Автореферат и диссертация по медицине (14.00.44) на тему:Исследование тромборезистентных свойств материалов, перспективных для использования в сердечно-сосудистой хирургии

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УССР КИЕВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ

На правах рукописи

СИДОРЕНКО Елена Сергеевна

УДК 616.И/.14—77:615.461]—07

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРОМБОРЕЗИСТЕНТНЫХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ, ПЕРСПЕКТИВНЫХ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ

(ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ) (14.00.44 — сердечно-сосудистая хирургия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

К и е в — 1 9 9 1

Работа выполнена в Институте сердечно-сосудистой хирургии имени А. Н. Бакулева АМН СССР.

Научный руководитель —

лауреат Государственной премии, доктор медицинских наук, профессор Н. Б. Доброва.

доктор медицинских наук В. Л. Леменев, доктор медицинских наук И. И. Сухарев.

Ведущее учреждение — Всесоюзный научный центр хирургии.

Защита диссертации состоится « » 1991 г.

в^з-^часов на заседании специализированного совета Д. 088.22.01 в Научно-исследовательском институте сердечно-сосудистой хирургии МЗ УССР по адресу: 252601, Киев, ГСП-1, Спуск Степана Разина, д. 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Автореферат разослан «Л » 1991 г.

Ученый секретарь

специализированнпгп ргшртя

кандидат медициг

Официальные оппоненты:

В. РУДЕНКО

1 ; , , ОБЩАЯ XAPAiCrEPilCTilKA РАБОШ

Актуальность проблемы. Сложность решения многих вопросов, связанных с созданием искусственна биологически.сошестишх.материалов и изделий обусловлена тем, что все разработки данного направления лежат в смежных областях различных наук. Проблема взаимоотношения полимерных иыплантатов с организмом.является.новой отраслью знаний и может успешно решаться лишь совместными усилиями представителей различных научных дисциплин -.медицины, биологии, химии, техники.

Понятие биологической совместимости применительно к полимерам медицинского назначения достаточно сильно меняется в зависимости от конкретных функций того или иного материала.

В области сердечно-сосудистой хирургии важнейшей проблемой является предотвращение тромбообразования на поверхности синтетических изделий, контактирующих с кровью.

В настоящее время продолжается интенсивный поиск материалов и;покрытий с повышенными тромборезистентными свойствами. По данным Jeffrey Е.(198б) медицина остро нуждается в новых полимерных материалах. По' данным Департамента науки и техники Японии протезирование клапанов сердца и кровеносных сосудов в 1990 году будет произведено в мире у 0,9 и 2,4 млн. человек соответственно.

В Советском Союзе в год производится 5 тыс. имплантаций искусственных клапанов сердца типа ЯШС и JI11KC и 20 тыс. сосудистых протезов прямого и бифуркационного типа.

Несмотря на столь широкое применение синтетических эццопро-тезов во всем мире и в СССР, еще довольно высок процент тромбозов и тромбозыболических осложнений при протезирований. При протезировании клапанами сердца типа ЭМИКС и ЛИКС этот процент составляет 4,8 по данным В.П.Бураковского (1986), 8,3 - Хурцила-

вы С.Г. (1986) и 8,7 - А.В.Искренно (1987). При сосудистом протезировании по данным М.И.Лыткина (1976) .ранние тромбозы после реконструкции магистральных артерий наблвдались в случаев.

Поэтому проблема повышения тромбореэистентности искусственных материалов, предназначенных для изготовления имплантируемых изделий для сердечно-сосудистой хирургии, Является крайне акту-ачьной.

Для того, чтобы ноше каадидатные материалы как -можно ■ быс- ' трее могли быть использованы в практическом здравоохранении, необходимо связующее звено между конкретной научной разработкой и промышленным выпуском изделий. Таким звеном являются медико-биологические исследования, позволяющие дать предварительную-'оценку материала и выработать рекомендации по его дальнейшему усовершенствованию.

Необходимость разработки новых адекватных методов оценки полимерных материалов, предназначенных для контакта с кровью, определила задачи данной работы.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы явилось создание комплексной системы методов оценки тромбореэистентности искусственных материалов при их взаимодеГютвии с кровью от начальных моментов до длительного контакта с ней. Для этого были . поставлены следующие задачи:

I. Разработать количественный метод оценки тромбореэистентности полимерных материалов в условиях ex vivo.

.2, Разработать методы оценки тромбореэистентности искусственных материалов, контактирующих с кровью в условиях in vivo.

3. Исследовать адекватность последовательной оценки тромбореэистентности материалов методами ex vivo и in vivo и изучить, взаимосвязь количественных критериев этих ■методов с состоянием физиологических систем организма и свойствами испытуемых поверх-

- 3 -

нос той на разных этапах взаимодействия.

4. Исследовать гемосовместише свойотва различных металлов и определить пути повышения их тромбсреэистентноети.

5. Исследовать тромборезистентность жестких углеродных материалов, предназначенных для изготовления-запирающих-элементов■ искусственных клапанов сердца.

6. Исследовать гемосовместише свойства углеродного-материала, предназначенного для изготовления сосудистых.протезов, и определить необходимый уровень содержания карбинав волокне для-придания ему тромборезйстентности.

Научная новизна. Данная работа является первым в-отечественной литературе исследованием i в котором осуществлен комплексный подход к- решению проблемы изучения тромборезиотентности искусственных материалов методами в* vivo и ia viro, позволяющими раскрыть различные аспекты взаимодействия "материал-организм".

Дано экспериментальное обоснование правомерности предлоден-ного-подхода, позволяющего проследить поведение материала при его взаимодействии с кровью от начальных этапов до длительного нонтаата о ней.

Впервые доказано,. что характер первичных стадий взаимодействия полимерного материала с кровью определяет его гемосовыес-тимооть Ia vivo.

Разработана скрининговая оценка гемосовместимых материалов ex vivo. Экспериментально обоснованы количественные критерии оценки тромборезистентных свойств искусственных поверхностей.

Установлены корреляционные связи основных показателей свертывающей системы крови со степенью адгезии тромбоцитов на.чужеродных поверхностях, отражающие уровень тромборезиотентности материалов.

Экспериментально определен уровень содержания карбинав по-

лимере, при котором матерная проявляет повышенные ■ тромборезис-тентные свойства.

Практическая значимость. Методы, разработанные в диссертации, использованы в методических рекомендациях "Методы оценки биосовместимых свойств искусственных материалов, контактирующих с кровью", утвержденных МЗ СССР 22 мая 1990 года, внедрены в лаборатории полимеров Института сердечно-сосудистой хирургии имени А.Н.Бакулева АМН СССР как методы оценки гемосовместимых свойств полимерных материалов.

Данные метода позволили выявить материалы с повышенными тромборезистентными свойствами для изготовления отечественных. ИКС и текстильных сосудистых протезов.

Реализация результатов работы.

1. Проведенное комплексное исследование гемосовместимых свойств углеродного материала УСБ-15 позволило рекомендовать его в качестве запирающего элемента искусственных клапанов сердца

ЗМИКО и лике.

2. Результаты изучения степени шероховатости металлических поверхностей были внесены в технические условия полировки каркасов из металла отечественных ИКС.

3. Определен достаточный уровень содержания карбина в полимере, при котором материал проявляет повышенные тромборезистент-ные свойства. На основе полученных результатов изготовлены сосудистые протезы и разработаны пути создания их оптимальной конструкции.

4. Метода, представленные в диссертации, били использованы в Международной программе по комплексной оценке искусственных материалов (ШРАС) , проводимой под руководством Центра научных исследований Франции.

I Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуж-■ дены на заседании Совета по экспериментальным исследованиям ИССХ им.А.Н.Бакулева совместно с кафедрой сердечно-сосудистой хирургии ЦОЛИУВ, с отделом хирургии заболеваний магистральных сосудов, экспериментальным отделением, лабораторией патоморфологии и лабораторией . экспериментальной сердечно-сосудистой хирургии Института сердечнососудистой хирургии им.А.Н.Бакулева AJ.1H СССР (1990), на I Международной конференции ПЛЕКО "Проблемы измерений в медицине и биологии" (Суздаль, 1981), на Всесоюзной конференции по ортопедии и травматологии (Рига, 1987), на Ш конференции Научно-учебного центра УДН им. П.Лумумбы "Применение физико-химических методов исследования в науке и технике" (Москва, 1990),'на Объединенной конференции ангиологов "Отдаленные результаты трансплантологии" (Тбилиси, 1990), на П Научно-техническом семинаре "Гемо- и биосовместикые материалы" (Москва, 1990).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ и I авторское свидетельство.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 135 стр;ши-цах машинописного текста, в том числе 112 страницах основного текста, иллюстрирована 12 таблицами и 28 рисунками. Указатель литератур! содержит 51 отечественный и 79 иностранных источников.

Работа состоит из введения, обзора литературы, методической части, экспериментальной части, заключения, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы, приложений.

Во введении изложено обоснование выбора темы исследования, акту- альность темы исследования, его научная новизна и практическая значимость.

Первая глава представлена обзором литературы, который содержит современные гипотезы процесса свертывания крови ка чужеродной поверхности, рассматривается исторический очерк развития и различные направления оценки гемосовместимости искусственных материалов в условиях

in vitro,ex vívoh in vivp раскрыты их достоинства и недостатки, представлены результаты исследования различных групп материалов. Показана недостаточность, а в некоторых случаях недостоверность результатов при использовании только одного метода изучения полимеров, Сделаны выводы по состоянию исследуемого вопроса и сформулированы задачи исследований по теме диссертации.

Вторая глава - Материалы и собственные методы исследования"-посвящена детальному изложению комплекса разработанных методов оценки трокборезистентных свойств искусственных материалов. Для. первоначальной оценки полимеров предложен метод ex vivo, максимально приблюкенниР. к условиям живого организма, - тромбоцитар-ный тест. Окончательное исследование монолитных, и текстильных конструкций и изделий проводилось в условиях реального кровотока. Представлен подробный анализ казхдого этапа подготовки и проведения экспериментов, обработка образцов до и после опытов.

В третьей глаге -"Результаты исследований"представленной четырьмя разделами, даются обоснование и выбор контрольного материала, основные характеристики изученных материалов и результаты комплексной оценки их трокборезистентных свойств.

Содержание работы. Данное исследование было выполнено на 121 беспородной собаке обоего пола. Распределение животных по группа« выглядело следующш образом:

1. Скрининговая оценка материалов в острых экспериментах ех ' ■ ■ vivo - 73.

2. Изучение жестких конструкций в условиях реального кровотока - 15 острых и 5 хронических экспериментов.

3. Изучение сосудистых протезов в венозной русле.- I острый и 19 хронических экспериментов.

4. Изучение образцов материалов и сосудисшх проте»ов .с пот .

мощью СШ - 8 опытов.

Тромбоиатзрний теат -метод-шследования .материалов-ах.у!уо.

В настоящее время не выяснен окончательно механизм тромбообра-вования на чужеродной поверхности. Анализ современных методов.исследования тромборезистентности искусственных материалов показал, что до сих пор не существует его общепринятого количественного,критерия.

В основе создания метода, получившего название "тромбоцитарный тест", лежат условия, максимально приближенные к живому организму (нативная протекающая кровь). В качестве объекта для визуального наблюдения и количественной оценки были выбраны тромбоцита, являющиеся 'одним из главных факторов активации свертывающей системы крови. Все эксперименты проводились на собаках. Этот выбор был обусловлен тем, что по данным Вгиск 8.(1982) время свертывания крови и адгезия тромбоцитов этих животных выше человеческой, а агрегация и реакция "высвобождения" - эквивалентны тем же параметрам у человека. Ультраструктура и форма тромбоцитов собаки аналогичны структуре тромбоцитов человека ( С.А.Симбирцев с соавт., 1981 ).

Для проведения исследований было разработано устройство, состоящее из пяти герметичных камер, в которых одновременно можно испытывать 10 образцов материалов. Преимущество данного устройства состоит в отсутствии контакта образцов с воздухом, в удобной и легкой сборке и разборке камер, а также в том, что в них можно исследовать не только пленочные, но и жесткие монолитные материалы.

Сущность метода заключается в изучении взаимодействия поверхности исследуемого материала о тромбоцитами нативной протекающей крови. Последующая окраска и подсчет тромбоцитов с помощью люминис-центной микроскопии позволил получить индивидуальную, достоверно различную количественную характеристику степени•тромборезистентно-сти разных полимеров. Кроме того, нами эмпирически было определено,

что время контакта образцов с кровью для изучения адгезии клеток должно быть лимитировано. С помощью разработанного устройства одно» временно можно испытывать 10 различных образцов пленочных и монолитных материалов.

Для установления корреляционных связей количества тромбоцитов, адгезированных на единице площади инородной поверхности, с рядом показателей свертывающей системы крови было исследовано время свертывания крови, реакция рекальцификации, тромбиновое время, количество тромбоцитов,.количество фибриногена и данные тромбоэластографии. Для этих целей были составлены программы и произведен расчет на ЭШ.

Многие исследователи в своих экспериментах вообще не применяют какой-либо контрольный материал. Во всех наших экспериментах в ка- . честве контроля был использован фторопласт-4. Внимание к нему было привлечено потому, что из всех известных пластических масс фторо-пласт-4 является одним из наиболее стойких материалов и в настоящее время широко используется в медицине. ' .

Исследование монолитных материалов в экспериментах la vivo.

Разработанное к настоящему времени множество методов оценки материалов 111 vitro, несмотря на их доступность, дешевизну и быстроту выполнения довольно часто ведет к получению ложных результатов ввиду наличия ряда недостатков этих методик: I) Использование в экспериментах стабилизированной крови или ее компонентов; 2) В большинстве методов кровь находится в стационарном состоянии; 3) При заборе крови происходит активация свертывающей системы; 4) В ряде методов на-" блюдается контакт крови с воздухом. .

Эксперименты in vivo трудоемки и дорогостоящ!. Однако для получения достоверных данных о тромборезистентных свойствах материалов такие опыты, по нашему мнению,.необходимы. Поэтому после первоначаль-. ной скрининговой оценки в условиях ex vivo жесткие материалы с низкил

показателем тромбоцитарного теста подвергали исследованию в .живом организме. Дяя этих целей из монолитных материалов изготавливали кольца, которые имплантировали во внутригрудной отдел каудальной вены без ее пересечения через ушко правого предсердия. Такш образен сводится к минимуму влияние компонентов поврежденной сосудистой стенки на локальные процессы свертывания.

Мы считаем, что для создания жестких гемодипамических условий для исследуемых конструкций и сосудистых протезов венозная позиция является наиболее корректной. 3 венозном русле скорость кровотока и давление значительно ниже, чем в артериальном. Кроме того, при определении ряда показателей свертывающей системы артериальной и венозной крови было установлено, что свертываемость венозной крови достоверно выше, чем артериальной.

Исследование текстильных сосудистых протезов в острта и хронических экспериментах. Изучение тромборезистентных свойств и особенности вживления текстильных материалов в виде сосудистых протезов проводили путем имплантации также во внутригрудной отдел каудальной вены собаки. Развитие асцита у экспериментального животного позволило обнаружить тромбоз протеза на ранних сроках.

; При сохранении проходимости протеза после определенных сроков имплантации ( от I мес. до 5 лет ) его извлекали и подвергали гистологическому и гистохимическому исследованию с целью изучения интенсивности клеточной реакции, васкуляризации капсулы и уровня обмена в ней.

Изучение образцов материалов и сосудистых протезов о помощью С3(. Привлечение современной аппаратуры для оценки кратковременного взаимодействия чужеродной поверхности с кровью позволяет получить дополнительную информацию об активации системы свертывания. Для этих целей мы использовали сканирующую электронную микроскопию. Изучению

подвергались образцы материалов после исследования в тромбоцитар-ном тесте, а такие сосудистые протезы после одноминутной экспозиции в венозном русле. Сканирующая электронная микроскопия позво-. лила получить качественную характеристику степени морфологических • изменений клеточных и белковых компонентов крови, а, следовательно, и степени их активации при взаимодействии с различными материалами.

Для изучения сосудистых протезов после 1-минутной экспозиции в кровеносном русле была разработана методика их имплантации и последующей подготовки к исследованию в сканирующем микроскопе.

Результаты исследований. Экспериментальная оценка разработанного комплекса методов была апробирована на ряде материалов, перспективных для использования в качестве сосудистых протезов, запирающих элементов и каркасов искусственных клапанов сердца: карбина, монолитного углеродного материала - углеситалла, а также группы металлов ( титана, стали, сплава алюминия с медью ).

Результаты исследования контрольного материала Фторопласта-4.

Изучение тромборезистентных свойств фторопласта-4 (®-г4), ис- ' пользуемого'при изготовлении изделий, контактирующих с кровью, ... представляет интерес для исследователей. Первоначальной оценке подверглись 25 пленочных образцов $-4 одной промытленной серии•(ТУ б-0Б-8Ю-76). Среднее количество адгезированных к поверхности <5-4.' тромбоцитов по данным 25 острых экспериментов составило 14,6*2,5. Для выяснения связи свойств поверхности с показателями свертывающей системы крови (ССК) был проведен корреляционный анализ, позволивший обнаружить "отклик" ССК на поверхностные-свойства материала. Результаты этого анализа показали, что корреляционная зависимость показателя тромбоцитарного теста от основных параметров ССК ..отсутствует, что свидетельствует об удовлетворительных тромборезистентных свойствах этого материала. Отмечена лишь выраженная корреляцион-

нал связь с количеством тромбоцитов в крови.

Исследование образцов $-4 с помощью СЭМ показало, что на их поверхности имелись нити фибрина, а таете значительные морфологические изменения адгезированных тромбоцитов (распластанность клеток j выраженные множественные псевдоподии). Возможно эти■изменения в дальнейшем могут оказать влияние на тромборезистентные свойства данного полимера.

Тромборезистентные свойства монолитного углеродного материала углеситалла. С помощью предложенной группы методов:ex vivo и in vivo был исследован монолитный углеродный материал углеснталл марки УСБ-15. При скрининговой оценке 25 образцов УСБт15 среднее значение величины.тромбоцитарного теста составило.4,0-1,8, Никакой корреляционной зависимости указанного теста с показателями ССК не обнаружено,-что свидетельствует о слабой степени активирующего действия со стороны материала на процессы коагуляции. Первоначальный анализ показал, что материал обладает высокой.тромборезистентностью. При имплантации колец из УСБ-15 в кровеносное русло на сроки.от 2 часов до 4 мес. 19 дней во всех случаях сохранялась их проходимость. Основным ватным результатом этого раздела.работа.явились,рекомендации углеситалла в качестве запирающего элемента серийно выпускаемых в настоящее время-отечественных ИКС.Змикс и Лике.

"Особенности поведения металлов при.взаимодействии.с кровьв.

Металлические конструкции являются составной частью искусственных клапанов сердца. Влияние (J-изико-химических свойств металлов и, в частности, шероховатости поверхности на проявление тромборе-зистентных свойств было изучено на примере стали (марка I2xI8HI0T), титана (марка 3TI-0) и сплава алюминия с медью (марка АМГ-6).

Для первоначальной оценки были изготовлены образцы металлов разных классов шероховатости поверхности ( 18 образцов -v9 и 15

образцов -.VII,). Результаты исследований показали,.что.степень шероховатости.оказывает значительное влияние на адгезивные свойт ства металлов.

Таблица I,

Средние показатели тромбоцитарного теста на металлах различного класса чистоты поверхности

Металл V 9 V"II

• , ■ _-' ■ ■ ' ■ • ■ •

Сталь 22,5*0,9 Ц,1*0,6,

Титан 21,7*0,9 10,0*0,5

АМГ-6. 11,4*0,8 6,3*0,5

8-4 ( контроль ) - 11,9*0,7

На следующем этапе в соответствии с разработанной нами комплексной оценкой материалов при имплантации колец в венозное русло на изделиях с 9-м классом чистоты поверхности развивался тромбоз в течение 2 часов, независимо от вида металла. Кольца с обработкой внутренней поверхности до VII оставались проходимыми на сроках до 5 лет..

Таблица 2.

Результаты имплантации цилиндров из металлов во внутригрудной отдел каудальной вены

BVn Материал Класс Срок Исход

цилиндра обработки имплантации опыта

I Сталь 9 2 часа тромбоз

2 Сталь II 2 часа проходим

3 Сталь II 5 лет проходим

4 Титан 9 2 часа тромбоз

Таблица 2 (продолжение).

5 Титан

6 Титан 7-8 АМГ-6

9 А.ЧГ-6

II II 9 II

2 часа проходим

3 месяца проходим

2 часа тромбоз

3 месяца проходим 2 часа тромбоз

10-12 8-4 ( контроль )

Таким образом, полученные результаты, во-первых, подтверди-

ли влияние шероховатости поверхности на ее тромборезистентные свойства. Во-вторых, нами экспериментально определено "пороговое" значение уровня технологической обработки поверхности металла, переводящее последний на качественно новый уровень тромборезио-тентности. Таким показателем является 11-й класс чистоты поверхности, что и было рекомендовано для изготовления каркасов отечественных клапанов сердца и включено в технические условия на изготовление клапанов на заводе "Эмитрон" и ОКБ (мед)КЧХЗ (ТУ-СВ029300).

Результаты комплексного исследования текстильного углеродного материала карбин. Используемые в настоящее время синтетические протезы не могут быть применены для протезирования вен и артерий малого диаметра ввиду недостаточной биосовместимости, приводящей в условиях слабого кровотока к тромбообразованию и обтурации сосудов. Одним из путей получения синтетических нитей, обладающих хорошей биосовместимостью и высокой тромборезистентностью, является получение материалов на основе углерода.

Нами был исследован новый углеродный материал карбин, привитой с помощью метода радиационной:прививочной полимеризации на подложу. Основной комплекс механических и технологических свойств нового полимера определяет исходная подложка, а биосовместгеюсть и

тромборезистентность придает привитой углеродный компонент в форме карбина. Было исследовано 2? образцов с различной степенью прививки карбина на подложку - полиэтилен ( от 3,4 до 22,3 массовых частей на 100 массовых частей полиэтилена ).

Задачей первого этапа явилось определение урбвня содержания карбина на подложка, при котором материал был бы минимально тром-богенным. По результатам наших исследований с помощью тромбоци-тарного теста было установлено, что при содержании карбина, равном 20,1, величина показателя тромбодитарного теста достигла насыщения, и составила 10,1-1,3. Зависимость показателей тромбоцитарного теста от содержания карбина в пленках аппроксимируется показательной регрессионной кривой, представленной на рис. I. Кривая имеет вид!

ТГЕСТ - А. + В СХ, где X - содержание карбина на полиэтилене, А»©,8, В=24,2, С=0,42. Коэффициенты А,В и С найдены методом наименьших квадратов. 40

В «

30

20

10

О 4 8 12 16 20 22,3 X

Рис. I. Зависимость показателя тромбоцитарного теста от

уровня содержания карбина на подложке.

— экстраполированные.значения тромбоцитарного теста.

При анализе корреляций основных параметров ССК с показателями ТТЕСТа в зависимости от уровня содержания карбина в материале обнаружена явная эволюция этих связей. Так, при самом низком уровне содержания карбина (3,4) получена тесная корреляционная зависимость ТТЕСТа от ряда показателей ССК, что является свидетельством повышенной тромбогенности материала. По мере увеличения содержания карбина в материале обнаружено существенное снижение корреляционных, связей величины ТТЕСТа от показателей ССК. При -содержании карбина 20,1 и.22,3 рассматриваемые корреляционные связи отсутствовали, что является достоверным критерием тромбо-резистентности материала на начальных этапах его взаимодействия с кровью. Эти данные подтверждены исследования»,от с помощью СЭМ.

Степень выраженности изменений тромбоцитов на поверхности карбина по мере увеличения содеркания углерода в материале уменьшалось. Уменьшалось общее число клеток и количество агрегатов, снижалась степень морфологических изменений адгезировандах тромбоцитов, которая отражает их активацию. На основании определения достаточного уровня содеркания карбина были созданы нити, а затем сосудистые протезы, получившие название витлан и подвергшиеся дальнейшее изучению 1л vivo.

Исследование этих протезов с помощью СЭМ после 1-минутной экспозиции в венозном русле показало, что внутренняя поверхность последних была покрыта тонкой пленкой, на которой располагались единичные эритроциты.

Дальнейшее изучение сосудистых протезов с разным уровнем содержания карбина в нитях путем имплантации их в венозное русло с помощью фторопластовых колец показало-, что в протезах с низким уровнем содержания карбина в течение 2 часов развивался тромбоз.

Сосудистые протезы с высокой концентрацией карбина.в полимере оставались проходимыми.

Таблица 3.

Результаты имплантации сосудистых протезов из витлана в венозное русло с помощью колец

Содержание карбина Срок Исход

в нитях. имплантации

3,4 - 2 часа Тромбоз

3,4 2 часа Тромбоз

6,1 2 часа Тромбоз

20,1, 2 часа Проходим

Имплантация витлановых протезов, проявивших высокие тромборезистентные свойства, во внутригрудной отдел каудальной вены собаки на сроки от 1,5 месяцев до 5 лет 2 ыес. выявила их хорошую-гемосовместиыостьи вживляемость в организм. Фторлон-лавсановые протезы, служившие контролем в этой серии экспериментов, тромби-ровались через 1-6 суток после операции.

После извлечения витлановых протезов на макропрепарате синтетический каркас был окружен тонкой капсулой, организованной в соответствии со сроками имплантации протеза. При гистологическом и гистохимическом исследовании эксплантатов было установлено, что неоадвентиция формировалась практически полностью к месячному сроку после имплантации. Образование внутренней соединительнотканной капсулы завершалось к 6 месяцам после операции. В это же время заканчивалась и эндотелизация внутренней поверхности. По истечении 5 лет 2 мес. в неоинтиме не было обнаружено явлений гиалиноза, кальциноза или некроза, что связано с ее адекватной васкуляризацией.

Клеточная реакция на синтетические нити слабая, неоадвенти-ция тонкая, неоинтима также тонкая и полностью эндотелизирована.

Таким образом, проведенные исследования позволили сделать вывод о хороших биосовместимых качествах и повышенных тромборе-зистентных свойствах витлана по сравнению с обычными синтетическими эксплантатами и рекомендовать его для клинической апробации в качестве сосудистых протезов и пришивных манжет каркасов ИКС. Протезы были изготовлены на ЛПТГО "Север" и переданы в ряд клиник. Однако, несмотря на положительные результаты клинической апробации, был выявлен один серьезный недостаток этих протезов -их жесткость. В настоящее время определены пути его устранения.

ВЫВОДЫ

1. На основании теоретических и экспериментальных исследований обоснован, разработан и внедрен в практику комплекс методов исследования тромборезистенгных свойств искусственных материалов.

2. Разработан тромбоцитарный тест - метод ex vivo, характеризующийся высокой производительностью и позволяющий провести первоначальную скрининговуго оценку степени тромбогенности различных чужеродных поверхностей.*

3. Экспериментально обоснованы количественные критерии тром-борезистентности искусственных материалов в условиях exvivo посредством введения показателя тромбоцитарного теста и матрицы тромборезистентности материала, которая характеризует "отклик" свертывающей системы крови на физико-химические свойства чужеродной поверхности.

4. Предложены и методически отработаны методы, позволяющие изучать гемосокместимые свойства монолитных и текстильных материалов в жестких гемо,динамических условиях.

5. Установлена целесообразность окончательной оценки материалов и изделий в условиях in vivo.

6. Показано, что поведение -чужеродных поверхностей на начальных этапах взаимодействия с кровью в значительной степени определяет их гемосовместимость в условиях реального кровотока.

7. В результате комплексной оценки были установлены высокие тромборезистентные свойства монолитного углеродного материала -углеситалла.

8. Изучены особенности поведения металлов при взаимодействии с кровью. Показано, что гемосовместимые свойства , в значительной степени обусловлены степенью шероховатости поверхности, независимо от вида металла.

9. Исследовано влияние различного содержания карбина в полимере на характер его взаимодействия с кровью. Найден оптимальный уровень содержания карбина в нитях, при котором материал проявляет высокие тромборезистентные свойства.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКШиНДАЦИИ-

1. Все полимерные материалы, перспективные для сердечно-сосудистой хирургии, подвергать комплексным испытаниям в различных условиях проведения эксперимента ( ex vivo и in vivo ).

2. Для первоначального отбора перспективных материалов использовать методы скрининг-контроля, позволяющие оперативно оценивать изменения в технологии непосредственно в ходе разработки материала с целью повышения его тромборезистентности.

3. Заключение о пригодности материала можно сделать только на основании исследований эндопротеза из испытуемого материала в условиях реального кровотока в месте предполагаемого.функционирования в организме при клиническом испытании.

4. Рекомендовано использовать в конструкциях эндопротезов для сердечно-сосудистой системы следующие материалы: -титан BTI-0 ( класс обработки не ниже одиннадцатого ) - для каркасов ИКС,, углеситалл УСБ-15 - для запирающих элементов ИКС, карбин - для создания модифицированной углеродной поверхности в эндопротезах, изготавливаемых по текстильной технологии.

5. Использовать разработанные методы в кардиох-^рургических -, и исследовательских центрах, занимающихся испытаниями и внедрением изделий для сердечно-сосудистой хирургии.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Навроцкая В.В., Сидоренко Е.С. Количественное определение адгезии тромбоцитов как показателя тромборезистентшх. свойств полимерных материалов // Проблемы измерений в медицине - M.: Медицина, 1981. - С. 93-94.

2. Гиг D.E., Korshak V.V., Dobrova N.B., Sidoranko E.S. et al. Poly-bia (trifluoroafchoxy)phoaphazena biomedical investiga-.

tion // Polymere in nedioica and biology. - Fraque. - 1984._______

P. 1-6. .

3. ТУр Д.P., Коршак B.B., Виноградова C.B., Доброва Н.Б., Новикова С.П., Ильина М.Б., Сидоренко Е.С. Исследование тромбо-резистентных свойств поли-бис-(трифторэтокси)фосфазена // Лета Polyivterlcä. - 1985. -v0I. 36. - Р II. - Р. 627-631.

4. Доброва Н.Б., Ильина М.Б., Новикова С.П., Сидоренко Е.С., Городков А..Ю., Смурова Е.В., Оффенгенден А.И. Разработка системы методов комплексной оценки полимерных' материалов для сердечнососудистой хирургии // Экспериментальная сердечно-сосудистая хирургия. - К. - 1989. - С. 23-29.

5, Сидоренко Е.С., Доброва Н.Б. Тромбоцитарный гест - метод оценки гемосовместимых материалов // Тез. докл. 3-Й конф. Научно-учебного центра УДН им. П.Луцумбы "Применение физико-химических методов исследования в.науке и технике", 20-23 февраля 1990 г. - М.: Изд-во Щ1, 1990.Ч. 2. - С. 104.

6. Сидоренко Е.С., Шехтер A.B., Городков А.Ю., Доброва Н.Б. Новые углеродсодераащие материалы для изготовления сосудистых протезов с повышенными тромборезистентными свойствами // Тез. докл. Объединенной конф. ангиологов "Отдаленные результаты трансплантации артерий и перспективы развития сосудистой трансплантологии", 31 мая - 2 июня 1990 г. - Тбилиси: Кзд-во НИИКХ, 1990. - С. I4I-I43.

. 7. Коршак В.В., Доброва Н.Б., Кудрявцев Ю.П., Коршак Ю.В., Евсюков С.Е., Ильина Н.Б., Сидоренко Е.С. Способ получения тром-борезистентного материала / Авторское свидетельство в СССР Г- 1526308 от I августа 1989 г.

8. Новикова С.П., Доброва Н.Б., Сидоренко Е.С., Шехтер А.Б., Спиридонов A.A. Получение сосудистых протезов с тромборезистент-кым покрытием // Тез. докл. 2-го научно-технического семинара "Гемо- и био-совместимые материалы". - М., 1990. - С. 27-28.

9. Сидоренко Е.С, Изучение искусственных материалов на ранних этапах их взаимодействия с кровью // Тез. докл. 2-го научно-технического семинара "Гемо- и био-совместимые материалы". - М., 1990. - С. 54-55.

Тематический план I991 г., № 219

Подписано к печати II.03.91, Формат 60х90/16.Ротапринтная печать. Усл.печ.л.1,25.Уч.-изд.л.1,0.Усл.кр.0тт.1,375.Тира* 100 экз. Закаэ 238. Бесплатно

"lunorpai__—_____________—

117923, ГСП-I, Москва, ул.Орджоникидзе,3