Автореферат и диссертация по медицине (14.01.17) на тему:Сравнительная оценка роли различных эндопротезов для герниопластики в развитии морфологических изменений брюшной стенки (экспериментальное исследование)
Автореферат диссертации по медицине на тему Сравнительная оценка роли различных эндопротезов для герниопластики в развитии морфологических изменений брюшной стенки (экспериментальное исследование)
На правах рукописи
Парфёнов Антон Олегович
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РОЛИ РАЗЛИЧНЫХ ЭНДОПРОТЕЗОВ ДЛЯ ГЕРНИОПЛАСТИКИ В РАЗВИТИИ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ БРЮШНОЙ СТЕНКИ (экспериментальное исследование)
14.01.17 - хирургия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук
Курск - 2014
^ а НДР 2314
005546093
Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Научный руководитель:
кандидат медицинских наук, доцент Нетяга Андрей Алексеевич
Официальные оппоненты:
Тимошин Андрей Дмитриевич - доктор медицинских наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского» РАМН, консультативно-реабилитационное отделение с общей амбулаторной хирургией, ведущий научный сотрудник Колесников Сергей Анатольевич - доктор медицинских наук, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет» Министерства образования и науки Российской Федерации, профессор кафедры хирургических болезней № 1
Ведущая организация:
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия им. H.H. Бурденко» Министерства здравоохранения Российской Федерации
п / п -W
Защита состоится «<2 Ч » ¿Л-2014 г. в !часов на заседании диссертационного совета Д 208.039.02 при Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (305041, г. Курск, ул. Карла Маркса, 3).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО КГМУ Минздрава России (305041, г. Курск, ул. Карла Маркса, 3), а с авторефератом на сайте ВАК: vak.ed.gov.ru
Автореферат разослан « I ^ » t/^uCy^S^ 2014 г.
Учёный секретарь диссертационного совета д.м.н., профессор
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Проблема хирургического лечения наружных грыж различных локализаций остается актуальной до настоящего времени. По статистическим данным, 2-4% населения имеют грыжи передней брюшной стенки; послеоперационные грыжи возникают у 4-11% больных, подвергшихся лапаротомии (Мясников А.Д. и др., 2005; Heniford В.Т. et al., 2003). Ежегодно операции по поводу грыжевых дефектов брюшной стенки выполняются у 180 тысяч пациентов в России, в Германии - у 280 тысяч; в США - более чем у 500 тысяч (Федоров В.Д. и др., 2000; Mathonnet М. et al., 1998; Zheng Н. et al., 2002). Долгое время наиболее распространенными являлись операции с применением пластики собственными тканями. Однако частота рецидивов при данных видах пластики составляет от 10-15% до 40% (Воскресенский П.К. и др., 2002; Anthony Т. et al., 2000).
В последнее десятилетие доказала свои неоспоримые преимущества по сравнению с традиционными аутопластическими методиками герниопластика без натяжения с применением для закрытия дефекта брюшной стенки эндопротезов. По литературным данным, произошло снижение частоты рецидивов с 10-30% до 0,1-1%, уменьшение операционной травмы, появилась возможность отказа от наркотических анальгетиков и сокращение времени пребывания больного в стационаре, произошло упрощение операционной техники (Егиев В.Н. и др., 2000; Тимошин А.Д. и др., 2003; Зотов В.А. и др., 2006). Однако по мере накопления клинического опыта и получения новых данных фундаментальных исследований выяснилось, что стандартные, наиболее часто применяемые в настоящее время, эндопротезы из монофиламентного полипропилена имеют для многих клинических случаев избыточную прочность, а соответственно и массу (Klosterhalfen В. et al., 1998; Schumpelic V. et al., 2004; Conze J. et al., 2005). Использование таких материалов в хирургической практике приводит к развитию у пациентов осложнений в виде нарушений функции брюшного пресса, болей в области послеоперационного рубца, появлению парестезии и чувства инородного тела (Славин Л.Е. и др., 2005; Klinge U. et al., 1998; Schug-Pass С. et al., 2009). Морфологической основой данных осложнений служат изменения мышечно-апоневротических структур брюшной стенки (Белоконев В.И. и др., 2009). Учитывая то, что брюшная стенка представляет собой единый мышечно-апоневротический орган (Белоконев В.И. и др., 2000; Шумпелик Ф. и др., 2001), можно предположить, что эндопротез будет оказывать влияние не только на ткани в месте его локализации, но и на другие отделы брюшной стенки, расположенные вне области его имплантации.
Поскольку выраженность морфологических изменений напрямую коррелирует с выраженностью воспалительной реакции, а степень воспаления зависит от количества инородного тела, введенного в ткани, одним из путей решения этой проблемы является создание облегченных материалов со сниженным количеством «инородного тела» (Егиев В.И. и др., 2006). Это
достигается увеличением размера ячейки в структуре сетчатого эндопротеза и/или использованием нитей меньшего диаметра (легкие эндопротезы), а также уменьшением поверхностной плотности материала путем введения в структуру материала рассасывающихся нитей (композитные материалы) (Жуковский В.А., 2011). Результаты исследований композитных материалов Vypro, Vypro II и Ультрапро (Johnson& Johnson, USA) показывают надежный клинический результат и минимум вероятности имплантат-ассоциированных осложнений (Holzheimer R.G., 2004; Celik А. et al., 2009). Клиническое применение зарубежных эндопротезов в условиях лечебно-профилактических учреждений Российской Федерации сдерживается их высокой стоимостью.
Сравнительные исследования стандартных и облегченных материалов между собой показали преимущества последних (Дубова Е.А. и др., 2005; Bringman S. et al., 2006; Chunün Zhong et al., 2013). Однако сравнение различных вариантов облегченных эндопротезов между собой, что может быть важным в выборе материала для пластики брюшной стенки, до настоящего времени не произведено.
Все вышеизложенное послужило поводом к проведению нашего исследования, для которого нами были выбраны эндопротезы отечественного производства: стандартные - Эсфил стандартный и Унифлекс стандартный, легкие -Эсфил легкий и Унифлекс легкий, композитные - ПВДФ-М. Кроме этих материалов был использован композитный эндопротез Ультрапро (Johnson& Johnson, USA).
Цель исследования: в экспериментальных условиях изучить влияние различных эндопротезов для герниопластики (стандартных, легких и композитных) на развитие морфологических изменений переднего и боковых отделов брюшной стенки.
Задачи исследования:
1. На основании макроскопического исследования изучить в динамике характер течения раневого процесса и свойства формирующихся соединительнотканных капсул после имплантации стандартных эндопротезов Эсфил и Унифлекс, легкого эндопротеза Эсфил и композитного материала Ультрапро.
2. Путем биомеханического исследования эндопротезов с окружающими их тканями, сформированными в течение имплантации, в сравнении с исходными физико-механическими свойствами материалов изучить в динамике эластичность и прочность соединительнотканных капсул вокруг стандартных эндопротезов Эсфил и Унифлекс, легкого эндопротеза Эсфил и композитного
материала Ультрапро.
3. Разработать методику оценки морфологических изменений мышечного слоя различных отделов брюшной стенки (на уровнях срединной линии, середины прямых мышц, переднебокового и заднебокового отделов) после имплантации эндопротезов.
4. На основе разработанной методики изучить влияние стандартного и легкого эндопротезов Унифлекс, композитных эндопротезов ПВДФ-М и Ультрапро на морфологические изменения различных отделов брюшной стенки.
5. В сравнительном аспекте на основании гистологического и морфо-метрического исследований изучить в динамике выраженность воспалительных Изменений и пролиферативных процессов местных тканей при имплантации легкого эндопротеза Унифлекс и композитных материалов ПВДФ-М и Ультра-про.
Научная новизна. Впервые изучены в сравнительном аспекте и в динамике характер течения раневого процесса и свойства формирующихся соединительнотканных капсул после имплантации стандартных, легких и композитных эндопротезов, а также эластичность и прочность сетчатых материалов в сформированных соединительнотканных капсулах после их имплантации в ткани. Выявлено, что наиболее равномерная, эластичная и менее прочная соединительнотканная капсула с меньшей степенью сморщивания эндопротеза формируется вокруг стандартного эндопротеза Унифлекс и легкого эндопротеза Эсфил.
Разработана методика оценки морфологических изменений мышечного слоя различных отделов брюшной стенки (на уровнях срединной линии, середины прямых мышц, переднебокового и заднебокового отделов) после имплантации эндопротезов, заключающаяся в определении толщины мышечных волокон и вычислении индекса коллагенизации. Установлено, что при имплантации всех видов материалов (стандартных, легких и композитных) на ранних сроках развиваются гипертрофические, а на поздних - атрофические и фиброзные изменения мышц, в меньшей степени выраженные после имплантации легкого эндопротеза Унифлекс и композитного эндопротеза ПВДФ-М.
Для проведения морфометрического исследования предложен клеточный индекс, с использованием которого, вместе со стандартным гистологическим исследованием, доказано, что наименее выраженные воспалительные изменения местных тканей отмечаются после имплантации легкого эндопротеза Унифлекс, а наиболее выраженные пролиферативные процессы - после имплантации легкого эндопротеза Унифлекс и композитного эндопротеза ПВДФ-М.
Практическая значимость работы. В результате проведенного исследования изучена роль разных видов эндопротезов (стандартных, легких и композитных) в развитии морфологических изменений различных отделов брюшной стенки и на основании этого выбраны материалы, оказывающие минимальное влияние на развитие этих изменений, что позволит улучшить результаты лечения и качество, жизни пациентов с наружными грыжами живота.
Положения, выносимые на защиту.
1. При макроскопическом исследовании свойств формирующихся соединительнотканных капсул установлено, что наиболее равномерная капсула и меньшая степень сморщивания эндопротезов отмечается после имплантации стандартного эндопротеза Унифлекс и легкого эндопротеза Эсфил.
2. Биомеханические исследования показали, что наиболее эластичная и менее прочная соединительнотканная капсула формируется вокруг стандартного эндопротеза Унифлекс и легкого эндопротеза Эсфил.
3. При имплантации всех изучаемых видов материалов (стандартных, легких и композитных) на уровнях срединной линии, середины прямых мышц! гтереднебокового и заднебокового отделов брюшной стенки развиваются морфологические изменения мышц, характеризующиеся развитием на ранних сроках (с 7 по 30 сутки) гипертрофии волокон, на поздних сроках (с 90 по 180 сутки) происходит развитие атрофических и фиброзных изменений мышц.
4. Менее выраженные атрофические изменения мышц различных отделов брюшной стенки отмечаются после имплантации легкого эндопротеза Унифлекс и композитного эндопротеза ПВДФ-М. Наиболее выраженные фиброзные изменения мышц отмечаются после имплантации стандартного эндопротеза Унифлекс.
5. Гистологическое и морфометрическое исследования показали, что наименее выраженные воспалительные изменения местных тканей отмечаются после имплантации легкого эндопротеза Унифлекс в сравнении с композитными материалами. В дальнейшем наиболее выраженные пролиферативные процессы отмечались после имплантации легкого эндопротеза Унифлекс и композитного эндопротеза ПВДФ-М в сравнении с композитным материалом Ульт-рапро.
Внедрение результатов исследования. Результаты работы послужили обоснованием к дальнейшему совершенствованию и производству эндопроте-зов для нужд практической хирургии, оказывающих минимальное влияние на морфологическое состояние различных отделов брюшной стенки, на ООО «Линтекс» г. Санкт-Петербурга. Материалы диссертации используются на практических занятиях и лекциях со студентами 3, 4 курсов на кафедрах оперативной хирургии и топографической анатомии КГМУ, кафедре оперативной хирургии и топографической анатомии ВГМА им. H.H. Бурденко.
Личный вклад автора. Автор работы принимал участие в выборе темы научной работы, постановке цели и задач исследования, составлении плана и дизайна исследования. Соискателем лично проводились оперативные вмешательства на животных, забор и проведение морфологического и биомеханического исследований экспериментального материала, статистический анализ полученных данных. На основании полученных результатов соискателем производилось построение соответствующих таблиц и диаграмм, формулирование выводов и практических рекомендаций, анализ источников отечественной и зарубежной литературы и сопоставление полученных результатов с литературными данными. В материалах тезисов и статей, опубликованных по теме диссертации в соавторстве с другими лицами, в том числе в изданиях, определенных ВАК, личный вклад автора в исследование составлял 80-90% и включал анализ мировых источников литературы по теме исследования, разработку дизайна исследования, проведение оперативных вмешательств на животных, анализ полученных данных и их статистическую обработку, трактовку результатов и формулировку выводов.
Апробация диссертации и публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Основные положения работы были доложены на III Всероссийской конфе-
ренции молодых ученых (г. Воронеж, 2009 г.); на научно-практической конференции «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины» (г. Санкт-Петербург, 2009 г.); на научной конференции «Актуальные вопросы хирургии», посвященной 70-летию кафедры хирургических болезней № 1 (г. Курск, 2009 г.); на научной конференции «Актуальные вопросы хирургии» (г. Курск, 2011 г.).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 140 страницах машинописного текста. Состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы: 106 отечественных и 89 иностранных источников. Диссертация иллюстрирована 15 таблицами и 35 рисунками, включающими диаграммы, графики, макро- и микрофотографии.
СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Материалы и методы исследования
Для реализации цели и задач исследования были использованы следующие эндопротезы: Эсфил стандартный - классический сетчатый эндопротез из монофиламентного полипропилена (ПП); Унифлекс стандартный - эндопротез из поливинилиденфторидных (ПВДФ) мононитей; Эсфил легкий и Унифлекс легкий, обладающие меньшей материалоемкостью в сравнении со стандартными аналогами, и эндопротез ПВДФ-М - опытный образец композитного эндопротеза, состоящего из нерассасывающихся ПВДФ и рассасывающихся полиглекапроновых мононитей. Все материалы производства были изготовлены на ООО «Линтекс», г. Санкт-Петербург. Для сравнения использовали композитный эндопротез Ультрапро, состоящий из нерассасывающихся монофиламентных ПП волокон и рассасывающихся полиглекапроновых волокон (Johnson & Johnson, США).
Эксперименты были выполнены на 96 кроликах. Все животные были разделены на 2 серии. В 1-й были проведены макроскопическое исследование и биомеханические испытания легкого эндопротеза Унифлекс и композитного материала Ультрапро в сравнении с Эсфил легкий и Эсфил стандартный после их имплантации в ткани. Во 2 серии было проведено изучение морфологических изменений мышц брюшной стенки после имплантации стандартного эндопротеза Унифлекс, легкого эндопротеза Унифлекс и композитных материалов ПВДФ-М и Ультрапро, а также исследование реакции местных тканей на имплантацию легкого эндопротеза Унифлекс в сравнении с композитными Ультрапро и ПВДФ-М. Во всех опытах эндопротезы имплантировали в ткани, моделируя пластику on 1ау при срединных грыжах живота.
В 1-й серии животных выводили из эксперимента на 7, 30 и 90 сутки после оперативного вмешательства. При аутопсии фиксировали наличие осложнений (скопление серозной или геморрагической жидкости, наличие нагноений) и деформацию (сморщивание) эндопротеза, которую выражали в
процентах уменьшения площади материала относительно его исходного размера.
Для биомеханических измерений отделяли сетки с их соединительнотканной капсулой от мышц и исследовали на разрывной машине РТ - 250 по методике, описанной В.А. Жуковским (2011), в соответствии с ГОСТ 8847-85 и приложением к нему. Регистрировалось удлинение полоски при нагрузке 16 Н и разрывная нагрузка. При этом считали, что первый показатель характеризовал эластические свойства сформированной соединительнотканной капсулы, а второй — ее прочностные свойства. Для возможности сделать такое заключение аналогичным образом проводили изучение физико-механических свойств исходных эндопротезов (до их имплантации в ткани). Измерения проводили как в направлении петельного ряда, так и петельного столбика Гоис. П.
Во 2-й серии животных выводили из эксперимента на 7, 14, 30, 90 и 180 сутки после моделирования пластики брюшной стенки. Для проведения гистологического исследования забиралась вся брюшная стенка кролика, из которой по стандартной схеме выкраивались участки мышечно-апоневротических тканей на различных уровнях: 1-й - включающий прилегающие к белой линии участки прямые мышцы; 2-й — включающий середину прямых мышц; 3-й - переднебоковой отдел брюшной стенки, включающий медиальные отделы наружной косой, внутренней косой и поперечной мышц живота, расположенные около прямых мышц; 4-й - заднебоковой отдел брюшной стенки, включающий те же мышцы, расположенные ближе к границе дорсальной области животного. Первые два уровня включали в себя имплантированный эндопротез.
Полученные препараты, включающие в себя эндопротез с окружающими тканями, оценивали по стандартным гистологическим критериям с подробным описанием слоя подкожно-жировой клетчатки, апоневроза и мышечной ткани в аспекте их реакции на сетку. Кроме этого, при проведении гистологического исследования проводили подсчет клеточных элементов воспалительного инфильтрата (нейтрофилов, лимфоцитов, эозинофилов) и клеток гистиоцитарного ряда (макрофагов, фибробластов и фиброцитов) по методике Г.Г. Автандилова (Ав-тандилов Г.Г. и др., 1984). Подсчет клеток проводили в непосредственной близости к нитям эндопротеза в 10 полях зрения при увеличении х280. Далее, исходя из роли отдельных клеточных элементов в раневом процессе по М.И. Кузину (Кузин М.И. и др., 1990) и В.В. Серову (Серов В.В. и др., 1995), вычисляли клеточный индекс, представляющий собой отношение клеток гистиоцитарного ряда к клеткам воспалительного инфильтрата. При значении клеточного индекса <1 делали вывод о преобладании воспалительных изменений, характерных для I
100 мм *
петельный ряд
Рис. 1. Направление проведения измерений (схема).
фазы течения раневого процесса, при значении >1 делали вывод о преобладании репаративных тенденций, характерных для II фазы по М.И. Кузину (Кузин М.И. и др., 1990).
Для изучения влияния имплантированного эндопротеза на мышцы различных отделов брюшной стенки проводили морфометрическое исследование мышечного слоя на всех вышеуказанных четырех уровнях по разработанной методике: готовили гистологические срезы, которые окрашивали гематоксилином и эозином и по Ван Гизон. Далее с использованием программы Видео-тест -Морфология 5,0 (5 версия) (регистрационное удостоверение Министерства здравоохранения Российской Федерации № ФСР 2012/13356, лицензия ФС-99-03-003422) определяли площадь коллагеновых волокон и площадь мышечной ткани, вычисляли отношение площади коллагеновых волокон к площади мышечной ткани, умноженное на 100, которое выражали в виде индекса коллаге-низации. Кроме этого для оценки морфологических изменений мышц путем ручных измерений определяли толщину каждого мышечного волокна, попавшего в поле зрения в продольном сечении с вычислением средних показателей.
Дизайн проведенного исследования представлен на рисунке 2.
Рис. 2. Дизайн исследования.
Статистическая обработка результатов. На первом этапе проводили проверку нормальности распределения статистической выборки, используя критерий Шапиро-Уилка. В случае принятия нормальности использовали критерий Стьюдента с поправкой Бонферрони (Гланц С.А., 1981). При отклонении нормальности распределения использовали непараметрические методы для нескольких независимых выборок с использованием критерия Крускала-Уоллеса. Если этот анализ давал достоверные отличия между группами, то далее оценка
производилась для двух независимых выборок по критерию Манна-Уитни. При этом учитывались только достоверные отличия в группах.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты 1-й серии экспериментов показали, что при имплантации стандартных эндопротезов Эсфил и Унифлекс отмечается полное их прорастание и формирование полноценной соединительнотканной капсулы к 30 суткам эксперимента. Однако при использовании эндопротеза Унифлекс в сравнении с эндопротезом Эсфил формировалась более равномерная капсула без избыточной складчатости и утолщений, что подтверждалось меньшей степенью сморщивания этого материала на всех сроках наблюдения (таблица 1). Аналогичные изменения были выявлены и при имплантации легкого эндопротеза Эсфил. Отсутствие признаков прорастания соединительной тканью на ранних сроках с формированием в дальнейшем соединительнотканной капсулы с участками утолщения, выраженной деформацией и сморщиванием материала было выявлено при использовании композитного эндопротеза Ультрапро.
Таблица 1
Степень сморщивания изучаемых эндопротезов, %, М±ш
Срок наблюдения Эсфил стандартный Эсфил легкий Унифлекс стандартный Ультрапро
7 сутки 9,0±0,58J 7,0±0,731,3 5,0±0,52и 16,3±1,23
30 сутки 17,2±1,19J 10,0±1,0б''2 7,0±0,68м 10,4±0,71
90 сутки 12,4±0,99J 10,0±0,89'aj 7,0±0,521'3 8,4±1,02
Примечание: различия достоверны (р <0,05) между эндопротезами: 1 - по отношению к Эсфил стандартный, 2 - по отношению к Унифлекс стандартный, 3 - по отношению к Ультрапро.
Далее нами была предпринята попытка объяснить различия в полученных результатах физико-механическими свойствами изучаемых эндопротезов, а именно показателем эластичности, измеряемой величиной их удлинения при нагрузке 16 Н. Было выявлено, что исходно до имплантации в ткани наибольшая эластичность была характерна для эндопротезов Унифлекс стандартный и Эсфил легкий, особенно в направлении петельного столбика (таблица 2).
В дальнейшем, после имплантации в ткани происходило изменение исходных показателей удлинения формирующегося «протезного апоневроза» при нагрузке 16 Н за счет соединительнотканной капсулы. Так, на 7 сутки происходило некоторое увеличение удлинения с дальнейшим снижением величины этого показателя, что отражало динамику физико-механических свойств формирующейся соединительной ткани. В результате, как видно из таблицы 2, наиболее эластичный «протезный апоневроз» при измерении как вдоль петельного ряда, так и вдоль петельного столбика формировался после имплантации стандартного эндопротеза Унифлекс и легкого эндопротеза Эсфил.
При использовании эндопротеза Ультрапро данные измерения в направлении петельного ряда выполнить не представлялось возможным, поскольку при нагрузке менее 7 Н происходил разрыв образцов.
Таблица 2
Удлинение изучаемых материалов при нагрузке 16 Н до имплантации в ткани и в сформированной соединительнотканной капсуле, %, М±ш
Срок наблюдения Эсфил стандартный Эсфил легкий Унифлекс стандартный Ультрапро
Вдоль петельного ряда
До имплантации 42,4±0,27 40,4±0,202 55,2±0,17' -
7 сутки 51,6±2,76 59,2±1,72''2 64,4±2,011 -
30 сутки 37,2±1,35 38,2±1,892 47,2±2,611 -
90 сутки 35,6±1,39 40,0±1,73 ''2 45,3±2,05' -
Вдоль петельного столбика
До имплантации 55,6±0,27 84,8±0,31м 87,2±0,311-3 29,2±0,17
7 сутки 77,6±2,083 115,3±4,631,2'3 89,0±3,75''3 48,0±2,11
30 сутки 44,5±1,843 61,7±3,111,3 61,7±1,96м 35,0±1,39
90 сутки 31,2±2,86 61,6±2,70''2'3 | 47,2±1,301>3 31,5±2,20
Примечание: различия достоверны (р <0,05) между эндопротезами: 1 - по отношению к Эсфил стандартный,2 - по отношению к Унифлекс стандартный, 3 - по отношению к Ультрапро.
В то же время интерес представляла характеристика прочности формирующегося «протезного апоневроза», измеряемая величиной разрывной нагрузки (таблица 3).
Как видно из таблицы 3, наибольшими прочностными характеристиками вдоль петельного ряда как до имплантации, так и после формирования «протезного апоневроза» обладал стандартный эндопротез Эсфил, вдоль петельного столбика - Ультрапро. В последнем случае происходило постепенное снижение прочностных свойств за счет биодеструкции рассасывающегося компонента композитного материала. Менее грубый «протезный апоневроз» был характерен для эндопротезов Эсфил легкий и Унифлекс стандартный.
Следовательно, проведенное исследование позволило предположить, что для снижения негативного влияния эндопротеза как инородного тела на брюшную стенку, перспективным является использование материалов из ПВДФ, а также легких вариантов эндопротезов. С учетом этого, для дальнейших экспериментов нами были использованы материалы Унифлекс стандартный и Унифлекс легкий. Кроме этого, эффективным может быть и использование композитных эндопротезов, таких как ПВДФ-М.
Таблица 3
Разрывная нагрузка изучаемых материалов до имплантации в ткани
и в сформированной соединительнотканной капсуле, Н, М±т
Срок наблюдения Эсфил стандартный Эсфил легкий Унифлекс стандартный Ультрапро
Вдоль петельного ряда
До имплантации б4,2±0,82" 46,2±0,35w 53,6±0,47 6,3±0,05
7 сутки 67,6±1,703 48,5±l,79w 56,8±1,69M 6,Oil, 11
30 сутки 75,8±1,98J 53,2±1,131AJ 62,7±2,7U 5,0±0,87
90 сутки 89,6±1,863 55,2±l,67w . 72,3± 1,78 м 5,0±0,96
Вдоль петельного столбика
До имплантации З8,2±0,453 18,6±0,11'-2'J 26±0,18M 117,3±0,33
7 сутки 44,8± 1,32' 19,2±1,371'2J 36,5±2,14''J 72,5±2,13
30 сутки 54,8±2,68J 24,6±2,24''aj 36,3±1,17M 64,8± 1,22
90 сутки 73,4±1,54~> 32,8±2,25''J 36,7±1,14''3 60,0±2,23
Примечание: различия достоверны (р <0,05) между эндопротезами: - по отношению к Эсфил стандартный, 2 - по отношению к Унифлекс стандартный, 3 — по отношению к Ультрапро.
Во 2-й серии экспериментов проведенное морфометрическое исследование мышечного слоя брюшной стенки на различных уровнях (срединной линии, середины прямых мышц, переднебокового и заднебокового отделов брюшной стенки) после имплантации стандартного и легкого эндопротезов Унифлекс и композитных материалов ПВДФ-М и Ультрапро в динамике выявило различную толщину мышечных волокон, свидетельствующую об их гипертрофических (увеличение толщины) или атрофических (уменьшение толщины) изменениях.
Так, на уровне срединной линии живота при имплантации эндопротеза Ультрапро к 14 суткам отмечалось увеличение толщины мышечных волокон с дальнейшим прогрессивным снижением их толщины к 180 суткам. Сходная динамика морфологических изменений мышц была выявлена при имплантации эндопротеза ПВДФ-М. При имплантации эндопротеза Унифлекс легкий отмечалось резкое увеличение толщины мышечных волокон к 14 суткам с дальнейшим снижением на 90 и 180 сутки. Несколько иная картина отмечалась при имплантации эндопротеза Унифлекс стандартный: максимальное увеличение толщины волокон отмечалось на 30 сутки с последующим снижением этого показателя к 90 суткам.
Сравнение изучаемых эндопротезов после их имплантации между собой показывает, что характер изменения в мышечной ткани был сходный: на ранних сроках отмечались явления гипертрофии мышечных волокон (достоверно большие показатели на 7 и 30 сутки отмечались в группе Унифлекс стандартный, на 14 сутки - в группе Унифлекс легкий). В дальнейшем отмечалось снижение толщины мышечных волокон, однако к 180 суткам данные между исследуемыми показателями в группах достоверно не отличались (рис. 3) и характеризовались умеренными атрофическими изменениями.
7 сутки 14 сутки 30 сутки 90 сутки 180 сутки
[и Ультрапро □ ПВДФ-М в Унифлекс легкий ВУнифлвкс стандартный |
Рис. 3. Толщина мышечных волокон после имплантации изучаемых материалов на уровне срединной линии.
Примечание; различия достоверны (р <0,05) между эндопротезами: : - по отношению к Ультрапро, 2 - по отношению к Унифлекс легкий,3 - по отношению к Унифлекс стандартный.
На уровне середины прямых мышц живота при имплантации эндопротеза Ультрапро отдельные гипертрофированные волокна начали появляться уже на 7 сутки с момента имплантации. Начиная с 30 суток средняя толщина мышечных волокон уменьшалась. Аналогичная картина отмечалась при имплантации эндопротеза ПВДФ-М. Однако в данном случае максимальное увеличение толщины мышечных волокон выявлялось на 14 сутки с последующим снижением их толщины к 180 суткам. Гистологически выраженность атрофических изменений при имплантации этих материалов была незначительна. При имплантации эндопротеза Унифлекс легкий морфометрический анализ выявил увеличение толщины волокон к 14 суткам с последующим снижением к 90 суткам. При этом данные, полученные на 180 сутки, статистически не отличались от 7 суток. Гистологически при имплантации данного эндопротеза значительных атрофических изменений в прямых мышцах живота также отмечено не было. Несколько иная картина отмечалась при имплантации эндопротеза Унифлекс стандартный: увеличение толщины мышечных волокон и, соответственно, явления их гипертрофии нарастали вплоть до 30 суток эксперимента. Далее происходило снижение толщины волокон и развитие атрофии к 90 суткам.
Сравнительный анализ всех изучаемых материалов показал (рис. 4), что на 7 сутки наиболее выраженные явления гипертрофии прямых мышц отмечались после имплантации эндопротеза Ультрапро, на 14 сутки - ПВДФ-М, на 30 сутки - Унифлекс стандартный. К 180 суткам минимальная выраженность процессов атрофии отмечалась после имплантации эндопротеза Унифлекс легкий, максимальная — Унифлекс стандартный.
50 45 40 35 30
20 15 10
О
Рис. 4. Толщина мышечных волокон после имплантации изучаемых материалов на уровне середины прямых мышц.
Примечание: различия достоверны (р <0,05) между эндопротезами: 1 — по отношению к Ультрапро, 2 - по отношению к Унифлекс легкий, 3 - по отношению к Унифлекс стандартный.
Исследования морфологических особенностей наружной косой, внутренней косой и поперечной мышц живота переднебокового отдела, расположенных вне места имплантации эндопротеза, показали сходную динамику компенсаторно-приспособительных процессов в виде гипертрофии на ранних сроках с последующим развитием декомпенсации и атрофических изменений.
Так, при изучении реакции мышц на имплантат Ультрапро отмечалась гипертрофия мышц уже на 7 сутки эксперимента. В дальнейшем происходило уменьшение толщины мышечных волокон с развитием выраженных процессов атрофии. Минимальное значение толщины волокон и, соответственно, максимально выраженные процессы атрофии были отмечены на 180 сутки эксперимента. Сходная картина отмечалась после имплантации эндопротеза ПВДФ-М: компенсаторная гипертрофия, выявленная на 7 и 14 сутки, сменялась развитием атрофических изменений к 90 суткам эксперимента. При использовании легкого эндопротеза Унифлекс максимальные явления гипертрофии мышечных волокон выявлялись на 14 сутки эксперимента. Далее постепенно к 90 суткам развивались атрофические изменения мышц. Как и в случае с эндопротезом Ультрапро, на 180 сутки прогрессирования атрофических изменений выявлено не было (данные 90 и 180 суток статистических различий не имели). При имплантации эндопротеза Унифлекс стандартный на ранних сроках также имело место явление гипертрофии боковых мышц, наиболее выраженное на 14 сутки. В дальнейшем происходило снижение толщины мышечных волокон и развитие атрофии мышц к 90 суткам эксперимента. Как и в предыдущих случаях, данные 90 и 180 суток достоверных отличий не имели.
[ш Ультрапро а ПВДФ-М ВУнифлекс легкий НУнифлдкс стандартный |
Рис. 5. Толщина мышечных волокон после имплантации изучаемых материалов на уровне переднебокового отдела.
Примечание: различия достоверны (р <0,05) между эндопротезами: 1 - по отношению к Ультрапро, 2 - по отношению к Унифлекс легкий,3 - по отношению к Унифлекс стандартный.
Сравнительное исследование влияния изучаемых эндопротезов на перед-небоковой отдел брюшной стенки показало, что максимальная выраженность гипертрофических изменений на 7 сутки отмечалась после имплантации эндопротезов Ультрапро и Унифлекс легкий, на 14 сутки - Унифлекс стандартный. Максимальная выраженность атрофических изменений на 180 сутки имела место при использовании эндопротезов Ультрапро и Унифлекс стандартный (рис. 5).
Морфологическая оценка наружной косой, внутренней косой и поперечной мышц живота около границы дорсальной области, то есть вне места имплантации эндопротеза, также показала сходство компенсаторно-приспособительных процессов на ранних сроках и развития декомпенсации на поздних. Однако данные изменения были характерны не для всех изучаемых нами материалов (рис. 6). В частности, после имплантации эндопротеза Унифлекс легкий компенсаторная гипертрофия отмечалась на 7 сутки. В дальнейшем толщина мышечных волокон снижалась. Незначительные процессы атрофии мышц выявлялись лишь на 180 сутки. Компенсаторная гипертрофия отмечалась и после имплантации ПВДФ-М на 14 сутки эксперимента. Однако в дальнейшем толщина мышечных волокон возвращалась к исходным значениям, явлений атрофии выявлено не было.
При использовании материалов Ультрапро и Унифлекс стандартный гистологически и морфологически явлений гипертрофии мышц заднебокового отдела не отмечалось. Однако в дальнейшем, начиная с 90 суток (Унифлекс стандартный) и на 180 сутки (Ультрапро) развивалась атрофия мышц, проявляю-
7 сутки 14 сутки 30 сутки 90 сутки 130 сутки
[■Упьтрлпро ППВДФ-М ПУнифлекс легкий ЫУмифлекс стандартный j
Рис. 6. Толщина мышечных волокон после имплантации изучаемых материалов на уровне заднебокового отдела.
Примечание: различия достоверны (р <0,05) между эндопротезами: - по отношению к Ультрапро, 2 - по отношению к Унифлекс легкий,3 - по отношению к Унифлекс стандартный.
щаяся снижением толщины волокон (данные на данных сроках были достоверно ниже, чем на предыдущих). В итоге, на 180 сутки максимально выраженные атрофические изменения отмечались после имплантации эндопротеза Унифлекс стандартный, менее выраженные - Ультрапро. При использовании .материала Унифлекс легкий толщина мышечных волокон на 180 стуки была достоверно больше, чем у Унифлекс стандартный и Ультрапро.
Наряду с процессами атрофии, в структуре мышц различных отделов брюшной стенки нарастали фиброзные изменения, проявляющиеся увеличением доли коллагеновых волокон. При изучении всех исследуемых эндопротезов максимально эти изменения были выражены на 180 сутки эксперимента (рис. 7).
Как видно из рисунка, на уровне срединной линии максимальная выраженность фиброза прямых мышц отмечалась после имплантации стандартного эндопротеза Унифлекс. Процент содержания коллагеновых волокон превышал данный показатель в других группах в 2-2,4 раза. На уровне середины прямых мышц индекс коллагенизации после имплантации стандартного эндопротеза Унифлекс был также в 1,5-1,6 раза выше, чем при использовании других материалов. В боковых отделах брюшной стенки также наибольшие значения отмечались у стандартного эндопротеза Унифлекс, превышающие показатели других эндопротезов в переднебоковом и заднебоковом отделах в 1,2 и в 1,3-1,5 раза соответственно.
Таким образом, анализ полученных данных демонстрирует общие закономерности компенсаторно-приспособительных процессов в мышцах брюшной
Уровень 1 Уровень 2 УровеньЭ Уровень 4
[шУльтрапро □ ПВДТ-М вунифлекс легкий нУнифлекс стандартный^
Рис. 7. Индекс коллагенизации мышц различных отделов брюшной стенки после имплантации изучаемых эндопротезов на 180 сутки. Уровень 1 - срединная линия; уровень 2 - прямые мышцы; уровень 3 - переднебоковой отдел; уровень 4 - заднебоковой отдел.
Примечание: различия достоверны (р <0,05) между эндопротезами: 1 - по отношению к Ультрапро, 2 - по отношению к Унифлекс легкий, 3 — по отношению к Унифлекс стандартный.
стенки, а именно: к 7-14 или 30 суткам в зависимости от вида используемого эндопротеза развивается закономерная гипертрофия мышечных волокон, выявленная нами на всех уровнях исследования (срединного отдела, середины прямых мышц, передних и задних отделов боковых мышц). Затем развивается декомпенсация: толщина мышечных волокон уменьшается. В большинстве случаев сначала это происходит неравномерно: появляются отдельные атрофированные мышечные волокна, а затем к 90-180 суткам большая часть мышечных волокон уже уменьшена в объеме. Вместе с этим в структуре мышцы нарастают фиброзные изменения, проявляющиеся увеличением доли коллагеновых волокон.
Данные компенсаторно-приспособительные процессы, а в последующем явления декомпенсации и атрофии захватывают все уровни мышц брюшной стенки от прямых мышц, на которые фиксирован имплантат, до задних отделов боковых мышц, распложенных вне места его фиксации. Выявленные изменения мышц, расположенных вне места имплантации, дают право считать, что эндо-протез, проявляя себя как инородное тело, оказывает влияние на брюшную стенку как на единый мышечно-апоневротический орган, а степень этого влияния может служить важным критерием биосовместимости материала. В этой связи наше исследование показало, что максимально выраженное воздействие на мышцы брюшной стенки в целом оказывают стандартные эндопротезы для герниопластики (Унифлекс), а менее выраженное - легкие и композитные мате-
7 14 30 90 180
сутки
- ♦- Ультрапро -«—ПВДФ-М —т— Унифлекс легкий]
Рис. 8. Динамика показателей клеточного индекса.
Примечание: ' - различия клеточных индексов достоверны (р <0,05) по отношению к Ультрапро, 2 — различия клеточных индексов достоверны (р <0,05) по отношению к Унифлекс легкий.
риалы (Унифлекс легкий и ПВДФ-М), являющиеся максимально адаптированными к физиологическим параметрам брюшной стенки.
Однако, кроме влияния эндопротеза для герниопластики на состояние мышечного слоя брюшной стенки, важным свойством, указывающим на его биосовместимость, является выраженность тканевой реакции в месте его имплантации. Поэтому в дальнейшем для окончательного решения вопроса о выборе наиболее оптимального эндопротеза с позиций его влияния на морфологические изменения брюшной стенки было проведено гистологическое и морфо-метрическое исследование местных тканей после имплантации стандартного и легкого эндопротезов Унифлекс и композитного эндопротеза ПВДФ-М.
Проведенное гистологическое исследование реакции местных тканей показало, что при имплантации композитных эндопротезов Ультрапро и ПВДФ-М в течение раневого процесса преобладали воспалительные изменения, проявляющиеся лимфоцитарно-макрофагальной инфильтрацией тканей, связанной с процессами биодеградации полиглекапроновых (Ультрапро) гликолидно-капролактоновых (ПВДФ-М) рассасывающихся нитей. Параллельно вокруг нитей эндопротезов происходило формирование волокнистого компонента соединительнотканной капсулы. Вышеуказанные воспалительные изменения сохранялись вплоть до 180 суток эксперимента.
Однако морфометрическое исследование клеточного состава окружающих эндопротезы тканей с вычислением клеточного индекса (рис. 8) позволило
выявить различия между этими материалами. Так, более благоприятное течение раневого процесса, определяемое более высокими показателями клеточных индексов, на ранних сроках отмечалось в группе ПВДФ-М (достоверные отличия были установлены на 7, 14 и 30 сутки эксперимента).
После имплантации легкого эндопротеза Унифлекс купирование воспалительных изменений и стабилизация тканевой реакции на имплантат отмечались уже к 30 суткам эксперимента. К 180 суткам умеренная клеточная инфильтрация сохранялась только возле нитей сетчатого эндопротеза. Капсула была представлена оформленной соединительной тканью.
Таким образом, результаты проведенного нами исследования показали, что минимальное влияние на морфологическое состояние передних и боковых отделов брюшной стенки оказывают легкие эндопротезы, изготовленные на основе ПВДФ (Унифлекс), и композитные материалы (ПВДФ-М), поскольку после их имплантации формируется наиболее эластичная и наименее грубая соединительнотканная капсула, развиваются наименее выраженные атрофические и фиброзные изменения мышц брюшной стенки, а также происходит более раннее купирование воспалительных изменений окружающих эндопротез тканей.
ВЫВОДЫ
1. После имплантации в ткани брюшной стенки макроскопически наиболее равномерная капсула формировалась вокруг эндопротезов Унифлекс стандартный и Эсфил легкий, что подтверждалось меньшей степенью сморщивания этих материалов на 90 сутки (7,0±0,52 и 10,0±0,89% соответственно) в сравнении с эндопротезами Эсфил стандартный и Ультрапро (12,4±0,99 и 8,4±1,02% соответственно).
2. Наибольшие показатели эластичности (удлинения при нагрузке 16 Н) эндопротезов с соединительнотканными капсулами на 90 сутки отмечались после имплантации легкого материала Эсфил и стандартного эндопротеза Унифлекс как вдоль петельного ряда (40,0±1,73 и 45,3±2,05% соответственно), так и вдоль петельного столбика (61,6±2,70 и 47,2± 1,30% соответственно) в сравнении со стандартным эндопротезом Эсфил (35,6±1,39% вдоль петельного ряда и 31,2±2,86% вдоль петельного столбика) и композитным материалом Ультрапро (31,5±2,20% вдоль петельного ряда).
3. Наименее прочная и грубая капсула на 90 сутки, определяемая разрывной нагрузкой, формировалась вокруг легкого материала Эсфил и стандартного эндопротеза Унифлекс как вдоль петельного ряда (55,2±1,67 и 72,3±1,78 Н соответственно), так и вдоль петельного столбика (32,8±2,25 и 36,7±1,14 Н соответственно) в сравнении со стандартным эндопротезом Эсфил (89,6±1,86 Н вдоль петельного ряда и 73,4±l,54 Н вдоль петельного столбика) и композитным материалом Ультрапро (60,0±2,23 Н вдоль петельного ряда).
4. На сроках 7-30 суток при имплантации всех изучаемых материалов на уровне срединной линии, середины прямых мышц, переднебокового и зад-небокового отделов брюшной стенки происходило развитие гипертрофических изменений мышц, проявляемое увеличением толщины мышечных волокон, на
поздних сроках - снижением толщины мышечных волокон, связанное с развитием атрофических изменений мышц. Менее выраженные атрофические изменения на 180 сутки, определяемые наибольшей толщиной мышечных волокон, на уровнях середины прямых мышц, переднебокового и заднебокового отделов отмечались при имплантации легкого эндопротеза Унифлекс (32,1±0,71, 23,4± 1,09 и 28,0±1,02 мкм соответственно) и ПВДФ-М (27,2± 1,20, 26,3±0,68 и 34,2,0±1,62 мкм соответственно) в сравнении со стандартным эндопротезом Унифлекс (22,1±2,95, 21,4±0,85 и 22,4±1,04 мкм соответственно) и Ультрапро (26,9±0,95, 17,4±0,б6 и 26,0±0,95 мкм соответственно).
5. Наряду с процессами атрофии при имплантации всех изучаемых материалов на уровне срединной линии, прямых мышц, переднебокового и зад-небокового отделов брюшной стенки происходило увеличение коллагеновых волокон в мышечной ткани. Наибольшая выраженность фиброзных изменений отмечалась после имплантации стандартного эндопротеза Унифлекс: индекс коллагенизации превышал данный показатель в группах Унифлекс легкий, Ультрапро и ПВДФ-М на уровне срединной линии в 2-2,4 раза, на уровне середины прямых мышц в 1,5-1,6 раза, в переднебоковом отделе в 1,2 и в заднебо-ковом в 1,3-1,5 раза.
6. На 7-14 сутки наименее выраженные воспалительные изменения в местных тканях отмечались в группе Унифлекс легкий (клеточный индекс -0,60-0,61) в сравнении с ПВДФ-М (клеточный индекс 0,35-0,48) и Ультрапро (клеточный индекс - 0,23-0,44). На 30-180 сутки наиболее выраженные проли-феративные процессы отмечались в группах Унифлекс легкий и ПВДФ-М (клеточные индексы - 0,72-1,86 и 0,63-1,54 соответственно) в сравнении с Ультрапро (клеточный индекс - 0,56-1,21).
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. При доклинических испытаниях новых образцов эндопротезов для герниопластики наряду со стандартным гистологическим исследованием местных тканей целесообразно проводить морфометрическое исследование с вычислением предложенного клеточного индекса, позволяющего оценить преобладание воспалительных или пролиферативных изменений и представляющего собой отношение клеток гистиоцитарного ряда к клеткам воспалительного инфильтрата.
2. Для оценки влияния эндопротеза на брюшную стенку в целом при доклинических испытаниях новых образцов эндопротезов для герниопластики, наряду с изучением реакции местных тканей, целесообразно использовать разработанную нами методику, заключающуюся в изучении морфологического состояния мышц брюшной стенки (определение толщины мышечных волокон и вычисление индекса коллагенизации) на уровнях срединной линии, середины прямых мышц, переднебокового и заднебокового отделов.
3. Для уменьшения риска развития имплантат-ассоциированных осложнений, профилактики развития поздних осложнений (боль, чувство инородного тела и т.д.) и улучшения качества жизни больных при выборе материала
для герниопластики предпочтение следует отдавать легким эндопротезам (Унифлекс легкий).
4. Композитный эндопротез ПВДФ-М целесообразно рекомендовать для дальнейших доклинических исследований, поскольку данный материал обладает выраженными биосовместимыми свойствами и адаптирован к физиологическим параметрам брюшной стенки.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Влияние различных видов эндопротезов для герниопластики на Состояние мышц различных отделов брюшной стенки (экспериментальное исследование) / A.A. Нетяга, А.О. Парфёнов, Г.М. Нутфуллнна, В.А. Жуковский // Курский научно-практическнй вестник «Человек н его здоровье». - 2013. - № 4. - С. 26-32.
2. Легкие или композитные эндопротезы для герниопластики: выбор материала на основании экспериментального изучения их биосовместимых свойств [Электронный ресурс] / A.A. Нетяга, А.О. Парфёнов, Г.М. Нутфуллина, В.А. Жуковский // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 5. - Режим доступа : http://www.science-education.ru/lll-10712, свободный.
3. Нетяга, A.A. Оценка роли различных эндопротезов в развитии поздних морфофункциональных изменений брюшной стенки / A.A. Нетяга, А.О. Парфёнов // Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины : сб. тез. к науч.-практ. конф. молодых ученых. - СПб., 2009. - С. 41 -43.
4. Нетяга, A.A. Поздние морфофункционапьные изменения после эн-допротезирования брюшной стенки в эксперименте / A.A. Нетяга, А.И. Бежин, А.О. Парфёнов // Актуальные вопросы хирургии: материалы науч. конф., по-свящ. 70-летию каф. (госпитальной хирургии) хирур. болезней № 1. - Курск, 2009.-С. 34-36.
5. Нетяга, A.A. Роль морфологических изменений мышечно-апоневротических структур в развитии поздних осложнений эндопротезирова-ния брюшной стенки в эксперименте / A.A. Нетяга, А.О. Парфёнов // Материалы III Всероссийской конференции молодых ученых, организованной Воронежской гос. мед. академией им. H.H. Бурденко и Курским гос. мед. ун-том. -Воронеж, 2009. - Т. 2. - С. 263-267.
6. Нетяга, A.A. Сравнительное экспериментальное исследование биомеханических свойств стандартных, легких и композитных эндопротезов для пластики брюшной стенки после их имплантации / A.A. Нетяга, А.О. Парфёнов, В.А. Жуковский // Фундаментальные исследования. -2013.-№ 9, Ч. 5. - С. 875-881.
7. Результаты морфологического изучения облегченных эндопротезов для пластики брюшной стенки / A.A. Нетяга, А.О. Парфёнов, М.А. Затолокина [и др.]. // Журнал теоретической и практической медицины - 2011. - Т. 9. -С. 208-211.
8. Сравнительное экспериментальное изучение легких и композитных эндопротезов для пластики брюшной стенки / А.А. Нетяга, А.И. Бежин, А.О. Парфёнов, В.А. Жуковский, Е.С. Мишина // Актуальные вопросы хирургии: материалы науч. конф. - Курск : Изд-во КГМУ, 2011. - С. 27.
Список сокращений
ПВДФ поливинилиденфторид
ПВДФ-М поливинилиденфторид-мепфил
ПП полипропилен
М средняя величина
т средняя ошибка средней
Лицензия ЛР № 020862 от 30.04.99 г. Сдано в набор 06.03. 2014 г. Подписано в печать 07.03. 2014.Г. Формат 30x421/8. Бумага офсетная. Гарнитура Times New Rom. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 269«А». Издательство Курского государственного медицинского университета 305041, г. Курск, ул. К. Маркса, 3.
Текст научной работы по медицине, диссертация 2014 года, Парфёнов, Антон Олегович
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РОЛИ РАЗЛИЧНЫХ ЭНДОПРОТЕЗОВ ДЛЯ ГЕРНИОПЛАСТИКИ В РАЗВИТИИ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ
На правах рукописи
Парфёнов Антон Олегович
БРЮШНОЙ СТЕНКИ
(экспериментальное исследование)
14.01.17 - хирургия
диссертация на соискание ученой
степени кандидата медицинских наук
Научный руководитель:
к.м.н., доцент А. А. Нетяга
Курск-2014
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
пвг послеоперационная вентральная грыжа
ПВДФ поливинилиденфторид
ПВДФ-М поливинилиденфторид-мепфил
пп полипропилен
ПТФЭ политетрафторэтилен
ПЭТФ полиэтилентеорафталат
РВГ рецидивная вентральная грыжа
РТБЕ политетрофторэтилен
1РОМ интраперитонеальная пластика
м средняя величина
ГП средняя ошибка средней
п количество наблюдений
ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ............................................................................................... 4
ГЛАВА 1 Обзор литературы
1.1. Этиопатогенез наружных грыж живота............... 10
1.2. Современные принципы хирургического лечения вентральных грыж ............................................ 16
1.3. Характеристика современных эндопротезов для герниопластики.................................................. 24
1.4. Влияние эндопротеза на ткани брюшной стенки после имплантации........................................... 32
ГЛАВА 2 Материалы и методы исследования
2.1. Материалы исследования................................. 38
2.2. Методы исследования................................................ 41
ГЛАВА 3 Результаты исследования
3.1. Макроскопическое исследование и биомеханическое испытание изучаемых эндопротезов 54
3.2. Морфологические изменения мышц брюшной стенки после имплантации изучаемых
эндопротезов..................................................... 72
3.3. Гистологическое исследование реакции местных тканей на имплантацию облегченных
эндопротезов..................................................... 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................ 96
ВЫВОДЫ.................................................................................................. 116
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.................................................. 118
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................ 119
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Проблема хирургического лечения наружных грыж различных локализаций остается актуальной до настоящего времени. По статистическим данным 2-4% населения имеют грыжи передней брюшной стенки; послеоперационные грыжи возникают у 4-11% больных, подвергшихся лапаротомии [59, 155]. Ежегодно операции по поводу грыжевых дефектов брюшной стенки выполняются у 180 тысяч пациентов в России, в Германии - у 280 тысяч; в США - более чем у 500 тысяч [96, 179, 181]. Долгое время наиболее распространенными являлись операции с применением пластики собственными тканями. Однако частота рецидивов при данных видах пластики составляет от 10-15% до 40% [17, 129].
В последнее десятилетие доказала свои неоспоримые преимущества по сравнению с традиционными аутопластическими методиками герниопластика без натяжения с применением для закрытия дефекта брюшной стенки эндопротезов. По литературным данным произошло снижение частоты рецидивов с 10-30% до 0,1-1%, уменьшение операционной травмы, появилась возможность отказа от наркотических анальгетиков и сокращение времени пребывания больного в стационаре, упрощение операционной техники [27, 94, 101]. Однако по мере накопления клинического опыта и получения новых данных фундаментальных исследований выяснилось, что стандартные, наиболее часто применяемые в настоящее время эндопротезы из монофиламентного полипропилена имеют для многих клинических случаев избыточную прочность, а соответственно и массу [140, 149, 180]. Использование таких материалов в хирургической практике приводит к развитию у пациентов осложнений в виде нарушений функции брюшного пресса, болей в области послеоперационного рубца, появлению парестезий и чувства инородного тела [85, 149, 191]. Морфологической основой данных осложнений служат изменения мышечно-апоневротических структур брюшной стенки [57]. Учитывая то, что брюшная стенка представляет собой единый мышечно-апоневротический орган [10,
11], можно предположить, что эндопротез будет оказывать влияние не только на ткани в месте его локализации, но и на другие отделы брюшной стенки, расположенные вне области его имплантации.
Поскольку выраженность морфологических изменений напрямую коррелирует с выраженностью воспалительной реакции, а степень воспаления зависит от количества инородного тела, введенного в ткани, одним из путей решения этой проблемы является создание облегченных материалов со сниженным количеством «инородного тела» [91, 180]. Это достигается увеличением размера ячейки в структуре сетчатого эндопротеза и/или использованием нитей меньшего диаметра (легкие эндопротезы), а так же уменьшением поверхностной плотности путем введения в структуру материала рассасывающихся нитей (композитные материалы) [36]. Результаты исследований композитных материалов Vypro, Vypro II и Ультрапро (Johnson& Johnson, USA) показывают надежный клинический результат и минимум вероятности имплантат-ассоциированных осложнений [107, 108, 137, 190]. Клиническое применение зарубежных эндопротезов в условиях лечебно-профилактических учреждений Российской Федерации сдерживается их высокой стоимостью.
Сравнительные исследования стандартных и облегченных материалов показали преимущества последних [56, 107, 108, 117, 123]. Однако сравнение различных вариантов облегченных эндопротезов между собой, что может быть важным в выборе материала для пластики брюшной стенки, до настоящего времени не произведено.
Все вышеизложенное послужило поводом к проведению нашего исследования, для которого нами были выбраны эндопротезы отечественного производства: стандартные - Эсфил стандартный и Унифлекс стандартный, легкие - Эсфил легкий и Унифлекс легкий, композитные - ПВДФ-М. Кроме этих материалов был использован композитный эндопротез Ультрапро (Johnson& Johnson, USA).
Цель исследования: в экспериментальных условиях изучить влияние различных эндопротезов для герниопластики (стандартных, легких и композитных) на развитие морфологических изменений переднего и боковых отделов брюшной стенки. Задачи:
1. На основании макроскопического исследования изучить в динамике характер течения раневого процесса и свойства формирующихся соединительнотканных капсул после имплантации стандартных эндопротезов Эсфил и Унифлекс, легкого эндопротеза Эсфил и композитного материала Ультрапро.
2. Путем биомеханического исследования эндопротезов с окружающими их тканями, сформированными в течение имплантации, в сравнении с исходными физико-механическими свойствами материалов изучить в динамике эластичность и прочность соединительнотканных капсул вокруг стандартных эндопротезов Эсфил и Унифлекс, легкого эндопротеза Эсфил и композитного материала Ультрапро.
3. Разработать методику оценки морфологических изменений мышечного слоя различных отделов брюшной стенки (на уровнях срединной линии, середины прямых мышц, переднебокового и заднебокового отделов) после имплантации эндопротезов.
4. На основе разработанной методики изучить влияние стандартного и легкого эндопротезов Унифлекс, композитных эндопротезов ПВДФ-М и Ультрапро на морфологические изменения мышц различных отделов брюшной стенки.
5. В сравнительном аспекте на основании гистологического и морфометрического исследований изучить в динамике выраженность воспалительных изменений и пролиферативных процессов местных тканей при имплантации легкого эндопротеза Унифлекс и композитных материалов ПВДФ-М и Ультрапро.
Научная новизна. Впервые изучены в сравнительном аспекте и в динамике характер течения раневого процесса и свойства формирующихся соединительнотканных капсул после имплантации стандартных, легких и композитных эндопротезов, а так же эластичность и прочность сетчатых материалов в сформированных соединительнотканных капсулах после их имплантации в ткани. Выявлено, что наиболее равномерная, эластичная и менее прочная соединительнотканная капсула с меньшей степенью сморщивания эндопротеза формируется вокруг стандартного эндопротеза Унифлекс и легкого эндопротеза Эсфил. Разработана методика оценки морфологических изменений мышечного слоя различных отделов брюшной стенки (на уровнях срединной линии, середины прямых мышц, переднебокового и заднебокового отделов) после имплантации эндопротезов, заключающаяся в определении толщины мышечных волокон и вычислений индекса коллагенизации. Установлено, что при имплантации всех видов материалов (стандартных, легких и композитных) на ранних сроках развиваются гипертрофические, а на поздних - атрофические и фиброзные изменения мышц, в меньшей степени выраженные после имплантации легкого эндопротеза Унифлекс и композитного эндопротеза ПВДФ-М. Для проведения морфометрического исследования предложен клеточный индекс, с использованием которого, вместе со стандартным гистологическим исследованием, доказано, что наименее выраженные воспалительные изменения местных тканей отмечаются после имплантации легкого эндопротеза Унифлекс, а наиболее выраженные пролиферативные процессы - после имплантации легкого эндопротеза Унифлекс и композитного эндопротеза ПВДФ-М.
Практическая значимость. В результате проведенного исследования изучена роль разных видов эндопротезов (стандартных, легких и композитных) в развитии морфологических изменений различных отделов брюшной стенки и на основании этого выбраны материалы, оказывающие минимальное влияние на развитие этих изменений, что позволит улучшить
результаты лечения и качество жизни пациентов с наружными грыжами живота.
Реализация работы. Результаты работы послужили обоснованием к дальнейшему совершенствованию и производству эндопротезов для нужд практической хирургии, оказывающих минимальное влияние на морфологическое состояние различных отделов брюшной стенки, на ООО «Линтекс» г. Санкт-Петербурга. Материалы диссертации используются на практических занятиях и лекциях со студентами 3, 4 курсов на кафедрах оперативной хирургии и топографической анатомии КГМУ, кафедре оперативной хирургии и топографической анатомии ВГМА им. H.H. Бурденко.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 140 страницах машинописного текста. Состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы: 106 отечественных и 89 иностранных источников. Диссертация иллюстрирована 15 таблицами и 35 рисунками, включающими диаграммы, графики макро и микрофотографии. Апробация работы.
Основные положения работы были доложены на III Всероссийской конференции молодых ученых (г. Воронеж, 2009 г.); на научно-практической конференции «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины» (г. Санкт-Петербург, 2009 г.); на научной конференции «Актуальные вопросы хирургии», посвященной 70-летию кафедры хирургических болезней №1 (г. Курск, 2009 г.); на научной конференции «Актуальные вопросы хирургии» (г. Курск, 2011 г.)
Положения, выносимые на защиту: 1. При макроскопическом исследовании свойств формирующихся соединительнотканных капсул установлено, что наиболее равномерная капсула и меньшая степень сморщивания эндопротезов отмечается
после имплантации стандартного эндопротеза Унифлекс и легкого
/
эндопротеза Эсфил.
2. Биомеханические исследования показали, что наиболее эластичная и менее прочная соединительнотканная капсула формируется вокруг стандартного эндопротеза Унифлекс и легкого эндопротеза Эсфил.
3. При имплантации всех изучаемых видов материалов (стандартных, легких и композитных) на уровнях срединной линии, середины прямых мышц, переднебокового и заднебокового отделов брюшной стенки развиваются морфологические изменения мышц, характеризующиеся развитием на ранних сроках (с 7 по 30 сутки) гипертрофии волокон, на поздних сроках (с 90 по 180 сутки) происходит развитие атрофических и фиброзных изменений мышц.
4. Менее выраженные атрофические изменения мышц различных отделов брюшной стенки отмечаются после имплантации легкого эндопротеза Унифлекс и композитного эндопротеза ПВДФ-М. Наиболее выраженные фиброзные изменения мышц отмечаются после имплантации стандартного эндопротеза Унифлекс.
5. Гистологическое и морфометрическое исследования показали, что наименее выраженные воспалительные изменения местных тканей отмечаются после имплантации легкого эндопротеза Унифлекс в сравнении с композитными материалами. В дальнейшем наиболее выраженные пролиферативные процессы отмечались после имплантации легкого эндопротеза Унифлекс и композитного эндопротеза ПВДФ-М в сравнении с композитным материалом Ультрапро.
ГЛАВА 1. Обзор литературы 1.1. Этиопатогенез наружных грыж живота.
Брюшная грыжа (hernia) - заболевание, морфологическим субстратом которого является выхождение органов брюшной полости, вместе с париетальной брюшиной, через естественные или искусственные отверстия в мышечно-апоневротических слоях брюшных стенок под кожу или в их промежуточные зоны, выхождение их в плевральную полость или в брюшинные карманы внутри брюшной полости. Грыжи, выходящие под кожу или в промежуточные пространства мышечно-фасциальных слоев брюшных стенок, называют наружными, выходящие в плевральные полости или брюшинные карманы - внутренними. По происхождению они бывают врожденными или приобретенными. В зависимости от патогенеза приобретенные грыжи делят на травматические и дистрофические. К травматическим относят грыжи, связанные со случайной или преднамеренной травмой (операцией) той или иной анатомической области, к дистрофическим - все остальные грыжи приобретенного характера [59].
Характерным признаком любой абдоминальной грыжи является наличие грыжевых ворот, грыжевого мешка и грыжевого содержимого [64].
В этиологии развития грыж немаловажную роль играет нарушение динамического равновесия между внутрибрюшным давлением и способностью стенок живота противодействовать ему. Помимо местных предрасполагающих факторов, существуют общие факторы, способствующие появлению грыж любой типичной локализации. К общим факторам образования грыж относятся предрасполагающие и производящие. Особенности конституции человека (наследственная предрасположенность, типовые, половые и возрастные различия в строении тела), сложившиеся на основе наследственных или приобретенных свойств. На частоту формирования грыж оказывает влияние возрастной фактор, так как при старении в мышцах и фасциях живота происходит истончение мышечных и коллагеновых волокон, они теряют свою эластичность, между ними появляются включения жировой ткани.
Дистрофические и атрофические процессы в тканях ускоряются при их денервации [8].
Изменения в брюшной стенке, связанные с неблагоприятными условиями труда и быта, при различных патологических состояниях (при ожирении или истощении) следует отнести к конституциональным факторам. Образованию вентральных грыж способствует ожирение, сопровождающееся гипотрофией и дегенерацией мышечно-апоневротических структур. Массы подкожного жира, имея рыхлую связь с апоневрозом наружной косой мышцы живота, сползают книзу в виде фартукообразной складки, что усугубляет дегенеративно-дистрофические процессы. Большое значение имеет чрезмерное похудение, приводящее, скорее не к увеличению щелей и естественных отверстий брюшных стенок, а к общей гипотрофии и снижению резистентности. В происхождении грыж доказана и роль наследственных факторов, что имеет место как у взрослых, так и детей [64].
Факторы, способствующие повышению внутрибрюшного давления (тяжелый физический труд, частый плач и крик в младенческом возрасте, трудные роды, кашель при хронических заболеваниях легких, продолжительные запоры, затрудненное мочеиспускание при аденоме предстательной железы или сужении мочеиспускательного канала) являются производящими. Данные литературы о возрастном составе больных с грыжами свидетельствуют о преимущественном распространении грыж в среднем возрасте - от 30 до 40 лет [22]. Расширение белой линии живота и пупочного кольца, прогрессирующее увеличение размеров глубокого и поверхностного отверстий пахового канала, а также высоты паховых промежутков относятся к местным предрасполагающим факторам. В тесной связи с возрастной инволюцией мышц и фасций находится более частое возникновение грыж пищеводного отверстия диафрагмы, поясничных, седалищных и промежностных грыж [23, 167]. Майстренко H.A. и Ткаченко А.Н. (1998) наблюдали частое образование грыж после операций, выполненных люмботомическим доступом и поперечной лапаротомии, по
поводу заболеваний под