Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 16
1.1. Общая характеристика ожоговых бельм 16
1.2. Вспомогательные операции кератопротезированию 21
1.2.1. Восстановительная пластика конъюнктивальных сводов и амнионопластика 21
1.2.2. Профилактика асептического некроза бельма при кератопротезировании 28
1.3. История кератопротезирования и современные подходы к решению проблемы приживления кератопротезов в бельме 35
1.4. Применение биологических протезов в общей хирургии и офтальмологии 47
Глава 2. Основные принципы создания биокератопротезов на основе взаимопроникающего соединения донорских тканей и полимеров 51
2.1. Теоретическое обоснование конструкции биокератопротезов 51
2.2. Разработка УФ - абсорбера для оптической части кератопротеза 70
2.3. Технология изготовления биокератопротезов 76
Глава 3. Экспериментально-морфологические исследования имплантации биокератопротеза в нативную роговицу и ожоговые бельма кроликов 84
3.1. Результаты гистоморфологических исследований приживления периферической части биокератопротеза из различных донорских тканей и полимера в нативной роговице кролика
3.2. Экспериментально-морфологическое исследование имплантации биокератопротеза, изготовленного на основе ксеноперикарда, в ожоговые бельма кроликов
Глава 4. Физико-химические свойства биокератопротезов 101
4.1. Изучение структуры зон соединения донорской ткани и полимера 101
4.2. Исследование химических связей в зоне взаимопроникающего соединения донорской ткани и полимера 104
4.3. Изучение механических свойств биокератопротезов 106
Глава 5. Токсилогическая характеристика биокератопротезов с оптической частью из РММА и РНЕМА 110
5.1. Санитарно-химические исследования биокератопротезов 110
5.2. Исследование биологического действия
материалов биокератопротезов 124
Глава 6. Математический анализ оптической системы биокератопротеза
6.1. Расчет оптической силы биокератопротеза по его конструктивным параметрам
6.2. Индивидуальный расчет необходимой оптической силы биокератопротеза
6.3. Расчет анизейконии при биокератопротезировании
6.4. Расчет поля зрения при биокератопротезировании
6.5. Влияние сферических, хроматических аберраций и диаметра 4 оптики на оптическую остроту зрения
Глава 7. Экспериментально-морфологические исследования вспомогательных операций к биокератопротезированию 149
7.1. Экспериментально-морфологические исследования интростромального профилактического укрепления бельма аутотеноновой капсулой 149
7.2. Амниопластика при кератопротезировании 155
Глава 8. Характеристика больных и методов исследования 168
8.1. Общая характеристика больных 168
8.2. Методы исследования больных 174
Глава 9. Хирургическая технология амнионопластики 178
9.1. Использование амниотической мембраны при рассечении симблефарона 178
9.2. Использование амниотической мембраны для замещения дефекта конъюнктивы при укреплении бельма 186
9.3. Использование амниотической мембраны при выравнивании поверхности бельма 189
Глава 10. Хирургическая технология и клинико-функциональные результаты оптического биокератопротезирования ожоговых бельм 194
10.1. Хирургическая техника операции биокератопротезирования 194
10.2. Особенности клинического течения и интраоперационные осложнения 200
10.3. Одномоментные операции 204
10.4. Клинико-функциональные результаты 212
10.5. Неспецифические послеоперационные осложнения, не связанные с пребыванием биокератопротеза в глазу 218
10.6. Специфические послеоперационные осложнения, обусловленные пребыванием биокератопротеза в глазу 221
10.7. Показания и противопоказания к оптическому биокератопротезированию ожоговых бельм 238
Заключение 242
Выводы 275
Практические рекомендации 278
Список литературы
- Вспомогательные операции кератопротезированию
- Теоретическое обоснование конструкции биокератопротезов
- Результаты гистоморфологических исследований приживления периферической части биокератопротеза из различных донорских тканей и полимера в нативной роговице кролика
- Изучение структуры зон соединения донорской ткани и полимера
Введение к работе
Одним из сложнейших и прогностически неблагоприятных поражений глаз являются ожоги, составляющие от 4,2 до 38,4% случаев среди всех травм органа зрения [46, 131, 155, 247].
Несмотря на применение самых современных способов лечения, около 50% пострадавших становятся инвалидами 1-2 групп по зрению [49, 78, 118 и
ДР-]-
Наиболее тяжелым последствием ожогов глаз является формирование
бельм IV-V категории по классификации Филатова В.П. и Буїпмич Д.Г. [153],
часто сочетающихся с патологией в придаточном аппарате, переднем и заднем
отделах глаза. Так, различные формы сокращения конъюнктивальной полости
встречаются у 65-80% больных после ожогов конъюнктивы и роговицы III-IV
степени [100]; помутнение хрусталика в различные сроки после травмы
развивается в 10-45,6% [117, 248]; вторичная глаукома наблюдается в 15-
46,1% и становится причиной функциональной гибели глаза у 8-57,4%
пострадавших [22, 73, 118, 227, 296].
Единственным эффективным способом восстановления зрения у данных
больных остается метод кератопротезирования, клиническое внедрение
которого началось в 50-х годах прошлого века, когда родилась идея
использовать интраламеллярную поддерживающую перфорированную
пластинку вокруг центрального оптического цилиндра из полиметилметакрила
(РММА). Такой тип кератопротеза («core and skirt») имел целью создание
крепкого соединения между роговичной тканью и материалом
периферической части кератопротеза и представлял большой прогресс в
кератопротезировании[111, 112, 113, 8, 9, 10, 11, 140, 141, 56, 87, 36, 33, 170,
171, 181, 182, 194, 220 и др.]. Однако, несмотря на многообразие клинически
апробированных моделей и материалов для «core and skirt» кератопротезов,
процент их отторжения колеблется от 10 до 75%) [45, 56, 79, 86,113,181, 232,].
8
В последние годы большинство авторов видят решение этой проблемы в
соединении периферической части кератопротеза с бельмом посредством
клеточной инвазии и врастания ткани "хозяина" в материал протеза, при
котором должно иметь место плотное взаимопроникновение ткани и
синтетического материала, что в результате привело к использованию
пористых полимеров (карбоновые волокна, полибутилен,
политетрафторэтилен (PTFE), поли-гидроксиэтилметакрилат (РНЕМА) и т.д )
в качестве материалов для периферической части кератопротезов [244, 300,
252, 253, 206]. Проведенные экспериментальные исследования показали, что
» при интраламеллярной имплантации таких кератопротезов наблюдается
колонизация некоторых полимеров стромальными фибробластами, клеточная пролиферация, а также синтез белков экстрацеллюлярного матрикса. Приживление в этих случаях улучшается за счет насыщения полимера коллагеном 1-4 типа, ламинином, фибронектином и фибробластами [301]. Однако в клинической практике большинству авторов не удается избежать протрузий имплантата, врастания эпителия в переднюю камеру и выраженной воспалительной реакции [238, 254].
Для облегчения приживления кератопротеза в бельме ряд авторов
предлагает использовать биологические протезы роговицы
(биокератопротезы), в конструкцию которых включены донорские ткани-нативная роговица [217, 219]; надкостница болынеберцовой кости [186, 298]; аутототрансплантат альвеолярного отростка зуба [286, 294]; дубленая роговица [151] и т.д. Однако в этих случаях соединение донорских тканей с кератопротезом осуществляется чисто механически или с помощью адгезивного вещества, что не обеспечивает достаточной биомеханической прочности из-за значительного различия физико-химических характеристик материалов, составляющих такой протез. Кроме того, в процессе хранения кератопротеза, а также после его имплантации происходят неизбежные изменения адгезивного вещества (лизис, протеолиз, гидролиз и т.д.), значительно уменьшающие прочность соединения вплоть до распада всей
9 конструкции. К тому же, все известные биоадгезивные вещества в различной степени токсичны и антигенны [80].
Следует отметить, что существенную роль в сохранении кератопротеза в бельме играет исходное состояние бельма. Так, его истончение и наличие симблефарона требуют проведения подготовительных и восстановительных хирургических вмешательств. При этом наиболее часто при восстановительной, пластике конъюнктивальных сводов используется аутослизистая с губы [62]. Однако необходимость создания дополнительного операционного поля; риск возможного инфицирования, а также ограничения в характере принимаемой пищи в раннем послеоперационном периоде являются существенными недостатками метода.
К настоящему времени разработаны различные способы усиления
прочностных свойств бельма. Так, до операции наиболее часто проводится'1
укрепление бельма слизистой оболочкой полости рта [86, 162], а. в ходе
первого этапа кератопротезирования - интрастромальное укрепление бельма4.:
аутохрящом ушной раковины [18, 162], или аутонадкостницей
большеберцовой кости [138]. Однако применение перечисленных; пластических материалов также связано с дополнительной хирургической травмой.
Таким образом, в проблеме кератопротезирования до сих пор существует целый комплекс вопросов, требующих кардинального решения.
Сегодня, по мнению подавляющего большинства офтальмохирургов, необходимо создание кератопротезов, во-первых, приближающихся по своим' основным оптическим и биологическим свойствам к роговице человека, во-вторых, способных быстро и навсегда приживать в глазу, и, в-третьих, сохранять целостность и оптическую прозрачность конструкции на протяжении всей жизни пациента. Помимо этого актуальной остается разработка новых способов восстановительной пластики конъюнктивальной полости, усиление прочностных свойств бельма с использованием
10 перспективных ауто- и гомопластических материалов, а также поиск мер профилактики и устранения послеоперационных осложнений.
Решение этих задач, с нашей точки зрения, повысит эффективность кератопротезирования и приведет к уменьшению слабовидения и слепоты у больных с тяжелыми ожоговыми бельмами.
Цель работы - создать медико-технологическую систему оптического биокератопротезирования тяжелых ожоговых бельм.
Для достижения поставленной цели задачи решались в следующей последовательности:
Разработать технологию изготовления биокератопротезов на основе взаимопроникающего соединения донорских тканей и полимеров.
Синтезировать абсорбер ультрафиолетового излучения для оптической части биокератопротеза и определить его оптимальную концентрацию в полимере.
Исследовать в эксперименте особенности приживления биокератопротезов с периферической частью из различных нативных и консервированных биологических тканей. f
Изучить в эксперименте физико-химические и токсикологические свойства биокератопротезов с периферической частью из ксеноперикарда и оптикой из РНЕМА и РММА.
Провести математический анализ оптических свойств биокератопротеза- в зависимости от его конструктивных параметров.
Провести экспериментально-клинические исследования интрастромального укрепления ожогового бельма аутотеноновой капсулой.
Провести экспериментально-клинические исследования восстановительной пластики роговицы и конъюнктивальной полостил криоконсервированным гомоамнионом.
Разработать хирургическую технологию оптического биокератопротезирования ожоговых бельм в зависимости от анатомических особенностей и сопутствующей патологии окружающих роговицу тканей.
9. Проанализировать клинико-функциональные результаты и осложнения
биокератопротезирования тяжелых ожоговых бельм в различные сроки
наблюдения до 5 лет.
10. Определить показания и противопоказания к оптическому
биокератопротезированию тяжелых ожоговых бельм и оценить достоинства
технологии.
Научная новизна и практическая значимость работы
Создано новое направление в хирургическом лечении тяжелых ожоговых бельм - оптическое биокератопротезирование.
Теоретически обоснована конструкция биокератопротеза,
представляющего собой биоимплантат, состоящий из синтетической (полимерной) центральной оптической части и биологической * (тканевой) периферической части, соединенных между собой за счет взаимного проникновения без .использования какого-либо адгезивного вещества-.-
Впервые разработан способ соединения природных коллагенсодержащих тканей и полимеров путем образования зоны взаимопроникающих сеток синтетических полимеров и биополимеров природных тканей, позволяющий создавать сложные конструкции из донорских тканей и полимеров, обладающих высокой степенью прочности, за счет физического взаимопроникновения и химического связывания материалов.
В эксперименте исследованы различные нативные и консервированные донорские ткани и доказана целесообразность использования ксеноперикарда в качестве периферической части биокератопротеза.
Впервые синтезирован абсорбер ультрафиолетового (УФ) излучения в концентрации 0,5-1,0 вес%, сохраняющий материал оптической части биокератопротеза прозрачным и обеспечивающий поглощение УФ излучения в интервале длин волн до 350 нм.
Впервые разработана технология изготовления биокератопротезов с периферической частью из ксеноперикарда со сниженной антигенностью и
12 центральной оптической частью из РНЕМА для глаз с сохраненной слезопродукцией и РММА - для глаз со сниженной слезопродукцией.
Впервые в эксперименте доказано надежное приживление биокератопротезов за счет активного внедрения фибробластов в толщу их периферической и переходной частей кератопротезов с формированием новообразованных сосудов в этих зонах.
Впервые исследованы физико-химические свойства биокератопротезов, показавшие наибольшую механическую прочность зоны соединения полимера и биологической ткани за счет формирования сетчатого полимера РНЕМА, тесно переплетающегося со стромой ткани, и возникновением "прививки" синтетического полимера к биополимеру с образованием химических связей.
Впервые проведены токсикологические исследования биокератопротезов с оптической частью из РММА и РНЕМА, показавшие отсутствие у материалов биокератопротезов общей токсичности, местного раздражающего и сенсибилизирующего действия.
Впервые разработан метод индивидуальной оценки необходимой оптической силы биокератопротеза по его конструктивным параметрам, рассчитаны анизейкония, границы периферического зрения и влияние сферических, хроматических аберраций и диаметра оптики на центральное зрение.
Разработан метод интрастромального укрепления бельма аутотеноновой капсулой на истонченных неравномерных сосудистых бельмах.
В эксперименте доказано интрастромальное прирастание лоскута аутотеноновой капсулы в роговице с улучшением трофического состояния передних слоев бельма при имплантации биокератопротеза.
Разработаны методы комбинированной восстановительной пластики роговицы и конъюнктивальной полости аутотканями (аутоконъюнктива и аутослизистая с губы) и гомотканью (амниотической мембраной) приминительно к имплантации биокератопротеза.
В эксперименте и клинике доказано постепенное замещение амниотической мембраны новообразованной конъюнктивальнои тканью при гомотрансплантации.
Впервые разработана хирургическая технология оптического биокератопротезирования с учетом анатомических особенностей бельма, состояния слезопродукции и сопутствующей патологии глаза.
Впервые проанализированы клинико-функциональные результаты оптического биокератопротезирования в различные сроки наблюдения до 5 лет.
Впервые проведена оценка операционных и послеоперационных специфических и неспецифических осложнений биокератопротезирования, разработаны методы их профилактики и устранения.
Определены показания и противопоказания к оптическому биокератопротезированию ожоговых бельм.
Основные положения, выносимые на защиту >
Новая модель «искусственной роговицы» - биокератопротез представляет собой имплантат, состоящий из синтетической (полимерной) центральной оптической части и биологической (тканевой) периферической части, соединенных между собой за счет физического взаимопроникновения и химического связывания материалов. После имплантации биокератопротеза в ожоговое бельмо наблюдается его истинное приживление за счет активного внедрения фибробластов в толщу его периферической и переходной частей, разрастания соединительной ткани и формирования новообразованных сосудов в этих зонах.
Биокератопротезы обладают высокой прочностью, характеризуются химической стабильностью, отсутствием общей токсичности и соответствуют всем основным требованиям, предъявляемым к имплантатам' в офтальмохирургии.
Интрастромальное укрепление бельма аутотеноновой капсулой и амнионопластика' конъюнктивальных сводов являются необходимыми
вспомогательным^ вмешательствами: на; этапах оптического
биокератопротезирования? при; наличию сопутствующей; патологии
придаточного: аппарата глаза;. ' ',''.'.".
. Оптическое биокератопротезирование тяжелых ожоговых: бельм;
характеризуется; оригинальностью конструкции?, кератопротезов- техническою
простотой, и- малоютравматичностью; вмешательства,, быстрым.приживлением'
и длительным пребыванием^ протезов глазу развитием асептического некроза
бельмам в* 10^3%- m протрузййг кератопротезач в* 3,4% случаев при* сроке;
наблюдения* до^5"лет; '
Внедрениёв практику.
' Основные положения, работы включены- в тематику лекций' на; курсах
усовершенствования? врачей- ш обучения, аспирантов и; ординаторов; bv ГУ
МНТК. «Микрохирургия* глаза» им- акад. ЄШ. Федорова<.т кафедры глазных
болезней- МШЩУ;: т также» в- клиническую? практику Ь глазного; отделения*
стационара толовноюЬрганизациюГУ МНФК «Микрохирургия*глаза» им= акад.
G.H; Федорова-МЗФФ: ;
Публикацию; ^-
, По теме* диссертацию опубликована;; 41 статья- в том; числе 41 в; центральною и522візарубежной*печатш.ИЬлучен68?патентовіРФ? '
Апробацияфаботьк >;-'. -
. Основные положения диссертации; доложены; иг обсуждены* нас научно практинеских; конференциях ГУ МНТК "Микрохирургия; глаза" им; акад: Є;Н. Федорова?МЗЇРФ; № кафедры; глазных болезней МГМСУ (Москва^ 200042005)-научной* конференции* с международным участием; «Новые: технологии в' лечении* заболеваний; роговицы»* (Москва^; 2004), VIE Съезде- офтальмологов России . (Москва» 2000), научнотпрактическош конференцию «Неотложная;; помощь, реабилитация ю лечение осложнению при; травмах органа-зрения; ю чрезвычайных; ситуациях» (Москва; 2003)- научно-практической конференций; "Клинико-инструментальные; ю физические методьг диагностики* и-.лечения посттравматических изменению органа, зрения" (Москва, 1998)-. конференции
15 молодых ученых - Реконструкция основа современной хирургии (Москва, 1999), научной конференции офтальмологов, посвященной 90-летию Н.О.Пучковской (Украина, Одесса, 1998), международной конференции европейского общества офтальмологов (SOE, Budapest, 1997), международной конференции по применению амниотической мембраны в офтальмологии (Варшава, 2000), 2-й конференции группы исследователей в области кератопротезирования (2th KPro Study Group Meeting, Рим, 1995).
Объем и структура диссертации.
Диссертация изложена на 310 страницах машинописного теста, состоит из введения, обзора литературы, 9 глав собственных исследований, заключения и выводов. Работа иллюстрирована 75 рисунками и 25 таблицами. Список литературы содержит 270 публикаций, из них 150 отечественных и 120 зарубежных источников.
Работа выполнена в ФГУ «МНТК «Микрохирургия глаза» имени академика С.Н. Федорова Росздрава (генеральный директор '- доктор медицинских наук, профессор Х.П. Тахчиди). Клиническая часть работы выполнена на базе отдела трансплантации и хирургии роговицы (зав. отделом - доктор мед. наук, профессор, З.И. Мороз). Основная экспериментальная и технологическая часть работы проводилась на базе ООО "НЭП Микрохирургия глаза" (директор - А.В. Кобелевский). Математические расчеты на базе Вычислительного цетра головной организации ГУ «МНТК «Микрохирургия глаза» (руководитель - А.Н. Бессарабов). Отдельные экспериментальные фрагменты работы выполнялись на базах химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и Всероссийского Научно-исследовательского и Испытательного института медицинской техники.
Вспомогательные операции кератопротезированию
Формирование сосудистых бельм у 65-80% больных с ожогами конъюнктивы и роговицы III-IV степени сопровождается развитием симблефарона [100]. В ряде случаев симблефарон сопровождается несмыканием глазной щели, заворотом или выворотом век, трихиазом, ксерозом конъюнктивы, что приводит к усугублению нарушения трофики поверхностных слоев бельма. Рубцовое заращение сводов не только препятствует проведению оптических операций на роговице, но и нарушает метаболизм в бельме, вызывает его механическую травму, ограничивает подвижность глазного яблока [159]. Поэтому необходимым условием для проведения кератопротезирования является предварительное хирургическое устранение указанной патологии придаточного аппарата глаза с целью восстановления формы и подвижности век, нормального смыкания глазной щели, восстановления конъюнктивальных сводов [111].
В качестве пластического материала для замещения дефекта конъюнктивы после рассечения симблефарона предлагались различные материалы: аутослизистая полости рта, конъюнктива кроликов и кожные трансплантаты животных, аутоконъюнктива с другого глаза, кожа, слизистая крайней плоти и малых половых губ, аутослизистая средней носовой раковины [99, 145, 274, 126].
Однако наиболее часто в настоящее время при реконструкции конъюнктивальной полости применяется аутослизистая полости рта [63].
Несмотря на то, что различные ткани, такие, как аутоконъюнктива, слизистая с губы, слизистая носа или слизистая влагалища используются для замещения конъюнктивы, все они имеют ряд недостатков: уродливый внешний вид, высокий риск развития инфекции, ограниченную доступность [280, 263].
В последние годы появились сообщения об использовании эпителиальной аллотрансплантации при восстановлении конъюнктивальных сводов при анофтальме [51]. Но для применения метода необходима культура аллогенного эпидермиса, кроме этого не исключена иммунологическая реакция на трансплантируемые клетки.
Вышеизложенное объясняет необходимость поиска новых биопластических материалов, обладающих прочностью, стойкостью в агрессивной среде, эластичностью и размером, сравнимым с площадью конъюнктивальной полости.
Наше внимание привлекли появившиеся в последние годы в иностранной литературе сообщения об эффективном применении гомоамниона для хирургической реконструкции поверхности глаза при симблефаронах постожоговой этиологии, а также токсического эпидермального некролиза, синдрома Стивенса-Джонсона, "сухого" пемфигоида [307, 308].
Определенные характеристики делают амниотическую мембрану (AM) идеальной покровной тканью для реконструкции поверхности глаза.
В опытах на животных было установлено, что при применении амниона раны заживали скорее, стимулируя миграцию фибробластов и отложение коллагена [166, 281]. С другой стороны была показана антифибробластическая активность стромальной части амниотической мембраны [245, 246].
Горлина Н.К., Головистинов М.Н. [38] показали, что клетки амниона выделяют фактор, который in vitro регулирует пролиферативную активность нормальных и трансформированных фибробластов, т.е. при искусственном снижении пролиферации оказывает стимулирующее действие, а при активной пролиферации - тормозящее.
По мнению Li S.H., Tseng SCG. [251], AM, по-видимому, повышает нормальную эпителизацию и взаимосвязи между эпителиальными и стромальными клетками с помощью цитокинов, которые могут тормозить образование рубцовой ткани, в то время как Tsai R.J. [304] считает, что амниотическая мембрана служит барьером для проникновения цитокинов между эпителием и стромой, что предотвращает образование грубого рубца.
Shimazaki J. с соавт. [279] отмечали подавление субконъюнктивального фиброза при реконструкции конъюнктивы глазного яблока AM после химических ожогов.
Shimazaki J с соавт. [279] нашли, что амниотические эпителиальные клетки продуцируют факторы роста, такие, как основной фактор роста фибробластов и трансформирующий фактор роста бета. Эти факторы роста могут модулировать пролиферацию и дифференциацию фибробластов стромы. Строма AM в норме бессосудиста и ингибирует неоваскуляризацию.
С другой стороны, трансплантация AM усиливает нарастание нормального конъюнктивального эпителия, видимо, засчет наличия базальной мембраны [269, 299, 307].
Амниотическая мембрана не выделяет человеческие лейкоцитарные антигены, следовательно, иммунологическая реакция после ее трансплантации не развивается [38].
В офтальмологии AM используется в 3 основных направлениях: для замещения дефекта конъюнктивы, в качестве субстрата для роста нормальных лимбальных стволовых клеток в комбинации с другими оптико-реконструктивными вмешательствами и как лечебное покрытие роговичных дефектов.
Первое сообщение в английской офтальмологической литературе об использовании нативной человеческой фетальной мембраны при симблефароне конъюнктивы принадлежит de Rotth А. [274]. В 2 случаях из 6 он получил хороший эффект засчет замещения AM бульбарной конъюнктивы. Law В.В. с соавт. [250] сообщили о применении амниопластина для замещения конъюнктивы нижнего века после удаления злокачественной меланомы.
Теоретическое обоснование конструкции биокератопротезов
Наиболее имплантируемые в мире кератопротезы, к сожалению, довольно часто приводят к таким серьезным осложнениям, как экструзия имплантата, иридоциклит, эндофтальмит, формирование ретропротезной мембраны и глаукома [270, 276, 297]. Диагностика и лечение в таких случаях трудны и не редко заканчиваются потерей глаза.
Известны несколько основных причин развития осложнений. Некроз бельма над протезом чаще всего обусловлен избыточной механической жесткостью конструкции. Недостаточная прочность в местах соединения компонентов кератопротеза и контакта имплантата с бельмом приводит к врастанию эпителия, просачиванию внутриглазной жидкости и инфекционным процессам. Нарушение эпителизации поверхности бельма у оптической части предраспологает к инфицированию и экструзии. Объемные реконструктивные вмешательства во время операции провоцируют воспаление, глаукому и формирование ретропротезной мембраны в послеоперационной периоде. Поздняя диагностика глаукоматозных изменений происходит из-за ограниченной возможности измерения ВГД.
Среди исследователей, занимающихся кератопротезированием в последние годы сложилось общее представление о том, каким должен быть "идеальный кератопротез". Наиболее полно эти взляды обобщила доктор Hiks C.R. с соавторами [239] в исследовании "Keratoprostheses: advancing toward а true artificial cornea": "Наружная поверхность оптической части должна покрываться эпителием, наподобие того как это происходит при пересадке роговгщы, а кератопротез состоять из эластичной прозрачной оптической части, окруженной пористой периферией схожей эластичности и химического состава. Проникновение фибробластов в периферическую пористую часть и отложение коллагена обеспечит надежное срастание с бельмом без необходимости дополнительного механического укрепления слизистой губы или другими тканями. Составные части кератопротеза должны быть надежно соединены таким способом, который бы предупреждал просачивание внутриглазной жидкости в отдаленном периоде, а периферия протеза быть достаточно прочной, чтобы наложить швы. Все составные части кератопротеза должны не вызывать воспалительного и аллергического действия, а имплантация быть технически простой без обширной хирургии, такой, как ленсэктомия и витрэктомия, что уменьшит риск развития глаукомы, отслойки сетчатки и иридоциклита. Задняя поверхность оптики должна ингибироватъ адгезию клеток и пролиферацию, что предупредит формирование ретропротезной мембраны. Оптическая часть долоісна не пропускать ультрафиолет, быть необходимой рефракции и иметь диаметр, позволяющий осматривать задние отделы глаза и обеспечивать приемлемое поле зрения. Не менее важно относительно нормальное состояние окружающих роговицу тканей. В случае очень "сухого глаза" конструкция кератопротеза и техника имплантации должны быть изменены. Оптическая часть удлинена, чтобы была возможность укрепления кожей или имплантация через веко"
Дополнительно к этому, с нашей точки зрения, оптическая часть должна иметь асферические поверхности и рефракционную силу, индивидуально расчитанную для пациента в соответствии с биометрическими и оптическими особенностями глаза, а ригидность оптики быть достаточной, чтобы препятствовать оптическим аберрациям и астигматизму и в тоже время позволить измерить внутриглазное давление аппланационным методом и не вызывать механическое напряжение в окружающей ткани. Соединение составных частей протеза и периферии с тканью бельма должно успешно противостоять повышению ВГД при глаукоме и травме, а материал протеза не подвергаться гидролизу или биодеструкции на протяжении всей жизни человека. Лекарственные препараты (антибиотки, мидриатики, антиглаукоматозные и т.д.) должны проникать через материал протеза внутрь глаза.
К сожалению, часть желаемых свойств не достижима из-за не решенности общебиологических и технических проблем: полноценная эпителизация нарулснои поверхности полимерной оптической части, создание асферичных поверхностей и т.д.
Синтетические полимерные кератопротезы на основе гидрофильных полимеров [238, 253] обладают рядом неоспоримых достоинств: высокой биосовместимость с тканями глаза, улучшенными оптическими характеристиками, малым весом, простой техникой имплантации, прочностью конструкции и т.д. Однако использование пористых полимеров (карбоновые волокна, полибутилен, PTFE, НЕМА и тп.), как материалов для периферической части кератопротезов [238] не обеспечивает быстрого и надежного приживления протеза в бельме. При этом приживление улучшается в случае насыщения полимера коллагеном I-IV типа, ламинином, фибронектином, фибробластами [303].
Включение в конструкцию опорной части донорских тканей позволяет значительно улучшить надежность приживления кератопротеза в бельме [286, 293]. Лучшим подтверждением этому являются результаты многолетних работ по ООКП [229, 276]. Однако, технология изготовления изделия и техника операции ООКП довольно сложны и многоэтапны. Жесткая конструкция требует подготовительных укрепляющих бельмо операций. Соединение донорских тканей с кератопротезом осуществляется чисто механически или адгезивным веществом и не обеспечивает достаточной биомеханической прочности. К тому же, все известные биоадгезивные вещества в различной степени токсичны и антигены.
Результаты гистоморфологических исследований приживления периферической части биокератопротеза из различных донорских тканей и полимера в нативной роговице кролика
Большинство исследователей видят решение основных проблем кератопротезирования в совершенствовании конструкции кератопротезов. Одним из путей решения данной проблемы является включение в конструкцию периферической части кератопротеза донорских тканей. Однако соединение донорских тканей с кератопротезом чисто механически или адгезивным веществом не обеспечит достаточной биомеханической прочности из-за значительного различия физико-химических характеристик материалов, составляющих такой протез. После имплантации пациенту такого кератопротеза произойдут неизбежные изменения адгезивного вещества вплоть до распада всей конструкции.
Нами предложена новая модель искусственной роговицы биокератопротез (Патент РФ № 2124331), в котором опорная (периферическая) часть выполнена из донорской ткани (нативной роговицы, склеры, твердой мозговой оболочки, дубленой роговицы, ксеноперикарда и т.п.), а оптическая часть из синтетического биосовместимого материала на основе полимеров винилового и акрилового рядов. Соединение периферической и оптической частей БКП осуществляется по разработанной нами технологии (Патент РФ № 2120307), без использования какого-либо адгезивного вещества, за счет образования зоны взаимопроникающих сеток синтетического полимера и биополимера донорской ткани, что придает такой конструкции особую механическую прочность.
Природные коллагеносодержащие и эластиносодержащие ткани обладают пористостью. Поэтому мономеры акрилового и винилового рядов способны свободно проникать в поры природной ткани и полимеризоваться в них. При выполнении соединения отграничивают часть нативной ткани, для исключения проникновения мономеров в ее поры по всей площади. Затем центральную часть природной ткани выдерживают в растворе мономеров акрилового или винилового рядов в течение определенного времени для диффузии мономеров в толщу ткани. При этом набухание прерывают на определенной стадии, не доводя до равновесия, после чего активируют полимеризацию добавлением к раствору инициатора. В результате полимеризации происходит формирование сетчатого полимера, тесно переплетающегося со стромой ткани, концентрация которого в ткани уменьшается по мере удаления от центра. Кроме того, процесс полимеризации, вероятно, сопровождается прививкой растущих макрорадикалов к биополимерам донорской ткани. Таким образом, в месте соединения оптической и периферической частей формируется переходная зона, представляющая собой градиентную взаимопроникающую полимерную сетку на основе синтетических полимеров и биополимеров природных тканей.
В нашей работе для периферической части БКП в качестве донорских тканей использовали гомосклеру, ТМО человека, ксеноперикард и нативную роговицу человека, лишенную эпителия и эндотелия. Роговицу и склеру получали из Глазного банка ФГУ МНТК "Микрохирургия глаза". Твердую мозговую оболочку и ксеноперикард, аналогичные широко применяемым при склеропластике, получали из ООО "НЭП Микрохирургия глаза" (Москва).
Оптическая часть БКП выполнялась с учетом особенностей слезопродукции на глазах с ожоговыми бельмами. Для случаев с сохраненной или незначительно уменьшенной слезопродукцией изготавливали биокератопротезы с оптикой из РНЕМА, для случаев со значительным снижением слезопродукции или ее отсутствием - из РММА.
Основные принципы технологии изготовления БКП включают комбинацию инженерных, оптических и химических процессов.
Технология изготовления биокератопротезов с оптической частью из поли-НЕМА Для синтеза РНЕМА используют 2-гидроксиэтилметакрилат (чистота более 99%, Fluka); в качестве инициаторов полимеризации - водный раствор персульфата аммония (10%) и N N N - тетраметилэтил єн диамин (TEMED, Fluka).
При изготовлении кератопротеза из донорской ткани вырезают сквозной диск диаметром 8,0 мм, в центре которого трепанируют отверстие диаметром 3,5 мм для оптической части. Диск донорской ткани помещают в специальную цилиндрическую форму (рис. 8 и 9), выполненную из титана. Кольцевидным диском (А) пережимают большую часть ткани, оставляя свободным край - 0,5 мм. Затем заполняют пространство (Б) раствором смеси мономера 2-гидроксиэтилметакрилата с УФ-абсорбером МПБ для диффузии в толщу ткани. Через 5 минут инициируют полимеризацию оптической части. Плунжер (С) вставляют в центр кольцевидного диска. Избыток раствора удаляют через туннель в плунжере. Полимеризация НЕМА происходит в воде с исходной концентрацией мономера 80 об.%.
Изучение структуры зон соединения донорской ткани и полимера
Решение основной проблемы кератопротезирования - протрузии имплантата - заключается в достаточно быстром и прочном приживлении кератопротеза в бельме за счет клеточной инвазии и прорастания периферии протеза тканью хозяина. В БКП это достигается за счет использования в качестве периферической части донорской ткани и надежного соединении донорской ткани с полимерной оптикой.
С целью выбора оптимальной донорской ткани для периферической части изучали процессы приживления в роговице кролика БКП, выполненных из различных биологических тканей.
Для периферической части БКП использовали склеру, твердую мозговую оболочку, ксеноперикард и роговицу человека, лишенную эпителия и эндотелия. Роговицу и склеру получали из Глазного банка ФГУ МНТК "Микрохирургия глаза". Твердую мозговую оболочку и ксеноперикард, аналогичные широко применяемым в качестве аллотрансплантата при склеропластике, получали из ООО "НЭП Микрохирургия глаза" (Москва).
Для морфологического исследования использовали кусочки протезов размером 3x7 мм, включающие три зоны: оптическую, переходную и периферическую. Их имплантировали кроликам в слои роговицы на сроки: 1 и 4 мес. (по 4 кролика - 8 глаз на каждый тип донорской ткани).
По окончании срока наблюдения (1 или 4 месяца) животных забивали воздушной эмболией. Выкроенную роговицу фиксировали в нейтральном формалине и после обезвоживания заключали в парафин для последующего гистологического исследования. Серийные срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилин-эозином. Из оставшегося сегмента роговицы вырезали кусочки ткани, которые затем фиксировали в 4% растворе глютаральдегида, забуференного 0,1 М фосфатным буфером (рН = 7,3) в течение 2 часов при температуре 4С. После промывки в фосфатном буфере образцы фиксировали в 1% растворе ОБОД в течение 1 часа при комнатной температуре. После отмывания от осмиевого фиксатора в дистиллированной воде кусочки роговичной ткани обезвоживали в серии водных растворов этанола восходящей концентрации, затем пропитывали ацетоном и заключали в смесь эпоксидных смол эпон-аралдит.
Полутонкие срезы, полученные на ультратоме LKB-IV (Швеция), окрашивали метиленовым синим с фуксином. Окрашенные срезы исследовали на фотомикроскопе-Ш (Opton, ФРГ). Через 1 месяц во всех группах отмечалась умеренная перикорнеальная инъекция сосудов в местах имплантации, прорастание поверхностных и глубоких сосудов в роговицу вокруг и над имплантатом. Во всех случаях наблюдался отек поверхностных слоев роговицы над оптической частью протезов. Офтальмобиомикроскопическое исследование показало, что наименьшая воспалительная реакция наблюдается в группах, где использовался ксеноперикард и ТМО (см. рис. 14).
При морфологическом исследовании через 1 мес. было обнаружено, что при использовании ТМО периферическая часть представляет собой соединительнотканную полосу с достаточно большим содержанием неповрежденных фибробластов, единичными лимфоцитами и новообразованными сосудами (рис. 15). Ближе к переходной зоне ткань-полимер более выражена инфильтрация лимфоцитами и макрофагами, которые наряду с фибробластами четко фиксируют границу с полимером. Эпителий роговицы реципиента над опорной частью протеза не изменен, его толщина составляет 5-6 рядов клеток. В строме над и под опорной частью каких-либо изменений не обнаружено. Вокруг интрастромально расположенной оптической части кератопротеза определяется соединительнотканная капсула толщиной от 2 до 3-4 слоев фибробластов.
При использовании ксеноперикарда в качестве периферической части было выявлено, что через 1 месяц от окружающей роговичной ткани периферический отдел ксеноперикарда отличает гомогенная структура, практически лишенная клеточных элементов. Окружающая же трансплантат строма сохраняет послойное строение и имеет повышенную плотность (особенно со стороны эпителия) клеточных элементов: кератоцитов, а также лейкоцитов, образующих скопления вдоль свободного края трансплантата и в меньшей степени в непосредственной близости от стенки новообразованных сосудов. Последние врастают в строму со стороны лимба и огибают трансплантат вдоль его передней и задней поверхности. Обращает на себя внимание проникновение небольшого числа воспалительных клеток в ткань трансплантата на его периферии, в меньшей степени в центральных отделах и полное их отсутствие в переходной и оптической зонах (рис. 16)
Если в периферических отделах ткань перикарда четко отграничена от окружающей ткани, вследствие большей плотности клеточных элементов в окружающей строме, то ближе к центру четкость этой границы размывается, благодаря врастанию части стромальных клеток на небольшую глубину ткани трансплантата (рис. 17).
