Автореферат и диссертация по медицине (14.00.27) на тему:Применение новых синтетических эндопротезов на основе поливинилденфторида и поливинилиденфторида с карбоновым покрытием для пластики брюшной стенки

/

На правах рукописи

Плотников Роман Викторович

ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ ЭНДОПРОТЕЗОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛИДЕНФТОРИДА И ПОЛИВИНИЛИДЕН -ФТОРИДА С КАРБИНОВЫМ ПОКРЫТИЕМ ДЛЯ ПЛАСТИКИ БРЮШНОЙ СТЕНКИ (экспериментальное исследование)

14.00.27 - хирургия

ООЗ177287

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Курск-2007

003177287

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному

развитию»

Научные руководители:

доктор медицинских наук, профессор Бежин Александр Иванович доктор медицинских, наук, профессор Должиков Александр Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Суковатых Борис Семенович доктор медицинских наук, Колесников Сергей Анатольевич

Ведущая организация:

Воронежская государственная медицинская академия им Н Н Бурденко

Защита диссертации состоится {Г ' "> 2007 г часов

в зале заседаний диссертационного совета Д 208 0^9 02 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» по адресу 305041, г Курск, ул К Маркса, 3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО КГМУ Росздрава

Автореферат разослан <х ^ 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Лечение наружных грыж передней брюшной стенки является актуальной проблемой, что связанно с большой частотой патологии и высоким процентом рецидивов Особое место среди наружных грыж живота занимают послеоперационные вентральные грыжи (В И Чиссов и соавт, 1998, Н М Валуйская, 2005, S Р Drago et al, 1999)

Послеоперационные вентральные грыжи являются осложнением абдоминальных операций (Г И Веронский и соавт, 2000, В В Жебровский, 2005), и частота этих осложнения достаточно велика Практически каждая десятая лапа-ротомия приводит к образованию грыжи в области рубца (К Д Тоскин, 1988, Г И Веретник и соавт, 1999, J В Lowe, 2000 и др ) Послеоперационные вентральные грыжи составляют 50-60% Чаще это пациенты в возрасте от 31 до 50 Это свидетельствует не только о медицинском и социальном, но и экономическом значении проблемы (Я В Антропова и соавт, 1990, А Д Мясников и соавт , 2000,1 Е Gecim et al, 1996, В Т Heniford et al, 2000 и др )

В последние годы появились публикации о грыжах, которые образуются после лапароскопических операций в местах установки троакаров (В Н Егиев и соавт, 2000) Количество лапароскопических операций растет во всем мире, значит, следует ожидать и значительного роста количества послеоперационных грыл (В Deval, 1997, A Coda, 2000, DA Jansen, 1998)

Общепринятые методы грыжесечения при послеоперационных грыжах малопригодны из-за слабости, плохой регенераторной способности рубцово-измененных и атрофированных тканей вокруг дефекта (В В Жебровский, 2005, В Н Егиев, 2002, А Д Мясников и С А Колесников, 2005) Одним из методов улучшения результатов лечения грыж является использование эндопротезиро-вания Новейшие технологии, современные пластические и шовные материалы позволяют добиться при лечении грыж живота хороших результатов В хирургии используется множество разных эндопротезов, однако до сих пор продолжается поиск материала, отвечающего требованиям «идеального» эндопротеза

(В А Жуковский, 2001) В настоящее время в отечественной герниологии широко применяются полипропиленовый эндопротез «Эсфил» производства ООО «Линтекс» (г Санкт-Петербург), а также ПТФЭ эндопротез «Экофлон» По данным исследований ряда авторов эти материалы соответствуют требованиям, предъявляемым к современным эндопротезам, но они не являются «идеальными» (U Klinge et al, 2002, В Klosterhalfen et al, 1998, G Welty et al, 2001 и др) Полипропиленовые сетчатые эндопротезы могут мигрировать, подвергаться фрагментации, вокруг них формируется очаг хронического воспаления Существуют высказывания о невралгиях в зоне пластики полипропиленовым эндопротезом, что связывают с хроническим воспалением (Ch Peiper et al, 2002, U Klinge et al, 1998) Что касается перфорированных ПТФЭ пластин, они достаточно инертны и, по мнению ряда авторов, могут располагаться даже ин-траперитонеально Но в тоже время данный материал имеет мелкопористую структуру, что позволяет проникать в него бактериям, но не позволяет проникать макрофагам Это способствует формированию очага инфекции в эндопро-тезе, в результате чего при инфицировании протеза появляется необходимость в его удалении (В Н Егиев, 2002)

Анализ литературы показал, что высокой биосовместимостью обладают углеродные материалы, которые способствуют формированию однородной соединительной ткани, сходной по своим свойствам с неизмененной соединительной тканью (ЮП Кудрявцев, 1992, А И Бежин и А А Бондарев, 1995) Следует отметить, что по данным иностранной литературы в настоящее время широко изучаются эндопротезы на основе ПВДФ

Итогом многолетней работы сотрудников лаборатории ООО «Линтекс» (г Санкт-Петербург) и кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии Курского государственного медицинского университета явилась разработка эндопротезов на основе ПВДФ и ПВДФ-К Данные материалы требуют всестороннего изучения в качестве эндопротезов для пластики брюшной стен-

ки В литературе нам не удалось найти сведений о возможности применения эндопротезов на основе ПВДФ-К для подобных целей

Цель работы экспериментальное обоснование возможности использования вновь разработанных синтетических материалов на основе поливинили-денфторида и поливинилиденфторида с карбиновым покрытием для пластики брюшной стенки на основании сравнительного изучения их физико-механических свойств и биологической совместимости

Задачи исследования.

1 Изучить физико-механические свойства новых синтетических материалов на основе поливинилиденфторида и поливинилиденфторида с карбиновым покрытием в сравнении с применяемым в настоящее время в хирургии полипропиленовым эндопротезом «Эсфил»

2 Изучить степень биологической совместимости новых синтетических материалов поливинилиденфторида и поливинилиденфторида с карбиновым покрытием, в сравнении с полипропиленовым эндопротезом «Эсфил», при имплантации в ткани брюшной стенки

3 Выявить в эксперименте оптимальную методику имплантации эндопро-теза на основе поливинилиденфторида с карбиновым покрытием в ткани передней брюшной стенки

4 Оценить возможность использования эндопротезов на основе поливинилиденфторида с карбиновым покрытием для интраперитонеальной имплантации

5 Разработать в эксперименте модель вентральной грыжи для изучения регенерации тканей в условиях герниопластики с применением синтетических материалов на основе поливинилиденфторида с карбиновым покрытием

Научная новизна.

Впервые изучены физико-механические свойства новых эндопротезов на основе ПВДФ и ПВДФ-К Впервые изучены морфологические изменения в тканях передней брюшной стенки при имплантации новых синтетических материалов ПВДФ и ПВДФ-К Экспериментальным путем доказана менее выраженная воспалительная реакция тканей брюшной стенки на имплантацию новых синтетических материалов, по сравнению с реакцией на имплантацию полипропиленового эндопротеза «Эсфил» В эксперименте доказана невозможность применения синтетических эндопротезов на основе ПВДФ-К для внут-рибрюшного расположения, что обусловлено образованием сращений с внутренними органами Разработана модель вентральной грыжи (патент № 2285299 от 10 10 2006) для изучения в эксперименте тканевой реакции после эндопроте-зирования в условиях патологии

Практическая ценность работы.

Применение в клинической практике новых синтетических материалов на основе ПВДФ и ПВДФ-К позволит улучшить результаты пластики дефектов брюшной стенки при послеоперационных грыжах

Положения диссертации, выносимые на защиту:

1 Разработанные сетчатые эндопротезы на основе ПВДФ и ПВДФ-К характеризуются высокими прочностными свойствами и обладают меньшей жесткостью по сравнению с полипропиленовым эндопротезом

2 Синтетические эндопротезы на основе ПВДФ и ПВДФ-К вызывают минимальную реакцию тканей брюшной стенки, а также способствуют раннему созреванию волокнистой соединительной ткани вокруг имплантата

3 Имплантация эндопротеза на основе ПВДФ-К по методике «onlay» имеет преимущества по сравнению с методикой «sublay»

4 Имплантация изучаемых синтетических материалов в брюшную полость вызывает выраженный спаечный процесс

5 Разработанный нами способ моделирования вентральной грыжи позволяет изучать реакцию тканей на эндопротез в эксперименте в условиях патологии

Реализация результатов работы

Результаты исследования являются основанием для проведения клинического испытания и начала промышленного выпуска разработанных эндопроте-зов на основе ПВДФ-К на ООО «Линтекс» (г Санкт-Петербург) для практической хирургии Материалы диссертационного исследования используются на практических занятиях и лекциях с клиническими ординаторами, интернами, курсантами на кафедре хирургических болезней ФПО, со студентами 4,5 и 6 курсов на кафедрах хирургического профиля КГМУ

Апробация работы

Основные положения работы доложены на 67-й итоговой научной конференции молодых ученых и студентов КГМУ (г Курск, 2002), на заседании областного научно-медицинского общества хирургов (г Курск, 2006), VI Всероссийской университетской научно-практической конференции молодых ученых и студентов по медицине (Тула, 2007). Работа апробирована на межкафедральной научно-практической конференции кафедр общей хирургии, хирургических болезней №1, хирургических болезней №2, хирургических болезней ФПО, онкологии, оперативной хирургии и топографической анатомии Курского государственного медицинского университета 31 мая 2007 г.

Публикации и патентные материалы.

По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе 2 из них в изданиях рекомендуемых для защиты кандидатских диссертаций ВАК РФ Получен патент РФ на изобретения «Способ моделирования вентральной грыжи» (№2285299 от 10 10 2006 г) Опубликованные работы содержат полный объем информации, касающейся темы диссертации.

Объем и структура работы

Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста, иллюстрирована 6 таблицами и 54 рисунками, состоит из введения, трех глав (обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты исследования), заключения, выводов, практических рекомендаций и библиографического указателя, включающего 180 отечественных и 89 зарубежных авторов

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования

Экспериментальные исследования были выполнены на 73 кроликах породы «Шиншилла» Все экспериментальные исследования проведены в соответствии с Конвенцией по защите животных, используемых в эксперименте и других научных целях (принятой Советом Европы в 1986 г ) и Директивой Совета 86/609/ЕЕС от 24 11 86 по согласованию законов, правил и административных распоряжений стран-участниц, в отношении защиты животных, используемых в экспериментальных и других научных целях

В эксперименте использовались одинаковые лоскуты полипропиленовых, ПВДФ и ПВДФ-К эндопротезов размером 6 х 6 см Эндопротезы фиксировались к тканям передней брюшной стенки аналогичными полипропиленовыми, ПВДФ и ПВДФ-К мононитями Были использованные стандартные хирургические методики гернипластики «onlay» и «sublay», подробно описанные в литературе В первой серии экспериментов (контрольная группа 15 животных) нами были использованы эндопротезы-сетки «Эсфил» из полипропиленовых мононитей производства ООО «Линтекс» (г Санкт-Петербург) Имплантация выполнялась в ткани брюшной стенки по методике «onlay» Вторая серия экспериментов (12 животных) заключалась в изучении биосовместимости новых синтетических материалов на основе ПВДФ при их имплантации по методике «onlay» В третьей серии экспериментов (15 животных) изучались свойства новых синтетических материалов на основе ПВДФ-К при имплантации по методике «sublay» Четвертая серия экспериментов (15 жиьотных) заключалась в

изучении биосовместимости новых синтетических материалов на основе ПВДФ-К при их имплантации по методике «onlay» В пятой серии экспериментов (6 животаых) изучались свойства новых синтетических материалов на основе ПВДФ-К и их предрасположенность к образованию спаек при внутри-брюшном расположении имплантации Для этого эндопротез фиксировался внутри брюшной полости непосредственно на брюшину и ничем не изолировался от органов брюшной полости В шестой серии экспериментов (10 животных) выполнялось изучение материалов на основе ПВДФ-К при их имплантации в ткани брюшной стенки по технологии «onlay» в условиях модели вентральной грыжи (патент № 2285299 от 10 10 06 ) Для этого определенным образом выполнялась лапаротомия, брюшина не вскрываясь отслаивалась, сформированные мышечно-апоневротические лоскуты подворачивались и подшивались к внутренней поверхности передней брюшной стенки отдельными П-образными швами, что создавало уменьшение объема брюшной полости и увеличение внутрибрюшного давления После моделирования вентральной грыжи по разработанному нами способу к 25 сут у животных начинало образовываться грыжевое выпячивание в проекции сформированного дефекта

Изучаемые эвдопротезы производства ООО «Линтекс» стерилизовались в заводских условиях (окисью этилена) ОАО фирмы «Медполимер» (г Санкт-Петербурга) фасовались в отдельные полимерные пакеты

Эксперименты были проведены в условиях операционного блока кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии Курского государственного медицинского университета Оперативные вмешательства проводилось в асептических условиях под ингаляционным наркозом

В течение всего срока эксперимента проводили динамическое наблюдение за состоянием оперированных животных Выводили животных из эксперимента путем передозировки средств для наркоза При патоморфологическом исследовании области операционной раны на сроках 3, 7, 14, 30 и 60 сут, 6 и 7,5 мес оценивали состояние брюшной стенки, фиксировали и анализировали наличие

сером и гематом в области эндопротезироваиия Оценивали качество формирующегося послеоперационного рубца и степень прорастания эндопротеза соединительной тканью

Гистологическое исследование фрагментов передней брюшной из разных участков имплантации проводили на таких же сроках Изучали динамику воспалительного процесса и образования соединительной ткани в области протезирования при имплантации каждого из изучаемых материалов, а также сравнивали их между собой Для исследования иссекали стандартные участки передней брюшной стенки в области имплантации Срезы толщиной 5-7 мкм для общегистологического исследования окрашивали гематоксилином и эозином, для определения выраженности фиброзных изменений использовали окраску по Ван Гизон При морфологическом исследовании количественно оценивали выраженность и состав воспалительных инфильтратов, состав и степень зрелости грануляционной ткани, распространенность и выраженность фиброзных изменений Помимо общего морфологического исследования, выполнена мор-фометрическая оценка удельной доли коллагеновых волокон, клеточных элементов, кровеносных сосудов, участков дезорганизованной соединительной ткани с использованием полуавтоматического компьютерного анализа изображений

В пятой серии после вскрытия брюшной полости оценивали выраженность спаечного процесса Выявляли наличие сращений как между трансплантатом и органами брюшной полости, так и между самими внутренними органами

Изучение физико-механических свойств сетчатых эндопротезов проводили в сотрудничестве с лабораторией ООО «Линтекс» (г Санкт-Петербург), под руководством профессора Л П Ровинской и к х н В А Жуковского Определяли толщину сеток, фактическую поверхностную плотность, прочность на разрыв при растягивании, разрывные характеристики при продавливании шариком. соотношение размера ячейки и толщины нитей, эластичность и жесткость Толщину сеток определяли с помощью микрометра Для определения

фактической поверхностной плотности (р5ф) подготавливали по две элементарные пробы размером 200 х 200 мм каждого варианта Определяли длину и ширину, измеряя с погрешностью не более 1 мм в двух местах по направлению петельного ряда и в пяти местах в направлении петельного столбика Подсчитывали среднее арифметическое показателей длины и ширины с точностью до 0,1 мм, загем вычисляли площадь. Фактическую поверхностную плотность полотна в граммах на квадратный метр Для определения относительной площади, занимаемой ячейками и нитями в структуре трикотажного изделия, проводили сканирование вариантов размером 6 х 6 см на планшетном сканере с разрешением 600 пике/дюйм Далее производили обработку изображения с помощью программы «Adobe Photoshop» версии 3 0 и выше Определяли площадь ячеек и площадь нитей в структуре сетки, после чего вычисляли их соотношение Прочностные характеристики эндопротезов изучали, определяя показатели прочности структуры на разрыв хирургической нитью и разрывной нагрузки при продавливании шариком Испытания на продавливание шариком проводились на приборе SZC-1 (Венгрия) в соответствии с ГОСТом 8847-85 и приложением к нему Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием методов однофакторного дисперсионного и корреляционного анализа Вычислялись средние величины количественных показателей, средние ошибки и коэффициент корреляции Существенность различий средних величин оценивали по критерию Стьюдента

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В сравнительном аспекте нами впервые были изучены физико-механические характеристики полипропиленовых эндопротезов «Эсфил», ПВДФ и ПВДФ-К Полученные нами данные по изучению эндопротеза «Эсфил» подтверждают, что полипропиленовые сетки обладают достаточной прочностью и эластичностью Наши исследования соответствуют данным, по-

лученным в работе А А Нетяги (2002) Исследования физико-механических свойств новых протезов показали, что синтетические эндопротезы на основе ПВДФ и ПВДФ-К обладают более высокими прочностными свойствами и эластичностью Изученные сетки при меньшей толщине нити (0,50 ± 0,03 и 0,50 ± 0,02 мм) обладают более высокой плотностью (147,5 ± 2,9 и 154,5 ± 3,1 гА]2) по сравнению с эндопротезом «Эсфил» (0,53 ± 0,01 мм, 65,9 ±1,4 г/м2) Данные свойства способствуют уменьшению жесткости новых материалов (22,4 ± 1,2 и 22,7 ± 1,7 сН мм2), что почти вдвое меньше, чем у полипропилена (39,3 ± 1,3 сН мм2) Это свидетельствует о большей эластичности и устойчивости к нагрузке изучаемых эндопротезов

В первой серии экспериментов при макроскопическом исследовании области имплантации эндопротеза «Эсфил», на сроках до месяца, обнаружены в двух случаях гематомы небольших размеров (до 1,5 см), обусловленные по нашему мнению операционной травмой Выявленные в 26,6% случаев серомы (у 4 животных из 15), являются результатом реакции тканей на имплантат Патологических инфильтратов обнаружено не было

Результаты макроскопического исследования брюшной стенки в области имплантации эндопротезов ПВДФ и ПВДФ-К показали менее выраженную реакцию тканей В 7,1% случаев (у 3 животных из 42) мы наблюдали развитие сером Это свидетельствует о высокой инертности изучаемых эндопротезов Патологических инфильтратов не было

Анализ результатов гистологических исследований в первой серии экспериментов показал, что при имплантации полипропиленового эндопротеза «Эсфил» на ранних сроках выявляются острые воспалительные изменения, связанные с операционной травмой К 7 сут отмечается незначительное снижение воспалительных изменений с признаками формирования грануляционной ткани Через 14 сут происходит дальнейшее созревание грануляционной ткани, что подтверждается дальнейшим уменьшением площади клеточных элементов и увеличением в 2 раза удельной площади, занимаемой волокнистыми структу-

рами (рис. 1). К 30 сут. были выявлены признаки воспаления, что может говорить о сохраняющемся хроническом воспалении в тканях вокруг эндопротеза. признаки которого нивелируются только к 60 сут. эксперимента. На этом сроке обращает на себя внимание преобладание грубой волокнистой соединительной ткани в структуре соединительнотканных капсул вокруг имплантата с явлениями дезорганизации волокнистого компонента.

СРОКИ ЭКСПЕРИМЕНТА (СУТ.)

Рисунок 1. Динамика изменений в области имплантации эндопротеза «Эсфил» по технологии «onlay»: удельной площади (в %) воспалительных инфильтратов (инфильтр.), зон отека (отек), кровеносных сосудов (сосуды) и кол-лагеновых волокон (колл. вол.).

На поздних сроках достоверных отличий от предыдущего срока отмечено не было. Имели место макроскопические признаки формирования грубого патологического рубца. Полученные нами результаты сопоставимы с результатами полученными в работе A.A. Нетяги (2002), которые свидетельствуют о реакции тканей брюшной стенки на полипропиленовый эндопротез.

Во второй серии экспериментов гистологические исследования реакции тканей брюшной стенки на сетку из ПВДФ свидетельствуют, об острых воспалительных изменениях, связанные с операционной травмой. Явления воспаления значительно стихали к 7 сут. Отек уменьшался с 27,6% до 9,3%. На сроке

14 сут отмечалось созревание грануляционной ткани на фоне незначительно выраженных воспалительных изменений К 30 сут происходила трансформация грануляционной ткани в зрелую волокнистую соединительную ткань, кол-лагеновые волокна достигали 83,8% На более поздних сроках (2-3 мес) происходила стабилизация процессов созревания соединительной ткани и инкапсуляция эндопротеза при полном отсутствии явлений дезорганизации и воспалительных изменений (рис 2)

100 -I

90 -80 70

Ь ею §

U 50 к

U1

S 40 -Я

30 20 10 О

7 14 30 60

СРОКИ ЭКСПЕРИМЕНТА (СУТ )

Рисунок 2. Динамика изменений в области имплантации эндопротеза на основе ПВДФ по технологии «onlay» удельной площади (в %) воспалительных инфильтратов (инфильтр), зон отека (отек), кровеносных сосудов (сосуды) и коллагеновых волокон (колл вол)

В целом, выявленные морфологические изменения свидетельствуют о менее выраженной реакции тканей брюшной стенки на имплантацию эндопротеза на основе ПВДФ мононитей, в сравнении с реакцией тканей на полипропиленовый эндопротез

Анализ результатов третьей серии, при имплантации эндопротеза ПВДФ-К по методике «sublay», выявил существенные и достоверные отличиу реакции

гканей в сравнении с имплантацией эндопротезов «Эсфил» и ПВДФ На 3 сут после имплантации эндопротеза ПВДФ-К в тканях брюшной стенки преобладали острые воспалительные изменения, связанные также с операционной травмой К 7 сут после операции реакция тканей приобретала достоверный характер, как по динамике, так и по выраженности Происходило уменьшение вдвое отека и воспалительной инфильтрации, увеличивалась удельная площадь кол-лагеновых волокон (с 33,5% до 64,9%) Помимо относительного увеличения фиброзного компонента вокруг имплантанта, было отмечено более раннее созревание грануляционной ткани Соединительная ткань вокруг имплантанта в большинстве участков имела однородную структуру (рис 3)

3 7 14 30 60 180

СРОКИ ЭКСПЕРИМЕНТА (СУТ)

-—• iuojiuu'i'^* —«—отек —а—сосуда —v—колп юл

Рисунок 3. Динамика изменений в области имплантации эндопротеза на основе ПВДФ-К по технологии «onlay» удельной площади (в %) воспалительных инфильтратов (инфильтр ), зон отека (отек), кровеносных сосудов (сосуды) и коллагеновых волокон (колл вол )

На 14 сут после имплантации эндопротеза с карбиновым покрытием преобладали явления организации, количество коллагеновых волокон увеличивается с 64,9% до 72% При этом инкапсуляции элементов эндопротеза не на-

блюдалось Соединительная ткань, формирующаяся непосредственно вокруг элементов имплантанта, без резких границ продолжалась в отдаленные участки рубцевания, что свидетельствует о единой гистотипической структуре формирующегося рубца обусловленной инертностью эндопротеза

Сопоставление изменений через месяц после операции с отдаленными сроками свидетельствует, что на данном сроке эксперимента уже происходила относительная стабилизация реакции тканей на имплантант

Поздние сроки эксперимента отличались продолжающимся увеличением удельной площади однородной фиброзной ткани при, практически полном, отсутствии воспалительной реакции

Таким образом, проведенный сравнительный анализ качественных и количественных изменений тканей передней брюшной стенки в сериях с имплантацией по технологии «onlay» материала «Эсфил», ПВДФ и ПВДФ-К подтверждает лучшие биосовместимые свойства эндопротеза на основе ПВДФ-К Раннее купирование воспалительных изменений, раннее созревание грануляционной ткани, отсутствие инкапсуляции элементов эндопротеза ПВДФ-К при наличии однородной структуры формирующегося рубца и относительно быстрая стабилизация реакции тканей на имплантат могут быть суммарным результатом оптимальных физико-механических свойств полимера ПВДФ и выраженных биоинертных свойств нанесенного на его поверхность покрытия из карбина

Анализ результатов гистологических исследований при имплантации сетчатых ПВДФ-К эндопротезов по методике «sublay» и «onlay» выявил преимущества второго метода Степень лейкоцитарной инфильтрации на 7 сут при «sublay» методике достоверно выше («sublay» - 35,7%, «onlay» - 20,6%) Трехкратно больше удельная площадь кровеносных сосудов грануляционной теани («sublay» - 19,3%, «onlay» - 6,0%) Удельная площадь коллагеновых волокон на этом сроке при методике «onlay» составляет 64,9%, а при методике «sublay» составляет 10,9% На 14 сут после операции по методике «onlay», превалирует прирост удельной площади коллагеновых волокон до 72 ± 3,8% («sublay» -

42,3% ± 2,4%), происходит существенное уменьшения выраженности инфильт-ративно-отечных изменений. Через 30 сут. удельная площадь коллагеновых волокон при применении методики «sublay» достигает только 63,8 ± 3,7%, р<0,05. Уменьшение площади воспалительной инфильтрации в области протеза ПВДФ-К при применении методики «onlay» - 10,2 ± 1,5%, в сравнении с «sublay» -17,5 ± 2,7%, р<0,05 (рис. 4). В дальнейшем отмечается отчетливое преобладание процессов организации в области имплантации эндопротеза ПВДФ-К по методике «onlay» в сравнении с методикой «sublay».

100

90 84

80 -

сутки

оинфильтр гаотек □ сосуды аколл.вол.

Рисунок 4. Динамика изменений в области имплантации эндопротеза на основе ПВДФ-К по технологии «sublay»: удельной площади (в %) воспалительных инфильтратов (инфильтр.), зон отека (отек), кровеносных сосудов (сосуды) и коллагеновых волокон (колл. вол.).

Сопоставительный анализ качественных и количественных изменений тканей передней брюшной стенки, в сериях с имплантацией эндопротеза на основе ПВДФ-К по методике «sublay» и «onlay», подтверждает оптимальные свойства протеза на основе ПВДФ-К при выполнении пластики брюшной стенки по методике «onlay». Это может быть обусловлено сочетанием высокой био-

логической инертностью эндопротеза ПВДФ-К и меньшей травматичностъю метода «onlay»

В пятой серии экспериментов нами изучалась возможность интраабдоми-нального расположения эндопротеза на основе ПВДФ-К При макроскопическом исследовании брюшной полости после интраабдоминальной имплантации эндопротеза на основе ПВДФ-К, начиная с четырнадцатых суток, отмечено в половине случаев формирование спаечного процесса в области расположения эндопротеза В спаечный процесс чаще были вовлечены наиболее подвижные органы брюшной полости сальник, тонкий кишечник, реже в спаечный процесс была вовлечена толстая кишка. В отдаленные сроки резорбции и уменьшения спаечного процесса не отмечалось, наоборот имело место некоторое увеличение размеров сращений. Данная особенность может быть объяснена механическим воздействием сетки на органы брюшной полости

На основе проведенного исследования, можно сделать вывод, что эндо-протез ПВДФ-К при интраабдоминальной имплантации без специфической профилактики спайкообразования, использоваться не может.

В шестой серии животным выполнено моделирование вентральной грыжи (патент № 2285299 от 10 октября 2006г.). В результате использования разработанного нами способа к 25 сут. у животных начинало образовываться грыжевое выпячивание в проекции сформированного дефекта Через 2 мес грыжа у животных имела значительные размеры, возвышаясь над поверхностью передней брюшной стенки до 5 - 6 см Грыжевое содержимое было представлено петлями тонкого кишечника, чаще вправимыми в брюшную полость Результаты гистологического исследования показали, что в непосредственной близости к краям дефекта участок мышечно-апоневротического слоя брюшной стенки представлен широкими полями зрелой волокнистой слабоваскуляризированной соединительной ткани с беспорядочно расположенными коллагеновыми волокнами и единичными лимфоцитарно-макрофагальными и фибробластическими клеточными элементами В участках мышечно-апоневротических тканей на расстоя-

нии 1,5 - 2 i,m от края дефекта отмечается атрофия мышечных волокон и дезорганизация соединительно-тканного остова

Следовательно, предложенная модель вентральной грыжи является патогенетически обоснованной В процессе моделирования, помимо создания дефекта с атрофичными и рубцово-измененными краями, повышается внутри-брюшное давление, необходимое для появления грыжи В результате применения этой модели удается создать вентральную грыжу, максимально приближенную к данной патологии у человека

Таким образом, анализ физико-механических свойств показал, что эндо-протезы ПВДФ и ПВДФ-К обладают высокой прочностью и эластичностью Гистологические исследования выявили, что наибольшей биологической совместимостью и инертностью обладают эндопротезы ПВДФ и ПВДФ-К. Имплантация ПВДФ-К эндопротезов в ткани брюшной стенки по методике «onlay» вызывает меньшую воспалительную реакцию Изученные эндопротезы способствуют формированию однородной структуры соединительной ткани вокруг нитей протеза и в промежутках между ними, без выраженного образования капсулы Тканевая реакция на имплантацию эндопротеза «Эсфил» более выражена и характеризуется образованием плотной соединительнотканной капсулы Воспалительная инфильтрация сохраняется в более позднем периоде, что в последующем проявляется фиброзом, гиалинозом, дезорганизацией соединительнотканных структур брюшной стенки и формированием в дальнейшем грубого патологического рубца Результаты нашей экспериментальной работы будут являться основой для клинических испытаний новых эндопротезов

ВЫВОДЫ

1 При меньшей толщине нити (0,50±0,03 и 0,50±0,02 мм) и более высокой плотности (147,5±2,9 и 154,5±3,1 i/m2) эндопротезы на основе поливини-лиденфторида и поливинилиденфторида с карбиновым покрытием обладают более высокими прочностными свойствами по сравнению с поли-

пропиленовым эндопротезом «Эсфил» (0,53±0,01 мм, 65,9±1,4 х/м2) Данные свойства способствуют снижению жесткости новых материалов (22,4±1,2 и 22,7±1,7 сН мм2) почти вдвое меньше чем у полипропилена (39,3±1,3 сН мм2), это свидетельствует о их большей эластичности и устойчивости к нагрузке

2 Наиболее высокой биологической инертностью и биорезистентностью обладают эндопротезы на основе поливинилиденфторида с карбиновым покрытием, что характеризуется образованием большей удельной площади коллагеноволокнистого компонента межклеточного вещества в области послеоперационного рубца, составляющего на 60-е сутки в среднем до 94,3%

3 Имплантация эндопротеза на основе поливинилиденфторида с карбиновым покрытием по технологии «onlay» имеет преимущества по сравнению с технологией «sublay», что обусловлено значительным уменьшением площади воспалительной инфильтрации в области протеза уже на 30-е сутки («оп1ау»-10,2±1,5% в сравнении с «sublay»-17,5±2,7%, р<0,05)

4 При интраперитонеальной имплантации эндопротеза на основе поливинилиденфторида с карбиновым покрытием в брюшной полости развивается выраженный спаечный процесс, что определяет невозможность использования данных эндопротезов для этой цели

5 Разработанный способ моделирования вентральной грыжи является патогенетически обоснованным и позволяет изучать регенерацию тканей в условиях патологии с применением синтетических материалов

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. При выборе материала для пластики дефектов брюшной стенки предпочтение следует отдавать синтетическим сетчатым эндопротезам на основе поливинилиденфторида и поливинилиденфторида с карбиновым покрытием

2 Использование для протезирования брюшной стенки синтетических эн-допротезов на основе поливинилиденфторида с карбиновым покрытие позволяет отдать предпочтение технологии «onlay», что обусловлено высокой биологической инертностью эндопротеза

3 Экспериментальное изучение вновь создаваемых синтетических материалов для использования в герниологии необходимо выполнять в условиях смоделированной вентральной грыжи, что позволяет достичь ситуации наиболее близкой к клинической

4 Исследованные эндопротезы на основе поливинилиденфторида с карбиновым покрытием не рекомендуется использовать для внутрибрюшной имплантации из-за развития спаечного процесса

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ

ДИССЕРТАЦИИ

1 Экспериментальное обоснование применения новых поливинилиденфто-ридных эндопротезов с карбиновым покрытием для герниопластики / А А Бежин, А А Должиков, В А Жуковский, Р В Плотников // Вестн новых мед технологий -Тула, 2007 -Т 14,№1 - С 99-100

2 Применение новых поливинилиденфторидных эндопротезов с карбиновым покрытием для герниопластики / А А Бежин, А А Должиков, Р В Плотников, А А Нетяга // Сб тр 72-й науч конф КГМУ и сес Центр - Чернозем науч центра РАМН Рос симп «Закономерности интеграции физиологических функций в норме и их дезинтеграции в патологии»-Том 2 -Курск КГМУ, 2007 - С 59-60

3 Сравнительное экспериментальное изучение новых поливинилиденфторидных эндопротезов с карбиновым покрытием для герниопластики / А А Бежин, А А Должиков, Р В Плотников, А А Нетяга // Системный анализ и управление в биомедицинских системах — М , 2006 - Т 5, № 4 -С 802-806

4 Перспективы использования эндопротезов на основе ПВДФ-мононитей в реконструктивно-восстановительной хирургии брюшной полости / А А Нетяга, А А Бежин, В А Жуковский, Р В Плотников // Новые технологии в военно-полевой хирургии и хирургии повреждений мирного времени материалы междунар конф - СПб, 2006 - С 108-109

5 Возможность использования эндопротезов на основе ПВДФ-мононитей при лечении наружных грыж живота и эвентраций / А А Нетяга, А А Бежин, Р В Плотников и др // Современные методы хирургического лечения вентральных грыж и эвентраций материалы междунар науч-практ конф - Алушта,2006 -С 143-144

СПИСОК ПАТЕНТОВ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Пат 2285299 Российская Федерация, МПК51 С09В 23/28 Способ моделирования вентральной грыжи / Нетяга А А , Плотников Р В , Бежин А И , Должиков А А., заявители и патентообладатели А А Нетяга, Р.В Плотников - № заявки 2005102281; заявл 31 01 05, опубл 10 10 06, Бюл № 28 -11 с

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ПП - полипропилен

ПВДФ - поливинилиденфторид

ПВДФ-К — поливинилиденфторид с карбиновым покрытием ПТФЭ- политетрафторэтилен

Сдано в набор 22 11 2007 г Подписано в печать 22 11 2007 г Формат 60x84 1/16 Бумага Айсберг Объем 1,0 уел печ л Гарнитура Тайме Тираж 100 экз Заказ № 489

Издательство МУ «Издательский центр «ЮМЭКС», 305000, г Курск, ул Володарского, 44а Лицензия ИД № 04804 от 21 05 2001 г

Отпечатано ПБОЮЛ Киселева О В ОГРН 304463202600213

Актуальность.

Лечение грыж передней брюшной стенки является актуальной проблемой, что связанно с большой частотой патологии и высоким процентом рецидивов. Особое место среди наружных грыж живота занимают послеоперационные грыжи. За последние 25 лет число больных послеоперационными вентральными грыжами возросло почти в 9 раз [35, 104]. Эти грыжи занимают второе место после паховых и составляют 20-22% от общего числа грыж [17, 36, 52], при этом абсолютное их число может быть намного больше, поскольку только 13-15% больных обращаются за хирургической помощью [103, 109, 125].

Послеоперационная вентральная грыжа является осложнением абдоминальных операций [30, 131, 209, 215, 248], и частота этого осложнения достаточно велика. Так, по сводной статистике отечественных и зарубежных авторов, у 3% больных грыжи наблюдаются в ближайшем послеоперационном периоде. Через 3 года они появляются у 5-10% оперированных [35, 149, 177, 187, 200, 214]. Другими словами, едва ли не каждая десятая лапаротомия приводит к образованию грыжи в области рубца [90, 93]. В последние годы появились публикации о грыжах, которые образуются после лапароскопических операций в местах установки троакаров [156 ,217]. Поскольку количество лапароскопических операций растет во всем мире, следует ожидать и значительного роста количества послеоперационных грыж [95, 216, 219, 226, 236]. Частота этого осложнения составляет 21 на 100000, причем 17,9% грыж появляются, несмотря на ушивание дефектов апоневроза [216, 23].

Большинство больных с послеоперационными вентральными грыжами (50-60%) составляют пациенты в возрасте от 31 до 50 лет [20, 28, 102, 106, 159, 251]. Это свидетельствует не только о медицинском и социальном, но и об экономическом значении проблемы.

Общепринятые методы грыжесечения при послеоперационных грыжах малопригодны из-за слабости, плохой регенераторной способности рубцово-измененных и атрофированных тканей вокруг дефекта [2, 104, 112, 133]. Известно, что рубцовая ткань срастается плохо [27], поэтому пластика местными тканями в большинстве случаев приводит к рецидиву. Исходя из этого, оправданными являются попытки использовать для закрытия дефекта прочные синтетические ткани [55, 109, 181].

Современная герниология переживает новый период своего развития. Одним из методов улучшения результатов лечения грыж является использование эндопротезирования. Новейшие технологии, современные пластические и шовные материалы позволяют добиться при лечении грыж живота хороших результатов. Синтетические материалы используются в герниологии уже боле ста лет, однако до сих пор продолжается поиск материала, отвечающего требованиям «идеального» эндопротеза [82, 138, 198]. В настоящее время в отечественной герниологии широко применяются полипропиленовый эндопротез «Эсфил» производства ООО «Линтекс» г. Санкт-Петербург, а также политетрафторэтиленовый (ПТФЭ) эндопротез «Экофлон». По данным исследований ряда авторов эти материалы соответствуют требованиям, предъявляемым к современным эндопротезам, но не являются идеальными, что также подтверждается работами У. Клинге, А. Е. Борисова и Д. А. Славина [59, 184], свидетельствующими о возможной миграции, фрагментации полипропиленовых сетчатых имплантатов, формировании вокруг них активного и хронического воспаления. Имеются высказывания о невралгиях в зоне пластики полипропиленовым протезом, что авторы также связывают с хроническим воспалением и формированием неполноценной соединительной ткани из патологического (неполноценного) коллагена, а не только с повреждением подвздошно-пахового и подвздошно-подчревного нервов [16, 59, 98, 134, 157]. Что касается перфорированных пластин ПТФЭ, они максимально инертны и, по мнению ряда авторов, могут располагаться даже интраперитонеально. Но в тоже время данный материал имеет мелкопористую структуру, что позволяет проникать в него бактериям, но не позволяет проникать макрофагам, а это способствует формированию очага инфекции в эндопротезе, в результате чего при инфицировании протеза появляется необходимость в его удалении [59]. Убедительного аргументирования перечисленных осложнений нет, попытки объяснения перечисленных выше фактов, публикуемые в периодической печати, носят, скорее, характер рассуждений. И все же, учитывая эти факты, можно утверждать, что абсолютной биологической инертности у применяемых материалов нет, во всех случаях отмечается развитие тканевой реакции и хронического воспаления в области протезирования. Распространение импортных имплантатов в России сдерживается их высокой стоимостью [47, 138].

Анализ литературы показал, что заслуживающими внимания являются исследования А. И. Бежина и А. А. Бондарева [19], свидетельствующие о том, что высокой биосовместимостью обладают углеродные материалы, которые способствуют формированию новой соединительной ткани, сходной по своим свойствам с соединительной тканью организма человека [15, 72].

Итогом многолетней работы сотрудников лаборатории ООО «Линтекс» (г. Санкт-Петербург) и кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии Курского государственного медицинского университета явилась разработка эндопротезов на основе поливинилиденфторида (ГТВДФ) и поливинилиденфторида с карбиновым покрытием (ПВДФ-К), которые требуют всестороннего изучения в качестве материалов для пластики брюшной стенки. В литературе нам не удалось найти сведений о возможности применения подобных эндопротезов.

Целью настоящего исследования является экспериментальное обоснование возможности использования вновь разработанных синтетических материалов на основе поливинилиденфторида и на основе поливинилиденфторида с карбиновым покрытием для пластики дефектов брюшной стенки на основании сравнительного изучения их физико-механических свойств и биологической совместимости.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить физико-механические свойства новых синтетических материалов на основе ПВДФ и ГТВДФ-К в сравнении с применяемым в настоящее время в хирургии полипропиленовым эндопротезом «Эсфил».

2. Изучить степень биологической совместимости новых синтетических материалов ПВДФ и ПВДФ-К, в сравнении с полипропиленовым эндопротезом «Эсфил», при имплантации в ткани брюшной стенки.

3. Выявить в эксперименте оптимальную методику имплантации ПВДФ протеза с карбиновым покрытием в ткани передней брюшной стенки.

4. Оценить возможность использования изучаемых ПВДФ-К эндопротезов для интраперитонеальной имплантации.

5. Разработать в эксперименте модель вентральной грыжи для изучения регенерации тканей в условиях герниопластики с применением синтетических материалов на основе ПВДФ-К.

Научная новизна.

Впервые разработаны и изучены физико-механические свойства новых эндопротезов на основе ПВДФ и ПВДФ-К. Впервые изучены морфологические изменения в тканях передней брюшной стенки при имплантации новых синтетических материалов на основе поливинилиденфторида с карбиновым покрытием и без него. Экспериментальным путем доказана менее выраженная воспалительная реакция тканей брюшной стенки на имплантацию вновь разработанных синтетических материалов, по сравнению с реакцией на имплантацию полипропиленовых эндопротезов. В эксперименте доказана невозможность применения этих синтетических имплантатов для их внутрибрюшного расположения, что обусловлено образованием сращений с внутренними органами. Разработана модель вентральной грыжи (патент № 2285299 от 10.10.2006) для изучения регенерации тканей после эндопротезирования, в условиях патологии.

Практическая значимость работы.

Применение в клинической практике новых синтетических материалов на основе поливинилиденфторида с карбиновым покрытием позволит улучшить результаты пластики дефектов брюшной стенки при послеоперационных вентральных грыжах.

Реализация работы.

Результаты исследования являются основанием для проведения клинического испытания и начала промышленного выпуска разработанных эндопротезов на основе ПВДФ-К на ООО «Линтекс» г. Санкт-Петербурга для практической хирургии. Материалы диссертационного исследования используются на практических занятиях и лекциях с клиническими ординаторами, интернами, курсантами на кафедре хирургических болезней ФПО, со студентами 4,5 и 6 курсов на кафедрах хирургического профиля КГМУ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация изложена на 145 стр. машинописного текста, состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы: 180 отечественных и 89 иностранных источников. Диссертация иллюстрирована 6 таблицами и 54 рисунками, включающими графики, микро- и макрофотографии.

ВЫВОДЫ

1. При меньшей толщине нити (0,50±0,03 и 0,50±0,02 мм) и более высокой плотности (147,5±2,9 и 154,5±3,1 т/м2) эндопротезы ПВДФ и ПВДФ-К обладают более высокими прочностными свойствами по сравнению с полипропиленовым эндопротезом «Эсфил» (0,53±0,01 мм; 65,9±1,4 т/м2).

Данные свойства способствуют снижению жесткости новых материалов (22,4±1,2 и 22,7±1,7 сН мм2) почти вдвое меньше чем у полипропилена (39,3±1,3 сН мм2), это свидетельствует о большей эластичности и устойчивости к нагрузке.

2. Наиболее высокой биологической инертностью и биорезистентностью обладают эндопротезы на основе ПВДФ-К, что характеризуется образованием большей удельной площади коллагеноволокнистого компонента межклеточного вещества в области послеоперационного рубца, составляющего на 60-е сутки в среднем до 94,3 %.

3. Имплантация эндопротеза на основе ПВДФ-К по технологии «onlay» имеет преимущества по сравнению с технологией «sublay», что обусловлено значительным уменьшением площади воспалительной инфильтрации в области протеза уже на 30-е сутки («onlay»-10,2+1,5 % в сравнении с «sublay»-17,5+2,7%; р<0,05).

4. При интраперитонеальной имплантации эндопротеза ПВДФ-К в брюшной полости развивается выраженный спаечный процесс, что определяет невозможность использования данных эндопротезов для этой цели.

5. Разработанный способ моделирования вентральной грыжи является патогенетически обоснованным и позволяет изучать регенерацию тканей в условиях патологии с применением синтетических материалов.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. При выборе материала для пластики дефектов брюшной стенки предпочтение следует отдавать синтетическим сетчатым материалам на основе ПВДФ и ПВДФ-К.

2. Использование для протезирования брюшной стенки синтетических материалов на основе ПВДФ-К позволяет отдать предпочтение технологии «onlay», что обусловлено высокой биологической инертностью эндопротеза.

3. Экспериментальное изучение вновь создаваемых синтетических материалов для использования в герниологии необходимо выполнять в условиях смоделированной вентральной грыжи, что позволяет достичь ситуации наиболее близкой к клинической.

4. Исследованные эндопротезы ПВДФ-К не рекомендуется использовать для внутрибрюшной имплантации из-за развития спаечного процесса.