Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы герметичности шва и пластики дефектов твёрдой мозговой оболочки в нейрохирургической практике (обзор литературы) 15
1.1. Послеоперационная ликворея у нейрохирургических пациентов 15
1.1.1. Терминология и классификация 15
1.1.2. Эпидемиология, факторы риска и осложнения послеоперационной ликвореи 18
1.1.2.1. Эпидемиология 19
1.1.2.2. Факторы риска развития ликвореи 23
1.1.2.3. Осложнения 24
1.1.3. Общие принципы диагностики, профилактики и лечения послеоперационной ликвореи 25
1.1.3.1. Диагностика 25
1.1.3.2. Профилактика и лечение 27
1.2. Современное представление о строении твёрдой мозговой оболочки человека 29
1.3. Шов твёрдой мозговой оболочки и способы его герметизации 31
1.3.1. Шовные материалы и виды шва твёрдой мозговой оболочки 31
1.3.2. Способы герметизации шва твёрдой мозговой оболочки 33
1.4. Способы пластики дефектов твёрдой мозговой оболочки человека 39
1.4.1. Показания для пластики твёрдой мозговой оболочки 39
1.4.2. Материалы для пластики дефектов твёрдой мозговой оболочки 41
1.4.2.1. Аутоткани 41
1.4.2.2. Аллотрансплантаты 43
1.4.2.3. Синтетические материалы 44
1.4.2.4. Ксенотранслантаты 46
Глава 2. Материалы и методы исследования 50
2.1. Материал и методы исследования ультраструктуры твёрдой мозговой оболочки и её заменителей 50
2.1.1. Общая характеристика исследованных материалов 50
2.1.2. Подготовка материалов и сканирующая электронная микроскопия 51
2.2. Материал и методы экспериментального исследования герметичности швов твёрдой мозговой оболочки 52
2.2.1. Общая характеристика экспериментального материала для исследования герметичности швов твёрдой мозговой оболочки 53
2.2.2. Методика экспериментального исследования герметичности восстановленной твёрдой мозговой оболочки 53
2.3. Материал и методы экспериментального исследования бесшовного аппликационного способа пластики дефектов твёрдой мозговой оболочки 56
2.3.1. Общая характеристика экспериментального материала для моделирования аппликационного способа пластики дефектов твёрдой мозговой оболочки 56
2.3.2. Методика экспериментального исследования пластики дефектов твёрдой мозговой оболочки коллагеновыми материалами 57
2.3.3. Методы исследования секционного материала в эксперименте 60
2.4. Материал и методы клинического исследования 61
2.4.1. Критерии отбора и общая характеристика клинического материала 61
2.4.2. Шов твёрдой мозговой оболочки и методы его герметизации 64
2.4.3. Методы пластики дефектов твёрдой мозговой оболочки 70
2.4.4. Диагностика эксфузии ликвора в послеоперационном периоде 72
2.4.5. Методы лечения послеоперационной ликвореи 74
2.5. Методы статистической обработки данных 75
Глава 3. Результаты исследования ультраструктуры твёрдой мозговой оболочки и её заменителей 77
3.1. Результаты исследования ультраструктуры твёрдой мозговой оболочки с помощью сканирующей электронной микроскопии 77
3.2. Результаты исследования ультраструктуры искусственных заменителей твёрдой мозговой оболочки 79
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований различных способов герметизации шва и пластики дефектов твёрдой мозговой оболочки 90
4.1. Результаты экспериментального исследования герметичности шва твёрдой мозговой оболочки 90
4.2. Результаты исследования различных коллагеновых материалов для пластики твёрдой мозговой оболочки в эксперименте 94
Глава 5. Результаты клинического исследования герметизации шва и пластики дефектов твёрдой мозговой оболочки 100
5.1. Влияние ликвореи на течение послеоперационного периода 100
5.2. Анализ факторов риска развития послеоперационной ликвореи 101
5.3. Результаты применения различных способов герметизации шва твёрдой мозговой оболочки в клинической практике 105
5.4. Результаты использования различных материалов для пластики дефектов твёрдой мозговой оболочки 107
5.4.1. Анализ результатов пластики супратенториальных дефектов твёрдой мозговой оболочки 107
5.4.2. Анализ результатов пластики субтенториальных дефектов твёрдой мозговой оболочки 112
Обсуждение результатов исследования 115
Заключение 122
Выводы 125
Практические рекомендации 127
Перспективы дальнейшей разработки темы исследования 129
Список сокращений 131
Список литературы 132
Приложения 157
- Способы герметизации шва твёрдой мозговой оболочки
- Результаты исследования ультраструктуры искусственных заменителей твёрдой мозговой оболочки
- Результаты исследования различных коллагеновых материалов для пластики твёрдой мозговой оболочки в эксперименте
- Анализ результатов пластики супратенториальных дефектов твёрдой мозговой оболочки
Введение к работе
Актуальность исследования. Нарушение целостности твёрдой оболочки головного мозга (ТМО) как при черепно-мозговой травме, так и при плановых нейрохирургических вмешательствах на головном мозге обусловливает риск развития ликвореи у нейрохирургических пациентов в послеоперационном периоде с частотой от 0,9 до 40,5% (Самотокин Б.А., 1947; Гайдар Б.В. и соавт., 2002; Щербук Ю.А. и соавт., 2002; Акобян О.Р., 2005; Gnanalingham K.K. et al., 2003; Dubey A. et al., 2009; Esposito F. et al., 2013).
Организация потоков пострадавших нейрохирургического профиля,
оснащённость операционных современным аппаратами и инструментами в сочетании с высокой квалификацией специалистов позволили улучшить результаты лечения нейрохирургических пациентов на этапе оказания специализированной медицинской помощи (Гайдар Б.В., 2002; Парфёнов В.Е. и соавт., 2008; Щербук А.Ю., Щербук Ю.А., 2010; Свистов Д.В., 2013). Однако послеоперационная ликворея до сих пор является типовым осложнением нейрохирургических вмешательств, а после операций на структурах задней черепной ямки (ЗЧЯ) – наиболее частым (Зайцев А.М., 2004; Dubey A. et al., 2009).
При возникновении послеоперационной эксфузии ликвора существенно повышается риск развития инфекционно-воспалительных хирургических осложнений, в частности нозокомиального менингита (Парфёнов В.Е. и соавт., 2008; Фраерман А.П. и соавт., 2015; Dubey A. et al., 2009; Hernandez Ortiz O.H. et al., 2017).
Необходимость пластики ТМО как при неотложных, так и при плановых операциях, сопровождающихся образованием дефекта оболочки, ставит перед нейрохирургом вопрос о выборе пластического материала. Оптимальными с точки зрения биологической совместимости и экономической эффективности, по мнению ряда авторов, являются аутоткани пациента, а именно надкостница, широкая фасция бедра, височная фасция и жировая ткань (Акобян О.Р., 2005; Morales-Avalos R. et al., 2016). Однако получение этих материалов приводит к дополнительной хирургической травме и удлиняет время операции, а в ряде случаев влечёт за собой необходимость нанесения дополнительной инцизии (Hanzaoglu V. et al., 2015).
С появлением широкого спектра пластических материалов, как синтетических (Тихомиров С.Е. и соавт., 2012; Matsumoto Y., 2013), так и из коллагена животного происхождения (Зиновьев П.Д. и соавт., 2015; Esposito F. et al., 2013; He S. et al., 2017), хирургических клеёв и герметизирующих композиций (Черекаев В.А. и соавт., 2014; Андреев Д.Н., 2016; Hutchinson R.W. et al., 2011), комбинированных средств ликворостаза (Черебилло В.Ю. и соавт., 2008; Шиманский В.Н. и соавт., 2016; Heymanns V. et al., 2016; George B. et al., 2017) расширяются возможности герметизации шва и пластики операционных дефектов ТМО. Однако на сегодняшний день отсутствует единая концепция выбора и определения показаний к использованию тех или иных средств ликворостаза для предотвращения осложнений, обусловленных эксфузией цереброспинальной жидкости (ЦСЖ). Кроме того, до сих пор не выработано единое мнение о целесообразности герметичного закрытия и пластики дефектов ТМО при нейрохирургических вмешательствах на супратенториальных структурах (Джинджихадзе Р.С., 2014; Barth M. et al., 2008).
Таким образом, вопрос эффективности различных способов герметизации шва и пластики дефектов ТМО является актуальной проблемой в современной
нейрохирургической практике и требует поиска и обоснования оптимальных путей решения.
Степень разработанности темы исследования. Послеоперационная ликворея является одним из наиболее частых осложнений нейрохирургических вмешательств на головном мозге и особенно на основании черепа (Зайцев А.М., 2004; Dubey A. et al., 2009). В связи с этим, большинство опубликованных исследований посвящено профилактике ликвореи путём совершенствования способов герметизации ТМО при наличии дефектов данной локализации (Акобян О.Р., 2005; Шиманский В.Н. и соавт., 2016; Schiariti M. et al., 2014; Heymanns V. et al., 2016). Следует отметить, что в отношении исследований, посвящённых методам герметизации и пластики дефектов ТМО супратенториальной локализации, имеется определённый дефицит.
Очевидно, что разработка оптимальных средств ликворостаза должна основываться, в том числе, на объективных данных об особенностях структуры ТМО человека. При исследовании с помощью электронного микроскопа, в зависимости от архитектоники коллагеновых волокон, в ТМО человека выделено до пяти слоёв (Protasoni М. et al., 2011), однако подобные исследования единичны, их результаты требуют дополнительного подтверждения так же, как и требует изучения структура заменителей ТМО, используемых в нейрохирургии. Сведения о структуре материалов, используемых для пластики ТМО, встречаются в единичных публикациях и, по большей части, основаны на данных, представленных производителями (von Wild K.R.H., 1999; Esposito F. et al., 2013).
Опубликованные результаты ряда экспериментальных исследований,
посвящённых повышению герметичности шва ТМО, в целом свидетельствуют о предпочтительности использования непрерывного шва монофиламентной нитью (Chauvet D. et al., 2011). Необходимо отметить, что результатов экспериментальных исследований по сравнению эффективности современных герметизирующих средств на сегодняшний день представлено крайне мало.
Вопросу клинической эффективности различных способов герметизации ТМО посвящено множество работ как отечественных, так и зарубежных авторов (Черекаев В.А. и соавт., 2014; Шиманский В.Н. и соавт., 2016; Hutter G. et al., 2014; Esposito F. et al., 2016). Большинство исследователей делают вывод о высокой клинической эффективности того или иного способа герметизации шва ТМО, однако имеется дефицит сравнительных исследований, позволяющих судить о преимуществах того или иного герметизирующего средства в клинической практике.
Отдельными авторами предложено множество оригинальных путей решения проблемы пластического замещения дефектов ТМО (Зиновьев П.Д. и соавт., 2015; Андреев Д.Н., 2016; Esposito F. et al., 2013; Theeranattapong T. et al., 2015; He S. et al., 2017). Однако подавляющее большинство исследований посвящено конкретным методикам, при этом не выработано единого подхода к выбору пластического материала, способам его фиксации, имеется дефицит сравнительных исследований различных методик закрытия ТМО с точки зрения профилактики послеоперационной ликвореи и образования оболочечно-мозгового рубца.
Цель исследования: улучшить результаты лечения пациентов
нейрохирургического профиля за счёт повышения качества шва твёрдой оболочки головного мозга, пластики её дефектов, предупреждения образования оболочечно-мозгового рубца и ликвореи.
Задачи исследования:
-
Исследовать и сравнить ультраструктуру твёрдой оболочки головного мозга человека и различных материалов для её пластики с помощью сканирующей электронной микроскопии.
-
Изучить частоту и факторы риска развития послеоперационной ликвореи у нейрохирургических пациентов, оценить влияние данного осложнения на течение послеоперационного периода.
-
Изучить эффективность шва твёрдой оболочки головного мозга и различных способов его герметизации в эксперименте и клинике.
-
Оценить эффективность и безопасность различных коллагеновых материалов для бесшовной бесклеевой аппликационной пластики дефектов твёрдой оболочки головного мозга в хроническом эксперименте на животных.
-
Провести сравнительный анализ результатов применения различных материалов для пластики дефектов твёрдой мозговой оболочки при операциях на головном мозге на этапе оказания специализированной медицинской помощи.
Научная новизна. Впервые выполнено сравнительное исследование ультраструктуры ТМО человека и различных современных материалов для её пластики и замещения дефектов с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Доказано наличие в структуре ТМО человека нескольких слоёв, образованных коллагеновыми волокнами, с преимущественно горизонтальной направленностью. Выявлено, что среди изученных искусственных материалов, применяемых для пластики ТМО, наиболее схожими с человеческой оболочкой по структуре волокон и слоистости являются коллагеновые имплантаты, особенно, так называемые, «коллагеновые матриксы».
В экспериментальном исследовании с применением модели ex vivo (удостоверение на рационализаторское предложение №14162/4 от 16.11.2015 г.) и в условиях клиники проведён сравнительный анализ эффективности различных современных средств ликворостаза. Предложен и апробирован способ «сэндвич-герметизации» шва ТМО с помощью гемостатических коллагеновых материалов (удостоверение на рационализаторское предложение №14618/1 от 22.02.2017 г.). Доказана эффективность применения дополнительных средств, герметизирующих шов ТМО, в виде клеёв, герметизирующих композиций или аппликационных материалов.
Впервые выполнено сравнительное экспериментальное исследование
бесшовного бесклеевого аппликационного метода пластики дефектов ТМО различными официнальными коллагеновыми материалами, а также прототипом отечественного коллагенового матрикса «Белкозин», изучены процессы организации данных материалов после имплантации (удостоверение на рационализаторское предложение № 14659/2 от 21.02.2017 г.)
Изучены особенности и эффективность различных современных методов пластики дефектов ТМО как супра-, так и субтенториальной локализации. Проанализировано влияние некоторых ранее не исследованных факторов риска на частоту развития послеоперационной ликвореи.
Теоретическая и практическая значимость. На основе анализа данных литературы и результатов собственных исследований уточнено влияние ликвореи на течение послеоперационного периода в нейрохирургической практике на этапе оказания специализированной медицинской помощи. Изучена ультраструктура ТМО
человека и её современных заменителей. Установлено влияние формы разреза и шва
ТМО на его герметичность. Обоснована целесообразность применения
дополнительных средств ликворостаза при шве ТМО даже при отсутствии её дефектов. Доказана эффективность и безопасность аппликационного способа пластики дефектов ТМО коллагеновыми материалами.
Полученные результаты и методология исследования могут быть использованы при разработке новых искусственных заменителей ТМО или сравнительном анализе эффективности применения новых коммерческих продуктов. Предложенный модифицированный способ послойной герметизации шва ТМО может быть использован в нейрохирургической практике для повышения качества оперативных вмешательств. Определено влияние пластического материала на эффективность ликворостаза при замещении дефектов оболочек, как супратенториальной локализации, так и в хирургии ЗЧЯ. Установлены эффективность и особенности организации различных коллагеновых имплантатов в послеоперационном периоде, обоснована целесообразность их применения в неотложной и военно-полевой нейрохирургии.
Методология и методы исследования. В работе использован принцип
системного последовательного применения метода научного познания. После
выполнения анализа литературных источников по теме исследования и определения
его приоритетных направлений проведён морфофункциональный анализ
ультраструктуры ТМО и её заменителей с помощью СЭМ, что позволило определить
спектр пластических материалов наиболее перспективных для нейрохирургической
практики. С помощью экспериментального моделирования с использованием
фрагментов трупной ТМО исследована эффективность различных современных
средств ликворостаза. В хроническом эксперименте на 60 лабораторных животных
разработана модель и обоснован метод аппликационной пластики дефектов ТМО,
определены перспективы дальнейшей разработки отечественных пластических
материалов. Ретроспективное клиническое исследование, включавшее 521 пациента,
позволило определить и сравнить эффективность средств ликворостаза на этапе
оказания специализированной медицинской помощи. Анализ результатов
экспериментов и клинического исследования проведён с комплексным применением морфологического, клинико-физиологического и статистического методов научного исследования.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
По своей ультраструктуре ТМО человека имеет многослойное волокнистое строение с наличием нескольких функционально и морфологически различных слоёв. Из искусственных материалов, потенциально применимых для пластики ТМО, наиболее схожими с ТМО человека являются коллагеновые имплантаты.
-
Ликворея, развиваясь в послеоперационном периоде у значительной части нейрохирургических пациентов, приводит к увеличению сроков стационарного лечения и повышению риска развития инфекционных осложнений в области хирургического вмешательства.
-
Использование только шовного материала для соединения краёв ТМО не позволяет достичь её герметичности, применение дополнительных средств ликворостаза в виде клеёв, герметизирующих композиций или аппликационных материалов позволяет статистически значимо повысить герметичность шва ТМО.
-
Коллагеновые материалы, применяемые в целях пластики дефектов ТМО, препятствуют образованию оболочечно-мозгового рубца и позволяют добиться замещения дефекта ТМО соединительнотканной мембраной. Данные материалы не вызывают патологическую реакцию окружающих тканей.
-
При замещении дефектов ТМО в области задней черепной ямки использование аутотканей пациента более эффективно предупреждает послеоперационную ликворею по сравнению с другими материалами. При супратенториальной локализации дефектов ТМО эффективность различных имплантатов сопоставима.
Достоверность и апробация результатов исследования. Основные положения диссертации представлены в виде устных докладов и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции «Поленовские чтения» (Санкт-Петербург, 2016); XIX Международной медико-биологической конференции молодых исследователей «Фундаментальная наука и клиническая медицина – человек и его здоровье» (получен диплом I степени за лучший устный доклад) (Санкт-Петербург, 2016); XII Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения в многопрофильном лечебном учреждении» (Санкт-Петербург, 2016).
Внедрение результатов исследования в практику. Результаты исследования
используются в материалах лекций, а также при проведении практических занятий с
курсантами и слушателями факультетов подготовки врачей, со слушателями
ординатуры на кафедре нейрохирургии, со слушателями факультета
усовершенствования врачей ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» МО РФ (ВМедА). Полученные данные внедрены в клиническую практику клиники нейрохирургии ВМедА, нейрохирургического отделения Филиала № 3 ФГБУ «3 ЦВКГ им. А. А. Вишневского» МО РФ.
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 23 печатные работы, в том числе 5 статей в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации для опубликования основных результатов диссертаций на соискание учёной степени кандидата медицинских наук, а также раздел руководства для врачей по оперативным доступам в нейрохирургии, получено 3 удостоверения на рационализаторские предложения.
Личный вклад автора в проведённое исследование. Автором подготовлен
план исследования, сформулированы цель и задачи, разработана программа
экспериментальной части исследования, критерии отбора пациентов в клинической
части исследования. Диссертант лично организовал и самостоятельно выполнил
экспериментальное исследование различных способов герметизации шва ТМО на
трупном материале, а также все этапы хронического эксперимента с использованием
60 лабораторных животных. Принимал участие в выполнении сканирующей
электронной микроскопии заменителей ТМО, гистологических и
иммуногистохимических исследований коллагеновых материалов в эксперименте, совместно с морфологом проанализировал полученные данные. Автор лично сформировал базу данных из 521 наблюдения, включённых в клиническую часть исследования, участвовал в операциях, как в качестве ассистента, так и самостоятельно выполняя этап восстановления целостности ТМО. Самостоятельно провёл математико-
статистическую обработку данных всех этапов исследования. Суммарно личный вклад автора в проведённое исследование составляет более 80%.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 159 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, обсуждения, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 223 источника (из них 90 отечественных и 133 иностранных), 3 приложений. Работа иллюстрирована 11 таблицами и 47 рисунками.
Способы герметизации шва твёрдой мозговой оболочки
Для повышения герметичности шва ТМО предложено множество различных способов. Использование различных клеёв, герметизирующих композиций и субстанций в нейрохирургии, помимо гемостатического эффекта, позволяет повысить водонепроницаемость ТМО, фиксировать пластические материалы. Клеевые композиции широко представлены на рынке изделий медицинского назначения разными производителями и включены в снабжение этапа оказания специализированной медицинской помощи. Биологический клей состоит из фибриногена и/или тромбина и в зависимости от происхождения компонентов может быть аутогенным (при получении составляющих клея из крови пациента) или официнальным (Tissucol (Baxter), Evicel (Ethicon), Surgiflo (Ethicon) и т.д.) (Акобян О.Р., 2005; Pryor S.G. et al., 2008; Dhillon S., 2011).
Биологический клей считается достаточно безопасным средством с точки зрения биосовместимости с человеческим организмом, однако в литературе описаны редкие случаи развития выраженной системной реакции на применение фибрин-тромбинового клея (Berguer R. et al., 1991).
Исследования фибриновых клеевых композиций для герметизации ТМО в экспериментальных исследованиях на шиншиллах (Siedentop K. et al., 1999) и на собаках (Hutchinson R.W. et al., 2011) показали их безопасность и эффективность.
Считается, что клей выполняет герметизирующую функцию лишь временно, создавая оптимальные условия для срастания тканей. В среднем через две недели фибриновый клей теряет обусловленные апротинином, входящим в его состав, антифибринолитические свойства и в результате фибринолитической активности ЦСЖ и сыворотки плазмы разрушается (Акобян О.Р., 2005). Результаты эксперимента на лабораторных животных (крысах) подтверждают данное обстоятельство (Nishihira S., McСaffrey T.V., 1988).
Систематический литературный обзор данных из 78 источников о применении фибринового клея у 2935 пациентов показал безопасность и эффективность данного способа герметизации ТМО, однако, ввиду противоречивости некоторых результатов, авторами отмечен недостаток рандомизированных контролируемых проспективных исследований в данной области, что обусловливает актуальность дальнейших сравнительных исследований (Esposito F. et al., 2016).
Высокая эффективность фибриновых клеевых композиций (в частности, Tissucol (Baxter)) обусловило их широкое применение для герметизации и фиксации пластического материала при удалении опухолей основания черепа (Черекаев В.А. и соавт., 2014; Андреев Д.Н., 2016), а также в спинальной хирургии (Epstein N.E., 2014).
С 1998 года для герметизации тканей в хирургии применяется органический клей BioGlue (Cryolife) (Пучков К.В. и соавт., 2009). Он состоит, главным образом, из бычьего сывороточного альбумина и глутаральдегида и широко используется в сердечно-сосудистой (Zehr K.J., 2007; Azadani A.N. et al., 2009) и торакальной хирургии (Potaris K. et al., 2003; Passage J. et al., 2005; Tansley P. et al., 2006). В нейрохирургической практике получены хорошие результаты использования данного клея как при открытых, так и при эндоскопических вмешательствах (Kumar A. et al., 2003), а также при операциях на позвоночнике, сопровождающихся дуротомией (Yuen T., Kaye A.H., 2005). Данные эксперимента на лабораторных крысах подтвердили безопасность BioGlue (Cryolife) для коры головного мозга (Stylli S.S. et al., 2004). Однако при использовании в педиатрической практике отмечены нередкие осложнения в форме реакции на инородное тело (Klimo P. Jr. et al., 2007).
В 2005 году в США была зарегистрирована и одобрена для герметизации ТМО двухкомпонентная герметизирующая система DuraSeal. Данное средство состоит из двух растворов синтетического происхождения – эфирного раствора полиэтиленгликоля и буферного раствора трилизинамина, которые при нанесении на поверхность ТМО с помощью специальной системы смешиваются и образуют герметизирующий гидрогель. Гидрогелиевый герметик, по данным производителя, полностью рассасывается в период от 4 до 8 недель. Данные некоторых клинических исследований показали высокую эффективность данного способа герметизации ТМО: частота послеоперационной наружной ликвореи при супратенториальных краниотомиях составила 1,7%, в задней черепной ямке – 1,9% (Cosgrove G.R. et al., 2007).
Для минимально инвазивных эндоскопических интрадуральных операций на структурах основания черепа была предложена комбинированная техника «заплаточной» герметизации с использованием широкой фасции бедра и гидрогелевой композиции DuraSeal. У 10 пациентов, участвовавших в исследовании, не выявлено признаков послеоперационной ликвореи (Leng L.Z. et al., 2008). Многими авторами подтверждена эффективность гидрогелевых композиций для герметизации ТМО на основании черепа (Chin C.J. et al., 2010), в спинальной хирургии (Rihn J.A. et al., 2009; Kim K.D., Wright N.M., 2011), однако имеются единичные сообщения о компрессии корешков конского хвоста в результате увеличения объёма гидрогеля вследствие гидратации (Mulder M. et al., 2009).
Исследования, посвящённые сравнению эффективности DuraSeal с другими герметизирующими средствами, не выявили существенной разницы (Bernardo L. et al., 2011; Osbun J.W. et al., 2012). K.D. Than и соавторы (2008) при сравнении эффективности гидрогелевых и фибриновых герметизирующих композиций в задней черепной ямке получили частоту ликвореи 2% и 10% соответственно, при этом частота развития псевдоменингоцеле, менингита и других послеоперационных осложнений существенно не различалась. Несколько отличные результаты были получены в экспериментальном исследовании на 27 животных: фибриновые материалы Evicel (Ethicon) и Tisseel (Baxter) показали одинаковую интраоперационную эффективность по сравнению с гидрогелевым герметиком. В группе DuraSeal имела место ликворея в послеоперационном периоде, но, в целом, все исследованные материалы получили положительную оценку (Hutchinson R.W. et al., 2011).
Широкое распространение с 80-х годов прошлого века в качестве гемостатического средства в хирургии получил комбинированный материал TachoComb, состоящий из коллагеновой губки из сухожилий лошади с клеевой поверхностью на основе лиофилизированного фибриногена человека, тромбина из крови быка, апротинина из лёгких быка и рибофлавина, окрашивающего клеящую поверхность в жёлтый цвет. В настоящее время препарат модифицирован: из состава удалён апротинин, а тромбин, как и фибриноген, получают из крови человека. Данный препарат в европейских странах именуется TachoSil, в России применяется под прежним названием «ТахоКомб» (Горский В.А. и соавт., 2011). По механизму действия и эффективности TachoSil и TachoComb практически идентичны, что было подтверждено экспериментально и клинически (Agger P. et al., 2010; Mita K. et al., 2015).
Данный материал может использоваться не только в гемостатических целях (Sampanis D., Siori M., 2016). Подтверждена его безопасность и эффективность в нейрохирургической практике (George B. et al., 2017). Результаты недавнего международного рандомизированного контролируемого мультицентрового исследования TASALL (TachoSil Against Liquor Leak), проводившегося в 2014-2016 гг. с участием 726 пациентов, доказали безопасность и эффективность данного средства: у 362 пациентов основной группы общее количество случаев наружной ликвореи и псевдоменингоцеле было значимо ниже по сравнению с контрольной группой (364 пациента), частота данных осложнений составила 8,5% и 17% соответственно. Полученные данные позволили European Medicines Agency (Европейскому агентству лекарственных средств) расширить показания к применению материала TachoSil и рекомендовать его, помимо прочего, в качестве герметизирующего материала в нейрохирургии для профилактики послеоперационной ликвореи, что было внесено отдельным пунктом в европейскую инструкцию по применению данного средства (Assessment report EMA/216119/2016).
Результаты исследования ультраструктуры искусственных заменителей твёрдой мозговой оболочки
Официнальный коллагеновый матрикс Duraform (Codman) для бесшовного замещения дефектов ТМО имеет пористую структуру без какой-либо упорядоченной пространственной ориентации ячеек (Рисунок 3.2 a, б, в). Стенки (перегородки) ячеек представлены тонкими пластинами коллагена толщиной 515±23 нм (Рисунок 3.2 г). В структуре нативной ТМО подобные пластины коллагена отсутствовали.
Такая структура обеспечивает высокую пластичность при использовании, кроме того, должна способствовать прорастанию собственных тканей организма, но, в то же время, не позволяет использовать шовную фиксацию и снижает прочность материала, необходимую в ряде случаев (в частности, при замещении дефектов ТМО на основании черепа). Герметичность материала, учитывая его пористость, незначительна и, вероятно, обеспечивается путём пропитывания тканевой жидкостью с высоким содержанием белка.
Прототипом коллагенового матрикса Белкозин (ОАО «Лужский завод «Белкозин») является выпускаемая на одноименном предприятии гемостатическая губка. В целом, ультраструктура материала является сходной с таковой у Duraform, однако при этом отмечается большая толщина волокон (Рисунок 3.3 г) и расстояний между ними. Материал также имеет ярко выраженное ячеистое строение, при этом ячейки имеют преимущественно параллельную ориентацию относительно плоскости материала (Рисунок 3.3 в). Толщина коллагеновых пластинок (Рисунок 3.3 а, б), формирующих стенки ячеек, существенно больше, чем у материала Duraform, и достигает 2150±89 нм, что коррелирует с худшими качествами смачиваемости имплантата.
Гемостатическая коллагеновая губка Lyostypt (BBraun) имеет чётко выраженную волокнистую структуру (Рисунок 3.4 в): хаотично расположенные тяжи толщиной до 5 мкм (Рисунок 3.4 a) состоят из тонких коллагеновых волокон (Рисунок 3.4 б, г). Средняя толщина волокон и её дисперсия имеют наименьшие значения среди изученных нами искусственных материалов, однако превышают данные показатели при сравнении с ТМО. Размер свободных пространств между волокнами имеет высокую вариабельность и сопоставим с размером ячеек пористых материалов Белкозин и Duraform.
Заменитель ТМО Durepair (Medtronic) (так называемая «регенеративная матрица») состоит из коллагена I и II типа, который, по данным производителя, получают из зародышевой ткани крупного рогатого скота после удаления клеточных компонентов. Ультраструктура представляет собой переплетение плотно расположенных (Рисунок 3.5 a, в) сильно вариабельных по толщине коллагеновых жгутов (Рисунок 3.5 б, г). Такое строение материала обеспечивает его высокую плотность и прочность по сравнению с ранее упомянутыми, что позволяет использовать шовную фиксацию при его использовании для пластики дефектов ТМО. Однако нельзя исключить, что малая пористость будет препятствовать миграции клеточных элементов и регенерации собственной ТМО, при этом не обеспечивая адекватной герметичности.
Несмотря на отличия в технологии изготовления и источнике коллагена, заменитель ТМО Lyoplant (BBraun) имеет весьма схожую ультраструктуру с Durepair: отмечается более выраженная компактность (Рисунок 3.6 a, в) относительно крупных коллагеновых волокон (Рисунок 3.6 б, г), что обеспечивает высокие прочностные характеристики данных материалов и схожие свойства. Получение этих материалов путём специальной обработки тканей крупного рогатого скота без разрушения структурных волокон способствует высокому сходству ультраструктуры с нативной ТМО, однако толщина массивных волокон и расстояние между ними существенно превышают данные показатели по сравнению с ТМО человека. Кроме того, отсутствует дифференцировка между отдельными слоями волокон, как в человеческой ТМО (Рисунок 3.1), т.е. коллагеновые имплантаты животного происхождения имеют однослойное строение.
По данным производителя, нерезорбируемый синтетический материал Neuropatch (BBraun) состоит из полиэстеруретановых волокон. Он имеет преимущественно волокнистую структуру (Рисунок 3.7). Отмечается прямолинейный характер волокон (Рисунок 3.7 a, б), в отличие от извитых волокон в коллагеновых материалах естественного и техногенного происхождения. На срезе визуализируются участки, где волокна сливаются в единый сплошной слой (Рисунок 3.7 в), отмечается также наличие пор шириной до 20 мкм. Толщина волокон данного материала оказалась максимальной по сравнению с изученными нами образцами (Рисунок 3.7 г). Подобная структура придаёт материалу высокую прочность, эластичность и упругость, что обусловливает преимущества сосудистых протезов из полиэстеруретана, однако при выборе оптимального заменителя ТМО данные свойства не являются ключевыми.
Достаточно известный в отечественных нейрохирургических стационарах пластический материал из политетрафторэтилена Gore Preclude dura substitute (Gore) представляет собой множество спаянных друг с другом тонких волокон (Рисунок 3.8 г). Зоны их слияния чётко заметны на поверхности материала и представлены конгломератами шириной до 15 мкм (Рисунок 3.8 а, б). Расстояние между волокнами невелико, что должно противодействовать проникновению клеточных элементов в толщу материала. Благодаря хорошим упруго-эластическим свойствам, политетрафторэтилен, как и полиэстеруретан, получил широкое распространение в сосудистой хирургии. Однако наличие лакун в толще материала и преимущественно перпендикулярный относительно плоскости материала ход волокон (Рисунок 3.8 в) могут приводить к негерметичности в отношении жидкостей с малым содержанием клеточных элементов, в первую очередь, ликвора
Относительно новый резорбирующийся материал ReDura (Medprin) из волокон полилактида по своей структуре весьма схож с ТМО: тонкие переплетающиеся (Рисунок 3.9 a, б) волокна расположены параллельно плоскости материала (Рисунок 3.9 в). При этом среднее расстояние между волокнами значимо выше по сравнению с ТМО и существенно не отличается от данного параметра других синтетических заменителей: Neuropatch и Dura Preclude. Отмечается относительная однородность ультраструктуры материала (Рисунок 3.9 г) на всех изученных нами фрагментах, что свидетельствует о высокой эффективности технологии 3D-принтирования в области изготовления искусственных тканей с заданными параметрами. Ультраструктура данного материала позволяет прогнозировать высокую эффективность его применения в качестве заменителя ТМО.
Результаты исследования различных коллагеновых материалов для пластики твёрдой мозговой оболочки в эксперименте
Все животные, использованные в эксперименте, благополучно перенесли анестезиологическое пособие и оперативное вмешательство, что свидетельствует об эффективности и безопасности использованной методики экспериментального моделирования дефектов ТМО. Не было зафиксировано какой-либо статистически значимой разницы в прибавке веса между разными группами животных в послеоперационном периоде, однако отмечено более агрессивное поведение животных в контрольной группе.
Ни в одном из наблюдений в послеоперационном периоде не наблюдались признаки наружной ликвореи через операционную рану, что может свидетельствовать об эффективности использованного шва по Донати, с точки зрения герметизации раны мягких тканей. При этом, в контрольной группе два животных погибли на 3 и 4 день после операции, что, вероятно, было обусловлено развитием внутричерепных геморрагических осложнений, диагностированных при вскрытии – данные животные были исключены из дальнейшего исследования и анализа. Остальные животные были выведены из эксперимента в соответствующие их подгруппам сроки.
Данные о частоте развития и степени выраженности оболочечно-мозгового рубца, полученные при исследовании макропрепаратов, представлены в виде диаграмм, построенных на основе таблиц сопряжённости для каждой группы животных (Рисунок 4.5).
Отмечается статистически значимое преобладание выраженности оболочечно-мозгового рубца в IV (контрольной) группе по сравнению с I, II и III группами, как через 10 суток после операции (p2=0,02617), так и через 30 (p2=0,01238) и 42 (p2=0,01239) суток. При этом не было выявлено статистически значимых различий при сравнении I, II и III групп животных (p 0,05 при попарном сравнении во всех подгруппах). Кроме того, в подгруппах через 42 дня после операции отмечались признаки остеогенеза по периметру костных дефектов (в виде уменьшения площади трепанационных окон), наиболее выраженные во II и III группах, что подтверждает имеющиеся литературные данные об остеокондуктивных свойствах коллагена (Ваза А. Ю. и соавт., 2015).
При гистологическом исследовании имплантатов и окружающих тканей отмечается сохранение щелевидного просвета субдурального пространства в области пластики твёрдой мозговой оболочкой в группах, где применялись коллагеновые материалы (Рисунок 4.6 а, б, в), в то время как в контрольной группе наблюдается полная облитерация как субдурального, так и субарахноидального пространств (Рисунок 4.6 г).
У животных контрольной групы отмечались признаки кариорексиса и цитолиза нейронов в поверхностных отделах коры головного мозга, прилежащих к грануляциям, тогда как у животных I-III групп морфология нейронов коры была практически не изменена, что свидетельствует об отсутствии повреждающего токсического воздействия коллагеновых материалов на кору головного мозга (Рисунок 4.7).
Установлено, что организация коллагеновых материалов протекает путём врастания в них соединительной ткани со стороны ТМО и апоневроза (Рисунок 4.8 а). В контрольной группе определяется врастание в кору головного мозга фибробластов, сопровождающееся образованием коллагеновых волокон, что, очевидно, приводит к формированию оболочечно-мозгового рубца (Рисунок 4.8 б).
При иммуногистохимическом исследовании с использованием маркера CD163 отмечена выраженная макрофагальная активность в области имплантатов, особенно в группе Lyostypt. В контрольной группе, ввиду отсутствия каких-либо экзогенных материалов, выявлялись лишь единичные макрофаги в зоне активного роста грануляций (Рисунок 4.9).
Умеренное накопление маркера Ki67 преимущественно в эндотелии сосудов на срезах препаратов с коллагеновыми матриксами позволяет судить о крайне низкой пролиферативной активности в процессе их организации. При этом в контрольной группе отмечается повышенная пролиферативная активность в зоне формирования грануляций (Рисунок 4.10).
Таким образом, установлено, что применение коллагеновых материалов без фиксации швом или клеем для аппликационного метода пластики дефектов ТМО обеспечивало эффективный ликворостаз в эксперименте.
Организация коллагеновых материалов в процессе заживления черепно-мозговой раны при использовании бесшовного аппликационного бесклеевого метода пластики дефектов ТМО протекает с низкой пролиферативной активностью, что достоверно препятствует формированию оболочечно-мозгового рубца.
При использовании бесшовного аппликационного бесклеевого метода пластики дефектов ТМО значимых различий эффективности между исследованными материалами не выявлено.
Полученные данные об эффективности аппликационного метода пластики дефектов ТМО коллагеновыми матриксами без использования шовных и клеевых материалов, а также низкой прогнозируемой стоимости отечественных матриксов («Белкозин») определяют целесообразность их внедрения в нейрохирургическую практику после необходимых клинических испытаний.
Анализ результатов пластики супратенториальных дефектов твёрдой мозговой оболочки
У 417 пациентов, оперированных в клинике нейрохирургии ВМедА по поводу различной хирургической патологии головного мозга супратенториальной локализации, применение дополнительного пластического материала для закрытия дефекта ТМО потребовалось в 175 (42,0%) случаях. Эти наблюдения составили «область интереса» данной части исследования и были разделены на три группы в зависимости от использованных материалов.
В первой группе наблюдений (73 пациента) пластика дефекта ТМО осуществлялась аутотканями пациента (надкостница, апоневроз височной мышцы или широкая фасция бедра). Во второй группе (42 пациента) замещение дефекта ТМО осуществлялось путём вшивания искусственных заменителей ТМО: синтетических мембран (Dura Preclude (Gore), NeuroPatch (BBraun)). В третьей группе пациентов закрытие дефекта осуществлялось свободно лежащим коллагеновым матриксом (Duraform (Codman), Duragen (Integra) или Lyostypt (BBraun)) без фиксации швами (60 пациентов).
Эффективность различных материалов для восстановления целостности ТМО оценивали на основании частоты развития в послеоперационном периоде наружной ликвореи или подапоневротического скопления ликвора, требующего эвакуации.
В послеоперационном периоде эксфузии ликвора отмечена у 13 пациентов (17,8%) первой группы (аутоткани пациента); 13 пациентов (31,0%) второй группы (синтетические материалы); 16 пациентов (26,7%) третьей группы (свободнолежащий коллагеновый матрикс).
Основные клинические результаты применения различных материалов для пластики супратенториальных дефектов ТМО представлены в Таблице 5.3.
Анализ таблиц сопряжённости, построенных на основании полученных данных, с помощью критерия 2 Пирсона не выявил статистически значимых различий между группами с точки зрения частоты возникновения послеоперационной эксфузии ликвора, развития нозокомиального менингита, необходимости реоперации и летальности (p 0,05 для каждого критерия).
Несмотря на отсутствие статистической достоверности, необходимо отметить, что в подгруппе, где для герметизации дефекта использовались аутоткани пациента, выявлена наименьшая частота послеоперационной ликвореи и необходимости реоперации.
Отсроченные оперативные вмешательства с целью краниопластики у ряда пациентов показали, что использование аутотканей пациента позволяло добиться формирования достаточно плотной соединительной мембраны на месте замещённого дефекта ТМО (Рисунок 5.1).
При выполнении декомпрессивной краниэктомии наиболее удобным и быстрым способом расширяющей пластики ТМО был аппликационный метод с использованием коллагеновых пластин (Duraform (Codman), Duragen (Integra) или Lyostypt (BBraun)). Удобство было обусловлено отсутствием необходимости тщательного наложения шва на ТМО и выполнения дополнительных хирургических манипуляций для получения пластического материала. При отсроченной краниопластике у таких пациентов отмечено постепенное замещение коллагеновых матриксов соединительной тканью, что позволяло выполнять реконструкцию костей свода черепа обычным способом без дополнительных технических сложностей (Рисунок 5.2). Вскрытие восстановленной ТМО для верификации оболочечно-мозговых сращений не производилось по этическим соображениям.
Синтетические нерезорбируемые заменители ТМО, в отличие от аутотканей пациента и коллагеновых материалов, не образовывали сращений с окружающими тканями. При повторных оперативных вмешательствах по висцеральной поверхности имплантированных синтетических материалов отмечено образование тонкой полупрозрачной соединительнотканной капсулы, напоминающей париетальный листок путинной оболочки. При гистологическом исследовании стенки капсулы отмечается, что она имеет в своём составе элементы соединительной ткани с преобладанием эпителиоидных клеток и фибробластов. Отсутствие сращений с окружающими тканями играет положительную роль в случаях, когда планируется повторное хирургическое вмешательство в данной области, ввиду упрощения этапа отслоения кожно-апоневротического лоскута.
Внешний вид синтетического заменителя Dura Preclude (Gore), а также сформировавшаяся под ним капсула представлены на Рисунке 5.3.
При использовании аппликационного способа пластики ТМО коллагеновыми матриксами (n=60) длительность данного этапа операции была существенно короче, по сравнению со временем, затрачиваемым на фиксацию имплантатов ручным швом (n=172), и составила 7,7±3,5 мин. и 48,9±10,9 мин. соответственно (p 0,0001 по t-критерию Стьюдента), т.е. сокращалась больше чем в 6 раз.
К негативным особенностям применения коллагеновых и синтетических заменителей ТМО относится их непроницаемость для ультразвука (вероятно в силу пористости материала и присутствия микровезикул воздуха в составе имплантата), в отличие от аутотканей, что делает невозможным проведение УЗИ мозга через трепанационный дефект в ближайшем послеоперационном периоде и должно учитываться при выборе материала в случае планирования таких исследований.
Проведённый анализ полученных результатов показал, что гипотеза о влиянии вида пластического материала на частоту развития эксфузии ликвора в послеоперационном периоде при закрытии супратенториальных дефектов ТМО не получила достаточных подтверждений (p 0,05).
Таким образом, использование искусственных заменителей и коллагеновых имплантатов для пластики дефектов ТМО при нейрохирургических вмешательствах на супратенториальных отделах головного мозга характеризуется близкими показателями герметичности, как при использовании тканей пациента.
Применение коллагеновых матриксов для пластики ТМО без фиксации швом позволяет сократить длительность нейрохирургического вмешательства за счёт ускорения этапа пластики ТМО.