Полипропиленовые материалы в хирургии грыж брюшной стенки (экспериментально-клиническое исследование) Чижов Дмитрий Всеволодович

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. История и современное состояние проблемы лечения грыж брюшной стенки с использованием искусственных материалов 22

1.1. История и современное состояние вопроса лечения грыж брюшной стенки 22

1.1.1. История развития герниологии 22

1.1.2. Современное состояние вопроса малоинвазивной хирургии и хирургии «малых пространств» при лечении грыж брюшной стенки 27

1.1.2.1. Развитие новых технологий в герниологии – эндовидеоскопические герниопластики 27

1.1.2.2. Развитие новых технологий в герниологии – хирургия «малых пространств» 32

1.1.3. Клеточные технологии в хирургии грыж 33

1.1.4. История и современные теории образования грыж брюшной стенки 39

1.1.5. Биохимические аспекты формирования грыж брюшной стенки 41

1.2. Искусственные материалы в герниологии, особенности воспалительной реакции при имплантации эндопротезов, проблемы их применения в клинической практике 45

1.2.1. История использования искусственных материалов в хирургии грыж брюшной стенки 45

1.2.2. Особенности воспалительной реакции при имплантации эндопротезов (морфологические изменения) 51

а. Общие принципы воспалительной реакции 52

б. Реакция на полиэстер 55

в. Реакция на микропористый политетрафторэтилен 56

г. Реакция на полипропилен 56

д. Влияние веса сетки, реакция на «облегченные» сетки 57

е. Влияние размеров пор 63

1.2.3. Сравнительная оценка тканевой реакции на различные типы полипропиленовых эндопротезов 65

1.2.4. Осложнения, связанные с применением сетчатых эндопротезов. Эндопротезы как хирургическая проблема 66

1.3. Современные протезы, используемые в герниологии 70

1.3.1. Медико-технические требования к эндопротезам 70

1.3.2. Классификация современных эндопротезов 74

1.3.3. Анализ существующих эндопротезов 76

1.3.4. «Легкие» сетчатые эндопротезы 81

1.3.5. Эндопротезы со специальными свойствами 83

1.4. Сравнительное изучение свойств эндопротезов 86

1.4.1. Структура и физико-механические свойства эндопротезов 86

1.4.2. Исследование биомеханики (физико-механических свойств) брюшной стенки после имплантации различных сетчатых эндопротезов 88

ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования. Экспериментальная часть 91

2.1. Сравнительная оценка степени фиксации фибробластов на различных синтетических сетчатых эндопротезах 92

2.2. Исследование реакции ткани при использовании различных типов полипропиленовых имплантатов с и без использования культуры клеток аутологичных фибробластов 94

2.3. Сравнительная оценка степени фиксации различных перевиваемых (стандартных) культур клеток и фибробластов кожи на полипропиленовых сетчатых эндопротезах, используемых в хирургии грыж брюшной стенки 98

2.4. Сравнительная оценка механических свойств послеоперационного рубца при использовании различных типов полипропиленовых эндопротезов 100

2.5. Экспериментальное обоснование целесообразности применения «усиленной» полипропиленовой сетки 102

ГЛАВА 3. Материалы и методы исследования (клиническая часть) 105

3.1. Описание техники использованных оперативных вмешательств 105

3.2. Характеристика «усиленного» полипропиленового эндопротеза и техника выполнения операций с его применением 122

3.3. Характеристика клинической части работы 130

3.3.1. Характеристика больных, оперированных по поводу паховых грыж 132

3.3.2. Клиническая характеристика больных, оперированных по поводу послеоперационных вентральных грыж 141

3.3.3. Клиническая характеристика больных, оперированных по поводу диастаза прямых мышц живота, пупочных грыж и грыж белой линии живота 146

3.3.4. Клиническая характеристика больных с интраперитонеальной пластикой 147

ГЛАВА 4. Результаты экспериментальных исследований 150

4.1. Изучение степени фиксации фибробластов на различных синтетических протезах, используемых для пластики дефектов передней брюшной стенки 150

4.2. Исследование реакции ткани при использовании различных типов полипропиленовых имплантатов с и без использования культуры клеток аутологичных фибробластов 156

4.2.1. Морфологическая оценка реакции ткани при имплантации «тяжелых» полипропиленовых сетчатых эндопротезов 156

4.2.2. Морфологическая оценка реакции ткани при имплантации «облегченных» полипропиленовых сетчатых эндопротезов 169

4.2.3. Сравнительная морфологическая оценка реакции ткани при имплантации «облегченных» и «тяжелых» полипропиленовых сетчатых эндопротезов 179

4.2.4. Сравнительная морфологическая оценка реакции ткани при имплантации «тяжелых» полипропиленовых сетчатых эндопротезов с покрытием из аутофибробластов 193

4.2.5. Сравнительная морфологическая оценка реакции ткани при имплантации «облегченных» полипропиленовых сетчатых эндопротезов с покрытием из аутофибробластов 199 4.2.6. Сравнительная морфологическая оценка реакции ткани при имплантации «тяжелых» полипропиленовых сетчатых эндопротезов и «тяжелых» полипропиленовых сетчатых эндопротезов с покрытием из аутофибробластов 205

4.2.7. Сравнительная морфологическая оценка реакции ткани при имплантации «облегченных» полипропиленовых сетчатых эндопротезов и «облегченных» полипропиленовых сетчатых эндопротезов с покрытием из аутофибробластов

4.3. Сравнительная оценка степени фиксации различных перевиваемых (стандартных) культур клеток и фибробластов кожи на полипропиленовых сетчатых эндопротезах, используемых в хирургии грыж брюшной стенки 250

4.4. Сравнительная оценка механических свойств послеоперационного рубца при использовании сеток «Prolene» и «Ultrapro» 258

4.4.1. Сравнение сеток и рубцовых комплексов, содержащих сетку 259

4.4.2. Сравнение механических свойств сетки «Ultrapro» и рубцового комплекса, содержащего данную сетку, в различных направлениях 261

4.4.3. Сравнение механических свойств рубцовых комплексов сеток «Prolene» и «Ultrapro» 262

4.5. Экспериментальное обоснование применения «усиленного» полипропиленового эндопротеза 264

4.5.1. Результаты морфологического исследования тканей при применении «усиленной» полипропиленовой сетки в эксперименте 264

4.5. 2. Исследование физико-механические свойств «усиленного»

полипропиленового эндопротеза и брюшной стенки в области его

имплантации в эксперименте 268

ГЛАВА 5. Результаты лечения грыж брюшной стенки 276

5.1. Результаты лечения паховых грыж 276

5.1.1. Пластика пахового канала по Лихтенштейну 276

5.1.2. Использование двухслойного полипропиленового сетчатого эндопротеза для пластики пахового канала 282

5.1.3. Результаты использования операции Стоппа для пластики брюшной стенки при лечении паховых грыж 285

5.2. Результаты лечения послеоперационных вентральных грыж 288

5.3. Хирургия «малых пространств» в лечении грыж 291

5.3.1. Результаты использования пластики Дарци при лечении паховых грыж 291

5.3.2. Видеоассистированная пластика двухслойной сеткой 293

5.3.3. Результаты малоинвазивной хирургии диастаза прямых мышц живота, грыж белой линии живота, пупочных грыж

5.4. «Усиленные» полипропиленовые сетчатые эндопротезы в хирургии грыж брюшной стенки 297

5.5. Результаты применения интраперитонеальной пластики брюшной стенки при лечении грыж 297

Заключение 301

Выводы 325

Практические рекомендации 327

Список литературы

• Искусственные материалы в герниологии, особенности воспалительной реакции при имплантации эндопротезов, проблемы их применения в клинической практике
• Сравнительная оценка степени фиксации различных перевиваемых (стандартных) культур клеток и фибробластов кожи на полипропиленовых сетчатых эндопротезах, используемых в хирургии грыж брюшной стенки
• Характеристика больных, оперированных по поводу паховых грыж
• Морфологическая оценка реакции ткани при имплантации «тяжелых» полипропиленовых сетчатых эндопротезов

Введение к работе

Актуальность проблемы

Грыжи брюшной стенки остаются одной из самых распространенных хирургических патологий. Заболеваемость грыжами передней брюшной стенки остается высокой и составляет от 3 до 7% взрослого населения (Емельянов С.И., 2000; Жебровский В.В., 2002; Bendavid R., 2001; Milic D.J., 2003).

Применение традиционных аутопластических способов пластики брюшной стенки приводит к высокому проценту возникновения рецидивов грыж. Вероятность возникновения рецидивов после применения таких способов пластики пахового канала как способы Mc.Vay, Halstead, Postempsky по данным различных авторов достигает 12 – 25% (Berliner S.D., 1983; Stoppa R, 1984; Warlaumont C. 1982). Частота рецидивов грыж при использовании традиционных аутопластических методик герниопластики при лечении послеоперационных вентральных грыж колеблется от 35 до 60 % (Стойко Ю.М., 2004; Тимошин А.Д., 2003; Cassar K, 2002; Korenkov M., 2001; Jin J., 2008).

Использование синтетических полимерных материалов для лечения грыж брюшной стенки позволило уменьшить количество рецидивов при лечении грыж брюшной стенки с 40 - 50% до 10% при лечении послеоперационных вентральных грыж (Millikan K.W., 2003). Использование сетчатых эндопротезов при лечении паховых грыж позволило снизить процент рецидивов грыж до 1-2% (Barbier J., 2009).

Наиболее распространенным пластическим материалом для протезирования брюшной стенки являются сетчатые полипропиленовые эндопротезы. Широкое их применение выявило ряд проблем, в большой степени связанных с характером тканевой реакции на имплантацию сетчатого полипропилена. Такие осложнения использования сетчатого полипропиленового материала как формирование сером, развитие хронической невралгии связывают в настоящее время с особенностью течения воспалительной реакции при использовании полипропиленовых эндопротезов. Появление рецидивов грыж через несколько лет после первичной пластики и высокий уровень рецидивов после повторной операции также указывают на важность патофизиологических механизмов, а не технических погрешностей операции (Lauwers P., 2003; Leber G.E., 1998; Voyles C.R., 1998).

Спектр современных полипропиленовых материалов для лечения грыж брюшной стенки многообразен. В широком диапазоне варьирует поверхностная плотность представленных полипропиленовых сеток. Выделяют простые и композитные полипропиленовые эндопротезы, вязаные и нетканые полипропиленовые эндопротезы, монофиламентные и полифиламентные полипропиленовые эндопротезы, объемные протезы, протезы со специальными свойствами (Жуковский В.А., 2011; Протасов, А.В., 2010).

Результаты исследований, посвященных прогнозированию течения послеоперационного периода в зависимости от варианта выбранного сетчатого полипропиленового эндопротеза, неоднозначны. Существуют работы, доказывающие преимущества применения как «тяжелых» полипропиленовых сетчатых эндопротезов при пластиках брюшной стенки (Schug-Pass C., 2008; Bellon J.M., 2007; Junge K., 2002), так и «облегченных» (Bellon J.M. 1997; Bohm G., 2011; Demir U., 2005; Schumpelick V., 2001; Silvestre A.C., 2011; Weyhe D., 2006) сетчатых эндопротезов.

В настоящее время в клинической практике отсутствуют критерии для выбора варианта полипропиленового материала. Очевидно, что существует зависимость между физико-механическими свойствами сетчатых полипропиленовых эндопротезов и результатами их использования в клинической практике. Данные о влиянии таких показателей как поверхностная плотность эндопротеза, размер ячейки полипропиленового эндопротеза, наличие рассасывающегося компонента в структуре материала, физико-механические свойства эндопротезов на особенности послеоперационного течения и структуру послеоперационных осложнений при использовании основных вариантов герниопластик в настоящее время противоречивы и требуют проведения дополнительных исследований (Akolekar D., 2008; Bringman S., 2006; Koch A., 2008; Nikkolo C., 2010; O’Dwyer P.J., 2005; Smietanski M., 2011).

Прогнозирование результатов использования различных типов полипропиленовых эндопротезов нуждается в проведении экспериментальных исследований физико-механических свойств послеоперационного рубца в различные сроки после имплантации, исследовании зависимости физико-механических свойств вновь сформированной брюшной стенки в зоне использования эндопротеза от физико-механических свойств использованных эндопротезов, морфологических исследованиях тканевой реакции на имплантацию эндопротезов. Работы, проведенные в этой области, крайне немногочисленны, и результаты этих работ нельзя признать исчерпывающими (Жуковский В.А., 2011; Klosterhalfen В., 2005).

Стремлением уменьшить количество послеоперационных осложнений, повлиять на процесс интеграции протеза, улучшить качество жизни пациентов при применении полипропиленовых эндопротезов, прогнозировать биосовместимость эндопротезов следует объяснить попытки применения культур клеток фибробластов в герниологии. Работы, посвященные этой теме, относятся прежде всего к применению аллогенных или фетальных фибробластов (Богдан В.Г. 2009; Кузнецов С.С. 2006; Canuto R.A., 2013; Kapischke M., 2005; Skala C.E., 2009). Работ по системному исследованию влияния предварительного покрытия различных типов полипропиленовых сеток аутологичными фибробластами на качество интеграции эндопротеза мы не встретили.

Применение малоинвазивных методик оперативного лечения грыж брюшной стенки (как эндоскопических, так и хирургии «малых пространств») позволило уменьшить травматичность оперативного вмешательства (Greenstein A.J., 2008; Hirasa T., 2001; Jin J., 2008). Вместе с тем, место малоинвазивных методик в хирургии грыж не определено. Не существует работ, посвященных значению типа выбранного полипропиленового эндопротеза при видеоассистированных протезирующих герниопластиках.

Таким образом, отсутствие понимания характера и степени влияния структуры, физико-механических свойств полипропиленовых эндопротезов на процессы интеграции различных полипропиленовых сетчатых эндопротезов и свойства сформировавшегося комплекса сетка - рубцовая ткань и, как следствие этого, на количество послеоперационных осложнений и качество жизни пациентов, отсутствие данных о степени фиксации собственных фибробластов и стандартных культур клеток, как о критерии, позволяющем оценить степень биосовместимости полипропиленовых эндопротезов, отсутствие данных о влиянии культуры клеток собственных фибробластов на процесс интеграции полипропиленового эндопротеза, необходимость исследования результатов оперативного лечения пациентов с различными типами грыж брюшной стенки при использовании эндоскопических и видеоассистированных методик пластик брюшной стенки, необходимость изучения результатов применения различных типов сетчатых полипропиленовых эндопротезов при лечении грыж брюшной стенки послужили причиной проведения данного исследования.

Решение вышеперечисленных задач, на наш взгляд, поможет улучшить результаты лечения пациентов, страдающих грыжами брюшной стенки.

Цель работы

улучшение результатов лечения больных грыжами брюшной стенки при использовании полипропиленовых сетчатых эндопротезов

Задачи исследования:

1. В эксперименте на основании морфологической картины провести сравнительную оценку тканевой реакции при имплантации различных типов полипропиленовых сетчатых эндопротезов.

2. В эксперименте исследовать физико-механические свойства послеоперационного рубца в области имплантации различных типов полипропиленовых эндопротезов. Выявить зависимость физико-механических свойств послеоперационного рубца от физико-механических свойств использованного сетчатого полипропиленового эндопротеза.

3. Разработать и внедрить в клиническую практику «усиленный» полипропиленовый эндопротез, позволяющий получить эффект разного по физическим свойствам послеоперационного рубца в разных зонах примененного эндопротеза. Доказать различие тканевой реакции и физико-механических свойств

сформированного рубца в областях применения различных участков «усиленного» эндопротеза.

4. В эксперименте «in vitro» провести сравнительную оценку степени фиксации фибробластов на различных сетчатых эндопротезах, доказать возможность использования степени фиксации фибробластов как критерия биосовместимости различных полипропиленовых эндопротезов.

5. Создать и в эксперименте доказать возможность и целесообразность применения композитных эндопротезов на основе сетчатых полипропиленовых эндопротезов с фиксированными на них собственными фибробластами.

6. Доказать возможность применения стандартных культур клеток для оценки биосовместимости различных полипропиленовых эндопротезов.

7. Оценить результаты применения различных типов полипропиленовых сетчатых эндопротезов при использовании малоинвазивных видеоассистированных способов лечения грыж белой линии живота и паховых грыж.

8. Оценить возможность применения интраперитонеальной пластики при лечении грыж брюшной стенки.

9. Провести сравнительный анализ результатов лечения больных с различными формами грыж брюшной стенки при использовании различных типов полипропиленовых эндопротезов.

Научная новизна

В проведенной работе впервые:

Проведена системная сравнительная морфометрическая оценка тканевой реакции на имплантацию различных типов полипропиленовых протезов у экспериментальных животных.

Доказан факт формирования различного по своим физическим свойствам послеоперационного рубца в зависимости от типа полипропиленового протеза, текстильных свойств эндопротеза, установлена зависимость физико-механических свойств послеоперационного рубца от физико-механических свойств полипропиленового эндопротеза.

В эксперименте «in vitro» проведена сравнительная оценка степени фиксации фибробластов на различные типы полипропиленовых сеток.

В эксперименте создана методика формирования композитного полипропиленового сетчатого протеза с культивированными непосредственно на нем аутофибробластами.

На основе морфометрического исследования доказана возможность и целесообразность применения полипропиленовых эндопротезов с фиксированными на них собственными фибробластами.

Доказана возможность применения стандартных культур клеток для оценки биосовместимости различных полипропиленовых эндопротезов.

Разработана и внедрена в клиническую практику методика малоинвазивной видеоассистированной протезирующей пластики пахового канала.

Доказана зависимость качества жизни пациентов и количества послеоперационных осложнений от типа применяемых полипропиленовых протезов и разработаны рекомендации по оптимальному использованию различных типов полипропиленовых эндопротезов.

Разработан и внедрен в клиническую практику «усиленный» полипропиленовый сетчатый эндопротез, включающий в себя различные по физическим свойствам фрагменты, позволяющие создавать различные по физическим свойствам соединительнотканные рубцы в различных зонах послеоперационной раны при лечении грыж брюшной стенки

Практическая значимость работы

Создан композитный полипропиленовый эндопротез на основе полипропиленовых эндопротезов с фиксированными на нем собственными фибробластами, который может быть использован в лечении грыж брюшной стенки.

Доказана необходимость учета при выполнении пластики брюшной стенки полипропиленовым эндопротезом факта формирования различного по своим физическим свойствам послеоперационного рубца в зависимости от типа использованного полипропиленового протеза и текстильных свойств протеза.

Подтверждена зависимость физико-механических свойств послеоперационного рубца от физико-механических свойств полипропиленового эндопротеза, что указывает на важность учета анизотропных свойств полипропиленового эндопротеза и, как следствие, анизотропных свойств послеоперационного рубца при оперативном лечении грыж.

Доказана возможность применения стандартных культур клеток для оценки биосовместимости различных полипропиленовых сетчатых эндопротезов.

Доказана зависимость количества послеоперационных осложнений и качества жизни пациентов от типа используемого сетчатого полипропиленового эндопротеза.

Доказана целесообразность использования малоинвазивных неэндоскопических способов пластики брюшной стенки в лечении паховых грыж, грыж белой линии живота с использованием сетчатых полипропиленовых эндопротезов.

Разработан и внедрен в клиническую практику способ малоинвазивной видеоассистированной протезирующей пластики пахового канала.

Разработан и внедрен в клиническую практику «усиленный» полипропиленовый сетчатый эндопротез, включающий в себя различные по физическим свойствам фрагменты, позволяющие создавать различные по

физическим свойствам соединительнотканные рубцы в различных зонах послеоперационной раны при лечении грыж брюшной стенки.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Различные варианты сетчатых эндопротезов, применяемых для лечения грыж брюшной стенки, обладают различной способностью к фиксации фибробластов на своей поверхности. В группе «облегченных» композитных сеток на основе полипропилена отмечены наиболее высокие цифры фиксации фибробластов.

2. Существует корреляция между эластичными свойствами сетки и комплекса сетка - рубцовая ткань. При большей эластичности сетки в определенном направлении можно предполагать большую эластичность рубцового комплекса в этом же направлении.

3. Существуют различные показатели эластичности и прочности комплекса сетка - рубцовая ткань в различных направлениях при использовании полипропиленовой сетки «Ultrapro».

4. Рубцовый комплекс, содержащий полипропиленовую сетку «Prolene», обладает большей прочностью и значительно меньшей эластичностью по сравнению с рубцовым комплексом, содержащим сетку «Ultrapro».

5. При сравнении «тяжелых» и «облегченных» композитных полипропиленовых эндопротезов выраженность воспалительной реакции и способность к интеграции в ткани эндопротезов выше на всех сроках исследования в группе «облегченной» композитной сетки.

6. Возможно использование в герниологии композитных сеток, содержащих в своем составе культуру клеток собственных фибробластов, как на основе «тяжелых» полипропиленовых эндопротезов, так и «облегченных» композитных полипропиленовых сеток.

7. Использование композитных сеток, состоящих из «тяжелых» полипропиленовых сеток и аутофибробластов или «облегченных» композитных полипропиленовых сеток и аутофибробластов, в эксперименте вызывает более выраженную воспалительную и пролиферативную реакцию по сравнению с группой, использовавшей полипропиленовые сетки без нанесенных фибробластов.

8. Стандартные культуры клеток обладают различной степенью фиксации к полипропиленовым эндопротезам, данное свойство может быть использовано для оценки биосовместимости полипропиленовых эндопротезов.

9. Применение «облегченных» макропористых полипропиленовых эндопротезов позволяет добиться уменьшения количества послеоперационных осложнений и улучшения качества жизни пациентов по сравнению с пациентами, при лечении которых использовались «тяжелые» микропористые полипропиленовые эндопротезы.

Внедрение результатов исследования

Результаты исследования внедрены в практическую деятельность хирургических отделений Федерального государственного автономного учреждения «Лечебно-Реабилитационный центр Минздрава России», ГБУЗ ГБ №3 ДЗ Москвы, ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов» Минздрава России, ГБУЗ ГКБ №12 ДЗ Москвы, отделенческой больницы на станции Муром открытого акционерного общества «Российские железные дороги» (НУЗ Отделенческая больница на станции Муром ОАО «РЖД»). Выводы и практические рекомендации используются при обучении хирургов на кафедре хирургии и онкологии ФПК медицинских работников Российского университета дружбы народов.

Апробация работы

Основные положения работы представлены и обсуждены на III Международной конференции «Актуальные вопросы герниологии» (Москва, 20– 21 октября 2004 г.); VII научно-практической конференции хирургов Федерального управления «Медбиоэкстрем» (г. Саров, 26-28 октября 2004 г.); Научно-практической конференции «Новые технологии в хирургии» (Москва, 17 марта 2005 г.); V международной конференции «Современные подходы к разработке и клиническому применению эффективных перевязочных средств, шовных материалов и полимерных имплантатов» (Москва, 24-25 января 2006 г.); 2-й международной научной конференции «Актуальные проблемы спортивной морфологии и интегративной антропологии» (Москва, 29-30 мая 2006 г.); V международном конгрессе по пластической, реконструктивной и эстетической хирургии (Ереван, 12-14 апреля 2006 г.); Юбилейной конференции «Актуальные вопросы герниологии», посвященной пятой годовщине со дня образования общества герниологов (Москва, 18–19 октября 2006 г); 2590 заседании Хирургического общества Москвы и Московской области 20.04.06.; Международной конференции «Современное состояние и перспективы герниологии» (Калининград, 11–12 сентября 2008 г.); Конференции с международным участием «Грыжи пищеводного отверстия диафрагмы и передней брюшной стенки» (Москва, 27-28 октября 2011 г.); Международной конференции «Трудные грыжи» (Москва, 30 октября 2012 г.); 2689 заседании Хирургического общества Москвы и Московской области 14.04.13.; 35 International Congress of European Hernia Society (Gdansk, Poland, May 12-15, 2013); Международной научно-практической конференции на базе ФГБУ «Лечебно - реабилитационный центр» Минздрава России «Сетка – какая, куда и почему?» с мастер-классом «Разные грыжи, разные сетки» (Москва, 30 сентября – 1 октября 2013 г.).

Апробация диссертации состоялась на совместной научно-практической конференции сотрудников кафедр хирургии и онкологии Факультета повышения квалификации медицинских работников Медицинского института Федерального

государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Российского университета дружбы народов» (ФПК МР МИ ФГАОУ ВО РУДН) с представителями кафедры хирургии Государственного бюджетного образовательного учреждения дополнительного профессионального образования «Российская Медицинская Академия последипломного образования» Минздрава России (ГБОУ ДПО РМАПО МЗ РФ) и Государственного бюджетного учреждения здравоохранения г. Москвы «Городская клиническая больница имени С.П. Боткина» Департамента здравоохранения г. Москвы (ГКБ им. С.П. Боткина) 19 июня 2015 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 49 научных работ (из них 11 в рецензируемых научных журналах, определённых Высшей аттестационной комиссией). По теме диссертации в соавторстве опубликовано 2 монографии. Получено пять патентов на изобретение РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 391 странице машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Диссертация иллюстрирована 169 рисунками, 53 таблицами. Список литературы состоит из 127 отечественных и 463 иностранных источников.

Искусственные материалы в герниологии, особенности воспалительной реакции при имплантации эндопротезов, проблемы их применения в клинической практике

Эпоха Возрождения принесла с собой дальнейшее развитие медицинских знаний и технологий, в частности, в герниологии. William of Salicer (1210-1277) в своей «Хирургии», впервые после Celsus отказался от удаления яичка как важного этапа при лечении грыжи [590]. Ambroise Pare (1510-1590) в работе «The Apologie and Treatise» [445] в главе, посвященной грыжам, подробно описал способы грыжесечения, инструменты, осудил герниотомисто в, производящих кастраци ю [377]. Pierre Franco (ок.1500-1565) в работе, посвященной грыжам, которая была опубликована F. Nicaise в Лионе в 1561 году, детально описывал радикальные операции, которые включали сохранение семенных сосудов и яичка и оперативную технику при ущемленной грыже. Был предложен оперативный прием при лечении ущемленных паховых грыж - использование диссектора, было предложено также использование швов из льняных нитей при пластики пахового канала (Franco 1556 г.). Kaspar Stromayr в работе «Practica Copiosa» [543], датированной 4 июлем 1559 года, описал грыжи и впервые установил различия между прямой и косой паховой грыжей. С точки зрения автора, удаление яичка было показано только при косых паховых грыжах. Antonio Scarpa (1752-1832) в работе «Трактат о грыжах» в 1814 году описал скользящую грыжу. В 1721 году впервые было выполнено грыжесечение по поводу ущемленной паховой грыжи, пациент вернулся к обычному образу жизни (Cheselden) [212]. В 1757 г. P. Pott впервые описал паховую грыжу как врожденную патологию [457]. Выдающимся ученым, внесшим большой вклад в изучение грыж, был Astley Paston Cooper of Norfolk (1769-1841). В своей работе «Treatise on Hernia», опубликованной в Лондоне в 1804 и 1807 годах и «Treatment of Abdominal Hernia», опубликованном в Филадельфии в 1844 году, Cooper описал верхнюю лобковую связку и поперечную фасцию, оценив ее роль в патогенезе паховых грыж. Работа по герниологии «Abhandlung von der Bruchen» (1777-1779) August Gottlieb Richter (1742-1812), профессора хирургии университета Геттингена, была признана лучшим медицинским трактатом своего времени. Czerney при лечении паховых грыж выделял грыжевой мешок, после выделения грыжевого мешка отсекал его на уровне внутреннего пахового кольца (1876 г.) [229]. Фиксацию грыжевого мешка трансмускулярным швом описал в 1907 году Kocher [353].

Прогресс в развитии герниологии в конце XIX - начале XX века связан с широким внедрением в клиническую практику антисептики, асептики и применении анестезии. Marcy и Bassini являются основоположниками современной герниологии [161, 162, 402]. Пластика Bassini является до настоящего времени стандартом, с которым сравнивают результаты других пластик. В 1889 году Bassini доложил результаты применения своей техники: менее чем 10% рецидивов, одна смерть на 262 пластик [232]. Независимо от Bassini в 1889 году W. Halsted описал технику операции, схожую с методикой Bassini. La Roque было опубликовано описание интраабдоминального доступа при лечении паховых и бедренных грыж (1932 г.) [368]. Впервые под местной анестезией грыжесечение было выполнено Harvey Gushing [291]. В 1903 году Halsted и John Hopkins из Hospital Bulletin продемонстрировали послабляющий разрез апоневротического влагалища прямой мышцы живота. Широко известная в англоязычной литературе как «Coopers ligament repair» методика пластики пахового канала была впервые описана в 1898 году Georg Lotheissen (1868-1935) [390] из Вены. Техника этой операции становится широко известной после статьи Chester McVay (1911-1987) и Anson, опубликованной в 1949 году [411]. В 1958 и 1974 годах McVay представил анатомическую концепцию пластики с использованием связки Купера [412, 413]. Согласно данным Wantz [569] так называемая канадская пластика была предложена Shouldice, Obney, Ryan в 50 годах XX века и впервые описана в 60-е годы [421, 519]. К середине ХХ века сложились основные принципы оперативного лечения паховых грыж. В отечественной литературе принципы «натяжной» пластики пахового канала были сформулированы Н.И. Кукуджановым [70]. К этому же времени относится формирование и основных вариантов операций, применяемых при лечении послеоперационных вентральных грыж, грыж белой линии живота и пупочных грыж. Было разработано более 200 методик лечения грыж брюшной стенки [5, 38, 74, 93, 120, 286, 406]. Разработанные к этому времени способы пластики брюшной стенки можно разделить на аутопластические пластики (фасциально-апоневротическая пластика, мышечно-апоневротическая пластика, мышечная пластика) и аллопластические пластики (аллопластика и комбинированная пластика). Среди аутопластических способов лечения послеоперационных вентральных грыж выделяют подгруппы: послойное ушивание тканей брюшной стенки, создание утолщения в месте дефекта, удвоение слоёв брюшной стенки, реконструкция мышечно-апоневротического слоя. При этом наиболее распространённым вариантом пластики брюшной стенки являлась мышечно-апоневротическая пластика. Процент рецидивов грыж при ее использо вании у пациентов с большими и гигантскими грыжами составляет 20-35% [94]. Процент рецидивов при использовании традиционных «натяжных» методик пластики брюшной стенки в настоящее время по данным различных авторов колеблется в достаточно широких пределах, достигая при лечении больших и гигантских грыж 60% [5, 15, 31, 86, 96, 58, 145, 182, 315].

Сравнительная оценка степени фиксации различных перевиваемых (стандартных) культур клеток и фибробластов кожи на полипропиленовых сетчатых эндопротезах, используемых в хирургии грыж брюшной стенки

Признаки реакции на микропористые политетрафторэтиленовые протезы характеризуются воспалением с преобладанием макрофагов [173, 267, 422]. При световой микроскопии видна только слабая интеграция ПТФЭ сетки в искусственную брюшную стенку. Имплантат преимущественно окружен соединительной тканью, в то время как проникновение клеток в поры сетки ПТФЭ и прикрепление к поверхности сетки встречается редко. При электронной микроскопии внеклеточных структур новообразованные коллагеновые волокна расположены хаотично. Однако макрофаги, эпителиоидные клетки, многоядерные гигантские клетки инородных тел и фибробласты все еще определяются спустя годы после имплантации. Васкуляризация матрицы протеза и соединительнотканной пластины относительно высока.

Все «тяжелые» полипропиленовые сетки имеют сходную гистологическую картину после имплантации [164, 165, 170, 341, 349]. Обычно наблюдается преобладание реакции на инородное тело с типичными гранулемами инородного тела, включая эпителиоидные клетки и гигантские клетки [422]. Однако в отличие от ПТФЭ, полиэстера и «облегченных» полипропи леновых сеток присутствует постоянная острая воспалительная реакция. Воспалительный процесс сопровождается явным перифиламентным фиброзом с большим количеством депонированных коллагеновых волокон. Смежные с сеткой волокна главным образом ориентируются параллельно нитям полипропилена. На периферии соединительная ткань с многочисленными коллагеновыми волокнами формирует толстую капсулу, в которую сетка интегрирована целиком. Данный тип сеток характеризуется полным проникновением соединительной ткани в поры сетки. В результате сетка и новообразованная соединительная ткань вокруг сетки формируют единое целое. Через год после имплантации воспалительная реакция уменьшается, но все еще определяется. По сравнению с ПТФЭ и полиэтиленом «тяжелые» полипропиленовые сетки обнаруживают наибольшее количество клеток воспаления и соединительнотканных клеток при самом низком уровне васкуляризации и жировой ткани. При помощи электронной микроскопии Ferrando J.M. и соавт. изучили постимплантационные морфологические изменения и биомеханический ответ тканей на полипропиленовую сетку, помещенную в различные отделы передней брюшной стенки, используя различные методы размещения протеза. При микроскопическом исследовании на 7 сутки установлено, что соединительная ткань прорастает имплантат с обеих сторон. Существенно отличалась динамика образования соединительной ткани: при применении техники «onlay» был отмечен более обширный рост ткани, чем при использовании техники «inlay». Более выраженная воспалительная реакция отмечена при использовании техники «onlay» с прогрессивным привлечением клеток воспаления - макрофагов и лейкоцитов. Через 30 дней после внедрения протеза морфология тканей была одинакова, но более плотная грубоволокнистая соединительная ткань отмечалась при применении техники «onlay». Световая и электронная микроскопия, иммуногистохимическое исследование показали, что надапоневротическое размещение полипропиленового имплантата обеспечивает лучшую интеграцию тканей при использовании аллогенного имплантата [257].

Долговременная имплантация аллопластического материала начинается с подострой воспалительной реакции, которая вызывает образование серомы и инфильтрацию полинуклеарными гранулоцитами (PMN) и макрофагами в течение примерно 1 - 3 недель [349], далее наблюдается развитие хронического воспалительного процесса, ограничивающее инородное тело в эпителиоидную гранулему. Одновременно формируется богатая коллагеном рубцовая ткань, выстраивая трехмерную структуру вокруг и в толще сетки. Количество фибробластов и уровень васкуляризации на протяжении всего воспаления коррелируют обратно пропорционально, при этом интенсивный острый воспалительный процесс с самого начала непосредственно увеличивает развитие фиброзной ткани. Традиционно, «тяжелые» полипропиленовые сетки считают чрезвычайно эффективными для пластики, но менее безопасными из-за более интенсивной воспалительной реакции и ретракции протеза в послеоперационном периоде [171, 183, 241, 319, 508]. Silvestre A.C. и соавт. [524] сравнил два типа сеток в рандомизированном исследовании, которое включало 32 пациента с паховыми грыжами, и продемонстрировал, что ретракция протеза была значительно выше в группе «тяжелых» сеток через 90 дней после операции.

Стремлением уменьшить интенсивность воспалительной реакции тканей и при этом получить формирование более нежного соединительнотканного рубца можно объяснить использование так называемых «облегченных» сеток, то есть сеток с уменьшенным количеством полипропилена на единицу площади сетки, а также применение сеток с большими порами. Воспалительный ответ на внедрение «облегченных» сеток из полипропилена значительно менее интенсивен в сравнении с «тяжелыми» полипропиленовыми сетками. В этом случае тканевая реакция характеризуется образованием гранулемы инородного тела с умеренным количеством многоклеточных гигантских клеток. Такие признаки острого воспаления как инфильтрация нейтрофилами и фибриноидные некрозы встречаются редко. Волокна коллагена формируют умеренно выраженную капсулу, расположенную центрально и концентрически, ориентированную вокруг отдельных нитей сетки. При сравнении свойств полипропиленовых сеток и морфологических исследованиях послеоперационных рубцов при применении полипропиленовых сеток с различным весом, размером пор, различной площади отмечено, что длительность воспаления и, следовательно, образование соединительной ткани связано с количеством внедренного материала, типа филаментов (поли- или моно) сетки, пропорцией пор, которая определяется как соотношение площади контакта инородного материала и тканей реципиента [350]. В частности, большие количества полипропилена с большой площадью, увеличивающейся в процессе производства полифиламентной нити, стимулирует мощную воспалительную тканевую реакцию, заканчивающуюся полным внедрением сетки в рубцовую ткань, уменьшением площади сетки и поддержанием хронической воспалительной реакции. Преимущество сеток с большими порами или с маленькой поверхностной плотностью в том, что они могут лучше восстановить физиологические свойства брюшной стенки при сохранении той же устойчивости к растяжению и лучшей эластичности, они вызывают меньшую воспалительную реакцию и формируют более тонкий рубец [135, 177, 189, 352, 436, 513, 531].

Характеристика больных, оперированных по поводу паховых грыж

С целью обезболивания мышей вводили предбрюшинно 0,5 мл раствора тиопентала натрия в разведении 1:10 и дожидались наступления хирургической стадии наркоза. Оперативное вмешательство выполнялось в асептических условиях. Кожа мышей на спинке двукратно обрабатывалась 70% спиртом. В продольном направлении производилось рассечение кожи длиной до 1 см. При помощи зажима производилась отсепаровка кожи и слабо выраженной подлежащей подкожной клетчатки от фасции мышц спины. На выделенный участок тканей укладывался полипропиленовый эндопротез размерами 1x1 см или полипропиленовый эндопротез размерами 1x1 см с фиксированными на нем фибробластами. Фиксация полипропиленовых эндопротезов к тканям не проводилась. Операция заканчивалась наложением отдельных узловых швов на кожу нитью «Biosyn» 4/0 и обработкой раны 70% спиртом. В послеоперационном периоде наблюдали за состоянием животных. Ни в одном случае не было отмечено отторжения внедренного полипропиленового эндопротеза. Все раны заживали первичным натяжением. На 3, 7, 14 и 28 сутки животных выводили из эксперимента согласно Санитарным правилам по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев) от 6 апреля 1973 г. № 1045-73. После выведения животных из эксперимента производилась макроскопическая оценка положения имплантата, подвижность и смещаемость имплантата.

Взятие материала для световой микроскопии. Для выведения из эксперимента живо тных использовали обескровливание под наркозом. Затем тело животного фиксировали в положении на животе, используя для этого специальный станок. Материал, предназначенный для исследования (кожа - сетка - окружающие ткани), бережно иссекали ножницами с острыми браншами, превышая во всех направлениях необходимый размер на 1-2 мм. Далее полученный материал делили на две части: одну часть помещали в фиксатор (формалин 4%), другую часть материала (примерно 1 мм3) помещали в среду - MEM-EARLY (lx) (w.2.2g/l NaHCO3; w.0.518 g/1 N-Acetyl-L-alanyl-L 96 glutamine; Lot 276A) и переносили в термостат (температура 37 С). Для морфологического исследования тканей использовали световую микроскопию, электронную микроскопию, морфометрическое исследование. Анализатор изображения «МЕКОС-Ц» был применен для количественной оценки клеточного состава изучаемых препаратов.

Целью использования световой микроскопии явилась идентификация фазы воспаления, некроза и организации тканей. Для оценки фазы текущего процесса был использован качественный и количественный методы. Качественный метод позволил судить о видах клеток, привлекаемых в очаг воспаления. Количественный метод позволил определить в поле зрения препарата соотношение нейтрофилов, фибробластов, образующихся капилляров и формирующейся соединительной ткани на поздних сроках исследования. Для оценки изменений, происходящих в тканях, при световой микроскопии срезы гистологических препаратов окрашивались гематоксилин -эозином. Данная окраска предполагает окрашивание ядер клеток (фибробластов), что позволило в последующем сделать выводы о количестве фибробластов, привлеченных в очаг воспаления.

Приготовление препаратов для световой микроскопии.

После взятия материала, фиксация последнего проводилась при комнатной температуре +22 - 24С простым фиксатором - 4% раствором формальдегида. Время фиксации материала в 4% растворе формалина составило 24 часа. После фиксации в 4% растворе формалина материал тщательно промывали водопроводной водой в течение 24 часов. Обезвоживание осуществлялось путем проводки материала по батарее этилового спирта возрастающей концентрации: 50%, 60%, 70%, 80%, 96%, абсолютный 1-й, абсолютный 2-й. Время пребывания в каждой баночке со спиртом 1,5 часа. После обезвоживания материал для удаления спирта помещали в промежуточное вещество - ксилол на 6 часов. При этом промежуточное вещество меняли 2 раза. Затем материал переносили в насыщенный раствор парафина (45-48%) в примененном ранее промежуточном веществе и выдерживали в термостате при температуре 37 С 2.5 часа. Далее материал переносили на 1,5 часа в первый расплавленный парафин и выдерживали в термостате при температуре 56-60 С, затем на 1 час во второй парафин и выдерживали в термостате при температуре 56-60 С. После этого материал клали в заливочную форму и заливали заливочным парафином, нагретым до 58-60 С. Далее формы погружали до краев в холодную воду и ждали, чтобы на поверхности образовалась корка. Когда корка достигала достаточной толщины, форму погружали в воду целиком.

Для получения тонких срезов использовали микротом МС 01. Парафиновые блоки резали прямым сухим ножом. Полученные парафиновые срезы снимали влажной кисточкой и помещали в чашку с теплой водой. Наклеивали парафиновые срезы на чистые обезжиренные предметные стекла, смазанные белком и глицерином. После наклеивания парафиновых срезов на стекла производили их маркирование. Далее для окрашивания и заключения срезов производили их депарафинирование. Батарея для депарафинирования включала в себя биологические стаканчики, содержащие две порции ксилола -ксилол I, ксилол II, абсолютный спирт, 96% спирт, 70% спирт и стаканчик для воды. При этом срезы держали в ксилоле I и II, а также в спиртах по 2-3 минуты, далее следовала промывка в дистиллированной воде. Депарафинированные срезы окрашивали на предметном стекле гематоксилин - эозином. Порядок окрашивания срезов гематоксилин - эозином: срезы переносят в дистиллированную воду, окраска гематоксилином Эрлиха в течение 2-5 минут, промывка дистиллированной водой, промывка в водопроводной воде 3-5 минут, контроль окраски под микроскопом, дифференцировка 1% раствором хлористоводородной кислоты в 70 спирте 1-2 секунды, перенос срезов в водопроводную воду на 30 минут при частой смене, контроль под микроскопом, промывка в дистиллированной воде, 1% раствор эозина 0.5-1 минута, промывка в дистиллированной воде, обезвоживание, осветление в ксилоле.

Для заключения гистологических срезов использовали канадский бальзам, разведенный в ксилоле. С каждого полученного блока делали 5 стекол для микроскопического исследования, которые просматривали в световом микроскопе МС 01 под увеличением х50, х100, х200, х400, х630. При выполнении морфометрического исследования производился подсчет общего количества клеточных элементов в произвольно выбранных полях зрения (фибробласты, макрофаги, сосуды).

При изготовлении препаратов для выполнения электронной микроскопии использовали фрагменты ткани объемом 1 мм3 с последующей их фиксацией в растворе глутарового альдегида (2,5%) и четырехокиси осмия (1%). Исследуемый материал в возрастающих концентрациях спирта от 50% до 100% обезвоживали и пропитывали смесью пропилена и эпон-аралдитовой смолы. Далее исследуемый материал заливали эпон-аралдитовой смолой и при 60 С выдерживали в термостате в течение 2 суток. Из полученных препаратов создавали срезы около 2 мкм толщиной с последующей их окраской цитохимическим красителем толуидиновый синий. Создавали пирамидки после выполнения световой микроскопии и определения интересующего участка. В дальнейшем срезы толщиной 120 нм выполняли на ультратоме LKB (Швеция). Электронную микроскопию выполняли с использованием электронного микроскопа Philips CM 10.

Морфологическая оценка реакции ткани при имплантации «тяжелых» полипропиленовых сетчатых эндопротезов

Проведенное нами исследование показало, что различные сетчатые эндопротезы, используемые в хирургии грыж брюшной стенки, в эксперименте обладают различной способностью к фиксации на своей поверхности фибробластов. При сравнительной оценке способности сетчатых эндопротезов к фиксации фибробластов в ряду полиэфирных сеток, «тяжелых» полипропиленовых сеток, «облегченных» композитных сеток на основе полипропилена наибольшие показатели отмечены в группе «облегченных» композитных сеток на основе полипропилена. Можно предположить, что использование сеток с высокой степенью «тропности» к фибробластам человека позволит уменьшить сроки интеграции сетки в ткань пациента и в конечном итоге уменьшить количество послеоперационных осложнений. Мы считаем, что предлагаемая нами методика оценки степени фиксации фибробластов на различных синтетических эндопротезах позволяет прогнозировать скорость интеграции протеза в ткань больного (биосовместимости протеза) и может служить одной из методик объективной оценки качества аллопротеза. Способность фибробластов фиксироваться к полипропиленовым сеткам послужила причиной создания композитных полипропиленовых сеток с покрытием из аутологичных фибробластов. На наш взгляд, использование таких сеток может привести к более быстрой интеграции протеза в ткани больного и уменьшению количества послеоперационных осложнений.

Макроскопическая оценка имплантатов Эсфил «Линтекс», Plaque Biomesh Polypropylene P1 «Cousin», Prolene «Ethicon», Surgipro mesh (SPMM) «Covidien» в послеоперационной ране: на 3 сутки внешний вид имплантатов не изменен, сморщивание не отмечается. Имплантат подвижен в ране и легко отделяется от тканей в случаях Эсфил «Линтекс», Plaque Biomesh Polypropylene P1 «Cousin». Визуально признаков воспалительного процесса не отмечается. Окружающие ткани розового цвета. В случаях Prolene «Ethicon», Surgipro mesh (SPMM) «Covidien» отмечается слабая связь эндопротеза его с кожей и окружающими тканями, умеренная отечность тканей вокруг сетки. На рисунке 28 демонстрируется полипропиленовая сетка SPMM «Covidien» на 3 сутки после имплантации.

На 7 сутки внешний вид эндопротезов во всех случаях не изменен, сморщивание их не отмечается. Имплантат подвижен в ране и четко дифференцируется в подлежащих тканях, структура его сохранена. Отмечается образование рыхлых спаек между имплантатом и тканями. Визуально - умеренная отечность тканей вокруг сетки.

На 14 сутки во всех случаях сморщивание имплантатов в ране не отмечается. Эндопротезы слегка подвижны в ране и четко дифференцируются в подлежащих тканях, структура их сохранена (рисунок 29). Отмечается образование рыхлых толстых спаек между имплантатом и тканями. Сетка покрыта однородной слабо выраженной капсулой светло-серого цвета. В случае использования Plaque Biomesh Polypropylene P1 «Cousin» капсула вокруг эндопротеза не определяется. Визуально - умеренная отечность тканей вокруг сетки.

На 28 сутки в случае применения Эсфил «Линтекс», Prolene «Ethicon», Surgipro mesh (SPMM) «Covidien» вид имплантата не изменен, сморщивание его не отмечается, структура сохранена. Четкой дифференцировки в подлежащих тканях не отмечается. Имплантат в ране неподвижен, отмечается выраженное взаимодействие с кожей и подлежащими тканями. Сетка покрыта однородной умеренно выраженной капсулой светло-серого цвета. Отека окружающих тканей нет. В зоне имплантации видно разрастание соединительной ткани белесоватого цвета. В случае использования Plaque Biomesh Polypropylene P1 «Cousin» эндопротез четко дифференцируется в подлежащих тканях, структура его сохранена. Отмечается образование рыхлых толстых спаек между имплантатом и тканями, сетка покрыта слабо выраженной однородной тонкой капсулой светлосерого цвета.