокращения срока стационарного лечения, уменьшения количества антибактериальных препаратов и уменьшения количества ежегодных обострений эндобронхиальной патологии в 2 раза.
Внедрение. Разработанные методы лечения внедрены в клиническую практику торакальных хирургических отделений городской клинической специализированной легочно-хирургической больницы №1 г. Новосибирска.
Апробация. Результаты исследований доложены: на I международной конференции «Лазерная и фотодинамическая терапия» (г. Обнинск, 1999 г.); III всероссийском симпозиуме «Фотодинамическая терапия» (г. Москва, 1999 г.); Международном конгрессе «Лазер и здоровье - 99» (г. Москва, 1999 г.); Международной конференции «Лазерные и информационные технологии в медицине XXI века», (г. Санкт-Петербург, 2001 г.); 11-й научно-практической конференции «Актуальные вопросы современной медицины», (г. Новосибирск, 2001 г.); Международной конференции «Туберкулез - старая проблема в новом тысячелетии» (г. Новосибирск, 2002 г.); ХП международной конференции «Методы аэрофизических исследований» (г. Новосибирск, 2004 г); 14-м международном конгрессе по фотобиологии, (Jeju, Корея, 2004 г); Международной научно-практической конференции «Лазерный технологии в медицинской науке и практическом здравоохранении», (г. Москва, 2004 г,); 8-м международном конгрессе «Солнечная энергия и прикладная фотохимия», (Luxor, Египет, 2005 г.).
Публикации : По материалам диссертации опубликованы 19 научных работ, из них 12 в центральной печати.
Обьем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 156 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы, документирована 19 рисунками и 27 таблицами. Список литературы содержит ссылки на 50 отечественных и 296 зарубежных источников.
Личное участие автора. Материалы, представленные в диссертации, получены, обработаны и проанализированы лично автором. Автор лично провел 100 % эндоскопических манипуляций и сеансов фотодинамической терапии у 86 больных с эндобронхиальной патологией и у 22 больных с неспецифическими воспалительными заболеваниями плевры, а также экспериментальные исследования на лабораторных животных и обработку результатов.
1. Экспериментальные исследования особенностей распределения фотосенсибилизатора в респираторной системе лабораторных животных при ингаляционной доставке проведены на базе отдела биологических исследований научно-исследовательского конструкторско-технологического института биологически активных веществ НПО «Вектор» (г.Бердск, Новосибирская область) на белых беспородных мышах (п=5). Экспериментальные животные в течении 5 минут получали ультразвуковые ингаляции фотосенсибилизатора. Исследо-
вание проводили через 1, 5, 24, 48 часов после ингаляционного введения препарата. Для гистологического исследования внутренних органов образцы свежей ткани бронхов и легких лабораторных животных фиксировали в формалине, обезвоживали, обезжиривали и производили проводку с осветлением. Затем осуществляли заливку тканей в парафин, формирование блоков, микро-томирование. Парафиновые срезы окрашивали гематоксилин-эозином. Срезы заключали в полистирол под покровные стекла До установки покровного стекла производилась микроскопическая оценка и качественное определение наличия фотосенсибилизатора в просветах и стенках воздухоносных путей методом лазерной спектрофотометрии. Использовали спектрофотометр ЛЭСА-5 с выходной мощностью излучения на торце световода 0,1 Мвт и 0,2 миллиметровый двухпросветный световод индивидуальной конструкции под контролем микроскопа.
2. Клинические исследования. В основу работы положены исследования, проведенные на базе Городской клинической специализированной ле-гочно-хирургической больницы № 1 г. Новосибирска в период 1999-2002 г.г. в рамках отраслевой научно-исследовательской программы № 29 МЗ РФ «Разработка и усовершенствование лазерных медицинских технологий для диагностики, лечения и профилактики социально-значимых заболеваний человека» и в рамках договора между Городской клинической специализированной легочно-хирургической больницей № 1 г. Новосибирска и Государственным научным центром лазерной медицины МЗ РФ.
2.1. В исследование непосредственного и отдаленного эффектов эн-
добронтиальной ФДТ включена основная и контрольная группы пациентов.
Основную группу составили 43 больных, получавших комплексное лечение с
применением метода ФДТ. Критерием отбора больных в основную и контроль
ную группы служило наличие 3-4 обострений заболевания в течение 1 года.
При наличии диагноза «бронхиальная астма» только подтвержденный инфек
ционный компонент позволил отнести больного к основной либо контрольной
группе. Контрольную группу составили 43 больных, получавших лечение без
применения метода ФДТ. Распределение по диагнозам в контрольной группе
составило соответственно 8, 21 и 14 человек. Средний возраст больных соста
вил в подгруппе с диагнозом «обострение хронического обструктивного брон
хита» 36,5±0,9 лет, в подгруппе с диагнозом «гнойный эндобронхит» 38,4±1,3
лет, в подгруппе с диагнозом «бронхиальная астма» 47,3±1,2 лет. Распре-
деление основной и контрольной группы по диагнозам, полу и возрасту представлено в табл. 1. В последующем все больные основной и контрольной группы при обострении заболевания госпитализировались в тот же стационар. Срок наблюдения в основной и контрольной группах составил 3 года.
Спирометрическое исследование (определение функции внешнего дыхания, ФВД) проводилось 1 раз на 2-4 день от момента поступления электронным спирометром Fukuda Spirosift 3000 (Япония). Сроки госпитализации больных до начала применения метода ФДТ составляли 20-25 койко-дней. Ком-
плексное лечение в основной и контрольной группах включало антибактериальную, отхаркивающую, бронхолитическую и по показаниям дезинтоксикаци-онную терапию.
После снятия симптомов интоксикации, клинического улучшения состояния больного на 5-8 день пациентам основной группы проводилось лечение методом ФДТ.
Цитологические исследования бронхоальвеолярного лаважа проведены на базе цитологической лабораторий городской клинической специализированной больницы № 1 г. Новосибирска.
Таблица 1 Распределение пациентов по полу, возрасту и нозологиям в основной
и контрольной группах (N»86)
2.2. В исследование применения метода фотодинамической терапии в комплексном лечении неспецифической эмпиемы плевральной полости
включено 22 пациента, поступивших в отделение гнойной хирургии лёгких Городской клинической специализированной легочно-хирургической больницы № 1 г. Новосибирска в период с 1998 по 1999 г.г. В первые 2 часа с момента поступления больным проводилось экстренное хирургическое пособие в виде дренирования эмпиемной полости 1 или 2 дренажами с постоянной активной дозированной вакуум-аспирацией. Антибактериальная терапия ограничивалась применением 2-х препаратов (из группы пенициллинов + гентамицин парентерально). Инфузионная терапия проводилась в виде переливаний поляризующей смеси в объёме 250—400 мл/сутки . 10 больным в комплексе лечебных мероприятий проводилась фотодинамическая терапия.
23. Исследование влияния ФДТ на возбудителей инфекционных заболеваний проведено на базе городской клинической специализированной легочно-хирургической больницы № 1 г. Новосибирска и ее бактериологической
лаборатории по следующей методике: производили забор материала из зева у пациентов (п=5) с посевом для идентификации возбудителя, после получения роста осуществляли пересев с аппликацией дисков с антибиотиками (Санкт-Петербург, НИЦФ) и оценкой результатов по NCLS-1998. После забора материала ФС ингалирован тем же пациентам. Непосредственно после ингаляций проводили облучение ротовой полости и зева лазером с длиной волны 670 Нм, выходной мощностью на торце световода 0,6 Вт. Экспозиция составляла 2 ДиЛсм2. Через 24 часа вновь брали мазки с посевом и оценкой результатов по вышеуказанной методике.
2.4. Методы проведения фотодинамической терапии. Доставку фотосенсибилизатора в респираторную систему с целью проведения ФДТу больных с диагнозами «гнойный эндобронхит», «бронхиальная астма» и «обострение хронического бронхита» производили ингаляционным способом. Ингаляции проводили в подостром периоде заболевания после купирования фебрилитета и снятия симптомов интоксикации. Процедуру фогодинамической терапии проводили через 1-2 часа после последней ингаляции в ходе бронхоскопии под местной анестезией. Через световод, проведенный через биопсийный канал фибробронхоскопа, последовательно проводили облучение базальной пирамиды легкого, устьев бронхов средней доли, устья верхнедолевого бронха, главного бронха с одной и затем в той же последовательности с другой стороны. Выходная мощность на конце световода составляла 0,25 Вт, длина волны 675±5 Нм, экспозиция 3 Дж\см2. В ходе фибробронхоскопии производили браш-биопсию бронхиального секрета с нанесением цитологического материала на предметное стекло, фиксацией и окраской. Окрашенные стекла подвергали све-тоооптической микроскопии.
ФДТ у пациентов с эмпиемой плевральной полости проводили после заполнения эмпиемной полости через дренаж 0,5 % раствором новокаина с добавлением раствора фотосенсибилизатора, после чего через дренажную трубку в плевральную полость вводили световод с циллиндрическим диффузором и производили облучение плевральной полости лазером с выходной мощностью на конце световода 1 Вт и длиной волны 670±5 Нм Доза энергии на 1 сеанс составляла 900 Дж. Количество проведённых сеансов ФДТ колебалось от 8 до 12 на 1 пациента.
Лазер для ФДТ. Применена лазерная медицинская система на красителях с аргоновой накачкой. Использована соответствующая фотосенсибилизатору длина волны(675±5 Нм). Лазерное излучение к месту облучения доставлялось по кварцевым световодам диаметром от ОД до 0,3 см(производство АО «Инверсия», г. Новосибирск).
Фотосенсибилизатор. Использовали фотосенсибилизатор «Фотосенс» (Производство ГНЦ «НИИ органических полупродуктов и красителей» РФ, г. Москва) в виде 0,2 % раствора (флаконы по 50 мл. стерильного раствора, коммерческий препара , регистрационный № 0000199\02-2001). Препарат находится во II фазе клинических испытаний, разрешен для применения в меди-
цинской практике (Протокол № 2 заседания фармакологического комитета МЗ РФ от 25 марта 1999 г.).
С целью доставки фотосенсибилизатора в респираторную систему пациентов и лабораторных животных применен ультразвуковой ингалятор «Муссон 1М» (Алтайский приборостроительный завод «Ротор») с выходом дисперсных частиц 3,5 Мкм.
Методы проведения спектральной флуоресцентной диагностики. Для исследования кинетики и фармакодинамики фотосенсибилизатора в материале, полученном от больных, в препаратах, в тканях лабораторных животных использовали прибор «ЛЭСА-5-ОКСИ» (производство Центра естественнонаучных исследований института общей физики РАН, г. Москва). Прибор разрешен к клиническому применению, регистрационное удостоверение Х 29\05020400\0617-00, сертификат соответствия №РОСС RU.HM04.BO3258, № в Реестре разрешенной к применению медицинской техники за 2000 год -27.07.00 (Приложение к Приказу МЗ РФ № 219 от 20 июля 1998 г.)
Статистическая оценка результатов. Данные вносились в память персонального компьютера с последующей систематизацией. Полученные параметры подвергались обработке методами вариационной статистики с использованием пакета компьютерных программ Statgrafic 5.0. Оценка характера распределения на нормальность проводилась с использованием теста Shapiro-Wilk's. Распределение считалось нормальным в том случае, «ели не было обнаружено достоверного различия при уровне значимости р<0,05 от принятого критерия нормального распределения. Нормально распределенные показатели по группам приводили в их среднем значении со средней квадратичной ошибкой: М+m (Байков А.Н. и соавт.,1999). Поскольку выборки являлись малыми (число вариант п < 30), то достоверность межгрупповых различий оценивали с помощью соответствующего t - критерия Стьюдента при уровне значимости Р < 0,05. Оценку достоверности различий проводили в двух видах совокупностей, несвязанных и связанных между собой или парных.
Фармакоэкономическая оценка результатов применения метода ФДТ проведена методом анализа затрат-результатов (ЗР), заключащемся в изучении стоимостной составляющей чистой прибыли или отношения цены к экономии средств. (Омельяновский В.В.,Белоусов Ю.Б.Допова Ю.Н.,1999; Drummond M.F., О" Brien В., Stoddard G.L., Torrance G.W., 1997). Фармакоэко-номическому анализу подвергнуты истории болезни 108 пациентов, находившихся на лечении в городской клинической специализированной легочно-хирургической больнице № 1 г. Новосибирска в 1999-2002 годах.