диссертации / 73

Оглавление

Стр.

Список принятых сокращений………………………………………………….. .4

Введение…………………………………………………………………………....5

Глава 1. Биосовместимость сетчатых протезов, применяемых в хирургии грыж. (Обзор литературы)……………………………………………………...15

1.1Реакция на инородное тело………………………………………………..16

1.2Долгосрочная биосовместимость хирургических сеток: осложнения.....22

1.3Расположение протеза, как фактор биосовместимости………………….30

1.4Свойства хирургических сеток, влияющие на их биосовместимость…..34

1.5Возможные пути повышения биосовместимости хирургических

сеток и снижения числа осложнений……………………………………...44 Глава 2. Материалы и методы.

2.1Объем и структура исследований………………………………………....59

2.2Экспериментальные модели и порядок проведения исследований…….61

2.3Аппаратура и методики проведения исследований……………………...71

Глава 3. Результаты исследований.

3.1Воздействие биоактивных субстанций на процесс формирование рубцовой ткани при имплантации протеза……………………………….88

3.2Влияние расположения протеза относительно мышечного слоя на воспалительный ответ и образование коллагена………………..89

3.3Сравнение биомеханических свойств у 3 типов легких сетчатых протезов……………………………………………………………………..91

3.4Сравнение структурных и механических показателей у стандартных и легких протезов, изготовленных на основе разных типов

трикотажных переплетений……………………………………………….96

3.5Сравнительное исследование передних и задних листков влагалища прямой мышцы живота крысы, кролика и человека……………………111

3.6Моделирование грыжевых дефектов………………………………….....114

3.7Сравнение биосовместимости стандартных сетчатых протезов с разной трикотажной структурой…………………………………….....118

3.8Влияние структурных модификаций на биомеханические свойства сеток и характер возникающих осложнений…………………………....126

3.9Влияние расположения протеза при sublay пластике на его деформационное поведение……………………………………………...135

2

3.10 Оксидативные повреждения волокон сеток и их связь с механическими свойствами……………………………………………..141

Глава 4. Обсуждение результатов………………………………………………144

Глава 5. Классификация сетчатых протезов.

5.1 Анализ существующих классификаций и обоснование концепции системного подхода………………………………………..177

5.2Общая характеристика исследуемых сетчатых протезов и методические дополнения при проведении исследований…………….185

5.3Выделение системных параметров и классифицирование исследуемых сетчатых протезов………………………………………...187

5.4Использование системных параметров для построения классификации……………………………………………………………210

Заключение……………………………………………………………………….223

Выводы…………………………………………………………………………....248

Практические рекомендации……………………………………………………252

Список литературы………………………………………………………………254

3

Список сокращений.

ПБС – передняя брюшная стенка ПОВГ – послеоперационная вентральная грыжа ПП (PP) – полипропилен

ПВДФ (PVDF) – поливинилиденфторид ПЭТ (PET) – полиэтилентерефталат ПТФЕ (PTFE) – политетрафторэтилен ПГ (PG) – полиглекапрон

СЭ – сетчатый эндопротез СЭМ – сканирующая электронная микроскопия

ИПОМ (IPOM) – интраперитонеальная техника имплантации сетки

(intraperitoneal onlay mesh)

ВБД (IAP) – внутрибрюшное давление

Hg ст. – ртутный столб

ММП (MMP) – матриксные металлопротеиназы ИЛ (IL) – интерлейкин

ТРФ-бетта (TGF-β) – трансформирующий ростовой фактор ФНО (TNF) – фактор некроза опухоли

FBR – реакция на инородное тело

ГКИТ (FBGC) – гигантские клетки инородных тел ЭЦМ (ECM) – экстрацеллюлярный матрикс

ИМТ – индекс массы тела

4

Введение.

Актуальность проблемы.

В последние годы во всем мире отмечается рост числа лапаротомий. По обоб-

щенным статистическим данным, которые приводят в своих статьях различные ав-

торы [1-5], операции на органах брюшной полости осложняются формированием послеоперационных вентральных грыж у 10 – 28% пациентов, даже при благопри-

ятном течении послеоперационного периода. Эта негативная тенденция связана не только с ростом общего количества хирургических вмешательств и расширением показаний к операциям, но и с увеличением числа пациентов, страдающих ожире-

нием, сахарным диабетом и нарушениями синтеза коллагена. Поэтому, несмотря на значительные успехи хирургии, во всех странах наблюдается как абсолютное,

так и относительное увеличение числа больных послеоперационными вентраль-

ными грыжами [6, 7].

Послеоперационные вентральные грыжи характеризуются большим разнооб-

разием по локализации и размеру, и приводят к инвалидизации значительной части пациентов [8-12]. Лечение таких больных требует существенных временных и ма-

териальных затрат [6]. Наиболее ощутимым вкладом в повышение стоимости лече-

ния является развитие осложнений, самым серьёзным из которых является, без-

условно, рецидив грыжи [13, 14]. Причем процент рецидивов после пластики соб-

ственными тканями продолжает оставаться на достаточно высоком уровне, состав-

ляя 25-60% при средних, больших, гигантских грыжах и 10% при грыжах малых размеров [15]. Основной причиной неудач являются дегенеративные процессы,

происходящие в используемых для пластики тканях [2, 15-17]. Кроме того, измене-

ния формы и расположения мышц, часто сопровождающиеся утратой медиальной точки фиксации, приводят к нарушению их сократительной функции и развитию миогенной контрактуры [18]. Морфологические и морфометричесикие исследова-

ния передней брюшной стенки подтверждают развитие мышечной атрофии и воз-

никновение жирового перерождения мышечно-фасциальных структур [10]. В этой ситуации натяжение тканей при пластике грыжевых дефектов вызывает микроцир-

куляциркуляторные нарушения и дальнейшее прогрессирование дистрофических

5

процессов [19]. Поэтому подавляющее большинство пластик грыжевых дефектов во всем мире выполняется с использованием дополнительных материалов, обеспе-

чивающих сопоставление краев без значительного механического натяжения [20].

Следует отметить, что наибольшие успехи современной хирургии грыж свя-

заны с внедрением синтетических протезов из инертных полимеров. В 1958 году

Francis Usher впервые применил полиэтиленовую сетку [21, 22]. Спустя несколько лет им же была разработана и имплантирована первая полипропиленовая сетка [23, 24], предварившая в последующие десятилетия переход к полипропилену и появ-

ление протезов из других синтетических материалов. Использование протезов из синтетических полимеров при пластике грыжевых дефектов позволило уменьшить число рецидивов, но привело к развитию послеоперационных осложнений, кото-

рые связывают с реакцией организма на инородное тело – формированию дли-

тельно, до нескольких лет, существующих вокруг протеза сером, патологического фиброза, появлению хронических болей, сморщиванию протезов, образованию свищей и выраженному спаечному процессу [25-29].

В 1997 году PK Amid проанализировал проблемы, которые возникали после пластики грыжевых дефектов передней брюшной стенки с применением протезов из химически инертных полимеров, и впервые сделал вывод, что с конкретными осложнениями их связывают физические и структурные свойства (размер пор и по-

ристость) [30]. Основываясь на размере пор, наиболее часто используемые в хи-

рургии грыж протезы были разделены на 4 типа. Появление классификации позво-

лило проанализировать частоту и характер осложнений, вызванных протезами с определенными структурными свойствами. Началась новая эра в развитии гернио-

логии, оказалось, что возможно объективно оценивать результаты пластики грыж в зависимости от типа протеза и способа его имплантации. В итоге было показано,

что протезы с макропористой структурой обладают высокой способностью к тка-

невой интеграции, а побочные эффекты макропористости минимальны при надфас-

циальной или ретромускулярной пластике [31], в связи с чем, макропористые сетки получили наибольшее распространение в герниологической практике. При этом обращал на себя внимание тот факт, что все протезы, которые PK Amid отнес к

6

макропористому типу, имели трикотажную структуру и состояли из монофила-

ментных полипропиленовых нитей.

Выпускаемые до середины 90-х годов хирургические сетки были представ-

лены исключительно тяжелыми ПП конструкциями с поверхностной плотностью свыше 100 г/м2. Эти трикотажные структуры состояли из относительно толстых нитей, отличались плотным расположением петель и обладали малым размером пор. Интеграция подобных биоматериалов проходила на фоне выраженной воспа-

лительной реакции на инородное тело с образованием избыточного количества гру-

бой соединительной ткани, ограничивающей подвижность ПБС. В ряде случаев от-

мечалась тенденция к инкапсуляции протеза и перерождение соединительной ткани в хрящевую [32]. В результате возникало редкое, но калечащее пациентов осложнение «stiff abdomen» [33], которое подталкивало исследователей к актив-

ному поиску решения этой проблемы. Еще одним негативным последствием избы-

точного образования фиброзной ткани являлось «сморщивание» протеза. В боль-

шинстве случаев сетки сокращались приблизительно на 20 % от исходных разме-

ров, однако у части пациентов сокращение протеза достигало 50 или более % и со-

провождалось рецидивом грыжи, выходившей из-под края имплантата [34].

Для того, чтобы минимизировать формирование рубцовой ткани, было пред-

ложено снизить удельный вес и увеличить размер пор [35]. Теоретическим обосно-

ванием снижения материалоемкости сеток явились исследования механизмов воз-

никновения и слияния гранулем вокруг волокон, которые вызывали феномен

«bridging» [35], а также расчеты действующих на имплантат максимальных нагру-

зок, показавшие избыточную прочность тяжелых протезов [36]. В конце 90-х было создано большое количество облегченных конструкций с поверхностной плотность менее 90 г/м2. Использование облегченных сеток помогло решить проблему «stiff abdomen» и уменьшить воспалительный ответ на имплантацию, направив развитие протезов по пути дальнейшего снижения поверхностной плотности и укрупнения пор. Начались поиски «идеальной сетки», которые превратились в гонку облегче-

ния протезов [37]. К сожалению, многие технологические перспективы для усовер-

шенствования структуры с целью оптимизации механических свойств и улучшения

7

тканевой интеграции остались незамеченными. Это очень странно, так как именно на данном этапе появились исследования, посвященные биомеханике передней брюшной стенки [38-40], и проводились механические испытания апоневрозов и белой линии живота [41, 42].

Первая легкая крупнопористая легкая сетка Vypro появилась в 1999 году, а

вскоре ее сменила усовершенствованная Vypro II. В последующие 5 – 6 лет все ве-

дущие компании, специализирующиеся на производстве шовных материалов, из-

готовили легкие сетки со значительной редукцией полимера, главным образом, по-

липропилена, поверхностная плотность которых была менее 45 г/м2. При этом ком-

пании из года в год только наращивали производство, выпуская ежегодно до 50

новых хирургических сеток. [20]. Скорость, с которой выпускались и обновлялись коммерческие протезы, повлияла и на качество проводимых исследований, превра-

тив большинство из них в простое сравнительное тестирование готовых коммерче-

ских продуктов. Использование в этих исследованиях самых современных имму-

нологических и гистохимических тестов, возможно, расширило наше представле-

ние о механизмах тканевого ответа на полимер, но не приблизило к ответам на клю-

чевые вопросы: с какими структурными и механическими свойствами сетчатого протеза могут быть связаны те или иные осложнения, и каким требованиям в каж-

дом конкретном случае должны отвечать эти свойства для того, чтобы протезиру-

ющая пластика была эффективна у каждого пациента. Все это привело к тому, что появление «идеального протеза» не состоялось. Уже первые рандомизированные клинические исследования показали увеличение рецидивов при использовании легких сеток [43]. В экспериментальных работах отмечали такие осложнения как миграция в полый орган [44], выраженный спаечный процесс [45] и стриктура се-

мявыносящего протока [46, 47]. В последние годы были опубликованы случаи раз-

рывов легких сеток, подтвержденные во время повторной операции [48-50].

До сих пор остается неясно, до каких величин надо увеличивать поры и уменьшать вес и нужно ли это делать, чтобы избежать осложнений [51]. Очевидно,

что в результате облегчения снижается интенсивность реакции на инородное тело и возрастает эластичность структуры, в связи с чем, вокруг сеток не образуется

8

рубцовая ткань, и они не ограничивают подвижность ПБС [35, 38, 52]. Улучшенная интеграция приводит к тому, что сетчатые протезы после имплантации становятся частью мышечно-фасциального комплекса, и не только закрывают дефект, но и функционируют вместе с мышцами и фасциями, которые укрепляют или восста-

навливают. Поэтому можно предположить, что осложнения, возникающие после имплантации, могут быть связаны с несоответствием механических свойств легких сеток и действующих на них нагрузок.

Понятно, что выпускаемые в настоящее время протезы не могут замещать мышцы, так как не способны активно сокращаться, но современные хирургические сетки могут и должны взять на себя функции фасций, которые, являясь мягким ме-

ханическим каркасом [53], служат опорой мышцам, передавая их активные сокра-

щения. В клинических исследованиях практически невозможно подтвердить или опровергнуть жизнеспособность этого утверждения и определить структуру сетча-

того протеза, обладающую необходимым набором функциональных свойств. Дли-

тельный срок, который проходит от момента операции до развития некоторых осложнений, таких, например, как рецидив, а также невозможность контролиро-

вать результаты текущих изменений методов, материалов и техник, снижают ин-

формативность клинических данных [54]. Дополнительную сложность создает многообразие госпитальных ситуаций [55, 56] и отсутствие единых подходов и стандартов [54, 57, 58]. Значительный вклад в развитие протезирующей пластики принадлежит экспериментальным исследованиям. Однако в настоящее время эти исследования проводятся разрозненными научными группами и сфокусированы на изучении отдельных проблем или решении узко прикладных задач. В связи с чем полученные в них данные имеют ограниченное практическое значение как для кли-

нического выбора протеза, так и для разработки и усовершенствования протезиру-

ющей конструкции. Кроме того, большинство существующих экспериментальных моделей послеоперационной грыжи не отражает тех нарушений биомеханики пе-

редней брюшной стенки, которые развиваются у людей, что затрудняет проведение объективного сравнения эффективности пластик различными типами сетчатых протезов. Необходим принципиально новый подход, позволяющий моделировать

9

взаимодействия протеза и замещаемых тканей. Только комплексная оценка струк-

турных и механических свойств большой группы протезов по единым стандартным методикам с последующим изучением их влияния на тканевую интеграцию и риск развития осложнений в эксперименте на адекватной модели грыжи может лечь в основу изучения современных протезов и помочь выявлению и профилактике спе-

цифических осложнений после протезирующей пластики.

Цель работы.

Комплексное исследование структурных и механических свойств сетчатых протезов для выделения параметров, определяющих взаимодействия протеза с тка-

невым окружением передней брюшной стенки, и создания на их основе многоуров-

невой классификации, учитывающей функциональные ресурсы различных кон-

струкций хирургических сеток.

Задачи исследования.

1. Определить оптимальное расположение сетчатого протеза относительно мышеч-

ного слоя и установить влияние биомеханических взаимодействий на интеграцию протеза в мышечно-фасциальные ткани передней брюшной стенки.

2. Провести сравнительную оценку трикотажной структуры и механических свойств у различных типов сетчатых протезов для определения комплекса парамет-

ров, с помощью которых можно прогнозировать результаты пластики грыжевого дефекта в отдаленные сроки после операции.

3.Изучить механические свойства переднего и заднего листков влагалища прямой мышцы живота человека в двух перпендикулярных направлениях: вдоль и поперек белой линии.

4.Сравнить анатомию и механические свойства листков влагалища прямой мышцы живота у лабораторных животных и человека и разработать экспериментальную модель послеоперационной грыжи, максимально отражающую нарушения биоме-

ханики ПБС, развивающиеся у людей.

10