Автореферат и диссертация по медицине (14.00.15) на тему:Патоморфологическое исследование изменений тканей кожи при имплантации нити из некелида титана

На правах рукописи

ИГУМНОВ ВИТАЛИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПАТОМОРФОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ТКАНЕЙ КОЖИ ПРИ ИМПЛАНТАЦИИ НИТИ ИЗ НИКЕЛИДА ТИТАНА

14.00.15 -патологическая анатомия 14.00.27- хирургия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

I

1

t

НОВОСИБИРСК-2005

Работа выполнена на кафедре патологической анатомии ГОУВПО Новосибирской государственной медицинской академии Росздрава и Научном Центре клинической и экспериментальной медицины СО РАМН, г. Новосибирск

Научные руководители- доктор медицинских наук

профессор Агеева Татьяна Августовна,

доктор медицинских наук

профессор Сысолятин Святослав Павлович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук

профессор Зайдман Алла Михайловна; доктор медицинских наук профессор Штофин Сергей Григорьевич

Ведущая организация:

ГОУВПО Сибирский государственный медицинский университет Росздрава, г.Томск

Защита состоится «// » УУ1 2005 г на заседании диссертационного совета Д 208.062.05 при ГОУВПО Новосибирской государственной медицинской академии Росздрава (630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 52)

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Новосибирской государственной медицинской академии (630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 52)

Автореферат разослан « Р » се>/^2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор

А.В. Волков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важной чертой внешнего облика современного человека является естественность и правильность форм Наличие косметических и физических недостатков в значительной степени обусловливает изменение характера поведения человека, а устранение их непосредственно связано с решением задач по улучшению качества жизни индивида (Казарезов М.В. и др , 1996).

В настоящее время в связи с увеличением отрицательного влияния на человека экологических катастроф, стрессов, электромагнитных излучений, а также роста бытового и производственного травматизма одной из волнующих проблем является аллопеция, независимо от расовой принадлежности, возраста и пола.

На данный момент существуют различные способы лечения алопеции, однако есть виды облысения, где консервативная терапия неэффективна, и помочь пациенту можно только хирургическим путем (Пейрефит Ж., 1998; Миронова Л.Г., 2000, Калюжная Л., 2001). С этой целью применяются различные хирургические методики, однако, все они предполагают проведение сложных хирургических операций, наличие достаточной донорской зоны, длительные периоды нетрудоспособности (Залуцкий ИВ и др.,1999; Пуарье П , 2002; Orentreich N., 1959; Norwood О.Т. et al., 1984; Radovan S., 1976).

На сегодняшний день наиболее перспективным направлением лечения алопеции является имплантация искусственных волос, поскольку эта методика не требует длительной послеоперационной реабилитации и наличия донорской зоны. Известные искусственные волосы ряда производителей вызывают в 30-40% наблюдений ряд осложнений, связанных в первую очередь с недостаточной инертностью материала, из которого они созданы (Жилина Н В. и др., 2000; Okuda S., 1976; Vinsent R., 1981, Hanke C.W., 1981, Bouhanna P., 1996; Palmen В et al, 2000). Кроме того, остается нерешенной проблема имплантации искусственных волос в область брови и преротовую область, поскольку полимерному волокну невозможно придать необходимое направление, соответствующее росту волос в этих областях

Поэтому в эстетической хирургии остается актуальным поиск новых более инертных и обладающих качественно новыми свойствами материалов, которые могли быть использованы в качестве искусственного волоса.

Требование биомеханической совместимости и фиксации имплантата могут быть удовлетворительно решены, если в качестве материала имплантата используются пористые проницаемые сверхэластичные материалы на основе никелида титана, в порах которых способна образовываться и расти «живая» ткань (Гюнтер В.Э. и др., 1980).

Применение сплавов с эффектом памяти формы - совершенно новое направление в медицине С изменением температурного режима такие сплавы изменяют форму, развивают значительные усилия при восстановлении формы, находятся в сверхэластическом состоянии в изотермических условиях, не разрушаются при многократной знакопеременности деформации (Hughes J., Bensmann Q., 1977).

Этим характеристикам соответствует созданная в НИИ медицинских материалов и имплантатов с памятью формы г.Томска никелид титановая нить тонкого (порядка 1 мм) и сверхтонкого (менее 0,5 мм) диаметров на основе сплава ТН-10 (патент РФ 2164385, 2001), которая уже используется в качестве шовного материала.

Все вышеизложенное определило цели и задачи проводимого исследования.

Цель работы: изучить в эксперименте патоморфологические изменения в тканях кожи при имплантации нити из никелида титана и оценить возможность её использования в качестве искусственного волоса.

Задачи исследования:

1 Провести стендовые испытания нити из никелида титана диаметром 80 мкм и биосовместимых волос Biofibre.

2 Исследовать временную динамику морфологических изменений кожи на имплантацию биосовместимых волос Biofibre, нити из никелида титана диаметром 80 мкм, нити из никелида титана диаметром 40 мкм.

3. Провести сравнительный анализ патоморфологической реакции кожи: сроки, состав и диаметр образованной соединительно-тканной капсулы вокруг биосовместимых волос Biofibre, нити из никелида титана диаметром 80 мкм, нити из никелида титана диаметром 40 мкм.

4. Оценить с помощью методов электронной микроскопии качество и способ фиксации имплантируемых материалов

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

5 На основании проведенных экспериментальных исследований оценить возможность использования нити из никелида титана диаметром 40 и 80 мкм в качестве искусственного волоса

Научная новизна: впервые в течении длительного эксперимента (150сут) проведено изучение морфтогичсских тканевых изменений в дерме на имплантацию нити из никелида титана диаметром 80 мкм и сверхтонкой нити диаметром 40 мкм, в сравнении с биосовместимым волосом ВюЯЬге

Впервые с применением методов светооптической микроскопии и морфометрии изучена клеточная реакция на имплантацию нити из никелида титана диаметром 80 мкм, и нити сверхтонкого диаметра 40 мкм, а также прослежена динамика формирования соединительнотканной капсулы

Показано, что как вокруг биосовместимых волос ВюПЬге, так и вокруг нитей из никелида титана происходит развитие стереотипного продуктивного хронического воспаления, в исходе которого, вокруг имплантатов формируется фиброзная капсула Однако выраженность воспаления и его динамика, свидетельствуют о большей биоинертности нитей из никелида титана, что сопровождается более быстрым формированием соединительнотканной капсулы

Выявлено, что имплантация нити из никелида титана сверхтонкого диаметра (40 мкм) вызывает наименьшую воспалительную реакцию вследствии малой травматизации тканей при имплантации и высокой биологической инертности

С помощью электронной микроскопии впервые установлено, что при имплантации нити из никелида титана в кожу коллагеновые волокна дермы врастают в пористую структуру никелида титана тонкого и сверхтонкого диаметра, что обусловливает его лучшую фиксацию в коже в сравнении с биосовместимым волосом ВюйЬге

Практическая значимость:

Проведенный анализ морфологических изменений в тканях на имплантацию биосовместимых волос ВюАЬгс, никелида титана тонкого и сверхтонкого диаметра, имеет существенное значение для понимания характера реакции тканей на имплантационные материалы, что может стать основой для разработки методов их использования в клинической практике

Важным практическим результатом является обоснованная возможность имплантации нитей из никелида титана в кожу для создания искусственного волосянного покрова

Полученные результаты исследования расширяют существующие представления об аспектах применения никелида титана и позволяют рекомендовать его для лечения алопеции в клинике

Разработан и патогенетически обоснован метод лечения алопеции путем имплантации нити из никелида титана тонкого и сверхтонкого диаметров Получен патента на изобретение «Искусственные волосы» по заявке № 2256466, дата опубликования 20 07 05 Бюл № 20 Основные положения, выносимые на защиту:

1 Имплантация нити из никелида титана и биосовместимых волос ВюАЬге вызывает в тканях развитие продуктивного хронического воспаления Различия физико-химических свойств никелида титана и биосовместимых волос ВюйЬге определяют особенности морфо-функционального ответа тканей на имплантацию Вокруг биосовместимых волос ВюАЬге формируется преимущественно макрофагаль-но-лимфоцитарная инфильтрация с постепенным регрессом к 60 суткам, при этом процесс образования коллагена начинается с 1-х суток При имплантации нитей из никелида титана воспалительная инфильтрация на 60 сутки выражена меньше, фибропластические процессы начинаются с 1 суток и формирование фиксирующей капсулы вокруг нитей из никелида титана происходит быстрее

2 Макрофагально-лимфоцитарная инфильтрация вокруг никелида титана, сменяется процессом ) коллагеногенеза и образованием фиксирующей коллагеновой капсулы, которая формируется быстрее и более тонкая вокруг никелида титана сверхтонкого диаметра 40мкм Коллагеновые волокна прорастают

в пористую структуру никелида титана, что, не смотря на незначительную толщину капсулы, увеличивает фиксирующую способность, и позволяет увеличить частоту имплантируемых нитей Тканевой от- . вет на имплантацию биосовместимых волос ВюЛЬге характеризуется более медленными темпами созревания соединительной ткани, избыточным фиброзированием и образованию грубой толстой капсулы вокруг имплантата

3 Известная уникальная способность у никелида титана к возвратно-переменным нагрузкам ("ана-тогичной устойчивостью обладает волос человека), универсальность механической памяти, еб общность для неживой и живой природы, возможность придания материалу направления, наряду с выявленной тучшей переносимостью нити и? никелида титана тканями в сравнении с известными аналога. - 4

ми, позволяют рекомендовать его в качестве искусственного волоса при дефектах бровей и преротовой области.

Апробация результатов исследования:

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на международной конференции «Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в стоматологии» (Шира, 2003), на международной конференции «Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в медицине» (Томск, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ и один патент на изобретение «Искусственные волосы» по заявке № 2256466, дата опубликования 20.07.05 Бюл. № 20

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, выводов и списка литературы Работа изложена на 131 страницах машинописного текста, иллюстрирована 57 рисунками, 13 таблицами, Библиографический указатель включает 205 источников, из них иностранных - 105

Материалы изложенные в диссертации, получены, обработаны и проанализированы лично автором.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводилось в эксперименте на 120 крысах - самцах породы Вистар, массой 180-200гр Животных содержали в виварии в стандартных условиях, на лабораторной диете, они имели свободный доступ к воде и пище Перед проведением эксперимента животных в течение 2-х недель адаптировали к условиям содержания. Все экспериментальные воздействия, взятие образцов осуществляли в утренние часы (с 9 до 10 часов) Эксперимент проводился на базе Научном Центре клинической и экспериментальной медицины СО РАН (Директор - академик Шкурупий В А )

В целях разработки новой методики эстетических проявлений алопеции проводилась имплантация TiNi марки ТН - 10 тонкого (80мкм) и сверхтонкого диаметра (40мкм), а также искусственного волоса Biofibre (80мкм) - компании MEDICAP (Италия)

Имплантацию проводили у животных в область спины на толщину дермы, до поверхностной фасции, с помощью специально изготовленного имплантатора из иглы 20 G, у которой колющая часть была преобразована в режущую, на одном конце нити формировался узел, который имплантировалси в дерму, во внешней среде оставался свободный конец длинной 0,5 см По аналогичной методике выполняется имплантация пациентам искусственного волоса Biofibre

Все животные были разделены на 3 группы

1) Животным первой группы имплантировали искусственный волос Biofibre

2) Животным второй группы имплантировали никелид - титановую нить тонкого диаметра -

80мхм.

3) Животным третьей группы имплантировали никелид - титановую нить сверхтонкого диаметра - 40мйи.

Все операции выполнялись под эфирным наркозом.

Для изучения морфологических реакций кожи вокруг имплантированных нитей, забор материала проводили на 1, 7, 14, 27, 60, 90, 120 и 150-е сутки после имплантации. С этой целью вместе с имплантированной нитью иссекался кусочек кожи диаметром 1 см, который подвергали гистологическому исследованию. На каждый срок в каждой группе брали по 5 животных Животных опытных групп выводили из эксперимента путем передозировки эфира.

Методы исследования.

Объектом исследования служила дерма, иссекался участок ткани в зоне имплантации с имплан-тационным материалом

Зону для светооптического исследования образца кожи фиксировали в 10% растворе формалина, обезвоживали в серии спиртов возрастающей концентрации, выдерживали в ксилоле и заключали в парафин (Волкова О.В , Елецкий Ю.К, 1971). На санном микротоме готовили срезы толщиной 5-6 мкм, окрашивали гематоксилином Майера и эозином, пикрофусцином по методу Ван - Гизона и заключали в канадский бальзам на предметных стеклах (Меркулов Г.А., 1969).

На гистологических срезах морфометрическое исследование тканевых структур проводили согласно рекомендациям, изложенным в многочисленных работах, посвященных теоретическому обоснованию и конкретным примерам применения этих методов (Автандилов Г Г , 1973,1980,1990)

Клеточный состав инфильтрата вокруг имплантированных материалов изучали под масляной иммерсией при увеличении 900, путем выбора в случайных срезах 5 - ти случайных полей зрения в препарате В каждом поле считали по 100 клеток Все подсчитанные клетки принимали за 100%, высчитывая затем относительное и абсолютное число макрофагов, лимфоцитов, нейтрофилов, фибробластов, плазматических клеток и клеток инородных тел, по критериям изложенным в работе А С. Логинова и Л И. Аруина (1985)

Толщину клеточной и коллагеновой части капсулы вокруг имплантированных материалов измеряли с помощью окуляр - микрометра при увеличении 100, производя в каждом препарате по 5 измерений в случайных участках

Для сканирующей электронной микроскопии использовали часть нитей из Т]№ марки ТН - 10 тонкого (80мкм), сверхтонкого диаметра (40мкм) и искусственного волоса ВюйЬге, которые находились в коже Препараты подвергали вакуумной сушке Высушенные образцы монтировали на объектодержа-теть, напыляли углеродом и золотом в вакуумном испарителе (Оза1аке Н е1 а1, 1980) Напыленные препараты исследовали в электронном микроскопе в сканирующем режиме.

Для обработки полученных результатов использовали альтернативный анализ, метод вариационной статистики вычисление средней арифметической (М) и ее ошибки (т), метод оценки достоверности различий показателей между группами по критерию Стьюдепта с определением показателя статистической достоверности (р^),05) (Лакин ГФ, 1990; Маймулов В Г и др., 1996, Автандилов ГГ., 1990,1996) При расчетах учитывали, что распределение исследуемых признаков было близко к нормальному.

В процессе анализа полученных данных последовательно сравнивали 1) состав клеточного инфильтрата на разных временных промежутках внутри одной группы; 2) соотношение клеточного инфильтрата на одних сроках в 3-х группах, 3) морфологические показатели толщины и соотношения клеточной и коллагеновой части капсулы вокруг имплантированных материалов

Стендовые испытания имплантата преследовали цель определить степень устойчивости нити из Т1№ <3-80 мкм и искусственного волоса ВюАЬге, к механическому воздействию - основополагающему фактору сохранения прочности Для этого в специальном устройстве без натяжения материал подвергался знакопеременным нагрузкам с симметричным циклом, также исследовали напряжение разрушения, деформацию до разрушения, величину эластичной деформации возврата

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Микроскопически через 1 сутки после имплантации искусственного волоса ВюйЬге в прилежащей к нему зоне была нарушена целостность эпидермиса, имелись участки разрыва коллагеновых волокон дермы, отек дермы, полнокровие сосудов и мелкие гемморагии Данные повреждения тканей обусловлены травмой при проведении операции и, по, видимому, на первом этапе именно они являются запускающим альтеративным фактором в развитии воспаления

Через 1 сутки после проведения имплантации вокруг искусственного волоса ВюАЬге уже формировался воспалительный клеточный инфильтрат, который локализовался вокруг имплантированного материала, начиная с подэпидермальных зон и на всю толщу дермы

Клеточный инфильтрат был представлен макрофагами - количество которых преобладает, лимфоцитами, плазматическими клетками, нейтрофилами и клетками инородных тел (рис. 3-9), которые располагались не очень плотно вокруг искусственного волоса ВюйЬге Непосредственными триггерами инициирующими воспаление, являются как прямое механическое повреждение сосудистой стенки в момент имплантации, так и активация фагоцитов крови в ответ на повреждение (Маянский Д Н , 1991). В клеточном инфильтрате преобладали макрофаги, составляя почти 75% от общего числа клеток, лимфоциты составили 9,2%, нейтрофилы - 15,6%, клетки инородных тел были единичными.

Преобладание в инфильтрате макрофагов обусловлено ключевой ролью этой клетки в развитии ответных реакций организма на повреждение в том числе антигенпрезинтирующей и фагоцитирующей функциями (Пол У ,1987).

Довольно высокое содержание к исходу 1 - х суток после имплантации в клеточном инфильтрате нейтрофилов (15,6%) связано, по видимому, с тем, что они являются эффекторами воспаления, их реак-

тивность рассматривается как «внутреннее причинное основание», определяющее инициацию, развитие и исход воспалительного процесса (рис 4) В условиях повреждения дермы при имплантации основной их функцией является очистка зоны повреждения от продуктов распада коллагена и некротизированных клеток, а также и от инфекции, подготавливая место для работы макрофагов (Саркисов Д.С., 1988).

То есть сформировавшуюся через 1 сутки после имплантации искусственного волоса ВюйЬге морфологическую реакцию можно рассматривать как острое воспаление в ответ на повреждение кожи и имплантацию инородного тела Даже уже через 1 сутки после имплантации ВюЯЬге вокруг волоса встречаются единичные клетки инородных тел, которые формируются при слиянии Мф и являются показателем неэффективности фагоцитоза агента вызывающего воспаление (Маянский Д.Н., 1991), в данном случае полимерного волоса.

Через 7 суток после имплантации ВюЯЬге в клеточном инфильтрате сохранялось подавляющее большинство Мф - 67%, однако их доля уменьшилась почти на 8% (рис. 1). Появились плазматические

Рис 1 Содержание макрофагов в клеточном инфильтрате вокруг искусственного волоса ВюНЬге

Рис 4 Содержание нейтрофилов в клеточном инфильтрате вокруг искусственного волоса ВюйЬге

80,( 70,С 60 С 5 50 С | 40.С а* 30 С 20 О 100 0.0

[Шип III..

1 7 14 27 80 90 120 150

Рис 2 Содержание лимфоцитов е клеточном инфильтрате вокруг искусственного волоса В1оАЬге

1 7 14 27 80 90 120 150

Рис 5 Содержание плазматических клеток в клеточном инфильтрате вокруг искусственного волоса ВюйЬге

12,0 10 0 80 60 4,0 20 0.0

ЛИ!.

14 27 60 90 120 150

Рис 3 Содержание фибробластов в клеточном инфильтрате вокруг искусственного волоса В!о(1Ьге

14 27 60 90 120 150

Рис 6 Содержание клеток инородных тел в клеточном инфмллрятв нвокруг искусственного волоса ВюПЬге

80,0 70,0 60 0 3 50,0 | 40,0 а! 30 0 20 0 10,0 00

05 0.5 0,4 04

Ц 03

• 0,3

* 0,2 0,2 0.1 О 1 00

й

1

14 27 80 сутки

клетки, составляющие 2,7% содержание Лф уменьшилось, однако суммарное содержание в инфильтрате лимфоидных клеток увеличилось до 10,9% (рис.5). Преобладающее содержанте в инфильтра-

те Мф связано с постоянным притоком в очаг воспаления моноцитов, которые трансформируются в макрофаг (Фрейдлин И.С , 1984, van Furth R et al ,1982)

Активация макрофагов в значительной мере обусловлена Нф и сопровождается синтезом и секрецией провоспалительных цитокинов, которые по аутокринному механизму активируют как самих продуцентов так и других представителей системы мононуклеарньтх фагоцитов (СМФ) (Лукина Е А, 1998; Маянский Д Н , 1991). Как известно под контролем макрофагальных цитокинов, в свою очередь находится активация и пролиферация лимфоцитов, дифференцировка их в плазматические клетки, продукция Ig, а также повышение функциональной активности нейтрофилов, фибробластов (Лукина Е.А., 1998), что и регистрировалось к исходу 1 недели после имплантации искусственного волоса Biofibre: в инфильтрате появилось 2,7% плазматических клеток, 8,3% фибробластов (рис 3,5), что свидетельствует о включении эфферентнго звена гуморального иммунитета, так и о начале процессов коллагенообразо-вания

На 27 сутки вокруг искусственного волоса Biofibre идет активный синтез коллагена - образование соединительнотканной капсулы, происходит уменьшение количества лимфоцитов на 1,5%, нейтрофилов в 2,3 раза, увеличение количества фибробластов более чем в 2 раза (рис 2-4) Данный клеточный состав свидетельствует о начале стадии репарации дермы, после её повреждения во время имплантации (А. Поликар 1965).

К исходу 2-х месяцев в клеточном инфильтрате, вокруг искусственного волоса Biofibre отсутствовали плазматические клетки, что говорит об угнетении иммунных реакций по гуморальному типу к этому сроку (рис 5)

К 90 суткам клеточный состав был представлен макрофагами, число которых уменьшилось в 1,2 раза в сравнении с 60 сутками; незначительным количеством лимфоцитов 2,4^ 0,09, число фибробластов увеличилось на 13%,составив 59,8% от всего клеточного инфильтрата, нейтрофилы исчезают Аналогичная реакция тканей, на аналогичный срок эксперимента, с уменьшением числа Мф и Лф, а также ростом фибробластов и образованием соединительнотканной капсулы, наблюдалась при имплантации полимерных нитей трофилен (Адамян А А и др., 1999)

К 150-м суткам эксперимента, по сравнению с предыдущим сроком, клеточный инфильтрат вокруг имплантированного искусственного волоса Biofibre был представлен преимущественно фибробла-стами составляющими 73,5% от всех клеток, макрофагами количество которых уменьшилось на 5,2%, лимфоциты были представлены единичными клетками (рис. 1-3).

В итоге вокруг искусственного волоса Biofibre образовалась падкая соединительнотканная капсула, она была представлена внутренней - клеточной (лимфоциты, фибробласты, макрофаги) и наружной коллагеновой частями Коллагеновая часть капсулы была построена из циркулярно ориентированных коллагеновых волокон с редкими фибробластами, расположенными между ними

Резюме

Полученные данные указывают, что при имплантации искусственного волоса Biofibre сначала развивается острое воспаление, которое купируется к 14 суткам, и сменяется развитием стереотипного продуктивного хронического воспаления, характеризующегося формированием макрофагально-■шмфоцитарного инфильтрата, образованием клеток инородных тел, выраженность которого постепенно уменьшается к 60 суткам.

Наибольшая доля макрофагов в инфильтрате вокруг искусственного волоса Biofibre на начальных этапах воспарения связана с их активацией продуктами деградации и деструкции тканей, после повреждения дермы во время имплантации (Лукина Е.А., 1998)

Процесс образования коллагена начинается с 7 суток, о чем свидетельствует появление фибробластов и прогрессирующее увеличение их доли в последующем в плоть до оканчания эксперимента. Присутствие в течении длительного времени в инфильтрате нейтрофилов (60 сут) свидетельствует о достаточно продолжительной нейтрофильной фазе инфильтрации в течении воспаления, что по видимому связано с недостаточной инертностью искусственного волоса Biofibre Возможно также, что на данный материал идет повышенная выработка цитокинов Мф, которые вызывают активацию лимфоци-тарного звена иммунитета, что обуславливает длительную персистенцию достаточно большого числа лимфоцитов в инфильтрате вплоть до 150 суток эксперимента

Приблизительно с 27 суток вокруг искусственного волоса Biofibre формировалась двуслойная соединительнотканная капсула, состоящая из 2 -х частей клеточной (лимфоциты, фибробласты, мак-

рофаги) и коллагеновой часта. Коллагеновая часть капсулы была представлена циркулярно ориентированными коллагеновыми волокнами с фибробластами расположенными между ними. Прилегающая к имплантату часть коллагеновая часть была гладкой.

Из вышеизложенного следует, что искусственный волос Biofibre недостаточно инертен, и как замечают сами производители, большей переносимости можно было бы добиться, покрыв волокно составом защищающим его от макрофагов (Palmen В., Griselli О., 2000).

При имплантации в кожу экспериментальных животных нити из NiTi 80 мкм на первые сутки вокруг имплаятата был сформирован клеточный инфильтрат представленный, также как при имплантации искусственного волоса Biofibre преимущественно Мф которые составили 72,6% от всех клеток Несмотря на то, что в течении 1-х суток реализуется начальная альтернативная фаза воспаления при использовании нити из NiTi 80мкм уже через сутки после имплантации в инфильтрате выявляли единичные фибробласты, что свидетельствует о ранней стимуляции формирования соединительной ткани (рис 7,9).

На 7 сутки в инфильтрате появлялись редкие плазматические клетки (1,4%), количество фиброб-ластов увеличивалось в 5,7 раз, достигнув 7,5% (рис. 9). Увеличение доли фибробластов видимо связано с тем, что в инфильтрате среди Мф преобладают макрофаги с фиброгенной активностью, которые стимулируют репарацию за счет формирования соединительной ткани (Цырендоржиев Д.Д. и др., 2002).

Фибронектин играет роль первичного каркаса, создающего определенную ориентацию фибробластов и коллагеновых волокон в зоне репарации. По мере развертывания репаративного процесса, основная масса фибронектина синтезируется Мф и фибробластами ( Галимова С.Ф. и др.,2001), поэтому преобладание этих клетог & инфильтрате вокруг имплантата является закономерным.

Количественный состав других представителей клеточного инфильтрата вокруг нити из TiNi 80мкм незначительно начинал уменьшаться к 7 суткам: количество макрофагов уменьшалось на 4%, клеток инородных тел в 2 раза, появились единичные плазматические клетки (рис. 11,12).

На 27 сутки после имплантации нити из TiNi 80мкм в инфильтрате доля Мф снизилась на 10%, однако они продолжали преобладать составляя 56,6% от общего числа клеток, паралельно происходило дальнейшее увеличение количества фибробластов почти в 2 раза, и прогрессирующее снижения доли лимфоцитов и нейтрофилов. Клетки инородных тел встречались крайне редко, а плазматические клетки отсутствуют (рис. 11,12), в то время как вокруг искусственного волоса Biofibre на 27 сутки встречались плазматические клетки, что может свидетельствовать о большей инертности TiNi. На 60 сутки эксперимента после имплантации нити из TiNi 80мкм вокруг уже формировалась двухслойная фиксирующая соединительнотканная капсула, поэтому на этот срок в инфильтрате преобладающим классом стали фибробласты (55,8%), в то время как на этот же срок вокруг Biofibre их было 46%, и только к 90 суткам - 59,8%, что демонстрирует более быстрые темпы формирования фиброза вокруг TiNi.

Количество макрофагов на 60 сутки уменьшилось на 16,4%, в сравнении с 27 сутками, также значительно уменьшилось количество нейтрофилов составив 1,4% от общего числа клеток, что в 2 раза меньше, чем на аналогичный срок при имплантации Biofibre и свидетельствует о меньшей активности хронического воспаления вокруг нити из TiNi, а следовательно о ее большей инертности (рис. 7,10).

На 90 сутки после имплантации нити из TiNi 80мкм в клеточный состав инфильтрата был представлен только 3-мя видами клеток: макрофагами, лимфоцитами и фибробластами количество послед> них увеличивается на 10% в сравнении с предыдущим сроком, они становятся преобладающи ми клетками - 61,8%, что в сравнении с искусственным волосом Biofibre на 3% больше. Лимфоциты уменьшаются незначительно.

К 120 суткам эксперимента после имплантации нити из TiNi 80мкм вокруг имплантата происхо-1 дало дальнейшее уменьшение количества макрофагов и лимфоцитов, а доля фибробластов возросла до 71,5%.

На 150 сутки инфильтрат вокруг имплантата представлен макрофагами и фибробластами, количество последних составляет 75,9% от общего числа клеток (рис. 7,9).

Резюме

Таким образом, полученные данные указывают на то, что на имплантацию нити из никелида титана развивается типичная воспалительная реакция тканей на чужеродный материал, с образованием соединительнотканной капсулы вокруг имплантата в исходе. Тем, неменее присутствие в инфильтрате фибробластов уже в конце первых суток, показывает, что вокруг материала из TiNi воспалительная ре-

акция и регенерация раздетены тишь устовно, пролиферативная фаза воспаления одновременно являет ся и фазой репаративной регенерации (Серов В В и др , 1995), подтверждая инертность материала Про лиферация фибробластов начинается сразу после повреждения, а макрофагально - лимфоцитарная ин фильтрация, постепенно уменьшаясь, остается практически до конца заживления Наличие в инфильт рате макрофагов на поздних сроках оправдано, поскольку макрофагально - фибропластические взаимо действия играют ключевую роль в регуляции роста и инволюции соединительной ткани (Шехтер А Б 1977, Серов В В , 1981)

Рис 7 Содержание макрофагов в клеточном инфильтрате вокруг искуственного волоса

I 60

* 40

14 27 80 90 t20 150 сутки

Рис в Содержание лимфоцитов в клеточном инфильтрате веж руг искуственного волоса Т1М| 80 мкм

||||.

14 27 60 90 120 150 сутки

Рис 10 Содержание нейтрофмлов в клеточном инфильтрате вокруг искуственного волоса

I !8 ° |

JJILllu 111.-

14 27 60 90 120 150 сутки

Рис 11 Содержание плазматических клеток в клеточном инфильтрате вокруг искуственного волоса

Т1М| 80 мкм

i

Jl

14 27 60 90 120 150 сутки

90 0 80 0 70 0 * 60 0 1 50 0 5 40 0 #30 0 20 0 10 0 00

Рис 9 Содержание фибробластов в клетаном инфильтрате вокруг искуственного волоса TIN) 80 мкм

Рис 12 Содержание клеток инородных тел в клеточном инфщыратевокруг искуственного волоса Т1№ 80 мкм

04 04 0 3 S 03 | 02 а! 02 0 1 0 1 00

Ai

27 60 90 120 150 супси

Связь между макрофагами и фибробластами помимо фибронектина, осуществляется через лизо-сомальные ферменты, такие как, протеазы, колтагеиназу, эластазу, под действием которых идет расще-

пление компонентов внеклеточного матрикса разуплотняются межклеточные контакты, являясь сигналом к растормаживанию и пролиферации фибробластов (Маянский Д Н и др , 1992)

Макрофагально - фибропластическое взаимодействие приводит к миграции и ускоренной пролиферации фибробластов, их дифферснцировке, синтезу и секреции коллагена и других компонентов матрикса, активному фибриллогенезу, приводя к формированию уже хорошей фиксирующей капсулы на 60 сутки

Рис 13 Содержание макрофгое в клеточном инфильтрате вокруг искуственного волоса Ш| 40 мкм

III

1 7 14 27 60 90 120 150 сутки

Рис Т4 Содержание лимфоцитов, е клегонном инфильтрате вокруг искуственного волоса Ti Ni 40 мкм

izo -i

100 • ^

lili

90 120 150

Рис 15 Содержание фибробластов в клеточном инфильтрате вокруг искуственного волоса ТгК1| 40 мкм

Рис 16 Содержание нейтрофшов е клеточном инф1льтрате вокруг искуственного волоса 71 N1 40 мкм

i 80 * 60

Ib

1 7 14 27 60 90 120 150 сутки

Рис 17 Содержание плазматических клеток в клеточном инфильтрате вокруг искуственного волоса Т1№ 40 МКМ

* 03

LL

14 27 60 90 120 150 сутки

Рис 18 Содержание клеток инородных тел в клеточном инфильтрате вокруг искуственного волоса "П№ 40 мкм

ÍL

Клеточный инфильтрат к концу первых суток вокруг Т1Ы1 сверхтонкого диаметра 40мкм был представлен макрофагами (74,9%), лимфоцитами (9,7%), нейтрофилами (14,9%), незначительным количеством клеток инородных тел и единичными фибробластами Т е происходило образование преимущественно мононуклеарного инфильтрата, формирующегося из моноцитов крови, которые в тканях дифференцировались в активированные Мф Последние синтезируют хемоттрактанты и становятся центрами притяжения новых мононуклеарных фагоцитов, гранулоцитов и других участников воспачения (Маянский Д Н , 1991), формируя воспалительный инфильтрат вокруг нити из Т1Ы1 (рис 13-18)

11

На 7 сутки после имплантации нити из TiNi сверхтонкого диаметра 40мкм количество Мф, клеток инородных тел, лимфоцитов, нейтрофилов уменьшалось, появились единичные плазматические клетки, увеличилось количество фибробластов в 7,8 раз (рис. 15). Данный рост числа фибробластов можно объяснить механизмом регуляции фиброгенеза. Известно, что макрофаги через вырабатываемые цитокины индуцируют хемотаксис, пролиферацию и дифференцяровку фибробластов (Chensue S.W. et al, 1994)

На 27 сутки в инфильтрате после имплантации нити из TiNi сверхтонкого диаметра 40мкм не наблюдалось плазматических клеток и клеток инородных тел. Количество макрофагов уменьшалось на 16,9%, лимфоцитов на 2,2%, нейтрофилов в 2,8 раза (рис. 13,14,16). Продолжалось дальнейшее увеличение числа фибробластов, количество которых повысилось на 10,4%, что на 10% больше чем при имплантации нити из TiNi 80мкм, то есть идет более быстрое созревание соединительной ткани.

Уже к 60 суткам, в инфильтрате вокруг TiNi 40 мкм, в отличии от нити из TiNi 80мкм и Biofibre, осталось только 3 вида клеток: макрофаги, число которых снизилось на 13,6%, лимфоциты - число которых уменьшилось в 3,3 раза и фибробласты доля которых составила 59,5% от всех клеток, что свидетельствует о более быстрых процессах образования фиброзной капсулы и меньшей активности хронического воспаления (рис. 13,14,15).

Соединительнотканная капсула состояла из клеточной (лимфоциты, фибробласты, макрофаги) и коллагеновой части Коллагеновая часть капсулы была представлена циркулярно ориентированными коллагеновыми волокнами с фибробластами расположенными между ними и была больше 59% от общей толщины капсулы.

К 90 суткам эксперимента после имплантации нити из TiNi сверхтонкого диаметра 40мкм, в ■отличии от предыдущего срока, сохранилась тенденция к уменьшению макрофагов и лимфоцитов, при параллельном возрастании числа фибробластов (5,3%).

К 120 суткам эксперимента в сравнении с предыдущим сроком вокруг нити из TiNi сверхтонкого диаметра 40мкм дальнейшее уменьшение числа макрофагов составило 7,6%, лимфоцитов более чем в 2 раза, число фибробластов выросло на 8,2% раза, что на 2,4% больше чем при имплантации нити из TiNi 80мкм(рис. 13,14,15).

На 150 сутки 77,9% инфильтрата составляли фибробласты, остальное - макрофаги, число которых было на 2% меньше чем на тот же срок при имплантации нити из TiNi 80мкм, что касается фибробластов то их больше на 2%. Отсутствие лимфоцитов может свидетельствовать об отсутствие их антигенной активации, при имплантации TiNi (рис. 13,15). • Резюме

Полученные данные свидетельствуют о достаточной инертности никелида титана, что проявляется присутствием незначительного количества клеток инородных тел и плазматических клеток, быстрым регрессом количества нейтрофилов, также не маловажную роль в этом процессе играет, по-видимому, и меньшая травматизация тканей, поскольку имплантат сверхтонкого диаметра (Чернух AM., 1979).

Также обращает на себя внимание меньшее количество лимфоцитов и практически отсутствие плазматических клеток в инфильтрате, основных клеток отвечающих за клеточный и гуморальный иммунитет (Хем А., Кормак Д.,1983), из чего следует вывод о низких антигенных свойствах никелид титана

Отсутствие нйтрофилов на 60 сутки, а также их незначительное количество на ранних сроках эксперимента, в отличии от искусственного волоса Biofibre вокруг которого нейтрофилы присутствовали до 60 сут (2,5%), свидетельствует о торможение фибропластических процессов вокруг Biofibre в следствии несвоевременной замены нейтрофилов на Мф, что тормозит формирование соединительнотканной капсулы

Поведение антигена характеризующегося слабовыраженной иммуногенностью, имеет отличительные черты взаимодействия с антигенпрезинтирующими клетками первой фазы иммунного ответа. Важным является отсутствие способности слабоиммуногенных антигенов антигенов вызывать активацию макрофагального звена иммунной системы с продукцией цитокинов первой фазы и отсутствием необходимого количества АГ 2 класса на антигенпрезенти рующих клетках (Кузнецов В.П. и др., 1996; Кузнецов В П., Караулов A.B., 1998) .Присутствие макрофагов на поздних сроках оправдано, и является нормой, поскольку с помощью обратной связи, фагоцитируя продукты распада, и активируясь, секрети-

ругот фактор роста фибробластов и индукторы синтеза коллагена, передавая их фибробластам, в том числе и посредством прямых межклеточных контактов (A F. Postelethwaite et al., 1976, R F Digelman et al„ 1981).

Клеточный состав капсулы и ее толщина вокруг имплантатов

В формировании соединительной ткани и паренхиматозных структур активное участие принимают клетки - эффекторы очага воспаления. Программа репаративной регенерации запускается клеточными элементами воспалительного инфильтрата (Маянский Д Н , 1991), поэтому мы сочли важным оценить клеточный состав капсулы и её толщину

В случае нашего эксперимента образование соединительной ткани вокруг имплантатов из TiNi начиналось уже с первых суток, о чем свидетельствует появление фибробластов, тогда как при имплантации искусственного волоса Biofibre они появлялись на 7 сутки эксперимента

Регенерация начинается со времени активного фагоцитоза раздражителя, вызвавшего повреждение тканей и воспалительный процесс, а также фагоцитоза обломков и остатков погибших тканей (Leibovich S Е , R. Ross, 1975), в нашем случае с первых суток эксперимента, во всех группах В случае дефекта тканей на месте их повреждения он замещается, прежде всего, и главным образом, фибробла-стами, то есть начинается процесс регенерации (А Е Dumont 1974), активнее всего регенерция протекала вокруг TiNi сверхтонкого диаметром 40 мкм.

О четко дифференцированной капсуле можно говорить начиная приблизительно с 27 суток, когда она состоит из клеточной и коллагеновой частей

Общая толщина капсулы вокруг Biofibre на 27 сутки составила 300 мкм, в то время как вокруг TiNi диаметром 80 мкм на 20 мкм тоньше, а вокруг TiNi диаметром 40 мкм еще на 20 мкм тоньше (таблица 1) При этом соотношение клеточной и коллагеновой частей капсулы было разным- вокруг TiNi диаметром 80 мкм 47% капсулы было представлено фиброзной тканью, вокруг TiNi диаметром 40 мкм - 49%, в то время как вокруг Biofibre - только 40% (таблица 2), это свидетельствует о том что, фибро-пластические процессы идут гораздо быстрее вокруг TiNi, как более инертного материала и образовавшаяся капсула гораздо тоньше, чем вокруг искусственного волоса Biofibre.

Вокруг искусственного волоса Biofibre отмечалась повышенная степень фиброзирования, колла-геновые волокна были толстыми, с участками гиалиноза, среди них выявлялись лейкоциты (рис 55) По всей видимому искусственный волос Biofibre является источником антигенной стимуляции, что создает условия для сенсебилизации новых порций лимфоцитов Цитокины не только усиливают поглатитель-ные микробицидные функции макрофагов, но и потенцируют выделение из них флогенов Т е для нормального развития соединительной ткани, необходимо чтобы из нее своевременно удалялся не только источник антигенной стимуляции, но и сами сенсебилизированные Т - лимфоциты, продуцирующие лимфокины и вооружающие макрофаги (Фрейдлин И С., 1984; Манько В М., 1985)

Что касается нити из TiNi 40 мкм, то ее капсула по толщине выгодно отличается от искусственного волоса Biofibre, к 150 суткам эксперимента она меньше на 40 мкм Также при увеличении 400-450 раз (рис 52-54) видны обрывки коллагеновых волокон внутри капсулы вокруг TiNi, что говорит о прорастании коллагеновых волокон в пористую структуру имплантата Это возможно благодаря тому, что структура такой нити состоит из никелида титана 60-70%, а на 30-40% - из оксида титана Оксид титана представляет собой пористую чашуйчатую пленку толщиной 5-7 мкм, покрывающую волокно

Таблица 1

Толщина капсулы вокруг имплантатов на различных сроках эксперимента (мкм)

сутки характер имплантируемого материала

Biofibre TiNi 80 мкм TiNi 40 мкм

27 300±2,7 280,8±1,7а 260±1,8"

60 280,9±1,4 220±1,5а 215,3±1,3'

90 230±1,1 200±0,8а 190±1,8 °

120 200,7±0,9 190,5±2,2а 150,6±2,7*

150 170±2,6 160,5±1,7а 130±1,5'

а-достоверные отличия величин параметров 2-ой группы от 1-ой, в-достоверные отличия 3-й группы от

2-ой

Главным свойством этой пленки является ее высокая адаптированность к живым тканям, которые могут врастать, не прорезаясь в структуру поверхности нити (Понтер В.Э , Ходоренко В Н , Овчаренко В В ,

13

Сысолятин П Г , Дамбаев Г Ц , 2004) Не смотря на меньшую толщину капсулы вокр^- нитей из Т1№, их устойчивость в тканях выше, поскольку узел который имплантируется в ткани по всей поверхности прорастает соединительной тканью

Резюме

В следствии малой травматизации тканей, особенно при имплантации нити из ¥¡N1' 40 мкм, дистрофические и некробиотические изменения клеток и волокон минимальны Также при прорастании соединительной ткани в поры имплантата, дальше этот процесс идет в "П№ 40 мкм, поскольку оксидная пленка составляет почти треть его диаметра, что выгодно отличает его от Т1№ 80 мкм, и искусственного волоса ВюйЬге

Таблица 2

Толщина клеточной / коллагеновой частей капсулы вокруг имплантатов на различных сроках

эксперимента (мкм)

сутки характер имплантируемого материала

Biofibre TiNi 80 мкм TiNi 40 мкм

мкм % мкм % мкм %

27 180±1,4/120±1,3 60/40 150±1,2/130,8±0,5а 53/47 135±0,9/125±0,9* 51/49

60 120±1,1/160,9±0,3 43/57 100±2,7/120±1,2а 45/55 90±1,7/125,3±0,5" 41/59

90 90±0,8/140±0,3 39/61 75±1,5/125±0,7а 37/63 67±1,5/123±0,3в 35/65

3 120 70±0,9/130,7±0,5 35/65 65,5±1,4/125±0,8а 34/66 50±1,3/100,6±1,4° 33/67

150 60±1,5/Я0±1,1 35/65 40±I, 5/120,5±0,За 25/75 31±2,1/99±0,6° 23/78

а-достоверные отличия величин параметров 2-ой группы от 1-ой; в-достоверные отличия 3-й группы от

2-ой

Толщина коллагеновой части капсулы вокруг TiNi (пучки коллагеновых волокЬн и фиброцитов) составляет более 70% объема инфильтрата к концу эксперимента, аналогичные данИые получены при исследовании особенностей тканевой регенерации после замещения фасциально - мьйпечных дефектов имплантатами с память формы (Радкевич A.A. и др., 2004).

Первичная реакция сосудов микроциркуляции относительно слаба, экссудация умеренна и имеет характер травматического отека Нейтрофильная и макрофагальная фазы воспаления реакции укорочены вследствие, по видимому, небольшой концентрации медиаторов, определяющих хемотаксис этих клеток Это приводит к быстрому очищению ткани и переходу к регенеративной фазе. Наиболее быстро эти процессы проходят вокруг TiNi. при имплантации нити из TiNi 80мкм

Не смотря на меньшую толщину капсулы вокруг нитей из TiNi, их фиксирующая способность в тканях выше, поскольку в поры имплантата в тканях по всей поверхности прорастает соединительная ткань.

Стендовые испытания имплантатов

Стендовые испытания имплантата преследовали цель определить степень устойчивости нити из T1N1 d-80 мкм и искусственного волоса Biofibre, к механическому воздействию - осйовополагающему фактору сохранения прочности. Для этого в специальном устройстве без натяжения материал подвергался знакопеременным нагрузкам с симметричным циклом, также исследовали найряжение разрушения, деформации} до разрушения, величину эластичной деформации возврата (полученные данные представлены в таблице 3).

Таблица 3

МАТЕРИАЛ Напряжение разрушения^- Н/мм2 Деформация до разрушения, £% Величина эластичной деформации возврата, 8%

TiNi марки ТН-10 1855 25,0 10,5

Искусственный волос Biofibre 350 9,5 0,45

Данные исследования позволили сделать следующие заключения

1.Нить из TiNi d-80 мкм марки ТН-10 по запасу прочности в 5 раз превосходит искусственный волос Biofibre

2. Несмотря на высокую прочность TiNi, способность его « растягиваться» до момента разрыва, превышает таковую у Biofibre, в 2,5 раза

3 Деформация возврата у TiNi, более чем в 10 раз превышает деформацию возврата искусственного волоса Biofibre.

4 Вьиснилось, что никелид титана имеет высокую устойчивость к возвратно-переменным нагрузкам Аналогичной устойчивостью обладает волос человека (Alexander P., Hudson Р Е , et al, 1963), что лишний раз подтверждает сопоставимость описанного свойства у никелид-титановой нити и у живых систем.

Высокая стабильность в течении длительного времени физико-механических характеристик нити из TiNi, возможность программного управления параметрами формоизменения и сопоставимость по внешним характеристикам с волосом человека позволяют, не только решить возложенные на неё функциональную и эстетическую задачи, но и являться неотъемлемой частью структуры организма, т.е быть биоинертной Имплантированная в организм конструкция из такого сплава деформируется в соответствии с закономерностями эластичного поведения тканей организма, обеспечивая гармоническое функционирование всей системы « ткань организма - имплантат».

ВЫВОДЫ:

1. Воспалительная реакция в дерме вокруг никелид титановых нитей характеризуется быстрым регрессом острой фазы воспаления, развитием хронического продуктивного воспаления на ранних сроках, с малым количеством в инфильтрате лимфоцитов и незначительным количеством плазматических клеток, что свидетельствует о низких антигенных свойствах никелида титана.

2. В сравнении с Biofibre образование соединительно-тканной капсулы вокруг никелида титана начинается на более ранних сроках, что доказывает присутствие фибробластов в инфильтрате с 1-х суток эксперимента, и в дальнейшем происходит более быстрое формирование фиксирующей фиброзной капсулы вокруг никелида титана. Диаметр капсулы к 150 суткам эксперимента вокруг никелида титана сверхтонкого диаметра 40 мкм-130 мкм, вокруг никелида титана 80 мкм - 160,5 мкм, а вокруг Biofibre -170 мкм, что можно использовать для увеличения частоты имплантации волос из никелида титана, не опасаясь тотального фиброза

3 Электронномикроскопческое исследование показало хорошую фиксацию нити из никелида титана в дерме за счет врастания коллагеновых волокон в пористую структуру материала по всей поверхности, что определяет их преимущество перед Biofibre.

4 Проведенные стендовые испытания нитей из никелида титана, показали в течении длительного времени более высокую стабильность физико-механических характеристик нити из никелида титана, возможность программного управления параметрами формоизменения, в отличии от искусственного волоса Biofibre и сопоставимость по внешним характеристикам с волосом человека, что позволяет решить возложенные на неё функциональную и эстетическую задачи использования в качестве искусственного волоса при дефектах брови и преротовой области

5. Полученные морфологические данные открывают новые возможности в имплантологии материалов с памятью формы, поскольку показана возможность применения никелида титана на границе внешней и внутренней средь!.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ:

1 Полученные экспериментальные данные показали:

- возможность программного управления параметрами формоизменения нити из никелида титана, в отличии от искусственного волоса Biofibre и сопоставимость по внешним характеристикам с волосом человека,

- воспалительная реакция в дерме вокруг никелид титановых нитей характеризуется быстрым регрессом острой фазы воспаления, развитием хронического продуктивного воспаления на ранних сроках, с малым количеством в инфильтрате лимфоцитов и незначительным количеством плазматических клеток, что свидетельствует о его низких антигенных свойствах,

- хорошую фиксацию нити из никелида титана в дерме, за счет врастания коллагеновых волокон в пористую структуру материала по всей поверхности,что свидетельствует о предпочтении нити из никели-

да титана при использовании в качестве искусственного волоса и рекомендовать её к апробации в клинике.

2. Проведенная в эксперименте сравнительная оценка материалов показала, что в качестве искусственного волоса более целесообразно использовать нить из никелида титана сверхтонкого диаметра 40 мкм

3. С целью улучшения фиксации погружной части искусственного волоса из никелида титана в мягкотканые структуры рекомендуется формирование узла и введение его на всю толщу дермы до поверхностной фасции, с целью повышения общей площади соприкосновения в тканях

4 Проведенные исследования показали, что для обеспечения оптимальной технологии имплантации нити из никелида титана в качестве искуственного волоса необходима разработка специального имплантационного инструментария.

Список работ опубликованных по теме диссертации.

1 Игумнов В.А. Использование нитей из никелида тиана в качестве искусственных волос /В.А. Игумнов, П Г Сысолятин, A.M. Кожевников, Т.А. Агеева, В.Э Гюнтер// Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в стоматологии. - Томск, 2003. - С. 56-58.

2 Игумнов В.А. Сравнительная оценка нити из сплава на основе никелида титана в качестве искусственного волоса и волоса Biofibre /В А. Игумнов, Т.А Агеева, П.Г. Сысолятин, A.M. Кожевников, В Э Гюнтер// Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в медицине - Томск, 2004 - С. 196-197

3. Игумнов В .А. Сравнительная морфологическая оценка тканевых реакций на имплантацию нити из никелида титана разного диаметра и возможность её использования в качестве искусственного волоса / В А Игумнов// Материалы ежегодной конкурс - конференции студентов и молодых ученых «Авиценна - 2004». - Новосибирск, 2004. - С 62.

4 Игумнов В.А Сравнительная морфологическая оценка тканевых реакций на имплантацию нити из никелида титана в качестве искусственного волоса и сравнение её с искусственным волосом Biofibre /В А Игумнов, Т А Агеева, П Г Сысолятин, А М Кожевников, В Э Гюнтер// Компенсаторно - приспособительные процессы фундаментальные, экологические и клинические аспекты - Новосибирск, 2004 - С 345-346

5 Игумнов В А Динамика формирования фиксирующей капсулы вокруг нити из никелида титана диаметром 80 и 40 мкм / В.А. Игумнов, Т.А Агеева, П Г Сысолятин, В Э Гюнтер// Актуальные вопросы патологической анатомии. - Орел, 2005. - С. 38-41

5 патента на изобретение «Искусственные волосы» № 2256466 дата опубликования 20.07.05. Бюл № 20.

Подписано в печать 05.09.2005, Заказ № 49 Объем 1 п л Тираж 100 экз Формат бумаги 84x60 1/16 Типография 12 Военпроекта

ï

(i

1

I

i

11 1 608 1

РНБ Русский фонд

2006-4 11007

Актуальность темы. Сегодня наиболее часто для имплантации в ткани человека применяют композиционные металлические имплантаты, широкое применение которых обусловлено их прочностью, жесткостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью.

Известно, что ткани биологических систем, в том числе и ткани организма человека, обладают специфическими свойствами: способны не разрушаться при значительных (несколько процентов) деформациях в условиях многократных нагружений и вибраций, и способны восстанавливать исходную форму после устранения нагрузки, проявляя высокие эластичные свойства (Курдюмов Г.В., 1981).

Применение сплавов с эффектом памяти формы - совершенно новое направление в медицине. С изменением температурного режима такие сплавы изменяют форму, развивают значительные усилия при восстановлении формы, находятся в сверхэластическом состоянии в изотермических условиях, не разрушаются при многократной знакопеременности деформации (Hughes J., Bensmann Q., 1977).

Требование биомеханической совместимости и фиксации имплантата могут быть удовлетворительно решены, если в качестве материала имплантата используются пористые проницаемые сверхэластичные материалы на основе никелида титана, в порах которых способна образовываться и расти «живая» ткань. При этом создаются два способа связей между имплантатом и живой тканью: механическое сцепление в результате (прорастания) ткани в порах имплантата и химическое соединение за счет взаимодействия ткани с компонентами элементного состава имплантата. Важными требованиями к пористым материалам являются проницаемость, смачиваемость и сопровождающие их явления капиллярности (Гюнтер В.Э. и др., 1980).

Этим характеристикам соответствует созданная в НИИ медицинских материалов и имплантатов с памятью формы г.Томска никелид титановая нить тонкого (порядка 1 мм) и сверхтонкого (менее 0,5 мм) диаметров на основе сплава ТН-10 (патент РФ 2164385, 2001), которая уже используется в качестве шовного материала.

На данный момент существуют различные способы лечения алопеции, однако есть виды облысения, где консервативная терапия неэффективна, и помочь пациенту можно только хирургическим путем (Пейрефит Ж., 1998; Миронова Л.Г., 2000; Калюжная JL, 2001). С этой целью применяются различные хирургические методики, однако, все они предполагают проведение сложных хирургических операций, наличие достаточной донорской зоны, длительные периоды нетрудоспособности (Залуцкий И.В. и др., 1999; Пуарье П., 2002; Orentreich N., 1959; Norwood О.Т. et al., 1984; Radovan S., 1976).

На сегодняшний день наиболее перспективным направлением лечения алопеции является имплантация искусственных волос, поскольку эта методика не требует длительной послеоперационной реабилитации и наличия донорской зоны. Известные искусственные волосы ряда производителей вызывают в 30-40% наблюдений ряд осложнений, связанных в первую очередь с недостаточной инертностью материала, из которого они созданы (Жилина Н.В. и др., 2000; Okuda S., 1976; Vinsent R., 1981; Hanke C.W., 1981; Bouhanna P., 1996; Palmeri B. et al., 2000).

Кроме того, остается нерешенной проблема имплантации искусственных волос в область брови и преротовую область, поскольку полимерному волокну невозможно придать необходимое направление, соответствующее росту волос в этих областях. Поэтому в эстетической хирургии остается актуальным поиск новых более инертных и обладающих качественно новыми свойствами материалов, которые могли бы использоваться в качестве искусственного волоса.

Цель работы:

Изучить в эксперименте патоморфологические изменения в тканях кожи при имплантации нити из никелида титана и оценить возможность её использования в качестве искусственного волоса.

Задачи:

1. Провести стендовые испытания нити из никелида титана диаметром 80 мкм и биосовместимых волос Biofibre.

2. Исследовать временную динамику морфологических изменений кожи на имплантацию биосовместимых волос Biofibre, нити из никелида титана диаметром 80 мкм, нити из никелида титана диаметром 40 мкм.

3. Провести сравнительный анализ патоморфологической реакции кожи: сроки, состав и диаметр образованной соединительно-тканной капсулы вокруг биосовместимых волос Biofibre, нити из никелида титана диаметром 80мкм, нити из никелида титана диаметром 40 мкм.

4. Оценить с помощью методов электронной микроскопии качество и способ фиксации имплантируемых материалов тканях.

5. На основании проведенных экспериментальных исследований оценить возможность использования нити из никелида титана диаметром 40 и 80 мкм в качестве искусственного волоса.

Научная новизна:

Впервые в течение длительного эксперимента (150сут) проведено изучение морфологических тканевых изменений в дерме на имплантацию нити из никелида титана диаметром 80 мкм и сверхтонкой нити диаметром 40 мкм, в сравнении с биосовместимым волосом Biofibre.

Впервые с применением методов светооптической микроскопии и мор-фометрии изучена клеточная реакция на имплантацию нити из никелида титана диаметром 80 мкм, и нити сверхтонкого диаметра 40 мкм, а также прослежена динамика формирования соединительнотканной капсулы.

Впервые изучено поведение никелида титана при имплантации его на границе внешней и внутренней среды в течении длительного эксперимента, что имеет не только прикладное значение для обоснования возможности использования в качестве искусственного волоса, но и дает новые знания о поведении никелида титана во внешней среде, что может стать новым шагом в развитии имплантологии.

Показано, что как вокруг биосовместимых волос Biofibre, так и вокруг нитей из никелида титана происходит развитие стереотипного продуктивного хронического воспаления, в исходе которого вокруг имплантатов формируется фиброзная капсула. Однако выраженность воспаления и его динамика свидетельствуют о большей биоинертности нитей из никелида титана, что сопровождается более быстрым формированием соединительнотканной капсулы.

Впервые выявлено, что имплантация нити из никелида титана сверхтонкого диаметра (40 мкм) вызывает наименьшую воспалительную реакцию вследствие малой травматизации тканей при имплантации и высокой биологической инертности, что приводит к менее выраженному фиброзу вокруг этого материала.

С помощью сканирующей электронной микроскопии впервые установлено, что при имплантации нити из никелида титана в кожу коллагеновые волокна дермы врастают в пористую структуру нити из никелида титана тонкого и сверхтонкого диаметра, что обусловливает его лучшую фиксацию в коже в сравнении с биосовместимым волосом Biofibre.

Практическая значимость:

Проведенный анализ морфологических изменений в тканях на имплантацию биосовместимых волос Biofibre, никелида титана тонкого и сверхтонкого диаметра, имеет существенное значение для понимания характера реакции тканей на имплантационные материалы, что может стать основой для разработки методов их использования в клинической практике.

Важным практическим результатом является обоснованная возможность имплантации нитей из никелида титана в кожу, для устранения эстетических дефектов алопеции.

Полученные результаты исследования расширяют существующие представления об аспектах применения никелида титана, и позволяют рекомендовать его для лечения алопеции в клинике.

Разработан и патогенетически обоснован метод лечения алопеции путем имплантации нити из никелида титана тонкого и сверхтонкого диаметров. Получено решение о выдаче патента на изобретение «Искусственные волосы» по заявке № 2256466 дата опубликования 20.07.05. Бюл. №20.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Имплантация нити из никелида титана и биосовместимых волос Biofibre вызывает в тканях развитие продуктивного хронического воспаления. Различия физико-химических свойств никелида титана и биосовместимых волос Biofibre определяют особенности морфо-функционального ответа тканей на имплантацию. Вокруг биосовместимых волос Biofibre формируется преимущественно макрофагально-лимфоцитарная инфильтрация, с постепенным регрессом к 60 суткам; при этом процесс образования коллагена начинается с 7-х суток. При имплантации нитей из никелида титана воспалительная инфильтрация на 60 сутки выражена меньше, фибропластические процессы начинаются с 1 суток и формирование фиксирующей капсулы вокруг нитей из никелида титана происходит быстрее.

2. Макрофагально-лимфоцитарная инфильтрация вокруг никелида титана, сменяется процессом коллагеногенеза и образованием фиксирующей коллагеновой капсулы, которая формируется быстрее и более тонкая вокруг никелида титана сверхтонкого диаметра 40мкм. Коллагеновые волокна прорастают в пористую структуру никелида титана, что, несмотря на незначительную толщину капсулы, увеличивает фиксирующую способность и позволяет увеличить частоту имплантируемых нитей. Тканевой ответ на имплантацию биосовместимых волос Biofibre характеризуется более медленными темпами созревания соединительной ткани, избыточным фиброзирова-нием и образованию грубой толстой капсулы вокруг имплантата.

3. Известная уникальная способность у никелида титана к возвратно-переменным нагрузкам (аналогичной устойчивостью обладает волос человека), универсальность механической памяти, её общность для неживой и живой природы, возможность придания материалу направления, наряду с выявленной лучшей переносимостью нити из никелида титана тканями в сравнении с известными аналогами, позволяют рекомендовать его в качестве искусственного волоса при дефектах бровей и преротовой области.

Внедрение результатов исследования:

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на международной конференции «Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в стоматологии» (Шира, 2003), на международной конференции «Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в медицине» (Томск, 2004), на конференции студентов и молодых ученых Новосибирской государственной медицинской академии «Авиценна-2004», на Всероссийской конференции «Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные и клинические аспекты» (Новосибирск, 2004), на Всероссийской конференции морфологов (Орел, 2005).

ВЫВОДЫ:

1. Воспалительная реакция в дерме вокруг иикелид титановых нитей характеризуется быстрым регрессом острой фазы воспаления, развитием хронического продуктивного воспаления на ранних сроках, с малым количеством в инфильтрате лимфоцитов и незначительным количеством плазматических клеток, что свидетельствует о низких антигенных свойствах никелида титана.

2. В сравнении с Biofibre образование соединительно-тканной капсулы вокруг никелида титана начинается на более ранних сроках, что доказывает присутствие фибробластов в инфильтрате с 1-х суток эксперимента, и в дальнейшем происходит более быстрое формирование фиксирующей фиброзной капсулы вокруг никелида титана. Диаметр капсулы к 150 суткам эксперимента вокруг никелида титана сверхтонкого диаметра 40 мкм-130 мкм, вокруг никелида титана 80 мкм - 160,5 мкм, а вокруг Biofibre - 170 мкм, что можно использовать для увеличения частоты имплантации волос из никелида титана, не опасаясь тотального фиброза.

3. Электронномикроскопческое исследование показало хорошую фиксацию нити из никелида титана в дерме за счет врастания коллагеновых волокон в пористую структуру материала по всей поверхности, что определяет их преимущество перед Biofibre.

4. Проведенные стендовые испытания нитей из никелида титана, показали в течение длительного времени более высокую стабильность физико-механических характеристик нити из никелида титана, возможность программного управления параметрами формоизменения, в отличие от искусственного волоса Biofibre и сопоставимость по внешним характеристикам с волосом человека, что позволяет решить возложенные на неё функциональную и эстетическую задачи использования в качестве искусственного волоса при дефектах брови и преротовой области.

5. Полученные морфологические данные открывают новые возможности в имплантологии материалов с памятью формы, поскольку показана возможность применения никелида титана на границе внешней и внутренней среды.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. Полученные экспериментальные данные показали:

- возможность программного управления параметрами формоизменения нити из никелида титана, в отличие от искусственного волоса Biofibre и сопоставимость по внешним характеристикам с волосом человека,

- воспалительная реакция в дерме вокруг никелид титановых нитей характеризуется быстрым регрессом острой фазы воспаления, развитием хронического продуктивного воспаления на ранних сроках, с малым количеством в инфильтрате лимфоцитов и незначительным количеством плазматических клеток, что свидетельствует о его низких антигенных свойствах,

- хорошую фиксацию нити из никелида титана в дерме, за счет врастания коллагеновых волокон в пористую структуру материала по всей поверхности,что свидетельствует о предпочтении нити из никелида титана при использовании в качестве искусственного волоса и рекомендовать её к апробации в клинике.

2. Проведенная в эксперименте сравнительная оценка материалов показала, что в качестве искусственного волоса более целесообразно использовать нить из никелида титана сверхтонкого диаметра 40 мкм.

3. С целью улучшения фиксации погружной части искусственного волоса из никелида титана в мягкотканые структуры рекомендуется формирование узла и введение его на всю толщу дермы до поверхностной фасции, с целью повышения общей площади соприкосновения в тканях.

4. Проведенные исследования показали, что для обеспечения оптимальной технологии имплантации нити из никелида титана в качестве искусственного волоса необходима разработка специального имплан-тационного инструментария.