Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1. Место стентирования в хирургии, история вопроса 10
1.2. Виды хирургических стентов, и их реакция на окружающие ткани 1 3
1.3. Хирургические осложнения, связанные с использованием стентов 20
1.4. Перспективные направления в разработке стентов 26
1.5. Резюме по обзору литературы 28
Глава 2. Материалы и методы исследования 30
2.1. Материал исследования и методика эксперимента 30
2.2. Методы исследования 36
Глава 3. Результаты исследования тканевой реакции 44
3.1. Тканевая реакция при имплантации материалов в паренхиму печени 44
3.2. Тканевая реакция при имплантации материалов в паренхиму почки 51
3.3. Обоснование выбора материала с лучшими показателями ... 59
Глава 4. Результаты исследования дренажных свойств 61
4.1. Морфофункциональные изменения полого органа малого диаметра при дренировании спиральным стентом с наноразмерным покрытием 61
4.2. Морфофункциональные изменение почек и верхних мочевых путей в отдаленные сроки дренирования 80
Заключение 98
Выводы 107
Практические предложения 108
Список сокращений 109
Библиографический список
- Хирургические осложнения, связанные с использованием стентов
- Тканевая реакция при имплантации материалов в паренхиму почки
- Обоснование выбора материала с лучшими показателями
- Морфофункциональные изменение почек и верхних мочевых путей в отдаленные сроки дренирования
Хирургические осложнения, связанные с использованием стентов
Проблема использования в медицинской практике дренажей-стентов для восстановления проходимости полых органов определилась в XIX веке. Английский стоматолог Чарльз Стент в своей лечебной практике использовал поддерживающие конструкции. Аналогичные опорные конструкции, которые несколько позднее стали применять в хирургии, были обозначены термином «стент». Стент – специальная, изготовленная в форме цилиндрического каркаса упругая металлическая или пластиковая конструкция, которая помещается в просвет полых органов и обеспечивает расширение участка, суженого патологическим процессом. Соответственно термин «стентирование» означает оперативное вмешательство, проводимое с целью установки стента (Александров И.В., 2005).
Первое сообщение об успешной операции по стентированию полого органа – пищевода, было опубликовано в 1885 г. Она связано с именем врача С. Simmonds, который пациенту с дисфагией, вызванной опухолью, ввел в просвет пищевода каучуковую трубку, используя для её фиксации шелковую нить. Один конец этой нити фиксировал стент, а другой был проведен через носовой ход и привязан к ушной раковине пациента (Воронов Д.Ю., 2004; Габричидзе П.Н., 2004).
В медицинской литературе последующего периода можно найти лишь эпизодические упоминания об эндопротезировании пищевода. Но с середины 50-х годов ХХ века ситуация изменилась. Выбор более щадящих форм лечения в оперативной хирургии определил научный интерес исследователей к конструированию стентов и их имплантации в полые органы (Соловьев М.М., 2005; Мартынов Ю.Л., 2006; Мустафин А.Т., 2008; Sharma S., Gurakar A., 2008).
Впервые в 1967 году для устранения суправезикальной обструкции был применен изготовленный в виде перфорированной силиконовой трубки мочеточниковый дренаж. Этот дренаж стал прототипом для разработки современных билиарных и мочеточниковых стентов (Хотиняну В.Ф., 2005; Шиповский В.Н., 2009; Израилов Р.Е., 2011; Eyre R.C., 1987; Fanelli F., 2008).
В 1970 году исследователь R.P. Finney применил в оперативной хирургии внутренний стент новой конструкции (Пронкин Е.А., 2010; Hamdy F.C. 1995). Механизм его удержания в полом органе был связан с наличием изгибов виде полуколец на его концах (J-J). По мере накопления практического опыта постепенно в практику внедрялись внутренние стенты универсальной длины. Так, предложенный удерживающий механизм – pig tail, обеспечил запас длины стента за счет наличия на его концах колец. Такая форма сделала возможным проведение стента в полый орган в обоих направлениях – ретроградно и антеградно (Уренков С.Б., 1998; Кулезнева Ю.В. и соавт., 2011 б; Radecka E., 2006). 16 сентября 1969 года экспериментатор Charles Dotter впервые на практике реализовал идею об использовании механических устройств с целью поддержания просвета полого органа. Он установил металлическую спираль в просвет подколенной артерии собаки. Эта операция определила начало стентирования как нового направления лечебной практики. Сегодня оно применяется не только в сосудистой хирургии, но и в других разделах медицины – билиарной хирургии, урологии, оперативной пульмонологии и гастроэнтерологии (Мараховский Ю.Х., 2003; Бакерия Л.А. и соавт., 2007; Кулезнева Ю.В. и соавт., 2011 а, 2008; Wright К.С., 1993; McIntee B.E., 1999; Kulkarni R.P., 1999, 2001).
Первый опыт стентирования желчного протока связан с именем врача-экспериментатора N. Soehendra, который для восстановления проходимости желчного протока у пациента с механической желтухой, вызванной опухолью головки поджелудочной железы, применил в 1979 г. самодельный стент, изготовленный из пластикового стента для сосудов. Его работы заложили основу для широкого применения пластиковых стентов при восстановлении пассажа по желчным и панкреатическим протокам, по мочеточнику и уретре (Алиев М.А. и соавт., 2001; Аляев Ю.Г. и соавт., 2007; Гусев А.В., 2008; Гальперин Э.И., 2011;).
Последующие многочисленные работы показали, что полимерные материалы, имея огромный потенциал, могут успешно применяться в различных разделах медицины (Рубайлова Н.Ю., 2005; Тищенко И.С., 2007; Аракелян С.М., 2008; Mauro M.A., 2000).
Параллельно наряду с стентами из полимеров разрабатывались и внедрялись в практику различные конструкции саморасширяющихся металлических стентов, которые реально стали новой альтернативой в улучшении дренирования полых органов. В первую очередь они необходимы тем пациентам, у которых проявляется обструкция, вызванная объемными опухолевыми процессами (Синякова Л.А., 2008; Хальзов А.В., 2008; Новикова Е.Г., 2009; Смирнова С.В., 2009; Eyre R.C., 1987; Borin J.F., 2006; Evangelos N., 2007).
На начальном этапе поиска конструктивных решений по изготовлению металлических стентов применяли нержавеющую сталь. Но, поскольку стенты должны максимально быть приближены по своим техническим характеристикам к биологическим свойствам тканей и, кроме того, обладать экологической безопасностью, для их изготовления стали применяться сплавы металлов: сначала кобальта с кадмием и никелем, затем никеля с титаном – нитинол. Отличительной и уникальной особенностью нитинола является его способность сохранять заданную при определенной температуре форму, получившая название «память формы» (Гюнтер В.Э. и соавт., 2001; Спирёв В.В., 2002).
Нитинол очень легкий сплав, который не способен намагничиваться. Последнее его свойство является очень важным, так как позволяет с целью диагностики выполнять магнитно-резонансную томографию пациентам с установленными нитиноловыми стентами (Куликова Л.А., Соловьев М.М., 2005; 2003; Шкуратов С.И., 2007; Kay A., 2002; Monga M., 2008).
В настоящее время ведутся направленные научные экспериментальные изыскания по обеспечению полноценного дренирования полых органов и протоков с помощью металлических стентов (Бурлака О.О., 2008; Ambert V., 2009).
Успешное применение металлических стентов в сосудистой и билиарной хирургии способствовало развитию идеи их применения в качестве внутренних дренажей в урологической практике (Карев А.В., 2008). Впервые в 1988 году Т. Milroy имплантировал металлический стент пациенту со стриктурой уретры (Зайцев Н.В., 2003; Li S.J., 2008).
С этого времени каркасный способ восстановления оттока мочи стал широко применяться в урологии, как оптимально приемлемый метод малоинвазивного устранения инфравезикальной обструкции (Аляев Ю.Г., 2008 б), стриктур уретры (Каримбаев К.К., 2002), детрузорно-сфинктерной диссенергии (Комяков Б.К., 2005, 2006; Chartier-Kastler E.J., 2000). Нельзя не отметить еще одно направление использования мочеточниковых стентов – паллиативное вмешательство, которое осуществляется на конечной стадии заболевания онкологическим больным (Синякова Л.А., 2008; Yu J., 2009).
К настоящему времени разработано большое количество разных модификаций стентов из различных материалов, но, однако, каждый из них имеет свои недостатки и ограничения (Глыбочко П.В. и соавт., 2011). Соответственно, это определяет направления экспериментальных исследований – разработки, как самих стентов, так и технологий их имплантации.
Тканевая реакция при имплантации материалов в паренхиму почки
Для выполнения обзорной и экскреторной рентгеноскопии на ангиографическом комплексе «Omega Digital Cath», кролика фиксировали в вентральном положении. Мочевые пути контрастировали внутривенным введением в краевую вену ушной раковины препаратом «Ультравист 370» из расчета 0,5 мл на кг массы тела животного. Регистрировали проекционную морфометрию почек, чашечно-лоханочной системы, различных отделов мочеточника, рентгенофизиологические показатели почечной функции и уродинамики верхних мочевых путей (время визуализации нефрограммы, чашечно-лоханочной системы, первого болюса мочи, продолжительность эвакуации по мочеточнику, частота болюсов). Рассчитывали средние показатели и проводили сравнение, как между группами, так и в отношении «здоровой» нестентированной контралатеральной почки, рассматривая её в качестве контроля.
Рентгеновское цистоманометрическое исследование мочевого пузыря животного, фиксированного в дорзальном положении, катетеризировали манометрическим катетером 5 Ch, наполняя его с постоянной скоростью 5 мл/мин йодсодержащим контрастом «Ультравист 370», разведенным физиологическим раствором в соотношении 1:4 (Шарифуллин В.А. и соавт., 2005).
Рентгеноскопически визуализировали наличие пузырно-мочеточникового рефлюкса. Регистрировали: к начальному моменту развития рефлюкса объем мочевого пузыря (мл) и внутрипузырное давление (мм вод. ст.); стадию рефлюкса и внутрипузырное давление (мм вод. ст.) в расчете на 20 мл объема мочевого пузыря (Чумакова П.И. и соавт., 2006).
Спиральная компьютерная томографии2. Обследование выполняли в вентральном положении животного в нативном режиме и с контрастным усилением (введением в краевую вену ушной раковины контраст «Ультравист 370» из расчета 0,25 мл на кг массы тела). Использовали аппарат TOSHIBA Aquilion 16. Регистрировали экскреторную фазу через 4 мин, а при необходимости выполняли отсроченное исследование через 30 мин. Регистрировали морфометрические данные: размеры почек с определением их объема, толщину паренхимы, наибольший передне-задний размер лоханки и диаметр чашечек (четыре измерения), диаметр проксимального отдела мочеточника (Шарифуллин В.А. и соавт., 2007).
Определяли относительную рентгеновскую плотность (HU) почечных структур (паренхима, мозговое вещество, чашечно-лоханочная система) в нативную и экскреторную фазы исследования.
Морфологическое исследование3. Для оценки процессов тканевого реагирования в печени, почке и мочевом пузыре крыс использовали Примечание: Рентгенологическое исследования консультированы врачом рентгенологом Белгородской областной клинической больницы Святителя Иоасафа – Шлокиным Никитой Алексеевичем, за что мы выражаем искреннюю благодарность.
Примечание: Морфологические исследования были консультированы заведующим кафедрой НИУ «БелГУ» д.м.н., проф. Должиковым Александром Анатольевичем, за что мы выражаем искреннюю благодарность. гистологические показатели описания микроскопических срезов образцов их тканей, извлеченных из области расположения имплантата. Для этого из печени и почек вырезали небольшие образцы-кусочки ткани через всю их толщу продольно и поперечно по отношению к основной оси расположения имплантата. Мочевые пузыри крыс исследовали целиком.
Морфологический анализ фиксированных фрагментов органов проводили с учетом соблюдения требований стандартизации на всех его этапах – подготовительных и аналитических, с использованием линейки роботизированного оборудования. Материал заливали в стандартном режиме в парафин в автомате карусельного типа «STP-120» (Microm International GMbH, Германия) с использованием батареи из этилового спирта и ксилола в течение 18 часов. Заливку блоков со стандартной ориентацией кусочков осуществляли на станции для заливки биологического материала в парафин «EC 350» (Microm International GMBH, Германия). Срезы для гистологического исследования толщиной 5 мкм изготавливали на полуавтоматическом ротационном микротоме с системой транспортировки и расправления срезов «НМ 340Е» (Microm International GMbH, Германия). Окраску гематоксилином и эозином осуществляли в автомате для окраски гистологических срезов и мазков (Microm International GMbH, Германия). Для оценки соединительнотканных структур использовали окраску по Маллори в стандартном ручном режиме.
Морфологическое исследование выполняли на базе научно образовательного центра «Прикладной иммуноморфологии и цитогенетики» ФГОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет» Минобрнауки России (научный руководитель центра – д.м.н., проф. Должиков Александр Анатольевич).
Описательное исследование гистологических препаратов выполняли под микроскопом Axio Scope A1 (Carl Zeiss Microimaging GMbH, Германия). Основная часть морфологического исследования выполнена после создания электронной галереи изображений с помощью полуавтоматического сканера микропрепаратов Mirax Desk (Carl Zeiss Microimaging GMbH, Германия), что позволяло максимально стандартизовать режимы морфометрического исследования. Увеличение сканирующего объектива х20. Увеличение на микрофотографиях и изображениях при анализе варьировало от х20 (при отсутствии программного увеличения) до х800 (при 40-кратном цифровом увеличении). Морфометрическое исследование проводили при увеличении объектива х20 в 10 полях зрения, подсчитывали количество клеток, измеряли толщину формирующихся вокруг имплантата реактивных тканевых зон и капсул, производили подсчет абсолютного и относительного количества клеточных элементов, характеризующих различные стадии раневого процесса: полиморфноядерные лейкоциты всех типов, лимфоциты, гистиоциты, фибробласты.
Обоснование выбора материала с лучшими показателями
На 7-е сут эксперимента причиной ранних ретенционных изменений стентированной почки животных контрольной группы, вероятнее всего, является восходящим рефлюкс по стенту. В основной группе не отмечено достоверных различий ультразвуковых морфометрических показателей по сравнению с исходными и контралатеральной почкой (р 0,05).
К 30-м сут наблюдения у животных контрольной группы было установлено развитие гидронефроза с достоверным увеличением объема почки и истончением паренхимы, 10,34±3,63 см3 и 2,1±0,14 мм соответственно, по сравнению с основной группой – 6,12±1,72 см3 и 3,02±0,12 мм и контралатеральной почкой 6,41±2,05 см3 и 3,16±0,14 (р 0,01).
Согласно данным УЗИ у животных контрольной группы выраженная прогрессия нарушенной уродинамики верхних мочевых путей проявилась с 3-ей недели наблюдения. Полагаем, что проявление этих нарушений связано с обструкцией полиуретанового стента мочевыми солями.
В основной группе кроликов не выявлены достоверные различия между исходными значениями ультразвуковых морфометрических показателей на 21-е и 30-е сут стенирования спиральным стентом с наноразмерным покрытием. Изменений почечной гемодинамики у животных основной группы отмечено не было на всех сроках наблюдения. IR на почечной артерии составили 0,41±0,07, на сегментарных артериях 0,39±0,05, на дуговых 0,35±0,04.
В контрольной группе животных с третьей недели наблюдения отмечался рост индексов резистентности на почечных, дуговых и сегментарных артериях: 0,68±0,12, 0,69±0,09, 0,62±0,15 соответственно, который к 30-м сут был статистически значимые (р 0,01) против исходных величин: на почечных 0,39±0,033, на сегментарных артериях – 0,37±0,04, на дуговых – 0,35±0,04. Полученный результат однозначно указывал на развитие склеротических изменений паренхимы стентированной почки под воздействием полиуретанового стента.
И так, данные ультразвуковой морфометрии и доплерографии - средние значение IR на почечной, сегментарных и дуговых артериях почек кроликов опытной группы практически не изменились и на 30-е сут наблюдения определялись в пределах исходных величин. У животных основной группы не выявлены отклонения показателей почечной гемодинамики, в частности, скоростных характеристик кровотока в почках против исходных величин на всех сроках контрольных замеров в период наблюдения.
Таким образом, результаты анализа стентирования модели полого органа малого диаметра спиральным стентом с наноразмерным покрытием по сравнению с применением полиуретанового стента, свидетельствуют, что первый минимизирует тканевую реакцию, снижает вероятность развития морфофункциональных нарушений в стенке полого органа малого диаметра и снижает вероятность возникновения послеоперационных осложнений.
Анализ полученных результатов показал, что у животных основной группы по всем изучаемым показателям экскреторной урографии не выявлены статистически значимые различия на 14-е и 30-е сут в сравнении с предоперационным исследованием. Так, у животных этой группы во время дооперационного исследования нефрограмма визуализировалась от момента введения контраста в среднем в течение 27,90±4,36 с, на 14-е сут после операции длительность визуализации не изменилась и лишь на 30-е сут она увеличилась на 8,0% (р 0,05). Время визуализации чашечек для данной группы и сроков наблюдения составило 72,30±13,77 с, 75,81±14,24 с и 78,76±12,57 с соответственно (р 0,05). Аналогичная динамика установлена и для других рентгенофизиологических показателей – недостоверное увеличение (р 0,05). Длительности визуализация чашечек и первого болюса мочи по мочеточнику против их исходных значений. Но значения таких рентгенофизиологических показателей, как время эвакуации по мочеточнику и частота болюсов мочи в первую мин, наоборот, несколько снизились против их дооперационных величин на 4,0% и 17,0% (р 0,05).
У животных контрольной группы отмечены статистически достоверные различия, установленные на 30-е сут после стентирования в сравнении с исходными данными – увеличение времени визуализации нефрограммы и чашечно-лоханочной системы возросло на 87,0% и 2,4 раза соответственно (р 0,01). У животных данной группы было установлено отсутствие болюсного выделения мочи и более медленное – в 2-3 раза, но равномерное наполнение контрастом расширенного мочеточника по сравнению с контралатеральным (см. таблицу 11). С помощью рентгеновской морфометрии были установлены аналогичные, но недостоверные изменения показателей экскреторной урографии у животных основной группы (табл. 12).
Указанная в таблице 12 динамика значений морфометрических показателей экскреторной урографии у животных контрольной группы позволила отметить, что они свидетельствуют об аналогичных изменениях, выявленных в процессе ультразвукового мониторинга в их сравнении с исходными величинами и данными, установленными для контралатеральной почки – увеличение размеров почки, расширение чашечно-лоханочной системы и сегмента мочеточника от почки.
Морфофункциональные изменение почек и верхних мочевых путей в отдаленные сроки дренирования
В последние годы, благодаря внедрению в клиническую практику высокоэффективных интервенционных эндобилиарных и эндоуретеральных методов диагностики и лечения, многие аспекты дренирования полого органа претерпели существенные изменения и определили основные направления исследований в малоинвазивной хирургии. Очевидна значимость использования внутренних стентов в лечении пациентов с нарушением проходимости пищевода, трахеи, желчных и мочевых путей. (Moss A.C., 2006; 2007).
Однако, несмотря на достигнутые успехи и их широкое обсуждение в научной литературе, многие аспекты применения внутренних стентов остаются неясными и спорными из-за отсутствия комплексных исследований в данной области хирургии. Очевидна неоднозначность взглядов и методических подходов хирургов к восстановлению дренажа полых органов малого диаметра. Кроме того, имеются разногласия и в выборе способа билиарной и мочевой декомпрессии на различных этапах лечения, нет четкого алгоритма ведения этих пациентов. Стремление улучшить результаты лечения определяет необходимость поиска, внедрения и использования новых средств и технологий.
В связи с этим ведутся экспериментальные работы, направленные на решение актуальных вопросов по обеспечениюю эндобилиарного и эндоуретерального стентирования, определению сроков дренирования, поиску биоинертного материала для изготовления стентов (Sperti C., 2007).
Новым и наиболее дискутабельным является вопрос о возможностях длительного применения биоинертных стентов из металла в хирургии. С его решением открываются новые возможности улучшения эффективности лечения больных с такими патологиями, как холедохолитиаз, уролитиаз, опухолевые поражения органов малого таза и билиопанкреатодуоденальной зоны, рубцовые стриктуры общего желчного протока и мочеточника (Трапезникова М.Ф. и соавт., 2008; Brill A., 2008; Romy S., 2008).
По данным литературы, при выполнении реконструктивно-пластических операция у специалистов различных направлений хирургии в 67-100% случаев возникает необходимость установки внутреннего стента в просвет полого органа (Котовский А.Е., 2008; Воронов Д.Ю., 2004; Мартов А.Г. и соавт., 2002; Теодорович О.В., 2002;). Кроме того, внутреннее дренирование позволяет снизить риск развития послеоперационных осложнений и уменьшить сроки послеоперационной реабилитации, что значимо как в социальном, так и экономическом аспекте (Титов К.В., 2006; Толстых Г.Н., 2001).
Достаточно широкое применение в различных областях современной медицины имеет использование медицинских имплантатов, изготовленных из искусственных и природных материалов, но остается открытой и актуальной проблема улучшения их функциональных и физико-химических характеристик. Разработки медицинских изделий с улучшенными био- и гистосовместимыми свойствами ведутся по двум основным направлениям: создание качественно новых материалов и модифицирование уже существующих материалов и изделий (Баранов Г.А. с соавт., 2008; Комяков Б.К., и соавт., 2005; Косатов А.В. и соавт., 2000; Золкин П.И. и соавт., 2003; 2000).
В доступной изучению научной литературе представлено небольшое число экспериментальных работ, направленных на решение проблемы выбора биоустойчивых материалов для изготовления и разработки конструктивных особенностей внутреннего дренажа для полых органов малого диаметра (Алекян Б.Г. с соавт., 2009; Веронский Г.И. и соавт. 1998; Вагнер Е.А. и соавт., 1993). Научные работы, посвященные изучению важнейших технических аспектов дренирования полых органов, не дают однозначных ответов на вопросы, связанные с практическими аспектами использования дренажа (Онопко В.Ф., 2011; Комяков Б.К. с соавт., 2006; Соловьев М.М., 2005; Коновалов Д.Ю., 2002; Martnez D.G., 2008).
При литературном поиске, глубиной до 10 лет, нами не найдено экспериментальных данных, полученных на основе использования комплекса современных методов исследования, по доставке, установке, удалению, срокам применения, определению причин миграции стентов и пр. (Пауткин Ю.Ф. и соавт., 2007; Martnez D.G., 2008). Кроме того нет четкого понимания влияния стентов на полые органы, их воздействия на клеточно-тканевые структуры, неизбежно определяющие возникновение различных осложнений в процессе дренирования (Танжибаев Ш.А., 2005; Толстых Г.Н., 2001; Breau R.H., 2001; Arnold U., 2002).
В работе представлены результаты комплексного изучения практических вопросов возможности применения в хирургии спирального стента с наноразмерным покрытием для дренирования полых органов малого диаметра.
Выполнение экспериментальной части (первая серия опытов) исследования позволило объективно подойти к изучению реакции тканей на разные виды искусственно созданных материалов и объективно оценить воспалительную клеточно-тканевую реакцию со стороны внутренних органов (печени, почек крыс) на имплантацию последних.
Выполненный на макро- и микроскопическом уровнях морфологический анализ полых органов, показал, что в стентирование – как травматический фактор, вызывает развитие воспалительного процесса в стенке полого дренируемого органа в послеоперационном периоде. Лабораторный анализ количественно-качественных показателей динамики клеток крови и морфологические изменения клеточно-тканевой организации стенок полых органов свидетельствовали, что развитие компенсаторно-защитных реакций после стентирования осуществлялось в соответствии с общепринятыми в теории адаптации механизмами как на уровне целостного организма, так и дренируемого органа (Воложин А.И., 2006 б; Литвицкий П.Ф., 2003).
