Автореферат и диссертация по медицине (14.01.12) на тему:Замещение циркулярных дефектов трахеи трубчатыми аутотрансплантатами на микрососудистых анастомозах. Технология изготовления и непосредственные результаты. Экспериментальное исследование.

На правах рукописи

Никитина Элина Михайловна

ЗАМЕЩЕНИЕ ЦИРКУЛЯРНЫХ ДЕФЕКТОВ ТРАХЕИ ТРУБЧАТЫМИ АУТОТРАНСПЛАНТАТАМИ НА МИКРОСОСУДИСТЫХ АНАСТОМОЗАХ. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И НЕПОСРЕДСТВЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ.

14.01.12 - онкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва-2012

I fiC'-'.iiAÍ-!.:! iíl инля

I,Lib! lili; I l-кл _

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Российский онкологический научный центр имени H.H. Блохина» Российской академии медицинских наук (директор - академик РАН и РАМН, профессор Давыдов Михаил Иванович) Научные руководители: академик РАН и РАМН,

доктор медицинских наук, профессор Михаил Иванович Давыдов

доктор медицинских наук Владимир Анатольевич Соболевский

Официальные оппоненты: Полоцкий Борис Евсеевич

Подвязников Сергей Олегович

Ведущая организация:

ФГБУ «Российский научный центр рентгенорадиологии» Минздравсоцразвития России.

Защита состоится « - ..'» _<_ 2012 г. в _часов на заседании диссертационного

совета Д.001.017.02 Федерального государственного бюджетного учреждения «Российский онкологический научный центр имени H.H.Блохина» Российской академии медицинских наук (115478, Москва, Каширское шоссе, 24).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «РОНЦ им. H.H. Блохина» РАМН ( 115478, г.Москва Каширское шоссе, 24). Автореферат разослан « » ' 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета доктор медицинских наук,

профессор - , L—"" Юрий Андреевич Барсуков

/ / ¡У"

доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник хирургического отделения

торакального торако-абдоминального отдела НИИ КО ФГБУ «РОНЦ им. H.H. Блохина» РАМН доктор медицинских наук, профессор кафедры онкологии ГБОУ ДПО «Российская медицинская академия последипломного образования» Минздравсоцразвития России

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы Первичные злокачественные опухоли трахеи составляют 0.1-0,2 % всех злокачественных новообразований [Давыдов МИ. и др., 2006]. Основным методом лечения опухолей трахеи является хирургический. Радикальная операция на трахее по поводу злокачественной опухоли выполняется в единственно возможном варианте - в объеме циркулярной резекции с формированием межтрахеального анастомоза и выполнением паратрахеальной медиастинальной лимфодиссекции. После радикальной операции всем больным проводится лучевая терапия Отдаленные результаты подтвердили целесообразность проведения комбинированного лечения. Противопоказанием к выполнению радикальной резекции трахеи является невозможность соединения концов резецированной трахеи - при субтотальном или; тотальном ее поражении. На современном этапе развития онкологии для лечения данной группы больных используется самостоятельно лучевая терапия или в сочетании с химиотерапией, лазерная деструкция экзофитного компонента опухоли, стентирование. Отдаленные результаты лечения крайне не удовлетворительные [Давыдов М.И. и др., 2004].

Проблема восстановления целостности дыхательного пути после протяженных циркулярных резекций трахеи не решена и сохраняет свою актуальность. Существует большое количество операций, эффективных при необходимости устранения малых дефектов. Однако попытки замещения протяженных циркулярных дефектов трахеи после резекции при опухолевом поражении в клинической практике остаются неудачными. Разработок и публикаций по данной тематике сравнительно мало, поскольку необходимость такого типа реконструкции оправдано лишь у очень немногочисленной группы больных, страдающих злокачественными опухолями при тотальном или субтотальном поражении трахеи или протяженными стенозами различной этиологии. Применение изолированно протезных материалов на сегодняшний день доказало свою

несостоятельность при попытке замещения протяженных дефектов [Grillo H.С., 2002]. Аллотрансплантация требует иммуносупрессии (недопустимой в онкологии) и наличия тиреотрахеального комплекса для достижения адекватного кровоснабжения трахеи [Паршин В.Д. и др., 2010]. Или необходима реваскуляризация аллотрахеи в гетеротопической позиции и дополнительной эпителизации собственными тканями, например, слизистая щеки. Иммуносупрессия в этом случае необходима, но только во время подготовки трансплантата. Данная методика позволяет замещать циркулярные протяженные дефекты. Оптимальные режимы иммуносупрессии разработаны [Delaere Pierre, et al, 2010]. Использование фиксированной трупной трахеи не требует иммуносупрессии, но часто требует сохранения задней стенки трахеи, для обеспечения последующей эпителизации трахеи [Jakobs J.P., et al, 1999]. В исследованиях доказана миграция эпителия с сохраненной задней стенки трахеи на латеральные, а затем переднюю стенку фиксированной трахеи. Сохранение мембранозной стенки трахеи невозможно при неоплазиях органа. Полная эпителизация органа не может быть достигнута, процессы рубцовой трансформации опережают миграцию эпителия, что приводит к стенозированию неотрахеи. Методы тканевой инженерии и регенеративной медицины на сегодняшний день очень перспективны и обнадёживают, но спорным вопросом в использовании данных методик остается отсутствие магистрального типа кровотока в трансплантате при наличии оригинального каркаса [Macchiarini P., et al, 2008].

Использование аутотрансплантатов в эксперименте [Cavadas Pedro, et al, 1998] и клинике [Fournier E.L., et al 2011] показывает только единичные положительные результаты, которые на сегодняшний день не предсказуемы.

Успешное клиническое использование свободных армированных аутотканей для замещения нециркулярных дефектов трахеи любой протяжённости предсказало в последнее десятилетие активную разработку в экспериментальных исследованиях аутотрансплантатов, сконструированных

как точные копии оригинального каркаса трахеи, то есть последовательно имитирующих оригинальную гистологическую структуру трахеи с использованием методов префабрикации и преламинации [Миланов Н.О., и др., 2005]. Используются свободные лоскуты, армированные как аутотканями, так и синтетическим материалом. Поиски оптимального и безопасного метода реконструкции продолжаются. Проведение новых исследований позволит решить указанные проблемы.

Цель исследования

Разработать на экспериментальной модели составной трубчатый армированный аутотрансплантат для замещения протяженных дефектов трахеи после циркулярных резекций, который отвечал бы всем требованиям, предъявляемым к трансплантатам трахеи: наличие эпителиальной выстилки, надёжного каркаса, препятствующего воздушному коллапсу, надёжной васкуляризации.

Задачи

1. Изучить возможность создания трубчатого аутотрансплантата для замещения протяженных циркулярных дефектов трахеи на основе свободного кожно-фасциального лоскута, армированного стентом из никелида титана и армированного нитями-полукольцами из никелида титана с эффектом памяти формы;

2. На основе клинико-морфологических данных оценить:

A) жизнеспособность всех слоев трансплантата;

Б) надёжность каркаса, способность противостоять воздушному коллапсу;

B) на основании морфологического исследования оценить реакцию тканей на синтетический каркас;

4. Оценить различные варианты армирования трансплантатов и сравнить созданные аутотрансплантаты, на основе полученных данных;

5. Отработать методику операций;

Научная новизна

Впервые в РФ в экспериментальном исследовании на животных был создан и изучен, ранее не описанный в литературе тип армированного аутотрансплантата для реконструкции протяженных циркулярных дефектов трахеи, отвечающий всем требованиям, применяемым к трансплантатам трахеи и принципам онкохирургии. Впервые в рамках одного исследования произведена сравнительная оценка двух видов трансплантатов. Проанализированы непосредственные функциональные результаты, проведено морфологическое исследование трансплантатов. В экспериментальной работе отработана техника оперативных вмешательств, определены интра- и послеоперационные осложенения, разработаны пути их преодоления.

Практическая значимость Разработанный и изученный в эксперименте кожно-фасциальный трубчатый аутотрансплантат, армированный нитями-полукольцами из никелида титана, обладающего эффектом памяти формы, может быть использован для замещения протяженных циркулярных дефектов трахеи. Трансплантат соответствует условиям и задачам хирургии и онкологии и требованиям, предъявляемым к трансплантатам трахеи. Использование разработанной методики в клинической практике может позволить в будущем выполнять хирургические вмешательства группе больных с протяжённым опухолевым поражением трахеи, ранее подвергавшихся только паллиативному лечению.

Апробация диссертации

Материалы диссертации изложены 16 декабря 2011 г на совместной конференции отделения реконструктивной и сосудистой хирургии отдела общей онкологии, хирургического отделения торакального, хирургического отделения опухолей черепно-челюстно-лицевой области, хирургического отделения опухолей верхних дыхательных и пищеварительных путей, клиники экспериментальной терапии НИИ Клинической онкологии РОНЦ им. H.H. Блохина РАМН.

Ряд положений работы изложены на международном конгрессе «The 6'h Congress on the World Society for Reconstructive Microsurgery» в июне 2011 г.

Подано заявление о выдаче патента Российской Федерации на изобретение в федеральную службу по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам ФГБУ «Федеральный институт промышленной собственности». Получен приоритет 05.12.2011. Регистрационный № 2011149317. Название изобретения: Способ реконструкции трахеи после протяженных циркулярных дефектов в эксперименте. По материалам диссертации опубликованы 2 печатные научные работы.

Структура диссертации Диссертация написана в форме монографии, состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и списка литературы.

Материалы диссертации изложены на 119 страницах машинописного текста, иллюстрированы 63 рисунками фотографического содержания. Библиографический список включает 99 источников литературы отечественных и зарубежных авторов.

Материалы и методы Для достижения поставленных задач было проведено экспериментальное исследование на собаках. В исследовании было создано 2 типа аутотрансплантатов на основе свободного кожно-фасциального лоскута тазовой конечности собаки, армированного никеклидом титана в двух различных модификациях.

В качестве материала для формирования трубчатого трансплантата был выбран кожно-фасциальный лоскут тазовой конечности собаки. Данный лоскут является подходящим аналогом лучевому лоскуту человека, который, по мненню клиники, может быть использован как трубчатый трансплантат, благодаря своим свойствам.

1. Лоскут тонкий и пластичный, что облегчает в дальнейшем проведение манипуляций с ним.

2. Имеет эпителиальную выстилку

3. Широко используется для замещения окончатых дефектов трахеи любой протяженности

4. Лоскут имеет относительно постоянную сосудистую анатомию на основе крупных сосудов

5. Имеет длинную сосудистую ножку и большой диаметр сосудов.

Это делает этот лоскут надежным, частота потери лоскута не превышает 4%

Отличное кровоснабжение способствует хорошему заживлению, что доказано использованием данного лоскута для замещения дефектов полости рта, ротоглотки, где в местах анастомозов кожная площадка лоскута -слизистая, послеоперационные свищи встречаются крайне редко.

Надежная васкуляризация лоскута и хорошая приживляемость доказана, что немало важно, использованием его для реконструкции в области головы и шеи после проведенной лучевой терапии в случаях местно-распространенного рака, для реконструкции циркулярных дефектов трахеи и окончатых дефектов любой протяженности.

6. Лучевой лоскут можно подвергать префабрикации или преламинации. Благодаря развитой сосудистой сети использование твердых армирующих материалов (собственных или искусственных) добавляет лоскуту каркасные свойства, без нарушения питания лоскута

7. Анатомическое расположение лоскута часто позволяет работу двумя операционными бригадами.

Кожно-фасциальньш лоскут тазовой конечности собаки. Доминирующей артерией лоскута является подкожная артерия (а. saphena), длина которой достигает 12 см (10-15 см), у крупного животного, диаметр её 1 мм, делится на 2 ветви. Венозный отток происходит через подкожную вену (v.saphena). Максимальная длина её составляет 15 см (в диапазоне от 10-20 см), диаметр: 1-1,5 мм, общий ствол также образуется из двух ветвей. Кожа дренируется поверхностными подкожными перфорантными венами (без названия) в систему подкожной вены. Лоскут располагается по внутренней поверхности бедра животного, в нашем

исследовании, с учетом размеров животных (60-80 см в холке), максимальные размеры лоскута Юхб см. Толщина лоскута составляет 3-4 мм (рис.1).

Рис.1 Сосудистая анатомия кожно-фасциального лоскута тазовой конечности собаки: 1. Подкожный нерв, 2. Подкожная артерия и её ветви, 3. Подкожная вена и её ветви.

Для достижения ригидности аутотрансплантата - биопротеза, на основе свободного кожно-фасциального лоскута, использовали никелид титана. В первой части экспериментального исследования в виде стента (рис.2). Во второй части экспериментального исследования, совместно с «МАТИ -МЕДТЕХ» при Российском государственном технологическом университете им. К.Э. Цилковского, была разработана оригинальная конструкция на основе сплава никелида титана с заранее заданными температурными свойствами и силовыми характеристиками. Конструкция представляла собой нити П-образной формы, с диаметром сечения нити 1 мм. При температуре 10 градусов цельсия, конструкция представлена мягкими, пластичными П-

образными нитями (рис. 3 А), при постепенном нагревании, в интервале с 27 до 36 градусов нити восстанавливали форму полуколец (рис.3 Б). Данный температурный интервал был задан преднамеренно, поскольку, использование более узкого температурного интервала, то есть интервала, когда конструкция возвращается к исходной форме, приводило тому, что материал восстанавливал форму в руках хирурга раньше времени, и было невозможно установить конструкцию должным образом.

Рис.2 Стеит из никелида титана (нитинол).

А Б

Рис.3. Армирующий материал из никелида титана. (А) в охлажденном состоянии.

(Б) - материал восстановил форму при температуре тела.

Для реализации задач были выполнены экспериментальные операции 10 животным, которые были разделены на 2 группы.

Группа № 1 - б собак породы Бигль, весом 10-16 кг, в возрасте 3-4 года. Выполняли резекцию шейного отдела трахеи - 5 колец и замещали дефект трубчатым биопротезом, созданным на основе свободного кожно-фасциального лоскута тазовой конечности собаки, армированного нитиноловым стентом соответствующего диаметра.

Группа № 2 - 4 собаки породы Бигль весом 20-30 кг, в возрасте 2-4 года. Выполняли резекцию шейного отдела трахеи, 5 колец и замещали дефект трубчатым биопротезом, сформированным из свободного кожно-фасциального тазовой конечности собаки, армированного нитиноловыми полукольцами, расположенными субфасциально.

Все животные во время исследования содержались в виварии, в одинаковых условиях.

Экспериментальное исследование № 1.

Трубчатый биопротез формировали путем сшивания краёв лоскута эпителием внутрь вокруг стента из никелида титана (рис. 5 А, Б). Всем животным выполняли рентгенографию органов грудной клетки и трахеоскопию, для определения диаметра трахеальной трубки и изготовления нитинолового стента необходимого диаметра. Диаметр стента составил 2 см, длина 5 и 7 см.

Под общей анестезией 1-ым этапом выделяли шейный отдел трахеи и левую общую сонную артерию и наружную яремную вену. Сосуды брали на держалки.

Затем, после депиляции выполняли забор свободного кожно-фасциального лоскута задней лапы собаки на сосудистой ножке a.v saphena, размером 6-7x3 см, толщиной 3-4 мм (рис.4).

Рис.4 Выделенный кожно-фасциальный лоскут тазовой конечности собаки на сосудистой ножке.

После чего формировали трубчатый биопротез, путем внутреннего армирования лоскута нитиноловым стентом, эпителием внутрь. В 3-ех случаях биопротез сформирован однорядным непрерывным швом через все слои трансплантата. В 3-ех случаях - двухрядным. 1 ряд - кожная площадка лоскута - непрерывно. Второй ряд отдельными узловыми швами фасция-фасция.

А Б

Рис.5. Биопротез.

А - биопротез, длина стента равна длине лоскута Б - биопротез, длина стента превышает длину лоскута на 2 см.

Затем резецировали шейный отдел трахеи (5 колец) и выполняли трахеотомию на 3 кольца ниже, по стандартной методике. После сформированный биопротез перемещали на шею и формировали анастомоз между культями резецированной трахеи и трансплантатом, непрерывно, конец в конец (рис.6), причем в 3 случаях длина стента была равна длине лоскута (рис. 5А), а остальных 3 случаях - концы стента инвагинированы в просвет нативной трахеи (длина стента > длины лоскута на 2 см) (рис.5Б). В исследовании использовали стенты различной длины для последующей оценки реакции нативной трахеи животных на синтетический каркас. После накладывали микрососудистые анастомозы между сосудами лоскута и шеи, используя стандартную технику конец-в-бок (нейлон 9,0).

Рнс.6 Формирование анастомоза между культями резецированной трахеи и биопротезом, сформирован проксимальный анастомоз, интубационная трубка в трахеостомическом отверстии.

В течение послеоперационного периода оценивали клинический статус животных.

Всем животным на 7, 14, 35 сутки выполняли трахеоскопию или трахеобронхоскопию. Оценивали положение стента, состояние

эпителиальной выстилки трансплантата, нативной трахеи, зоны анастомозов, реакцию тканей на синтетический каркас.

По окончании эксперимента под общей анестезией выполняли резекцию шейного отдела трахеи вместе с биопротезом и накладывали межтрахеальный анастомоз.

Материал направлялся на гистологическое исследование. На 35 сутки все животные были выведены из эксперимента.

Результаты.

Все трансплантаты были удалены из-за бурного роста грануляционной ткани, как в зонах анастомозов, так и просвете биопротеза с формированием грануляционных полипов.

На 7-е сутки при трахеоскопии наблюдали нормальную эндоскопическую картину. Трансплантат жизнеспособен, грануляций нет, анастомозы состоятельны, реакции на стент нет. При эндоскопическом исследовании на 14 сутки отмечалось незначительное развитие грануляционной ткани в зонах анастомозов и просвете аутотрансплантатов, слабо выраженные воспалительные изменения, рост волос косвенно доказывал хорошее кровоснабжение лоскута, биопротез способен противостоять воздушному коллапсу. Клинически у животных признаков дыхательной недостаточности не наблюдали. При трахеобронхоскопии на 35 сутки - просвет трахеи в области трансплантата сужен значительно на всем протяжении, особенно в зонах дистального анастомоза, из-за развития грануляционной ткани. На некоторых участках в просвете трансплантата - грануляционные полипы (рис.7). Клинически у животных выражены признаки дыхательной недостаточности (одышка смешанного характера, цианоз слизистых).

Рисунок 7. Трпхеоскопия на 35 сутки после реконструкции. А - стеноз трахеи в области дистального анастомоза, стенозированный просвет неотрахеи.

Б - грануляционный полип в просвете трансплантата В - стеноз в области проксимального анастомоза

Гистологическое исследование удаленных тканей показало жизнеспособность всех слоев трансплантата, эпителиальная выстилка (многослойный плоский эпителий) на всем протяжении, наличие жизнеспособных придатков кожи (сальные, потовые железы, волосы), хорошее кровоснабжение слоев трансплантата (рис.8). Однако в просвете трансплантата, зонах анастомозов, в местах соприкосновения стент-нативная трахея наличие активного хронического воспаления, лейкоцитарной инфильтрации и мощное развитие грануляционной ткани с формированием грануляционных полипов (рис.9).

гематоксилином и эозином. XI0. Эпителиальная выстилка на всем протяжении, наличие жизнеспособных придатков кожи.

Рис.9 Микропрепарат поперечного среза трансплантата, зона анастомоза трансплантат-нативная трахея. Окраска гематоксилином и эозином. Х20.

Наличие активного хронического воспаления, лейкоцитарной инфильтрации и мощное развитие грануляционной ткани с формированием грануляционных полипов.

Неудачей первой линии экспериментального исследования явилось бурное развитие грануляционной ткани, как в просвете трансплантата, практически на всём его протяжении, так и в области соприкосновения стента с нативной трахеей, группа собак «Б». Микроскопически процесс хронического

активного продуктивного воспаления и в некоторых участках некротическое повреждение эпителиальной выстилки трансплантата, вследствие пролежня тканей стентирующим материалом. В ходе данного эксперимента было установлено принципиально, что из кожно-фасциального лоскута тазовой конечности собаки (аналога лучевого лоскута человека) возможно формирование «трубки», необходимого диаметра для формирования «новой трахеи». Не смотря на реакцию тканей на синтетический каркас, трансплантат оставался жизнеспособным, имел осевое кровоснабжение, жизнеспособными были все слои трансплантата, что подтверждено данными морфологического исследования.

Экспериментальное исследование № 2

Формирование трубчатого биопротеза, осуществляли путем проведения охлажденных до 10° С П-образной формы нитей из никелида титана через металлические проводники в подкожно-жировой клетчатке кожно-фасциального лоскута, с интервалом между П-образными нитями 1 см. (рис. 10). После проведения нитей и согревания трансплантата до температуры тела, П-образные нити восстанавливали форму полуколец, после чего формировали трубку, эпителием во внутрь, при помощи двухрядного шва.

Рис.10 Схема проведения П-образных нитей в подкожно-жировой клетчатке кожно-фасциального лоскута.

Также как и в первой линии эксперимента, под общей анестезией выделяли шейный отдел трахеи, общую сонную артерию и наружную яремную вену. Сосуды брали на турникет.

После предварительной эпиляции выполняли забор свободного кожно-фасциального лоскута задней лапы собаки (рис.11).

Рис. 11 Выделение кожно-фасциального лоскута задней лапы собаки, разметка сосудов лоскута, видна частично деэпидермизированная кожная площадка (данная манипуляция необходима для улучшения заживления)

После формировали трубчатый биопротез, который перемещали на шею, после резекции шейного отдела трахеи (рис.12) и формирования трахеостомы на 3 кольца ниже. Биопротез имплантировали в трахеальный дефект таким образом, чтобы линия вертикального шва (место «разрыва» полуколец) соответствовала задней стенке нативной трахеи, после формировали анастомоз между культями резецированной трахеи и трансплантатом непрерывно конец в конец (рис.13). Затем накладывали микрососудистые анастомозы между сосудами лоскута и шеи, используя стандартную технику «конец в бок».

Рис.12 Резецирован шейный отдел трахеи, на держалке - правая общая сонная артерия, пинцетом взята - наружная яремная вена

Рис.13 Биопротез имплантирован в трахеальный дефект. Сформирован дистальный анастомоз.

Результаты.

В течение послеоперационного периода также как и в первой части эксперимента оценивали клинический статус животных. Всем животным на 7, 14, 35, 60, 75 сутки выполняли трахеоскопию или трахеобронхоскопию. Оценивали просвет неотрахеи, состояние эпителиальной выстилки трансплантата, нативной трахеи, зоны анастомозов, реакцию тканей на синтетический каркас.

Через 3 месяца все животные были выведены из эксперимента. Под общей анестезией выполняли резекцию шейного отдела трахеи вместе с биопротезом и накладывали межтрахеальный анастомоз. Материал направляли на гистологическое исследование.

20

При трахеоскопическом исследовании наблюдали гладкую однородную эпителиальную выстилку трансплантата, отсутствие чрезмерной секреции, воспалительных изменений, его герметичность. Грануляций в зоне анастомозов и просвете трансплантатов не обнаруживали. Рост шерсти косвенно доказывал хорошее кровоснабжение трансплантата. Каркас трансплантата достаточно жёсткий, способен противостоять воздушному коллапсу (рис.14). По данным рентгенологических исследований органов грудной клетки воспалительного процесса бронхов или легких выявлено не было.

Рис.14. Данные трахеоскоиии через 3 месяца после реконструкции.

Гистологическое исследование удаленных трансплантатов демонстрировало их жизнеспособность, эпителиальная выстилка представлена многослойным плоским и, частично регенераторным эпителием (рис.15) трахеи. На всем протяжении эпителиальной выстилки наличие жизнеспособных придатков кожи (сальные, потовые железы, шерсть), хорошее кровоснабжение трансплантата (рис.16). Отсутствие реакции тканей на синтетический каркас. Отсутствие грануляций в просвете трансплантата, зонах анастомозов. Признаков воспаления в ткани трансплантатов не обнаружено.

Рис.15 Микропрепарат поперечного среза трансплантата. Окраска гематоксилином и эозином. Х40. Регенераторный эпителий трахеи

Рис.16 Микропрепарат поперечного среза трансплантата, зона анастомоза трансплантат-нативная трахея. Окраска гематоксилином и эозином. XI0.

Выводы

1. Свободный кожно-фасциальный лоскут тазовой конечности собаки может быть использован для создания трубчатого аутотрансплантата для замещения протяженного циркулярного дефекта трахеи. Лоскут тонкий, пластичный, имеет эпителиальную выстилку, имеет постоянную сосудистую анатомию на основе крупных сосудов arteria и vena saphena, подобен по свойствам лучевому лоскуту человека, применение которого описано для реконструкции трахеи в клинике.

2. Армирующий материал - никелид титана в виде стента для постоянного внутреннего армирования воздухопроводящих путей использовать невозможно, вызывает неконтролируемый рост грануляционной ткани, как в области анастомозов, так и в просвете трансплантатов и в зоне соприкосновения стента с нативной трахеей.

3. Армирующий материал - никелид титана в оригинальной модификации П-образных нитей полуколец с эффектом памяти формы, может быть использован для придания каркасных свойств кожно-фасциальному лоскуту, при использовании субфасциально через металлические проводники, что не вызывает нарушения кровоснабжения трансплантата

4. На основе полученных в экспериментальном исследовании данных, разработанный биопротез, на основе свободного кожно-фасциального лоскута, армированного никилид-титановыми нитями-полукольцами с эффектом памяти формы, может быть рекомендован для клинического исследования.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Никитина Э.М., Соболевский В.А. Реконструкция трахеи.. Обзор проблемы // Российский медико-биологический вестник им. акад. И.П. Павлова - 2012, № 1. - С 137-149.

2. Sobolevskiy V.A., Egorov Y.S., Nikitina Е.М. "Tracheal reconstruction after extended circular resection, experimental study" // Abstracts WSRM 2011 " The 6'h Congress on the world Society for Reconstructive microsurgery", -2011- p. 163

3. Подано заявление о выдаче патента Российской Федерации на изобретение в федеральную службу по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам ФГБУ «Федеральный институт промышленной собственности». Получен приоритет 05.12.2011. Регистрационный № 2011149317. Название изобретения: Способ реконструкции трахеи после протяженных циркулярных резекций в эксперименте.

п ¿. -

9 1 1 б

2012092432

Актуальность проблемы.

Первичные злокачественные опухоли трахеи составляют 0,1-0,2 % всех злокачественных новообразований. Наиболее распространенными гистологическими формами являются аденокистозный рак (цилиндрома) и плоскоклеточный рак, составляющие 75-90% от всех злокачественных новообразований трахеи. При этом частота аденокистозного рака несколько выше, чем плоскоклеточного (40-55% и 35-50% соответственно). Первичные опухоли трахеи встречаются чаще у мужчин, чем у женщин, преимущественно в возрасте от 20 до 60 лет [Давыдов М.И. 2004]. Основным методом лечения злокачественных опухолей трахеи является хирургический. В подавляющем большинстве случаев протяженность поражения не превышает 5-6 колец. Выполняется циркулярная резекция трахеи с формированием одномоментного межтрахеального анастомоза и обязательным выполнением паратрахеальной медиастинальной лимфодиссекции. При этом 5-ти летняя выживаемость составляет - при цилиндроме - 65-85%, при плоскоклеточном раке - 41%. При обширном опухолевом поражении трахеи (тотальное или субтотальное поражение) и соответственно необходимости резекции большей длины трахеальной трубки - радикальное хирургическое вмешательство без реконструкции невозможно.

На современном этапе развития онкологии для лечения данной группы больных используется самостоятельно лучевая и химиолучевая терапия, паллиативная лазерная деструкция экзофитного компонента опухоли в просвете трахеи. Отдаленные результаты лечения данной когорты больных остаются неудовлетворительными. 5-ти летняя выживаемость после самостоятельной лучевой терапии не превышает 8%. Химиотерапия, как самостоятельный метод лечения злокачественных опухолей трахеи, как правило, не используется из-за крайне низкой эффективности. Убедительных данных об увеличении выживаемости при сочетании методов на сегодняшний день не получено.

Попытки выполнить реконструкцию трахеи в клинической практике после протяженных циркулярных резекций при опухолевом поражении остаются неудачными. Описаны попытки использования свободного кишечного трасплантата, трупной консервированной трахеи, силиконовых протезов.

Например, в 2001 году в РОНЦ РАМН были выполнены операции в объёме тотальной и субтотальной трансплантации трупной консервированной трахеи двум больным с аденокистозным раком. После операции пациенты прожили 1 и 2 года. В обоих случаях у пациентов развилась несостоятельность трансплантатов с образованием трахео-медиастинальных свищей. Больные нуждались в постоянном стентировании и санации бронхиального дерева. Поскольку в отсутствии слизистой оболочки хрящевые трансплантанты подвергались вторичному заживлению с массивными разрастаниями грануляционной ткани, с последующей контрактурой и стенозом просвета. Кроме того, голый хрящ под воздействием воздушного потока подвергается некрозу. Таким образом, гибель пациентов наступила в отсутствие прогрессирования опухолевого процесса. Следующим примером может служить методика использованная в

2003 году в Chang-Gung Memorial Hospital and National Taiwan University

Hospital, Taipei, Taiwan хирургами Hung-Chi Chen, David Chuang, Yueh-Bih

Tang, которые выполнили реконструкцию трахеи после циркулярной резекции (но короткого сегмента) при раке двум больным свободным кишечным трансплантатом и свободным лучевым лоскутом, структурная стабильность была достигнута использованием рёберного хряща и надкостницы лучевой кости соответственно. Стентирование трансплантата проводилось в течение 6 месяцев. Таким образом, достаточно неудовлетворительные ближайшие и отдаленные результаты лечения, обусловленные несовершенством существующих на сегодняшний день трансплантантов, заставили отказаться большинство хирургов от 5 реконструкции трахеи именно при опухолевом поражении. Появляются публикации (клинические и экспериментальные работы) об успешной аллотрансплантации трахеи - реваскуляризация тиреотрахеального трансплантанта крупными сосудами (верхняя, нижняя щитовидная аретрии, бронхиальные артерии) при рубцовом и врождённом стенозе трахеи (Elliot MJ., Haw М.Р., Jacobs J.P. 1995, Kubota L., Shibata K., Onitsuka T. - 1997, C.C. Дыдыкин, A.B. Николаев 1998, 2006 гг). Но эти методики не могут быть использованы в онкологической практике, поскольку требуют пожизненной иммуносупрессии, которая неизбежно приведет к прогрессированию основного заболевания и компрометирует проведение послеоперационной лучевой и химиотерапии.

В такой ситуации разработка и применение методик реконструкции трахеи является единственной альтернативой.

В мире с 80-ых годов прошлого столетия работают над различными моделями трансплантантов для реконструкции ларинготрахеальных дефектов в экспериментах на животных (крысы, собаки, козы, свиньи). Используются различные протезные материалы, армированные тканевые трансплантанты - тонкая кишка, васкуляризированная фасция, но с ограниченным успехом. Ишемия и некроз, несостоятельность анастомозов трахея-трансплантат, отторжение, контрактуры и стенозы, невозможность противостоять воздушному коллапсу, инфицирование чаще всего являлись причинами неудач.

В последнее десятилетие в мире разрабатываются трансплантаты, сконструированные как точные копии оригинального каркаса, то есть последовательно имитирующие оригинальную гистологическую структуру трахеи. 3 слоя: слизистая оболочка, фиброзно-мышечно-хрящевая и адвентиция. Используются как комбинированные аутотрансплантаты, так и биопротезы (армированные аутотрансплантаты). Примером могут служить следующие разработки. Префабрикация сложных трансплантантов для реконструкции протяженных сегментов трахеи с использованием фасции б thoracica lateralis, ушного хряща и слизистой полости рта кролика - Yves Jaquet 2004. Реконструкция трахеи с использованием свободного кишечного трасплантанта с хрящевым скелетом - реберный хрящ: экспериментальное исследование на модели козы - Cavadas, Pedro С 1998. Префабрикация свободного тонкокишечного трансплантанта для реконструкции трахеи, армированного тефлоном, экспериментальное исследование на модели крысы - Banis, Joseph С 2000 г. Результаты, полученные в экспериментальных работах многообещающие. Кишечный трансплантат имеет вид трубки, выстланной генетически однородным эпителием со слизистой дыхательных путей, отсутствие грануляций в зоне анастомозов, каркас обеспечивает относительную ригидность трансплантату (40% респираторных коллапсов), но обращает внимание травматичность реконструктивного этапа операции и короткое время ишемии кишечного трансплантата.

Другим, но также перспективным направлением в разработках реконструкции трахеи является генная инженерия, «регенеративная медицина». После соответствующих экспериментальных разработок начато успешное использование трансплантатов в клинической практике для замещения непротяженных циркулярных дефектов трахеи. Однако, на сегодняшний день отсутствие осевой васкуляризации трансплантатов, разработанных с использованием генно-инженерных технологий, ограничивает использование данных методик для закрытия тотальных или субтотальных трахеальных дефектов.

На сегодняшний день отсутствует совершенная модель аутотрансплантата для замещения протяженных циркулярных дефектов трахеи, применимого к задачам хирургии и онкологии, который отвечал бы всем требованиям, предъявляемым к трансплантантам: наличие эпителиальной выстилки, надёжного каркаса, препятствующего воздушному коллапсу и хорошо васкуляризированной ткани, то есть, надёжной васкуляризации. Это диктует необходимость дальнейшего изучения проблемы и поиска новых решений и свидетельствует об актуальности данного экспериментального исследования.

Цель исследования.

Разработать на экспериментальной модели составной трубчатый армированный аутотрансплантат для замещения протяженных дефектов трахеи после циркулярных резекций, который отвечал бы всем требованиям, предъявляемым к трансплантатам трахеи: наличие эпителиальной выстилки, надёжного каркаса, препятствующего воздушному коллапсу, надёжной васкуляризации.

Задачи исследования.

1. Изучить возможность создания трубчатого аутотрансплантата для замещения протяженных циркулярных дефектов трахеи на основе свободного кожно-фасциального лоскута, армированного стентом из никелида титана и армированного нитями-полукольцами из никелида титана с эффектом памяти формы;

2. На основе клинико-морфологических данных оценить:

A) жизнеспособность всех слоев трансплантата;

Б) надёжность каркаса, способность противостоять воздушному коллапсу;

B) на основании морфологического исследования оценить реакцию тканей на синтетический каркас;

4. Оценить различные варианты армирования трансплантатов и сравнить созданные аутотрансплантаты, на основе полученных данных;

5. Отработать методику операций

Материалы и методы.

Для достижения поставленных задач исследование провели на 10 лабораторных животных - собаки породы Бигль.

Создали и исследовали 2 типа аутотрансплантатов:

1) Свободный кожно-фасциальный лоскут тазовой конечности собаки, армированный стентом из никелида-титана.

2) Свободный кожно-фасциальный лоскут тазовой конечности собаки, армированный нитями-полукольцами из никелида титана, обладающего эффектом памяти формы.

Животные были разделены на группы, в первой — 6 собак, во второй - 4 собаки, помещенные в равные условия окружающей среды.

Научная новизна.

Впервые в РФ в экспериментальном исследовании на животных был создан и изучен, ранее не описанный в литературе тип армированного аутотрансплантата для реконструкции протяженных циркулярных дефектов трахеи, отвечающий всем требованиям, применяемым к трансплантатам трахеи и принципам онкохирургии. Впервые в рамках одного исследования произведена сравнительная оценка двух видов трансплантатов. Проанализированы непосредственные функциональные результаты, проведено морфологическое исследование трансплантатов. В экспериментальной работе отработана техника оперативных вмешательств, определены интра- и послеоперационные осложнения, разработаны пути их преодоления.

Практическая значимость.

В экспериментальном исследовании было создано 2 типа аутотрансплантатов на основе свободного кожно-фасциального лоскута, армированного никелидом титана; в исследовании установлено, что второй тип свободного кожно-фасциального трубчатого трансплантата, армированного нитями-полукольцами из никелида титана, обладающего эффектом памяти формы, может быть использован для замещения протяженных циркулярных дефектов трахеи. Трансплантат соответствует условиям и задачам онкохирургии и требованиям, предъявляемым к трансплантатам трахеи. Использование разработанной методики в клинической практике может позволить в будущем выполнять хирургические вмешательства группе больных с протяжённым опухолевым поражением трахеи, ранее подвергавшихся только паллиативному лечению.

Выводы.

1. Свободный кожно-фасциальный лоскут тазовой конечности собаки может быть использован для создания трубчатого аутотрансплантата для замещения протяженного циркулярного дефекта трахеи, тонкий, пластичный, имеет эпителиальную выстилку, имеет постоянную сосудистую анатомию на основе крупных сосудов arteria и vena saphena, подобен по свойствам лучевому лоскуту человека, применение которого описано для реконструкции трахеи в клинике.

2. Армирующий материал - никелид титана в виде стента для постоянного внутреннего армирования воздухопроводящих путей использовать невозможно, вызывает неконтролируемый рост грануляционной ткани, как в области анастомозов, так и в просвете трансплантантов и в зоне соприкосновения стента с нативной трахеей.

3. Армирующий материал - никелид титана в оригинальной модификации П-образных нитей полуколец с эффектом памяти формы, может быть использован для придания каркасных свойств кожно-фасциальному лоскуту, при использовании субфасциально через металлические проводники, что не вызывает нарушения кровоснабжения трансплантата.

4. На основе полученных в экспериментальном исследовании данных, разработанный биопротез, на основе свободного кожно-фасциального лоскута, армированного никилидтитановыми нитями-полукольцами с эффектом памяти формы, может быть рекомендован для клинического исследования.