Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Механическая желтуха желчнокаменного генеза: современное состояние проблемы 13
1.2. Билиарные стенты: сроки функционирования, пути решения проблемы ранней обструкции 27
Глава 2. Материалы и методы исследований
2.1. Экспериментальные исследования 37
2.2. Общая характеристика клинических наблюдений 42
2.3. Статистическая обработка материала 52
Глава 3. Результаты исследований in vitro
3.1. Сравнительное изучение адсорбционных свойств поверхности эндобилиарных стентов с углеродным покрытием (DLC) 54
3.2. Сравнительное изучение чувствительности микроорганизмов, выделенных из протоковой желчи больных холедохолитиазом и гнойным холангитом, к элементам углеродного серебросодержащего покрытия (DLC+Ag) 59
Глава 4. Результаты клинических исследований
4.1. Результаты лечения больных «трудным» холедохолитиазом, осложненным механической желтухой, стентирование которым выполнялось традиционными пластиковыми стентами без модификации поверхности (st – группа 1) 64
4.2. Результаты лечения больных «трудным» холедохолитиазом, осложненным механической желтухой, стентирование которым выполнялось пластиковыми стентами с оригинальным наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием (st+DLC – группа 2) 73
4.3. Результаты лечения больных «трудным» холедохолитиазом, осложненным механической желтухой, стентирование которым выполнялось пластиковыми стентами с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием с включением частиц серебра (st+DLC+Ag – группа 3) 80
4.4. Сравнительный анализ результатов эндобилиарного стентирования больных «трудным» холедохолитиазом, осложненным механической желтухой, стентами с модификацией поверхности наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием, в том числе с включением частиц серебра 84
Заключение 91
Выводы 99
Практические рекомендации 101
Список литературы 102
- Билиарные стенты: сроки функционирования, пути решения проблемы ранней обструкции
- Сравнительное изучение чувствительности микроорганизмов, выделенных из протоковой желчи больных холедохолитиазом и гнойным холангитом, к элементам углеродного серебросодержащего покрытия (DLC+Ag)
- Результаты лечения больных «трудным» холедохолитиазом, осложненным механической желтухой, стентирование которым выполнялось пластиковыми стентами с оригинальным наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием (st+DLC – группа 2)
- Сравнительный анализ результатов эндобилиарного стентирования больных «трудным» холедохолитиазом, осложненным механической желтухой, стентами с модификацией поверхности наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием, в том числе с включением частиц серебра
Билиарные стенты: сроки функционирования, пути решения проблемы ранней обструкции
Считается, что срок службы пластикового стента у онкологических больных не превышает 3-4 месяца, при доброкачественных заболеваниях – до 10 месяцев (25). Данные нашей клиники менее оптимистичные – при холедохолитиазе обструкция стента происходила через 3-4 месяца. В основном, быстрая закупорка стента происходит за счет наличия в желчи фибрина, микролитов и других дополнительных включений как результата персистирующего воспаления в желчных протоках. Увеличение сроков проходимости эндопротеза на 25-30% может быть достигнуто с помощью методики параллельного назобилиарного дренирования с целью санации протоков (9, 25). Тем не менее, большинство авторов считают, что одним из важных моментов при протезировании общего желчного протока является проведение, так называемой, «плановой» замены стента (через 3-4 месяца после установки) до развития дисфункции и клинической симптоматики механической желтухи и холангита (9, 25, 42).
В современной литературе все чаще стали появляться работы, указывающие, что одним из основных механизмов дисфункции трубчатых эндопротезов (стентов, дренажей, катетеров) является быстрая контаминация их поверхности бактериями с формированием биоплёнки (14, 15, 22, 77, 83, 87, 100, 101, 103, 104, 115).
На сегодняшний день известно, что бактерии существуют в природе в двух основных формах или фазах. Первая, и ранее считавшаяся единственной, фаза существования бактерий называется планктонной и представляет собой дисперсию микробных тел в жидкостной среде. Как оказалось, планктонная фаза характерна для минимальной части микроорганизмов (не более 1%) и наблюдается при их культивировании в жидких питательных средах. 99% всех микроорганизмов на Земле существуют в так называемой сессильной фазе, иначе именуемой биопленкой (англ. – biofilm). Биопленки возникают на разделе двух сред (жидкой и твердой, твердой и газообразной) и представляют собой колонию одного или нескольких видов бактерий, заключенных в высокогидратированный экзополисахаридно-муциновый матрикс. Данный матрикс, покрывая колонии бактерий и составляя до 80% объема биопленки, обеспечивает несравненно более высокую устойчивость к любым физическим, химическим и биологическим агентам, чем у свободно расположенных микроорганизмов. Экспериментально доказано, что чувствительность бактерий, находящихся в биопленке, к антибиотикам в 100-1000 раз ниже, чем бактерий, находящихся в планктонной фазе (15).
Известно, что первичная адгезия к имплантируемым медицинским изделиям, во многом определяющая их склонность к образованию биопленок, происходит благодаря неспецифическому взаимодействию с поверхностью (116), которая, в свою очередь, регулируется процессами адсорбции белков. Таким образом, в клинической среде адгезия бактерий и последующее формирование биопленок строго детерминировано способностью материалов адсорбировать вещества из своего окружения. Адсорбция белков, в свою очередь, определяется физико-химическими свойствами поверхности материала или изделия (7, 30).
В настоящее время в литературе обсуждается вопрос об эффективности желчеоттока через различные по материалам изготовления и конфигурации стентам. В последние годы в связи с успехами в области синтеза полимеров, поиски оптимального материала для конструирования эндобилиарных стентов активизировались. Но, к сожалению, на сегодняшний день так и не удалось найти идеального материала для изготовления изделий, полностью соответствующих современным требованиям билиарной хирургии. Наиболее используемыми синтетическими материалами для изготовления эндобилиарных стентов являются тефлон, полиуретан, полиэтилен, перкуфлекс (27, 49). Несмотря на значительные различия в химической структуре стентов, сколько-нибудь значимо решить проблему ранней обструкции они не смогли. Использование саморасширяющихся металлическиех стентов также выявило ряд ограничений (прорастание сетчатых стентов опухолевыми тканями, невозможность хирургического удаления стента после прорастания и закупорки, явления некроза слизистой желчных протоков, невозможность использования при крупном холедохолитиазе и т.д.) (4, 9, 25, 67, 94, 106, 117).
Разработки медицинских изделий с улучшенными био- и гемосовместимыми свойствами ведутся по двум основным направлениям: создание новых материалов и модифицирование уже существующих материалов и изделий. Последние 15 лет наблюдается интенсивный рост исследований, связанных с разработкой биомедицинских материалов, способных имитировать те или иные свойства биологических структур (5). По мнению Дюжевой Т.Г. с соавторами (4), в настоящее время в качестве перспективной альтернативы существующим билиарным стентам являются стенты, изготовленные из различных биодеградируемых материалов. Биодеградируемые материалы уже успешно используются в искусственных протезах кровеносных сосудов, пищевода, толстой и тонкой кишки, трахеи и др. (58, 59, 76, 117).
В России приоритет конструирования и успешного применения в экспериментах на животных и клинике полностью резорбируемых эндопротезов желчевыводящих путей, изготовленных из полигидроксибутирата, принадлежит группе ученых Сибирского федерального университета. Совместно с институтом биофизики СО РАН ими разработано семейство экспериментальных моделей прототипов стентов различного диаметра от 3 до 4 мм, длиной от 20 до 25 мм (рис. 3).
Коллективом красноярских ученых доказана принципиальная возможность применения эндобилиарных стентов на основе полигидроксиалканоатов для протезирования внепеченочных желчных протоков и клиническая эффективность их применения у пациентов с различной этиологией механической желтухи. В ходе работы показано, что эндобилиарные стенты на основе полигидроксиалканоатов пригодны для длительного функционирования при установке во внепеченочные желчные протоки, не вызывают местных патологических реакций, обладают хорошими каркасными свойствами (27).
Сравнительное изучение чувствительности микроорганизмов, выделенных из протоковой желчи больных холедохолитиазом и гнойным холангитом, к элементам углеродного серебросодержащего покрытия (DLC+Ag)
Первоначально нами была изучена чувствительность микроорганизмов, выделенных из протоковой желчи больных холедохолитиазом и гнойным холангитом (Enterobacter aerogenes, Enterobacter cloacae, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae) к антибактериальным препаратам. Диаметры зон подавления роста микроорганизмов и чувствительность к антибактериальным препаратам представлены в таблице 8.
Как видно из данных, приведенных в таблице, штаммы Enterobacter aerogenes являются резистентными к цефотаксиму, цефтазидиму и цефепиму, умеренно чувствительными к пефлоксацину и чувствительными цефтриаксону, имипенему и меропенему. Штаммы Enterobacter cloacae были резистентны цефтриаксону, цефтазидиму, цефоперазону и ципрофлоксацину, умеренно чувствительными к цефепиму и пефлоксацину, чувствительными к карбапенемам и амикацину. Результаты определения in vitro чувствительности культур Escherichia coli к химиопрепаратам, свидетельствовали о высокой чувствительности к имипенему и пефлоксацину, к остальным препаратам чувствительность была умеренной. Исследованные штаммы Pseudomonas aeruginosa были чувствительны лишь к антибактериальным препаратам группы карбапенемов (меропенем), резистентны к пефлоксацину, к остальным препаратам чувствительность была умеренной. Наиболее чувствительными к антибактериальным препаратам оказались штаммы Klebsiella pneumoniae. Высокая чувствительность была выявлена к цефтриаксону, цефепиму, карбапенемам и пефлоксацину, умеренная чувствительность – к цефотаксиму, цефоперазону, амикацину и ципрофлоксцину, лишь к цефтазидиму была обнаружена резистентность.
При анализе чувствительности анаэробных микроорганизмов (Bacteroides fragilis, Peptostreptococcus anaerobius) к антибактериальным препаратам, было выявлена высокая чувствительность к метронидазолу, имипенему и меропенему.
Чувствительность микрофлоры полностью отсутсвовала к таким препаратам, как цефотаксим, цефтриаксон, цефтазидим, цефоперазон, амикацин и ципрофлоксацин.
Далее нами была изучена чувствительность микроорганизмов, выделенных из протоковой желчи больных холедохолитиазом и гнойным холангитом (Enterobacter aerogenes, Enterobacter cloacae, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumonia, Bacteroides fragilis, Peptostreptococcus anaerobius) к элементам углеродного покрытия c включением нанокластеров серебра. Диаметры зон ингибирования роста микроорганизмов представлены в таблице 9.
Из таблицы видно, что материал без углеродного покрытия (контроль), а также материал с углеродным наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием (DLC) не оказывали влияния на размножение микроорганизмов, что характеризовалось отсутствием задержки роста колоний вокруг испытуемых образцов. Иная картина складывалась при изучении чувствительности микроорганизмов к элементам наноразмерного алмазоподобного углеродного покрытия с включением нанокластеров серебра (DLC+Ag). Штаммы микроорганизмов Enterobacter aerogenes, Enterobacter cloacae, Escherichia coli и Klebsiella pneumoniae оказались чувствительными к элементам покрытия – мы регистрировали зоны ингибирования роста вокруг испытуемых образцов от 12,3±1,43 мм у Enterobacter cloacae до 24,3±1,45 у Escherichia coli. Штаммы Pseudomonas aeruginosa оказались абсолютно не чувствительными к элементам покрытия, что характеризовалось отсутствием зон ингибирования роста вокруг испытуемых образцов. При анализе чувствительности анаэробных штаммов Bacteroides fragilis и Peptostreptococcus anaerobius к элементам покрытия нами выявлены достаточно устойчивые зоны задержки роста микроорганизмов 16,5±2,78 и 21,5±1,78 мм соответственно.
В настоящее время в литературе показано, что наночастицы серебра благодаря малому размеру чрезвычайно активны и могут вызвать гибель бактерий, вирусов, грибков на больших поверхностях. Они имеют большую удельную поверхность, что увеличивает область контакта серебра с бактериями или вирусами, значительно повышая его бактерицидные свойства (64, 102). Проведенные нами исследования показали, что наноразмерное алмазоподобное углеродное покрытие с включением нанокластеров серебра, нанесенное на поверхность эндобилиарного стента, обладает бактерицидной активностью в отношении штаммов Enterobacter aerogenes, Enterobacter cloacae, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Bacteroides fragilis и Peptostreptococcus anaerobius, выделенных их протоковой желчи больных с холедохолитиазом и гнойным холангитом. Это характеризовалось наличием зон достоверной задержки роста колоний указанных микроорганизмов вокруг испытуемых образцов при культивировании на питательной среде Mueller–Hinton Agar в аэробных условиях термостата при 36С, в анаэробных – при 37С на питательной среде Anaerobic Agar Base(Himedia).
Известно, что именно бактериальная адгезия и формирование биопленки на поверхности билиарных стентов играют основную роль в механизме их ранней обструкции (4, 25). Все вышесказанное позволяет нам предположить, что наноразмерное алмазоподобное углеродное покрытие с включением нанокластеров серебра (DLC+Ag) позволит значительно продлить срок службы эндобилиарных стентов и снизить риск развития гнойно-септических осложнений в послеоперационном периоде у больных с неразрешенным холедохолитиазом, в том числе осложненным гнойным холангитом.
Результаты лечения больных «трудным» холедохолитиазом, осложненным механической желтухой, стентирование которым выполнялось пластиковыми стентами с оригинальным наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием (st+DLC – группа 2)
При поступлении в клинику острый обтурационный гнойный холангит на фоне механической желтухи был верифицирован у 10 больных (28,6%). Это явилось показанием для дополнительной постановки назобилиарного дренажа. Средний срок назобилиарного дренирования составил 6,8±1,1 суток. Как мы уже говорили, основным показанием для удаления дренажа являлась нормализация визуальных характеристик протоковой желчи, отделяющейся по дренажу (отсутствие осадка, запаха, прозрачность и др.) при полностью функционирующем стенте.
У всех больных стентирование общего желчного протока, в том числе в сочетании с назобилиарным дренированием, оказалось эффективным, как и в группе 1. Основные лабораторные параметры больных с «трудным» холедохолитиазом, стентирование которым выполнялось эндопротезами с оригинальным наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием (st+DLC – группа 2) представлены в таблице 14.
Из таблицы видно, что повышенная температура тела нормализовалась к 3-м суткам послеоперационного периода. При этом гипертермия регистрировалась нами, в среднем, в течение 3,1±1,1 суток после операции. Уровень лейкоцитов крови на 1-е сутки был несколько выше нормы, однако уже на 3-и сутки происходило его снижение до 8,8±1,1109/л, а к 7-м суткам уровень лейкоцитов крови соответствовал норме и составил 4,7±1,1109/л. Анализ основных маркеров холестаза и цитолиза показал их равномерное снижение до субнормальных величин к 7-м суткам послеоперационного периода. При этом клиническая симптоматика коррелировала с лабораторными параметрами, что характеризовалось отчетливым снижением интенсивности болевого синдрома, желтушности кожных покровов и цвета мочи к 7-м суткам послеоперационного периода.
Характер ранних послеоперационных осложнений, возникших после выполнения эндобилиарного стентирования у данной группы больных представлен в таблице 15.
Как видно из таблицы, послеоперационные осложнения возникли у двух больных (5,71 %). Раннюю окклюзию стента диагностировали в одном случае (2,85%), что характеризовалось нарастанием явлений механической желтухи и гнойного холангита. Эти осложнения потребовали проведения дополнительных транспапиллярных вмешательств: замены стента и дополнительной установки назобилиарного дренажа. Таких осложнений как отсрый панкреатит, холецистит, кровотечение из папиллотомной раны, травма слизистой ДПК концом протеза и др. – обнаружено не было.
Из 35 пациентов данной группы отдаленные результаты оценены у 33 (94,3%) пациентов, сведений об оставшихся двух пациентах нам найти не удалось.
Как и в группе 1, всем больным после первичной постановки стента рекомендовали контрольное обследование через три месяца после операции. В обозначенный срок на обследование явились 7 больных из 33 (21,2 %). У всех констатировали отсутствие каких-либо клинических и лабораторно-инструментальных признаков дисфункции билиарных стентов. При дуоденоскопии во всех случаях стенты были функционально проходимы для желчи (рис. 14), при этом на их поверхности были обнаружены единичные очаги инкрустации солями желчных кислот (рис. 15).
Остальные пациенты данной группы (26 человек, 78,8 %) обратились в клинику позже указанного срока. У 18 больных (54,5%) причиной обращения в клинику стал рецидив механической желтухи, что явилось следствием нарушения дренажной функции стента. В данной группе средний срок функционирования билиарного дренажа составил 197,5±35,2 суток (max – 386 суток). Остальные 8 пациентов или обратились в клинику самостоятельно без явлений дисфункции стентов «на обследование» (5 (15,5%), или были вызваны нами активно (3 (9,1%)). Эти пациенты не попали в расчет среднего срока функционирования стента, так как формально он не наступил.
При повторной госпитализации отмечали болевой синдром в правом подреберье у 11 (33,3%), повышение температуры тела до фебрильных цифр с ознобами у 3 (9,1%), желтушность кожных покровов у 18 (54,5%), сочетание всех трех симптомов (триада Шарко) – у 3 (9,1%) человек.
При ультрасонографии билиарная гипертензия выявлена у 18 пациентов (54,5 %), при этом поперечный размер (диаметр) общего желчного протока составил 13,8±2,6 мм. Поперечные и продольные размеры конкрементов общего желчного протока в данной группе больных представлены в таблице 16.
Из таблицы видно, что у 23 пациентов (69,7%) была успешно выполнена литоэкстракция, что позволило полностью восстановить желчеотток в просвет ДПК и не пребегать к повторному эндобилиарному стентированию. В остальных случаях попытки литоэкстракции были безуспешны. Из них у 4 больных (12,1%) с явлениями острого гнойного холангита после замены стента дополнительно устанавливали назобилиарный дренаж для санации желчных протоков. 6 больным (18,2 %) была проведена замена стента без дополнительных манипуляций.
Все больные были выписаны в удовлетворительном состоянии под наблюдение хирурга по месту жительства. Пациенты с установленными стентами были предупреждены о необходимости плановой замены в условиях нашей клиники.
Сравнительный анализ результатов эндобилиарного стентирования больных «трудным» холедохолитиазом, осложненным механической желтухой, стентами с модификацией поверхности наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием, в том числе с включением частиц серебра
Как мы уже говорили ранее, при «трудном» холедохолитиазе у больных старческого возраста с выраженной сопутствующей патологией, у которых выполнение «открытых» традиционных оперативных вмешательств сопряжено с высоким риском развития осложнений со стороны сердечнососудистой системы, выполняли эндобилиарное стентирование. Основным показанием для эндопротезирования общего желчного протока являлась безуспешность эндоскопического удаления конкрементов, в том числе включая попытки механического дробления, на фоне нарастающих явлений механической желтухи.
При анализе основных лабораторных параметров в послеоперационном периоде мы не выявили достоверной разницы в показателях больных исследуемых групп (рис. 17).
Сравнительный анализ числа и характера ранних послеоперационных осложнений транспапиллярного стентирования – ранняя окклюзия стента, дислокация стента, острый гнойный холангит, кровотечение из папилотомического разреза после ЭПСТ, острый панкреатит, острый обтурационный холецистит, травма слизистой кишки концом эндопротеза – выявил достоверные отличия в исследуемых группах больных (табл. 22).
Как видно из таблицы, число послеоперационных осложнений с 17,24% случаев в первой группе удалось снизить до 2,85 % в третьей. Очевидно, что такие осложнения, как острый панкреатит, острый обтурационный холецистит, кровотечение из папиллотомического разреза, травма слизистой ДПК напрямую от состава и свойств поверхности стента не зависят. Значительное снижение числа указанных осложнений мы связываем исключительно с накоплением опыта клиники в эндобилиарных вмешательствах. С другой стороны, нами выявлена отчетливая тенденция снижения числа таких специфических осложнений билиарного стентирования, как ранняя окклюзия стента и острый гноный холангит. Если в группе контроля (st) их число было 5,17% и 5,17% соответственно, то в третьей группе (st+DLC+Ag) данные осложнения нами не регистрировались вовсе.
При анализе отдаленных результатов обращали внимание, в первую очередь, на сроки наступления полной дисфункции стента с развитием механической желтухи и гнойного холангита. Средний срок функционирования эндобилиарных стентов в исследуемых группах больных представлен на рисунке 18.
Сроки функционирования стентов, поверхность которых модифицирована наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием с включеним частиц серебра (st+DLC+Ag) была достоверно выше сроков функционирования стентов, поверхность которых модифицирована аналогичным углеродным покрытием без включения частиц серебра (st+DLC) (262,1±28,9 и 197,5±35,2 суток, соотвественно, p 0,05), при этом стенты без модификации поверхности (st) функционировали достоверно меньше. Подтверждением этому служит и сравнительный визуальный анализ исследуемых стентов, извлеченных из желчных протоков больных «трудным» холедохолитиазом на сроках 5-6 месяцев (рис. 19).
В опубликованных за последнее время работах, посвященных характеру бактериальной адгезии на поверности DLC покрытий, отчетливо прослеживается тенденция снижения выраженности формирования микробных биопленок на поверхности девайсов, что реализуется в достоверном снижении количества постимплантационных гнойных осложнений (65, 71, 81, 93, 109). Учитывая тот факт, что бактериальная адгезия и формирование биопленки на поверхности билиарных стентов играют основную роль в механизме ранней обструкции их внутреннего просвета (4, 25), мы можем заключить следующее.
Наноразмерное алмазоподобное углеродное покрытие билиарных стентов (DLC) ограничивает формирование колоний микроорганизмов на их поверхности, препятствует образованию биопленок, что позволяет достоверно продлить срок службы эндопротезов и достоверно снизить риск развития гнойно-септических осложнений в послеоперационном периоде.
Еще большего эффекта можно добиться, используя гибридные покрытия DLC c нанокластерами серебра (DLC+Ag). Воздействие на бактериальную клетку наночастиц серебра в стадии (первичное прикрепление) адгезии и сорбции уменьшает полимикробное фиксирование и рост высокоорганизованных сообществ бактериальных клеток (64, 102).