Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 9
1.1. Методы пластики послеоперацинных вентральных грыж 9
1.2. Виды синтетических эндопротезов, применяемых в пластике передней брюшной стенки .
1.3. Послеоперационные осложнений и способы их профилактики...
1.4. Реакция организма на имплантацию синтетических сетчатых протезов 19
Глава 2. Материалы и методы исследований. 36
2.1. Материалы и методы экспериментальных исследований 37
2.2. Общая характеристика клинических наблюдений .
2.3. Иммунологические исследования
Глава 3. Результаты экспериментальных исследований... 44
3.1. Тканевая реакция при имплантации сетчатого эндопротеза «Эсфил Легкий». 44
3.2. Тканевая реакция при имплантации сетчатого эндопротеза с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием 49
Глава 4. Сравнительный анализ результатов эндопротезирования передней брюшной стенки пациентов контрольной и основной групп 55
Заключение 77
Выводы
- Виды синтетических эндопротезов, применяемых в пластике передней брюшной стенки
- Реакция организма на имплантацию синтетических сетчатых протезов
- Общая характеристика клинических наблюдений
- Тканевая реакция при имплантации сетчатого эндопротеза с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием
Виды синтетических эндопротезов, применяемых в пластике передней брюшной стенки
Существует большой выбор пластических биоматериалов,
применяемых в востановительной хирургии грыж живота, обладающих высокой прочностью, эластичностью, биологической и химической инертностью. С конца 80-х годов прошлого века широкое распространение получили методы пластики с ипользованием синтетических полимерных материалов. Синтетические эндопротезы существенно различаются по исходному материалу (полипропилен, полиэфир, политетрафторэтилен, полигликолевая кислота, полиглактин и др.), структуре (сетчатые, нетканые, пленочно-пористые, комбинированные), характеру нитей (монофиламентные и полифиламентные, рассасывающиеся, нерассасывающиеся и их сочетания), материалоемкости, толщине, текстуре поверхности, размерам пор, форме ячеек и другим свойствам (5, 47, 62, 77, 94, 103, 141, 146, 158).
Одними из первых эндопротезов, нашедших широкое применение за рубежом и в нашей стране, были сетки из полиэфирных (обычно из полиэтилентерефталатных – ПЭТФ) полифиламентных крученых нитей: "Mersilene" – фирмы Ethicon (USA), "Dacron" – Meadox Medical Corp. (USA), "Biomesh" – Cousin Biotech (France), "Эслан" – Линтекс (Россия). Эндопротезы из ПЭТФ – нитей отличаются мягкостью и хорошей моделируемостью, биорезистентностью и высокой прочностью, что позволяет использовать их при оперативных вмешательствах в ситуациях, требующих применения "нежных" имплантатов (44, 51, 60, 103). Отечественные авторы, анализируя более чем сорокалетний опыт применения ПЭТФ (лавсановых) сеток, отметили почти полное отсутствие рецидивов заболевания. Однако ПЭТФ эндопротезы, как и другие, изготовленные из полифиламентных нитей (например из полипропиленовых – "Surgipro SPM" – Tyco (USA), "Parieten" – Sofradim International (France), имеют поры между элементарными нитями порядка 10 микрон, в которые из окружающей среды свободно проникают микроорганизмы, размером около 1 микрона. В нитях они находят убежище от макрофагов и гранулоцитов, размеры которых превышают 10 микрон, а также питательную среду и благоприятную для развития температуру. Данное обстоятельство может способствовать размножению бактерий и инфицированию протезов. Так, по данным G. Leber с соавт., инфицирование полиэфирных протезов достигает 16%. Для устранения капиллярности и фитильности полифиламентные нити покрывают гидрофобными фторполимерами (эндопротезы "Fluorosoft"-Sulzer Vascutek (Germany) и "Фторэкс" – Линтекс (Россия)). Покрытие повышает биосовместимость протезов, обеспечивает устойчивость к инфицированию при сохранении прочности, мягкости и хороших манипуляционных свойств. Второй отрицательной стороной ПЭТФ – эндопротезов является их выраженные адгезивные свойства и при их имплантации необходимо тщательно отграничивать от органов брюшной полости. Кроме этого, имеются сообщения , что по прошествии 10 лет вследствие частичной биодеструкции полиэфирные эндопротезы теряют до 30% прочности. Вместе с тем авторы считают, что это не влияет негативно на результаты пластических операций, так как соединительнотканый регенерат в 5-7 раз увеличивает прочность исходного сетчатого имплантата (46, 51, 83, 92, 103, 118).
Достаточно широко для пластики брюшной стенки используются эндопротезы из политетрафторэтилена. Существует два вида протезов из этого материала: сетчатые из полифиламентных нитей и мембраны пленочно-пористой структуры. Преимуществами сетки "Teflon" – USCI (USA) являются исключительные биосовместимость и биостабильность, а также высокие эластичность и гладкость, что в определенной степени снижает ее адгезивные свойства (2, 26, 46, 112). Однако, как и все сетки из полифиламентных нитей, "Teflon" обладает выраженной капиллярностью и низкой устойчивостью к инфицированию. Основными достоинствами мембран из пленочно-пористого политетрафторэтилена (протезы "Dual Mesh" и "Mycromesh" – W.L. Gore and Associates (USA), отечественный медицинский имплантат "Экофлон") являются их высокая биоинертность, эластичность и гладкость поверхности, в результате чего ещ существеннее снижаются их адгезивные характеристики. В большинстве исследований при имплантации мембран из политетрафторэтилена в дефект брюшной стенки животных установлено, что малый размер пор не позволяет прорастать в них волокнам и клеточным элементам соединительной ткани, в результате чего процесс вживления протеза происходит путем инкапсуляции. Следует отметить возможность инфицирования материалов в связи с трудностью фагоцитоза в микропорах (29, 42, 43, 45, 66, 147, 173).
Наиболее широко в настоящее время для пластики брюшной стенки используются эндопротезы из полипропиленовых мононитей "Prolene" – Ethicon (USA), "Bard" – C.R. Bard Inc (USA), "Surgipro SPMM" – Tyco USSC (USA), "Premilene" – B. Braun (Germany), "Эсфил" – Линтекс (Россия). После имплантации этих материалов отмечается незначительная воспалительная Минимальную тканевую реакцию обеспечивают биосовместимость полипропилена и предельно малая поверхность, монолитность и гидрофобность мононитей. Эндопротезы не резорбируются и не теряют прочность под действием тканевых сред. Размер ячеек сетки определяет время и качество вживления протеза в брюшную стенку. Предшествующими исследованиями доказано, что оптимальными являются размеры пор, превышающие 75 микрон (10, 25, 51, 59, 123, 125, 145).
Однако при использовании полипропиленовых сеток был выявлен большой процент осложнений (нагноение, свищеобразование, болевой синдром в раннем и отдаленном послеоперационном периоде, дискомфорт в результате чувства инородного тела) (10, 25, 29). Для решения этой проблемы были разработаны так называемые «облегченные» полимерные эндопротезы. В настоящее время используется два способа снижения материалоемкости сетчатых эндопротезов: облегчение химически однородных сеток за счет уменьшения диаметра не рассасывающихся мононитей и за счет введения в состав протеза волокон из синтетических полимеров (55, 64, 67, 170, 171). К первым относятся следующие эндопротезы – «Optilene Mesh LP» (фирма «Braun», Германия), «Biomesh light» («Cousin», США), «Эсфил легкий» («Линтекс», Россия).
В 2007 г. предприятие «Линтекс» (Санкт-Петербург, Россия) разработало еще один «легкий» эндопротез нового поколения – «Унифлекс легкий», выполненный из поливинилиденфторидных мононитей. По биологической инертности и гибкости он существенно превосходит полипропиленовые эндопротезы. При использовании данного эндопротеза формируется тонкая соединительнотканная капсула с минимальным количеством имплантат-ассоциированных осложнений (37, 51, 75, 87, 126, 152, 174).
Реакция организма на имплантацию синтетических сетчатых протезов
До сих пор другие эксперименты (Swan A., et al., 1990), проверяющие способность различных кристаллов вызывать фагоцитоз, дегрануляцию и факторы клеточного перемещения полиморфноядерных лейкоцитов, показали, что кристаллы гидроксиапатита вызывают стимуляцию некоторых энзимов. Но алмазные кристаллы размером 4-8 микрон взаимодействуют с полиморфноядерными лейкоцитами без выделения последними энзимов и стимуляций факторов передвижения клеток, даже при высокой концентрации частиц (139, 157).
Известно, что свободный углерод и алмазные частицы поглощаются макрофагами без вредных эффектов. Например, клетки, поглощающие большие частицы алмазной пыли 2-4 микрона в диаметре, остаются здоровыми в течении, как минимум, 30 часов, в то время как клетки быстро гибнут при фагоцитозе частиц кремнезема (138, 159). Энзим фосфатаза (продуцируемый соответствующими лизосомами), попадая в фагоцитозные пузырьки с алмазной пылью, не попадает в цитоплазму и ядро клетки. В более фундаментальной работе (Nordsletten L. et al., 1996) 2-15 микронные частицы алмаза, карбида кремния, гидроксиапатита и полиметилметакрилата, добавлялись к культурам (свободным от сыворотки) человеческих моноцитов в концентрации 0.5 мг/см. Все частицы были фагоцитированы. Но морфология моноцитов при фагоцитозе алмазных частиц не изменялась, как это случалось при фагоцитозе полиметилметакрилата, гидроксиапатита и карбида кремния. Производство IL 1 было одинаково и для «управляющих» кристаллов, и для алмазных, но свыше 30 часов культуры на гидроксиапатите гибнут, на карбиде кремния через 38 часов, на полиметилметакрилате тоже через 38 часов. Авторы решили, что алмазные частицы в культурах моноцитов, свободных от сыворотки, инертны, в отличие от других кристаллических структур (133).
Ранние исследования в 1950х (Luhr H.G., 1958) и 1960х (Allison A.C., et al., 1966) показали, что алмазная пыль микронного размера также не вызывает фиброгенной реакции (138). Шмидт и коллеги (1984) заметили, что алмазная пыль нефибриногенна для человеческих моноцитов-макрофагов, обитающих в легких; другими словами, фибробласты не вызываются макрофагами в ответ на присутствие алмазной пыли. Алмазная пыль размерами 0.5 микрон и 1-2 микрона не вызывает распространение фибробластов даже при концентрации фибробластов 0.1 мг/см. (139).
Как видно, алмаз чрезвычайно биосовместим с живыми клетками. Алмазоподобные тонкие покрытия, по большинству свойств (высокая твердость, низкий коэффициент трения, химическая инертность, оптические характеристики) подобны алмазу, основное отличие – неупорядоченная (аморфная) структура. Они биоинертны (5, 80). Алмазоподобные углеродные покрытия получают двумя основными методами: 1. из газовой фазы, разложением углеродсодержащих газов (углеводородов) в электрическом разряде, при этом в составе получаемых покрытий присутствует водород; 2. распылением мишени из графита в электрическом разряде, с превращением графита в углеродную плазму с последующим осаждением на холодную подложку (100).
Алмазоподобные углеродные покрытия, получаемые вторым методом, обладают большей твердостью и более стабильны по свойствам. Существует большое количество методов, реализующих эту технологию, в том числе импульсный вакуумно-дуговой метод. Его отличительной особенностью, определяющей его основные преимущества, является возможность управлять длительностью импульса разряда, частотой следований импульсов и энергией ионов углерода. Кроме того, регулируя частоту следования импульсов, можно поддерживать температуру на минимально возможном уровне, что позволяет наносить покрытие на нетеплостойкие материалы, включая полимеры (18, 19, 80, 166).
Таким образом экспериментальное и клиническое изучение особенностей ответной реакции тканей на имплантацию сетчатых протезов с покрытием алмазными частицами, является актуальным и своевременным исследованием с точки зрения не только герниологии, но и патофизиологии, морфологии и фармакологии.
Общая характеристика клинических наблюдений
Согласно разработанной в клинике методике, дренажи из подкожно жировой клетчатки у больных с послеоперационными вентральными грыжами удаляли на следующие сутки после прекращения или значительного сокращения (до 5-10 мл/сут) отделяемого. Нам представляется, что в такой анатомической области, как подкожно-жировая клетчатка, сроки «адекватного» функционирования дренажей зависят, скорее, не от фактического обьема продуцируемой жидкости в зоне имплантации эндопротеза, а от целого ряда факторов, основными из которых считаем: обструкцию просвета дренажной трубки, «герметизацию» парадренажной полости, наличие «отграниченных» и недренируемых полостей и т.д. В связи с этим, после удаления дренажей из подкожно-жировой клетчатки, все больные подвергались активному УЗ-мониторингу зоны оперативного вмешательства с целью выявления отграниченных жидкостных паратрансплантатных образований (сером).
После удаления дренажей при активном УЗ-мониторинге серомы выявлены у 18 больных (34,6%) в контрольной группе, в основной группе – у 9 (12%). При этом, следует отметить, что в контрольной группе для полной санации сером потребовалось выполнить 2,1±0,6 пункций под УЗ контролем, тогда как в основной группе этот показатель составил 1,55±0,2 (р 0,05) (табл. 8).
Обьем аспирированной жидкости во время первой пункции у больных обеих групп достоверно не отличался. При второй пункции объем аспирированной жидкости в основной группе был достоверно ниже по отношению к показателям контрольной группы и по отношению к показателям первой пункции внутри группы. При третьей пункции у больных в контрольной группе средний объем полученной жидкости был достоверно ниже, чем при первой и второй пункциях.
В основной группе третья по счету пункция была выполнена лишь у одного пациента. Обьем аспирированной жидкости не превышал 5 мл. Четвертая пункция была выполнена лишь одному пациенту контрольной группы, обьем аспирата составил до 10 мл. Данные этих пациентов в таблицу внесены не были, в связи с некорректностью расчета средней величины.
Таким образом, нами выявлены значительные отличия как в динамике обьема аспирируемой жидкости при каждой пункции, так и в количестве пункций, необходимых для адекватной санации сером подкожной жировой клетчатки. Это характеризовалось меньшим обьемом аспирируемой жидкости при пункции и достоверно более низким числом пункций, потребовавшихся для полной санации сером.
Далее мы провели исследование локального цитокинового статуса в раневой жидкости у больных исследуемых групп. У больных контрольной группы установлен достоверный рост уровня провоспалительного IL 6 на 3-е сутки послеоперационного периода, в то время как концентрации противовоспалительного IL 1 RA на этом сроке достоверно снижалась. Остальные показатели цитокинового профиля на этом сроке достоверно не изменялись. К 7-м суткам послеоперационного периода отмечается дальнейший рост провоспалительного IL 6, и снижение уровня противовоспалительного IL 1 RA. Кроме того, отмечается достоверное снижение концентрации провоспалительного IL 1, которая, однако, так и не достигает нормальных значений. Следует отметить, что концентрации провоспалительных цитокинов TNF и IL 8 уже к первым суткам были достаточно высокими, значительно превышали показатели нормы и достоверно не изменялись за все время наблюдения (табл. 10).
Далее мы провели исследование локального цитокинового статуса в раневой жидкости у больных основной группы. При этом установлено увеличение уровня противовоспалительных IL 10 и IL 1 RA, достигающий максимальных значений на 7-е сутки послеоперационного периода. При этом концентрация одного из основных провоспалительных цитокинов IL 1 к 7 м суткам достоверно снижалась более чем в два раза. Так же снижалась и концентрация провоспалительного IL 8, достигавшая минимума на 7-е сутки послеоперационного периода. Показатели же остальных провоспалительных цитокинов (TNF, IL 2, IL 6) достоверно не изменялись за все время наблюдения (табл. 11).
Сравнительный анализ цитокинового профиля в раневом экссудате на 1-е сутки после операции показал, что для обеих групп характерны достаточно высокие концентрации как про-, так и противовоспалительных цитокинов. При этом, IL 2 и IL 6, относящиеся к группе провоспалительных агентов, в основной группе демонстрируют достоверно более низкие показатели, чем в контрольной (рис. 26, 27). В то время, как уровень противовоспалительного IL 1 RA на 1-е сутки послеоперационного периода, наоборот, в основной группе значительно выше, чем в контрольной (рис.28).
В дальнейшем различия в динамике цитокинового профиля исследуемых групп становились еще более выраженными. Это характеризовалось прогрессивным достоверным снижением концентраций провоспалительных цитокинов IL 1 и IL 8 у больных основной группы, при относительной стабильности их уровней в контрольной группе на протяжении всего срока наблюдения (рис. 30, 31).
Концентрация же провоспалительного цитокина IL 6, наоборот, в контрольной группе прогрессивно возрастала и достигала максимальных значений к 7-м суткам, тогда как в основной группе она оставалась практически неизменной на всех сроках наблюдения (рис. 27).
Тканевая реакция при имплантации сетчатого эндопротеза с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием
Во внутренних участках клеточного инфильтрата вокруг имплантата определялись гигантские многоядерные клетки инородных тел в количестве до десяти на периметр среза одного элемента сетчатого имплантата. На 180-е сутки после имплантации сетчатого протеза «Эсфил легкий» без покрытия по всем поверхностям материала определялась сформированная неоднородная многослойная грубоволокнистая соединительная ткань в виде капсулы толщиной 80-100 мкм. Однако до трети площади инкапсулирующей соединительной ткани определялась умеренно выраженная лейкоцитарная инфильтрация со значительным содержанием эозинофилов. В этих же зонах присутствовало умеренное количество кровеносных капилляров.
Таким образом, обнаруженные нами морфологические изменения свидетельствуют, что при подкожной имплантации полипропиленового эндопротеза «Эсфил Легкий» первично развивается воспалительная реакция на инородный материал, исходом которой является образование соединительнотканной капсулы, близкой по структуре к рубцовой ткани.
Далее нами была проведена сравнительная оценка степени и характера тканевой реакции при подкожной имплантации полипропиленового сетчатого протеза с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием.
На 7-е сутки эксперимента вокруг сетчатого протеза с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием определялась равномерная зона грануляционной ткани с визуально меньшей плотностью клеточного состава в сравнении с протезом «Эсфил легкий» без покрытия. Инфильтрат имел рыхлое строение, не содержал характерных для грануляционной ткани капиллярных структур. Гигантские клетки инородных тел отсутствовали. На 21-е сутки после имплантации экспериментального образца эндопротеза вокруг него сформировался непрерывный слой грануляционной ткани, в клеточном составе которой преобладали фибробласты. На этом сроке уже заметны процессы созревания грануляционной ткани в фиброзную, что проявлялось наличием четко различимых равномерно распределенных участков тонковолокнистого строения и зон гомогенного оксифильного межклеточного матрикса. Гигантские клетки инородных тел отсутствовали. Через 6 месяцев после имплантации эндопротеза с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием еще более отчетлива тенденция к формированию тонковолокнистой капсулы с упорядоченным концентрическим расположением волокон и фибробластов и отсутствием воспалительных изменений. Общая картина имела вид полной инкапсуляции материала с капсулой структурно полностью интегрированной в окружающую соединительную ткань.
Таким образом, определялись значительные отличия в тканевой реакции при имплантации сетчатых имплантов с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием. Заметные отличия определялись уже на 7-е сутки после имплантации и проявлялись они более ранним формированием фибробластического компонента в грануляционной ткани. На 21-е сутки в клеточном составе преобладают фибробласты с морфологическими признаками функционально активных форм. Одним из самых существенных отличий являлось отсутствие на всех сроках гигантоклеточной трансформации макрофагов и формирования клеток инородных тел. Через 6 месяцев после имплантации протезов с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием выявлена полная биоинтеграция импланта в подкожную соединительную ткань в виде ареактивной инкапсуляции соединительной тканью, непосредственно связанной с окружающими структурами. Воспалительных и других реактивных изменений нет. При этом вокруг поверхности импланта располагалась уже сформированная практически бессосудистая плотная фиброзная ткань.
Важной характеристикой, свидетельствующей о биосовместимости имплантатов, является выраженность неспецифического гранулематозного компонента в воспалительном инфильтрате – наличие и количество гигантских многоядерных клеток инородных тел. Присутствие их отражает реакцию на нерезорбируемые инородные тела, то есть незавершенность реакции макрофагов (6, 14, 35). Нами установлено, что при имплантации полипропилнновых эндопротезов с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием отсутствует неспецифическая гранулематозная реакция. Важной особенностью, обнаруженной нами, является меньшая выраженность ангиогенеза в зоне имплантации протеза с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием.
Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют, что при имплантации сетчатого протеза «Эсфил Легкий» первично развивается воспалительная реакция на инородный материал, исходом которой является образование соединительнотканной капсулы, близкой по структуре к рубцовой ткани. При имплантации экспериментальных образцов эндопротезов с наноразмерным алмазоподобным улглеродным покрытием первичная реакция на протез минимальна, образуется соединительнотканная капсула, которая близка по структуре к окружающим тканям. Последствия операционной травмы при имплантациии полимерного эндопротеза за счет этого минимизируются.
Далее мы провели оценку динамики уровня лейкоцитов в периферической крови больных исследуемых групп. Повышенная температура тела нами регистрировалась в контрольной группе в среднем в течение 5,8±1,7 суток, и 3,8±1,2 суток – в основной. Достоверных отличий в продолжительности температурной реакции у больных в группах выявлено не было. Затем мы провели оценку динамики уровня лейкоцитов в периферической крови больных исследуемых групп. При этом в обеих исследуемых группах уровень лейкоцитов на 1-е сутки послеоперационного периода оставался пределах нормы. На 3-и стуки послеоперационного периода отмечается резкое повышение уровня лейкоцитов в контрольной группе до 11,8±1,8, тогда как в основной группе уровень лейкоцитов оставался в пределах нормы (8,8±1,3). На 7-е сутки послеоперационного периода в обеих группах отмечается повышенный уровень лейкоцитов: 11,2±1,8 в основной и 11,7±1,3 в контрольной группах. К 10-м суткам послеоперационного периода отмечались нормальный показатели уровня лейкоцитов. При этом, следует отметить, что в основной группе повышенный уровень лейкоцитов наблюдался 2,8±0,9 суток с максимальным значением показателей на 7-е сутки. Тогда как у больных контрольной группы повышенный уровень лейкоцитов наблюдался в течение 5,9±1,5 суток с максимальным значением на 3-е сутки послеоперационного периода.
![Модифицированный метод пластики задней стенки пахового канала при хирургическом лечении паховых грыж [Электронный ресурс]](/i/i/4482/185631.png "Модифицированный метод пластики задней стенки пахового канала при хирургическом лечении паховых грыж [Электронный ресурс] Абдуллаев Амир Джабраилович")