Автореферат и диссертация по медицине (14.01.17) на тему:Экспериментальное обоснование выбора нового образца сетчатого импланта для реконструктивных операций

На правах рукописи

Г\

Лазарепко Сергей Викторович

Экспериментальное обоснование выбора нового образца сетчатого имиланта для реконструктивных операций

14.01.17 - хирургия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

005568780

13 МАЙ 2015

Курск-2015

005568780

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Научные руководители:

доктор медицинских наук, доцент Липатов Вячеслав Александрович; доктор медицинский наук, профессор Иванов Александр Викторович.

Официальные оппоненты:

Колесников Сергей Анатольевич - доктор медицинских наук, доцент, Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет», кафедра хирургических болезней № 1, доцент кафедры;

Шестаков Алексей Леонидович — доктор медицинских наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского», отделение хирургическое № 1 (хирургии пищевода и желудка), заведующий отделением.

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научный центр сердечно-сосудистой хирургии имени А.Н. Бакулева»

Защита диссертации состоится «¿Ь » июнл 20 /6" г. в часов

на заседании диссертационного совета Д 208.039.02 при Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (305041, г. Курск, ул. К. Маркса, 3).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО КГМУ Минздрава РФ (305041, г. Курск, ул. К. Маркса, 3), а с авторефератом на сайте ВАК: vak.ed.gov.ru.

Автореферат разослан «

Учёный секретарь диссертационного совета

СI к\1£кХ 20^"г.

Маль Галина Сергеевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Современная хирургия активно использует различные изделия медицинского назначения в качестве имплантов. Основная их масса применяется с целью замещения или укрепления тканей. Прогресс в современной полимерной химии и технологии обусловливает развитие рынка полимерных имплантов, а новые разрабатываемые образцы изделий требуют сравнительного изучения и экспериментальной апробации с целью определения как их безопасности, так и клинической состоятельности (Винокур A.A., 2014).

Наиболее требовательной областью к применению имплантатов является сердечно-сосудистая хирургия. Это продиктовано высокой ценой технических и тактических ошибок, исключительными требованиями, предъявляемыми к прочностным характеристикам изделий, степени их биосовместимости, тромборезистентности и т.д. (Суковатых Б.С., 2013).

В настоящее время широко используются разные виды синтетических сосудистых протезов (Шальнова С.А. и др., 2012.). Наиболее часто в качестве пластического материала искусственного происхождения применяют либо монолитные, так называемые нетканые из растянутого политетрафторэтилена (ПТФЭ), либо текстильные (тканые и вязаные) (Новикова С.П. и др., 2012). Чаще всего для изготовления изделий медицинского назначения, в том числе сосудистых заплат, применяют нити на основе полиэтилентерефталата. В России данный полимер получил торговое название «ЛАВСАН» (в соответствии с аббревиатурой от «Лаборатория Высокомолекулярных Соединений Академии Наук») (Бокерия Л.А., 2008).

При выборе сосудистого протеза для имплантации в конкретную область нужно учитывать конструкцию материала, его состав, качество изготовления и главные функциональные параметры изделия (Жуковский В.А., 2011). Сосудистая заплата, в отличие от сосудистого протеза, подвергается более интенсивному воздействию со стороны пульсовой волны и высокого внутрисосудистого давления. Учитывая это, вероятность развития аневризмы в зоне имплантации заплаты и её последующего разрыва, значительно выше, чем при операциях с применением трубчатых протезов (Алуханян O.A., 2012). Учитывая то, что стенка эластических и мышечно-эластических (смешанных) сосудов образована разными видами волокнистой соединительной ткани, процесс апробации новых имплантов в условиях эксперимента на животных требует проведения сравнительной оценки реакции как рыхлой, так и плотной волокнистой соединительной ткани на его размещение (Покровский A.B., 2011).

В связи с тем, что к сосудистым заплатам в форме сетчатых имплантов предъявляются более жёсткие требования из-за изменений гемодинамики в месте размещения и необходимости интеграции полотна в стенку аорты с минимальной потерей её функции, всестороннее изучение свойств новых изделий, предназначенных для пластики магистральных артерий, является актуальным вопросом экспериментальной хирургии.

Цель: на основе экспериментального исследования физико-механических и биологических свойств новых образцов сетчатых имплантов обосновать выбор оптимального материала для его использования при реконструктивных операциях.

Задачи:

1) провести сравнительное исследование физико-механических и морфологических свойств новых образцов лавсановых сетчатых имплантов «Линтекс» и образцов «Север» и "В. Braun", используемых для реконструктивных операций;

2) в эксперименте in vivo исследовать особенности морфологической реакции рыхлой волокнистой соединительной ткани лабораторных крыс на имплантацию образцов сравниваемых синтетических имплантов при их подкожном размещении;

3) изучить зависимость реакции волокнистой ткани крыс на имплантацию образцов сетчатых лавсановых имплантов от комплекса их морфологических и биомеханических свойств;

4) в эксперименте на животных изучить особенности морфологической интеграции образцов сравниваемых материалов в плотную волокнистую соединительную ткань;

5) разработать инструмент для хирургических вмешательств и новые устройства для гистологических исследований.

Научная новизна исследования:

1) изучены физико-механические свойства (толщина, поверхностная плотность, прочность на разрыв, жёсткость, объёмная и хирургическая пористость) новых образцов имплантов;

2) впервые в сравнительном аспекте на светомикроскопическом и электронномикроскопическом уровнях изучены морфологические характеристики образцов сетчатых имплантов (в том числе - степень шероховатости поверхности и оптическая плотность);

3) произведена сравнительная морфологическая оценка реакции рыхлой волокнистой соединительной ткани (в брюшной стенке) и плотной волокнистой соединительной ткани (в стенке аорты экспериментальных животных) при имплантации испытуемых образцов;

4) для проведения оперативных вмешательств на магистральных сосудах в условиях клиники, а также для моделирования дефектов сосудистой стенки в условиях эксперимента (в рамках данного исследования) предложено использование зажима для иссечения стенки аорты (патент на полезную модель № 145251);

5) разработаны и внедрены в научно-исследовательскую работу новые устройства для проведения гистологических исследований: устройство для хранения, транспортировки и обработки предметных стёкол (патент на полезную модель № 110290), кассета для предметных стёкол (патент на полезную модель № 109019);

Практическая значимость работы.

1. Определены физико-механические и морфологические свойства сетчатых имплантов из лавсана и модифицированного лавсана, на основе которых произведён выбор наиболее оптимального варианта и обоснована рациональность его использования с целью пластики стенки полых органов, состоящих из плотной или рыхлой волокнистой соединительной ткани.

2. Определён перечень характеристик лавсанового полотна, обусловленных особенностями технологии изготовления, в свою очередь, обусловливающими параметры биологической инертности импланта.

3. По результатам морфологического исследования реакции разных видов волокнистых тканей на свето- и электронномикроскопическом уровне определены характеристики материала, обладающего лучшими параметрами вживления в организм экспериментального животного (выраженность или отсутствие деформаций окружающих тканей органа и материала импланта, выраженность рубцового процесса в зоне реконструкции, наличие или отсутствие периимплантационного воспаления, отслойки и (или) гипертрофии интимы).

4. В результате проведённого экспериментального исследования заплаты из полиэтилентерефталата производства ООО «Линтекс» (г. Санкт-Петербург) рекомендованы для применения в клинической практике для реконструктивных операций.

Апробация работы.

Апробация работы состоялась 16 января 2015 года, на совместном заседании кафедр оперативной хирургии и топографической анатомии имени А.Д. Мясникова, хирургических болезней № 1, № 2, хирургии ФПО, общей хирургии и онкологии, кафедры гистологии, эмбриологии, цитологии, кафедры патологической анатомии, лаборатории морфологии НИИ ЭМ ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России. Основные положения работы ранее были представлены на следующих научных мероприятиях: Международная дистанционная научная конференция «Инновации в медицине» (2013, 2014); конкурс по программе «У.М.Н.И.К.» (участник молодёжного научно-инновационного конкурса) (2014); Всероссийская конференция «Образовательный, научный и инновационный процессы в нанотехнологиях» (2014); Региональная конференция «Роль молодых учёных в инновационном развитии Курской области» (2014); 79-я Всероссийская научная конференция студентов и молодых учёных с международным участием «Молодёжная наука и современность», посвященная 79-летию КГМУ (2014); Международная научно-практическая конференция «Интегративные процессы в образовании и медицине» (2014); заседание Курской региональной общественной организации «Научно-практическое общество хирургов» (2014).

По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 5 в изданиях, входящих в список изданий, рекомендованных Высшей

аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ для опубликования результатов диссертационных исследований. По результатам исследования получено 3 патента на полезные модели.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Среди исследованных лавсановых синтетических сетчатых имплантов фирм «Линтекс», «Север» и "В. Braun" - первый превосходит остальные исследуемые образцы по показателям прочности, пористости, эластичности и морфологическим характеристикам.

2. Воздействие имплантов «Линтекс», «Север» и "В. Braun" на рыхлую волокнистую ткань брюшной стенки белых крыс в течение 14 суток приводит к возникновению и развитию асептической воспалительной реакции в клетчатке, окружающей образцы. Смена воспалительной реакции с экссудативной на пролиферативную стадию протекает быстрее в группе с использованием материала «Линтекс».

3. Воздействие имплантов «Линтекс», «Север» и "В. Braun" на плотную волокнистую ткань средней оболочки аорты собак в течение полугода и года также приводит к возникновению и развитию асептической воспалительной реакции. На стадии ремоделирования соединительной ткани вследствие различия механических и физических свойств сравниваемых материалов происходит их деформация, миграция нитей и отдельных волокон к просвету аорты вплоть до прободения аортальной интимы и частичного выхода филаментов импланта в просвет сосуда. Следствием этого является изменение пристеночной гемодинамики и повреждение интимы в виде слущивания эндотелиоцитов с обнажением подлежащей базальной мембраны. По степени выраженности указанных патологических изменений исследованные материалы располагаются следующим образом в порядке возрастания тяжести патологических изменений: «Линтекс», «Север», "В. Braun".

4. Для проведения оперативных вмешательств на магистральных сосудах в условиях клиники, а также для моделирования дефектов сосудистой стенки в условиях эксперимента (в рамках данного исследования) предложено использование зажима для иссечения стенки аорты (патент на полезную модель № 145251).

5. Разработаны и внедрены в научно-исследовательскую работу новые устройства для проведения гистологических исследований: устройство для хранения, транспортировки и обработки предметных стёкол (патент на полезную модель № 110290), кассета для предметных стёкол (патент на полезную модель № 109019).

Внедрение в практику.

Результаты работы были использованы для обоснования промышленного производства сосудистых заплат ООО «Линтекс» (г. Санкт-Петербург). Использование в клинической практике нового образца сосудистой заплаты позволит улучшить результаты лечения пациентов, нуждающихся в оперативных вмешательствах на аорте и крупных артериальных стволах.

Полученные в ходе исследований результаты использованы в научно-исследовательской работе и учебном процессе (на практических занятиях и лекциях) на кафедрах оперативной хирургии и топографической анатомии, общей хирургии, хирургических болезней № 1 и № 2, ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России, кафедрах оперативной хирургии и топографической анатомии, общей хирургии, госпитальной хирургии ГБОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия» Минздрава России.

Результаты, полученные в ходе работы, использованы в практике пагологоанатомического отделения ОБУЗ «Курская городская клиническая больница скорой медицинской помощи» и Курского ОБУЗ «Областное патологоанатомическое бюро», учебной и научно-исследовательской работе на кафедре гистологии, цитологии, эмбриологии, кафедре патологической анатомии, НИИ экологической медицины ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России.

Личный вклад.

Автор непосредственно планировал и проводил экспериментальные исследования на животных, которые заключались в моделировании патологических процессов с использованием заимствованных и разработанных автором методик исследования (технологии проведения эксперимента, способы моделирования заболеваний, способы профилактики и лечения). Автором производились клиническое наблюдение за животными на протяжении всего эксперимента, выведение животных из эксперимента и изъятие материала для последующего морфологического исследования, выполнялись регистрация и обработка первичных данных на всех этапах работы. Полученные в ходе экспериментального исследования цифровые данные статистически обработаны и интерпретированы автором самостоятельно.

Структура и объём диссертации.

Текст диссертации изложен на 132 страницах машинописного текста и состоит из введения, трёх глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы, содержащего ссылки на 91 отечественный и 75 зарубежных литературных источников. Текст проиллюстрирован 13 таблицами и 39 рисунками, включающими диаграммы, графики, макро- и микрофотографии.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В первой серии в сравнительном аспекте в опытах in vitro изучали физико-механические характеристики имплантов. Исследованию подвергались по 10 образцов каждого вида.

Сведения о производителях, химическом составе, способах изготовления, исследуемых образцов в 1 серии: ООО «Линтекс», г. Санкт-Петербург, полиэтилентерефталат (лавсан), основовязаное полотно; ООО ПТГО «Север», г. Санкт-Петербург; полиэтилентерефталат и фторлон, тканое полотно;

Компания "В. Brown" Melsungen AG (Германия), полиэтилентерефталат (лавсан), основовязаное полотно, пропитанное желатином.

Вторая серия исследования выполнена на 75 белых крысах-самцах линии Вистар массой 200-250 г. Основной целью этого этапа работы являлось сравнительное изучение реакции рыхлой волокнистой соединительной ткани организма животных на имплантацию различных образцов сосудистых заплат.

В третьей серии экспериментальной части исследования на 30 беспородных собаках весом от 10 до 17 кг исследована реакция плотной волокнистой соединительной ткани стенки аорты на имплантацию сосудистых заплат.

Распределение животных по сериям эксперимента представлено в таблице 1.

Таблица 1 — Распределение лабораторных животных по сериям и группам

исследования

Серии эксперимента Группы наблюдения Подгруппы наблюдения (срок выведения из эксперимента)

Серия 2 Изучение реакции тканей крыс-самцов на имплантацию образцов сосудистых заплат в подкожную клетчатку группа 2.1 «Линтекс» 14 суток, п=25

группа 2.2 «Север» 14 суток, п=25

группа 2.3 "В. Brown" 14 суток, п=25

ИТОГО в серии 75 крыс-самцов

Серия 3 Изучение процессов интеграции образцов сосудистых заплат в стенку брюшной аорты собак группа 3.1 «Линтекс» подгруппа 3.1.180: 180 суток; п=5 подгруппа 3.1360: 360 суток; п=5

группа 3.2 «Север» подгруппа 3.2.180: 180 суток; п=5 подгруппа 3.2360: 360 суток; п=5

группа 3.3 "В. Brawn" подгруппа 3.3.180: 180 суток; п=5 подгруппа 3.3360: 360 суток; п=5

ИТОГО в серии 30 собак

В первой серии исследования in vitro были выполнены совместно с научно-производственной лаборатории ООО «Линтекс» (г. Санкт-Петербург). Изучены физико-механические свойства сравниваемых образцов. Испытания проводили по стандартным методикам: ГОСТ 12023-86 (СТ СЭВ 997-88) -толщины; ГОСТ 8847-85 - прочностных характеристик (разрывная нагрузка и разрывное удлинение при одноосном растяжении; разрывная нагрузка и разрывное удлинение при двуосном растяжении); ГОСТ 8846-87 -поверхностной плотности.

Толщину образцов измеряли при помощи микрометра (МКЦ-25). Массу образцов площадью 1x1 см определяли путём взвешивания на электронных лабораторных аналитических весах CAUW 220. Поверхностную плотность образцов определяли путём пересчёта их массы на площадь поверхности в 1 м кв. по З.А. Торкуновой. В данном исследовании изучали прочность образцов методом разрыва полоски шириной 50 мм и зажимной длиной 100 мм (одноосное растяжение) на разрывных машинах типа РТ-500 в направлении петельных столбиков и петельных рядов (Абдулгасанов P.A., Аракелян B.C., Рахимов A.A., 2012). Жёсткость эндопротезов определяли путём оценки степени прогиба образца под действием собственного веса тензометрическим методом соответствующим прибором ИЖ-3 (Жуковский В.А., 2011). Всего выполнено 210 измерений показателей физико-механических свойств исследуемых материалов.

Также проводилось изучение структуры поверхности изучаемых имплантатов методом световой электронной растровой микроскопии. Исследования выполнялись на базе Междисциплинарного нанотехнологического центра ФГБОУ ВПО «Курский государственный университет». Измерялись диаметры переплетённых пучков и отдельных волокон десятикратно.

Во второй серии экспериментальной части исследования, с целью изучения реакции рыхлой соединительной ткани на имплантацию сравниваемых эндопротезов, лабораторные животные были разделены на три группы по 25 животных в каждой. Под внутрибрюшным наркозом крысам производили рассечение кожи по срединной линии живота. Тупым путём формировали два кармана между мышечным и кожным слоями (в подкожной клетчатке), расположенные по обе стороны срединного разреза, глубиной 3,5 см на протяжении всего разреза. В каждый карман помещали образец сосудистой заплаты размером 1x1 см. Операционную рану ушивали наглухо с захватом мышечного слоя по срединной линии с целью изоляции карманов, содержащих экспериментальные образцы.

В третьей серии исследования животным под внутривенным наркозом производилась срединная лапаротомия, визуализировали абдоминальный отдел аорты. Для прекращения кровотока в месте оперативного вмешательства использовался зажим для иссечения стенки аорты собственной конструкции (патент на полезную модель № 145251) (рис. 1), состоящий из двух губок конусовидного сечения с основанием шириной 3 мм, высотой 4 мм, длиной 70 мм, изогнутых под радиус 23 мм, узла движения в виде глухого замка, браншей и замка фиксации браншей в виде кремальеры, при этом на губке, расположенной со стороны хирурга, на плоскость её основания нанесена миллиметровая шкала с нумерацией от 0, расположенной на середине кривизны губки, в обе стороны, а на косой плоскости внутренней грани губки - по её дуге, на расстоянии 5 мм и 10 мм от нулевого деления шкалы в обе стороны расположены четыре игольчатых фиксатора длиной 3 мм, выступающие на 1 мм за рабочую поверхность губки в сторону противоположной губки зажима.

После наложения на абдоминальный отдел аорты зажима собственной конструкции, производилось продольное рассечение всех слоев стенки аорты в трёх местах на протяжении 0,5 см с интервалом в 20 мм. В дальнейшем, в раны вводились импланты треугольной формы вершиной в просвет аорты. Вершины имплантов, расположенные в просвете аорты, фиксировались сквозным швом к её стенке, аортотомические отверстия ушивали обвивным швом с одновременной фиксацией основания импланта.

После выведения животных, во второй серии из трупов крыс иссекали брюшную стенку с имплантированными в неё образцами, выполнено 150 гистологических препаратов. В третьей - изымали участок аорты с зоной вмешательства, получено 108 микропрепаратов. Во второй серии исследования биологический материал фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина, иссекали кусочки тканей с фрагментами имплантированных эндопротезов, и после промывки, обезвоживания и пропитывания парафином по стандартной методике и микротомирования срезы толщиной 10-12 мкм окрашивались по Маллори и гематоксилин-эозином. С целью объективного сравнения реакции соединительной ткани на сравниваемые материалы был использован метод определения значений клеточного индекса, вычисляемого как отношение количества клеток-резидентов к общему количеству клеток-нерезидентов соединительной ткани, по формуле:

Клетки-резиденты Клеточный индекс (КИ) =-------.

Клетки-нерезиденты У животных третьей экспериментальной серии изучали состояние внутренней поверхности интимы, покрывающей имплантированный протез. 10 образцов каждого вида импланта были исследованы с помощью электронной микроскопии. В этом случае иссекали дополнительные кусочки брюшной аорты собак с имплантированными образцами эндопротезов. После сублимационной сушки указанные образцы помещали на токопроводящий углеродный скотч в камеру электронного растрового микроскопа FEI Quanta 650 FEG.

Результаты работы и их обсуждение При изучении физико-механических свойств образцов сосудистых заплат разных производителей обнаружено, что образец фирмы «Линтекс» имел максимальную толщину (523,3±3,59 мкм), наиболее тонким являлся образец фирмы «Север» (253,7±3,71 мкм), а образец фирмы "В. Brown" (415,3± 6,25 мкм) занимал промежуточное положение между значениями образцов, с которыми проводилось сравнение.

I J

Рис. 1.

При изучении поверхностной плотности минимальное значение этого показателя было зарегистрировано у образцов фирмы «Линтекс» (0,036± 0,026 г/см2). Заплаты производства фирм «Север» и "В. Brown" характеризовались одинаково максимальными значениями при исследовании данного показателя, что характеризовало материалы, из которых они изготовлены, с негативной стороны (0,05±0,012 г/см2 и 0,04±0,02 г/см2 соответственно).

Максимальной массой обладали образцы заплат, изготовленные фирмой "В. Brown" (0,04±0,0029 г), что объясняется пропиткой ткани протеза желатином, образцы заплат фирмы «Линтекс» (0,038±0,0009 г) и фирмы «Север» (0,03±0,0004 г) показали более позитивные значения массы.

При исследовании объёмной пористости образцы фирмы "В. Brown" (5,21±0,02%) имели минимальное значение данного показателя. Максимальной объёмной пористостью обладали заплаты фирмы «Линтекс» (44,6±0,026%), что в 1,9 раза превосходило значение данного показателя при исследовании образцов фирмы «Север» (23,37±0,02%).

Полным отсутствием хирургической пористости обладали образцы фирмы "В. Brown". При имплантации в стенку аорты образцов фирмы «Линтекс» (1,23±0,02 л/мин х см2) их более низкая (на 29,71%, р< 0,001) способность пропускать жидкость, находящуюся под давлением, по сравнению с образцами фирмы «Север» (1,75±0,02 л/мин х см2) обусловит меньшую кровопотерю во время оперативного вмешательства.

Разрывная нагрузка характеризует свойство предельной прочности материала, при максимальном воздействии, в поперечном и продольном направлении. По данному критерию наилучшим образом показали себя образцы фирмы «Север» (296,8±0,36 Н/см). Менее прочным оказались сосудистые заплаты производства фирмы "В. Brown" (73,4±0,24 Н/см). Образцы фирмы «Линтекс» при изучении их прочностных свойств заняли промежуточное положение (121,5±0,63 Н/см).

В исследованиях, целью которых мы преследовали изучение жёсткости сосудистых заплат, измерить данный показатель у образцов производства фирмы "В. Brown" не представилось возможным, так как указанные образцы обладали характеристиками, превышающими значения, которые возможно зарегистрировать с использованием выбранной нами методики. В связи с этим проводилось измерение параметров жёсткости сосудистых заплат двух образцов: производства фирмы «Линтекс» (в продольном направлении 1,34±0,12 сН х мм2/ в поперечном направлении 6,86±0,24 сН х мм2) и производства фирмы «Север» (в продольном направлении 2,04±1,74 сН х мм' / в поперечном направлении 6,86±0,24 сН х мм2). При этом статистически значимо менее жёсткими оказались образцы производства фирмы «Линтекс» по сравнению с образцами производства фирмы «Север» в продольном направлении на 65,69% (р< 0,001) (табл. 2).

Таблица 2 - Показатели физико-механических свойств _изученных образцов сосудистых заплат_

«Линтекс» «Север» "В. Brown"

Толщина, мкм 523,3±3,59 253,7±3,71* 415,3±6,25*

Поверхностная плотность, г/см2 0,036±0,026 0,05±0,012 0,05±0,02*

Масса образца размером 1x1 см, г 0,038±0,0009 0,03±0,0004* 0,04±0,0029*

Объёмная пористость, % 44,60±0,026 23,37±0,02* 5,21±0,02*

Хирургическая пористость, л/мин х см2 при 120 мм рт. ст. 1,23±0,02 1,75±0,02* 0

Разрывная нагрузка (вдоль), Н/см 121,5±0,63 296,8±0,36* 73,4±0,24*

Жёсткость (вдоль), сН х мм2 1,34±0,12 2,04±1,74* -

Жёсткость (поперек), сН х мм2 6,86±0,24 7±0,16 -

* Уровень достоверности отличий средней арифметической определялся по отношению к экспериментальному образцу - образцу производства фирмы «Линтекс». Жёсткость образцов "В. Brown" превышала допустимые пределы, в которых возможно проведение измерений при помощи выбранной методики.

При световой микроскопии в отражённом и проходящем свете, максимальные размеры обнаружили филаменты заплат производства фирмы «Линтекс» (4,32±0,182) (рис. 2 А, Б). Имеющие относительно небольшой диаметр пучки образцов фирмы «Север» состояли из волокон среднего диаметра (3,07±0,155) (рис. 2 В, Г), а минимальный размер волокон имеют образцы фирмы "В. Braun" (2,10±0,193) (рис. 2 Д, Е).

Таким образом, полученные в ходе измерений данные свидетельствуют о том, что максимальными преимуществами обладают образцы производства фирмы «Линтекс».

При световой микроскопии гистологических препаратов от животных с использованием имплантов фирмы «Линтекс» (рис. 3 А) установлено следующее: у всех животных вокруг нитей протеза сформирована мощная соединительнотканная капсула, состоящая преимущественно из элементов ПВСТ. Капсула имеет выраженную двухслойную организацию. Наиболее выражен наружный волокнистый слой.

Д Е

Рис. 2. Результаты световой микроскопии в отражённом (А, В, Д - ув. х10) и проходящем (Б, Г, Е - ув. х40) свете. А и Б - материал «Линтекс», В и Г - материал «Север». Д и Е - материал "В. Brown"

Исследование препаратов от животных экспериментальной группы с использованием имплантов фирмы «Север» (рис. 3 Б) показало, что к моменту выведения из эксперимента капсула вокруг импланта приобретает складчатый вид. В участках между соседними складками происходит образование квазигрануляционной ткани, в которой отчётливо различимы слои фибробластов и сосудистых петель.

Микроскопирование срезов, окрашенных гематоксилин-эозином и по Маллори, материала от животных экспериментальной группы с использованием имплантов фирмы "В. Brown "(рис. 3 В) показало, что, как и в двух предыдущих группах, материал импланта покрыт соединительнотканной капсулой из ПВСТ, фиксирующей и одновременно отграничивающей его от окружающих структур.

А «Линтекс» Б «Север» В "В. Brown"

Рис. 3. Капсула вокруг протеза. 14 суток после имплантации в переднюю брюшную стенку. В - волокна протеза, К - соединительнотканная капсула, М - поперечнополосатые мышцы передней брюшной стенки. Окраска: А - гематоксилин-эозин; Б, В - по Маллори. Микрофото. А - увеличение х400, Б, В - увеличение хЮО

Таким образом, пребывание в тканях брюшной стенки лабораторных животных в течение 14 суток протезов, изготовленных из материала «Линтекс», «Север» и "В. Brown", приводит к развитию асептической воспалительной реакции в зоне стояния протезов. Смена экссудативной стадии воспалительной реакции пролиферативной стадией протекает быстрее в группе 2.1 («Линтекс»), что проявляется статистически значимым увеличением относительного количества клеток фибробластического ряда и уменьшением относительного количества клеток-нерезидентов в клеточном слое капсулы.

Сравниваемые материалы обладают разной биологической инертностью. Такой вывод можно сделать на основании особенностей распределения гигантских клеток инородных тел в соединительной ткани капсулы, образующейся вокруг нитей сравниваемых имплантов. Наихудшие показатели демонстрирует материал «Север», у которого ГКИТ встречаются не только в зоне образования и ремоделирования слоев капсулы, но и в участках квазигрануляций, формирующихся между складками импланта, а также в толще волокон импланта между нитями плетения на всём их протяжении. Следует отметить, что в этом случае ГКИТ наиболее вариативны как по их размерности, так и по их полиплоидии. Наилучшими показателями биологической инертности обладает материал «Линтекс», так как не только общее количество фагоцитирующих клеток в инфильтрате минимально (макрофаги, моноциты и нейтрофилы составляют всего 25,4% против 30,7% и 30,9% в группах 2.2 и 2.3 соответственно), но и качественные характеристики ГКИТ свидетельствуют об их меньшей активности (меньшая степень полиплоидии, меньшая размерность, меньшее количество).

Изучение гистологических срезов материала от животных подгруппы 3.1.180 (рис. 4 А) показало, что как сама заплата, так и шовный материал, использованный для её фиксации к стенке аорты, оказываются под воздействием разнонаправленных сил. Это проявляется в виде участков компрессии волокнистого каркаса стенки аорты, чередующихся с участками «разрежения» элементов волокнистой соединительной ткани.

В подгруппе 3.2.180 (рис. 4 Б) в сравнении с подгруппой 3.1.180 признаки деформации стенки аорты и миграции элементов имплантов более выражены. Так, большое количество нитей шовного материала расположено субэндотелиально. Практически у каждой из нитей шовного материала отмечаются участки компрессии волокнистого каркаса средней оболочки аорты, что проявляется не только изменением тинкториальных свойств волокон в этой зоне, но и отсутствием ядер механоцитов, по-видимому, вследствие их гибели. Отмечается более выраженная дезинтеграция материала сосудистой заплаты.

Изучение гистологических препаратов от животных подгруппы 3.3.180 (материал "В. Braun") (рис. 4 В) позволяет сделать заключение о нарастании количества и утяжелении качества симптомов реакции тканей стенки аорты по сравнению с двумя предыдущими экспериментальными подгруппами. Это проявляется увеличением количества и объёма лимфогистиоцитарных инфильтратов, их распространением во всех направления. При этом в проекции зоны стояния сосудистой заплаты на интиму отмечаются более обширные по площади участки слущивания эндотелия.

А «Линтекс» Б «Север» В "В. Brown"

Рис. 4. Реакция тканей стенки аорты, 180 суток после имплантации в tunica media аорты собаки. В - волокна протеза, И - лимфоцитарный инфильтрат. Длинные стрелки указывают зоны компрессии коллагеновых волокон. Короткие стрелки указывают пучки волокон tunica media аорты. Окраска А, Б - гематоксилин-эозин, В -по Маллори. Микрофото. А, В - увеличение хЮО, Б - увеличение х400

Экспозиция сосудистых заплат в стенке аорты лабораторных животных при их размещении в средней оболочке (tunica media), состоящей из плотной волокнистой соединительной ткани, приводит к пространственной реорганизации последней с образованием, за счёт функционирования резидентных клеток-механоцитов, волокнистого футляра вокруг импланта в целом, а также вокруг его отдельных нитей и волокон, формирующих нити имплантированного материала. Объёмная пространственная реорганизация (реструктуризация) волокнистого каркаса стенки аорты и локальное (в зоне стояния импланта) изменение её (стенки) механических характеристик происходят вследствие того, что прорастающие в имплант клеточные и волокнистые элементы ПВСТ дезорганизуют пучки волокон в нитях протеза. Поэтому отдельные волокна, а также пучки лавсановых волокон (нити

импланта), особенно, располагающиеся на краях сосудистых заплат и не имеющие дополнительной стабилизации за счёт рядом расположенных элементов импланта, меняют свою ориентацию и постепенно выбухают в просвет аорты вплоть до прободения интимы. Следует отметить, что наиболее стабильным и, следовательно, оказывающим наименьшее дезорганизующее воздействие на волокнистый остов стенки аорты среди исследуемых материалов на обоих сроках исследования (180 и 360 суток) является материал «Линтекс». Это подтверждается меньшей частотой выбухания и прободения интимы волокнами этого материала, а также большей сохранностью эндотелиапьной выстилки по результатам СЭМ.

Наихудшие результаты, особенно на сроке 360 суток наблюдения, показывает материал "В. Braun". Возможно, что его неудовлетворительные результаты объясняются тем, что «разборка» желатиновой пропитки, осуществляемая макрофагальной системой на ранних сроках экспозиции в стенке аорты, протекает неравномерно, что приводит к неравномерной пролиферации клеточных и волокнистых элементов в стенке аорты и, следовательно, более выраженной деформации самого импланта и увеличенному по сравнению с другими имплантами количеству «мигрирующих» лавсановых волокон.

С целью определения характеристик имплантов, непосредственно влияющих на процесс формирования перипротезной капсулы, была построена корреляционная матрица по результатам исследования всех сравниваемых образцов (табл. 3). При анализе значений коэффициента корреляции (КК) мы исходили из того, что при его значении выше 0,7 между исследуемой парой признаков имеется сильная связь, которая может быть как прямой (положительное значение), так и обратной (отрицательное значение КК). Из таблицы 3 следует, что такие характеристики лавсановых имплантов, как толщина и объёмная пористость, обратно коррелировали с долей макрофагов и, соответственно, их предшественников - моноцитов (показатель ответной агрессии ткани на имплант) в клеточном слое соединительнотканной капсулы. Значение коэффициента корреляции достигало -0,989 и -0,999 соответственно. Наоборот, такие характеристики, как поверхностная плотность и масса образца, прямо коррелировали с долей макрофагов и, соответственно, их предшественников - моноцитов в клеточном слое соединительнотканной капсулы со значениями коэффициента корреляции 0,963 и 0,825 соответственно.

То есть именно от значений указанных характеристик лавсановых протезов в нашем эксперименте зависит выраженность экссудативной фазы асептического воспаления. Установлено, что толщина и поверхностная плотность коррелировали со значениями доли клеток фибробластического ряда в клеточном слое соединительнотканной капсулы со значениями коэффициента корреляции 0,799 и -0,711 соответственно. То есть от значений указанных характеристик лавсановых протезов в нашем эксперименте также зависит выраженность пролиферативной фазы асептического воспаления.

Таблица 3 - Матрица корреляции исследуемых параметров

Обнаруженные закономерности подтверждаются как особенностями распределения ГКИТ в капсуле вокруг сравниваемых образцов имплантов, так и степенью агрессивности ГКИТ, определяемой по степени их полиплоидии. Это согласуется с современными представлениями о причинах и динамике образования ГКИТ вокруг инородных тел (Шехтер А.Б., Серов В.В., 1991;

Anderson J.M., 1988; Jenney C.R. et al., 1998; Kao W.J. et al., 1994; Zhao Q.H. et al., 1992; Zhao Q.H. etal., 1994).

Следует отметить, что, хотя в случае другого эксперимента -имплантации исследуемых материалов в ПВСТ средней оболочки аорты мы и получили сходное распределение результатов, процессы реакции ПВСТ протекали по-другому, и это требует обсуждения и объяснения. Во-первых, соотношение клеточной и волокнистой компонент РВСТ и ПВСТ различно, ПВСТ просто бедна клетками. На фоне количественной бедности клеточными элементами следует учитывать относительно небольшое содержание в ней (ПВСТ) лейкоцитов и макрофагов. Поэтому такой выраженной экссудативной фазы при асептическом воспалении, как в РВСТ, здесь не может быть. Во-вторых, средняя оболочка аорты не имеет такой высокой плотности сосудов, тем более сосудов микроциркуляторного русла, служащих проникновению нерезидентных клеток в очаг повреждения и воспаления. Этими двумя фактами, а также большими сроками наблюдения и объясняется отсутствие двухслойной капсулы с выраженными клеточным и волокнистым слоями вокруг имплантов в стенке аорты.

Выводы

1. Образцы «Линтекс» имеют минимальные поверхностную плотность, жёсткость, средний диаметр филаментов, составляющих основу импланта, более шероховатую поверхность и достаточную прочность, а в соответствии с интегральной оценкой, проведённой методом суммирования рангов, изученные образцы по их физико-механическим и морфологическим свойствам от наиболее негативного к наиболее позитивному выстроились следующим образом: "В. Broun" => «Север» => «Линтекс».

2. Установлено, что количественные показатели биологической инертности материала «Линтекс», определённые в эксперименте in vivo как отношение рекрутируемых из кровотока клеток-нерезидентов к пролиферирующим клеткам-резидентам, в три раза превышали показатели материалов «Север» и "В. Broun".

3. Толщина и объёмная пористость лавсановых протезов обратно коррелируют с долей макрофагов и, соответственно, их предшественников — моноцитов в клеточном слое соединительнотканной капсулы (коэффициент корреляции -0,989 и -0,999 соответственно); поверхностная плотность и масса образца прямо коррелируют с долей макрофагов и, соответственно, их предшественников — моноцитов в клеточном слое соединительнотканной

капсулы (коэффициент корреляции 0,963 и 0,825 соответственно); толщина и поверхностная плотность имплантов прямо коррелируют со значениями доли клеток фибробластического ряда в клеточном слое соединительнотканной капсулы (коэффициент корреляции 0,799 и -0,711 соответственно).

4. Степень деформации материала импланта, рубцовой деформации стенки аорты, а также повреждение интимы аорты при протезировании экспериментального дефекта сосудистой стенки зависят от степени дезагрегации нитей импланта, что возникает вследствие различной скорости восстановления волокнистой соединительной ткани в неоднородных по механическим характеристикам участках имплантированных материалов.

5. Сосудистые заплаты, выполненные из материала «Линтекс», характеризуются меньшей частотой выбухания и прободения интимы волокнами этого материала, а также большей сохранностью эндотелиальной выстилки, что обусловливает их наименьшее дезорганизующее воздействие на волокнистый остов стенки аорты среди исследуемых имплантатов на обоих сроках исследования.

Практические рекомендации

1. Характеристики лавсановых сосудистых заплат, такие как толщина образца, объёмная пористость, поверхностная плотность и масса, экспериментально определяемые реакцией макрофагальной системы РВСТ, могут быть использованы для прогнозирования выраженности и продолжительности экссудативной фазы воспаления, что делает возможным их использование в качестве критериев для оптимизации выбора синтетического материала в клинике.

2. Для проведения оперативных вмешательств на магистральных сосудах целесообразно использовать зажим для иссечения стенки аорты (патент на полезную модель № 145251).

3. Разработаны устройство для хранения, транспортировки и обработки предметных стёкол (патент на полезную модель № 110290) и кассета для предметных стёкол (патент на полезную модель № 109019), которые могут использоваться в проведении гистологических исследований.

4. Определённые в ходе исследования преимущества сосудистых заплат, изготовленных из материала «Линтекс», позволяют рекомендовать их для применения при оперативных вмешательствах.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Гистологическая характеристика структуры тканей в области имплантации новых образцов сосудистых заплат / В. А. Липатов [и др.] // Материалы 79-й Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Молодежная наука и современность». - Курск, 2014. - С. 75-76.

2. К вопросу о биосовместимости новых образцов заплат для коррекции дефектов магистральных сосудов [Электронный ресурс] / А. В. Иванов [и др.] // Современные проблемы науки и образования. - 2013. -№ 6. -Режим доступа: http://www.science-education.ru/n3-11806.

3. Лазаренко, С. В. К вопросу о биосовместимости новых образцов заплат для коррекции дефектов магистральных сосудов / С. В. Лазаренко, H. Н. Жердев, Д. А. Северинов // Материалы VIII Междунар. научно-практической конференции молодых ученых-медиков. - Воронеж, 2014.

4. Морфологические особенности заплат из полиэтнлентерефталата для операций на магистральных сосудах / С. В. Лазаренко [и др.] // Ученые записки Орловского государственного университета. — 2015. -№4.

5. Отличительные особенности реакции tunica media и tunica intima аорты на имплантацию различных лавсановых протезов / С. В. Лазаренко [и др.] // Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». — 2014. — № 4. — С. 11-18.

6. Противомикробная активность препаратов, иммобилизованных на основе полиэтиленоксида. В 2 ч. Ч. II / В. И. Винников [и др.] // Материалы 79-й Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Молодежная наука и современность», посвященной 79-летию КГМУ, 16-17 апреля 2014 года. - Курск, 2014. — С. 112.

7. Реакция подкожной жировой клетчатки и мышечной ткани крыс на имплантацию новых образцов сосудистых заплат в эксперименте / В. А. Липатов [и др.] // Материалы V Международной дистанционной научной конференции «Инновации в медицине». - Курск, 2014. - С. 138141.

8. Спектр антимикробного действия препаратов, иммобилизованных на основе полиэтиленоксида. В 2 ч. Ч. II / В. И. Винников В. И. [и др.] // Материалы 79-й Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Молодежная наука и современность», посвященной 79-летию КГМУ, 16-17 апреля 2014 года. -Курск, 2014.-С. 113.

9. Сравнительный анализ результатов электронной и световой микроскопии поверхности заплат для пластики магистральных сосудов / А. В. Иванов

[и др.] // Инновации в медицине: материалы шестой международной дистанционной научной конференции, посвященной 80-летию Курского государственного медицинского университета / под ред. проф.

B. А. Лазаренко; доц. П. В. Ткаченко. - Курск, 2014. - С. 102-104.

10.Влияние биомеханических свойств сетчатых протезов на формирование перипротезной капсулы / С. В. Лазаренко [и др.] // Интерактивные процессы в образовании и медицине - 2014 : материалы междунар. науч,-пракг. конф.: Т. 3. - Курск: МБУ «Издательский центр «ЮМЭКС», 2014. -

C. 3-6.

11.Сравнительный анализ физико-механических свойств заплат для операции на магистральных сосудах / С. В. Лазаренко [и др.] // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика, медицинское приборостроение. - 2014. - № 4. - С. 90-94.

12.Физико-механические и структурные свойства имплантатов, предназначенных для операций на магистральных сосудах / В. А. Липатов [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2015. — № 11. - С. 92-98.

13.Кассета для предметных стёкол : пат. на полезную модель 109019 Рос. Федерация : В01ЬЗ/00, В65Б85/30. / Перьков А. А., Затолокин В. Д., Лунева Н. В., Лазаренко С. В. ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО КГМУ Минздрава и социального развития Рос. Федерации; опубл. 10.10.11.

14.Устройство для обработки, хранения и транспортировки предметных стёкол: пат. на полезную модель 110290 Рос. Федерация : В01ЬЗ/00, В65Б85/30 / Перьков А. А., Затолокин В. Д., Лунева Н. В., Лазаренко С. В. ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО КГМУ Минздрава и социального развития Рос. Федерации; опубл. 20.11.11.

15.Зажим для иссечения стенки аорты: пат. на полезную модель 145251 Рос. Федерация: А61В17/122 / Новомлинец Ю. П. и [и др.] ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО КГМУ Минздрава Рос. Федерации; опубл. 10.09.14.

Список сокращений

РВСТ - рыхлая волокнистая соединительная ткань

ПВСТ - плотная волокнистая соединительная ткань

ПТФЭ — политетрафторэтилен

КИ - клеточный индекс

ГКИТ — гигантские клетки инородных тел

КК — коэффициент корреляции

Лицензия ЛР № 020862 от 30.04.99 г. Сдано в набор 14.04.2015 г. Подписано в печать 16.04.2015 г. Формат 30х42'/8 Бумага офсетная. Гарнитура Times New Rom. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 293(A). Издательство Курского государственного медицинского университета 305041, г. Курск, ул. К. Маркса, 3.