Учёные ЧелГУ приняли участие в разработке технологии для лазерной обработки инфицированных ран
7 сентября 2026 г.
Коллектив исследователей, в который вошли представители Челябинского государственного университета, Южно-Уральского государственного медицинского университета, Института прикладной математики и Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичёва ДВО РАН, разработал технологию и устройство для лечения гнойных и хронических ран. В составе группы от ЧелГУ — старший преподаватель кафедры общей и теоретической физики физического факультета Анастасия Анчугова. Разработка запатентована (патент RU 2842721 C1 от 1 июля 2025 года).
Инфицированные раны остаются одной из наиболее сложных проблем хирургии: неэффективная терапия нередко приводит к ампутациям, стойкому снижению качества жизни и высокой летальности. Авторы обратили внимание на метод, который уже полтора десятилетия успешно применяется в стоматологии, — лазер-активированное орошение корневых каналов. В этой технологии лазер создаёт в жидкости кавитационные пузырьки, заполненные паром; при схлопывании они порождают мощные струи антисептика, вымывающие бактерии из труднодоступных участков. Однако для обработки ран этот подход ранее не использовался. Исследователи поставили перед собой двойную задачу: изучить физическую возможность лазерной кавитации в хирургии ран и подтвердить её клиническую эффективность.
Устройство отличается простотой и низкой себестоимостью. Оно состоит из двух вставленных одна в другую трубок с лазерным световодом внутри. Через стенку внешней трубки непрерывно подаётся холодный антисептик, что предотвращает перегрев тканей и делает процедуру безболезненной. Аппарат прижимают к ране и перемещают по поверхности. Основной эффект — всасывание. Лазерное излучение нагревает жидкость до моментального закипания у торца световода, образующиеся паровые пузыри при схлопывании создают разрежение около 0,25 атмосферы в зазоре между трубкой и тканью. Возникает поток, который затягивает гной, бактериальный налёт и частицы отмерших тканей внутрь трубки — по сути, это микроскопический «пылесос». Здоровые клетки при этом не травмируются: воздействие идёт исключительно за счёт кавитации, без прижигания. Кроме того, лазерное излучение само по себе стимулирует регенерацию.
Эффективность подтверждена тремя взаимодополняющими подходами: численным моделированием, высокоскоростной видеосъёмкой и клиническими испытаниями. Совпадение расчётных и экспериментальных данных позволило перейти к апробации на пациентах. В пилотном исследовании обработано 20 ран у 14 человек в возрасте от 6 до 91 года — с флегмонами, трофическими язвами, диабетическими и послеоперационными инфекциями. За 3–10 сеансов все раны удалось подготовить к закрытию вторичными швами или пересадкой кожи.
Существующие аналоги, использующие ультразвуковую кавитацию, уже давно применяются в хирургии. Новизна разработки — в сочетании всасывающего действия и терапевтического влияния лазера на ткани. В стоматологии лазерная кавитация уже показала себя эффективнее ультразвуковой; для инфицированных ран пока недостаточно клинических данных для прямого сравнения, однако потенциал метода в комплексной терапии очевиден.
Метод не заменяет хирургическое вмешательство, а выступает вспомогательным средством, ускоряющим очистку и заживление, но не удаляющим крупные мёртвые массивы. Ближайшие планы — расширение клинической базы и сравнительные исследования с существующими методиками. Особое внимание будет уделено влиянию лазерной кавитации на бактериальные биоплёнки, которые являются главной причиной хронических инфекций. Уже отмечено, что после процедуры эффективность антибиотиков возрастает — вероятно, за счёт разрушения биоплёнок.
Устройство отличается простотой и низкой себестоимостью. Оно состоит из двух вставленных одна в другую трубок с лазерным световодом внутри. Через стенку внешней трубки непрерывно подаётся холодный антисептик, что предотвращает перегрев тканей и делает процедуру безболезненной. Аппарат прижимают к ране и перемещают по поверхности. Основной эффект — всасывание. Лазерное излучение нагревает жидкость до моментального закипания у торца световода, образующиеся паровые пузыри при схлопывании создают разрежение около 0,25 атмосферы в зазоре между трубкой и тканью. Возникает поток, который затягивает гной, бактериальный налёт и частицы отмерших тканей внутрь трубки — по сути, это микроскопический «пылесос». Здоровые клетки при этом не травмируются: воздействие идёт исключительно за счёт кавитации, без прижигания. Кроме того, лазерное излучение само по себе стимулирует регенерацию.
Эффективность подтверждена тремя взаимодополняющими подходами: численным моделированием, высокоскоростной видеосъёмкой и клиническими испытаниями. Совпадение расчётных и экспериментальных данных позволило перейти к апробации на пациентах. В пилотном исследовании обработано 20 ран у 14 человек в возрасте от 6 до 91 года — с флегмонами, трофическими язвами, диабетическими и послеоперационными инфекциями. За 3–10 сеансов все раны удалось подготовить к закрытию вторичными швами или пересадкой кожи.
Существующие аналоги, использующие ультразвуковую кавитацию, уже давно применяются в хирургии. Новизна разработки — в сочетании всасывающего действия и терапевтического влияния лазера на ткани. В стоматологии лазерная кавитация уже показала себя эффективнее ультразвуковой; для инфицированных ран пока недостаточно клинических данных для прямого сравнения, однако потенциал метода в комплексной терапии очевиден.
Метод не заменяет хирургическое вмешательство, а выступает вспомогательным средством, ускоряющим очистку и заживление, но не удаляющим крупные мёртвые массивы. Ближайшие планы — расширение клинической базы и сравнительные исследования с существующими методиками. Особое внимание будет уделено влиянию лазерной кавитации на бактериальные биоплёнки, которые являются главной причиной хронических инфекций. Уже отмечено, что после процедуры эффективность антибиотиков возрастает — вероятно, за счёт разрушения биоплёнок.
«В этом проекте моя задача — физическая сторона вопроса, — комментирует старший преподавателя кафедры общей и теоретической физики ЧелГУ Анастасия Анчугова. — Мы с коллегами из Южно-Уральского государственного медицинского университета и Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичёва проводили эксперименты, чтобы понять, как именно возникают и схлопываются кавитационные пузыри в узком зазоре между трубкой и раневой поверхностью, как меняется давление и скорость потока и как поток переносит тепло. Было важно доказать, что эффект всасывания — предсказуемый процесс, который можно контролировать, варьируя параметры лазера и скорость подачи антисептика. Для меня как физика особенно ценно, что наша фундаментальная работа нашла прямое прикладное применение и уже помогает врачам. Впереди — более детальное изучение воздействия на биоплёнки; здесь нам предстоит тесное взаимодействие с микробиологами и хирургами».Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-19-00189-П).
