Размещено на http://www.allbest.ru

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

ОБОСНОВАНИЕ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДОВ В ЛЕЧЕНИИ ПОСЛЕОПЕРАЦИОННЫХ ВЕНТРАЛЬНЫХ ГРЫЖ (КЛИНИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)

14.00.27 - хирургия

Гостевской Анатолий Александрович

Санкт-Петербург 2008

Работа выполнена на кафедре факультетской хирургии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации.

Научный консультант:

доктор медицинских наук, профессор Седов Валерий Михайлович

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, Ерюхин Игорь Александрович

доктор медицинских наук, профессор Королев Михаил Павлович

доктор медицинских наук, профессор Мирошников Борис Иванович

Ведущее учреждение: государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И. Мечникова» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации.

Учёный секретарь

диссертационного совета,

доктор медицинских наук, доцент М.О. Мясникова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Проблема хирургического лечения послеоперационных вентральных грыж остается актуальной до настоящего времени. Частота их возникновения после лапаротомий достигает по данным разных авторов 4,0 - 11,1%, а после ургентных операций - до 18,1% (Егиев В.Н. 2004, Рехачев В.П. 1999, Юрасов А.В. 2001, Israelsson L.A. 1997, Santora T.A. 1993). Послеоперационные вентральные грыжи по частоте занимают второе место после паховых грыж, составляя 20-22% от общего числа грыж (Воскресенский П.К. 2002, Емельянов С.И. 2003, Шулутко А.М 2004.). Результаты хирургического лечения послеоперационных вентральных грыж остаются неудовлетворительными из-за высокой частоты рецидивов после различных вариантов аутопластик, достигающей 10 - 25,5% (Адамян А.А. 2005, Митин В.А. 2006, Пушкин С.Ю 1999., Luijendijk R.W. 1997,), а по данным некоторых авторов до 50 - 54% (Суковатых Б.С. 2005, Юрасов А.В. 2001, Schumpelick V. 2004.).

Неудовлетворительные результаты аутопластик привели к необходимости использования для устранения послеоперационных вентральных грыж дополнительных синтетических или биологических материалов. Получившие широкое распространение в последнее время атензионные способы пластики позволяют улучшить результаты лечения ПОВГ и снизить вероятность развития абдоминального компартмент-синдрома. Вместе с тем до сих пор большинство хирургов предпочитает использовать герниопротез в качестве дополнительного материала для укрепления вновь сформированной передней брюшной стенки (Белоконев В.И., Фелештинский Я.П. 2004, Юрасов А.В. 2006, Ramires N. 1997, Voigt M 2001.).

Актуальной остается проблема поиска оптимального пластического материала, отвечающего требованиям идеального протеза (Федоров И.В. 1999, Amid P.K. 1996, Cumberland V.Y. 1952, Goldstein Y.S. 1999). Несмотря на успехи в развитии химии полимеров поиск новых материалов для создания герниопротеза в последнее время практически не велся, что обусловлено относительно удовлетворительными результатами применения широко используемых полипропилена (ПП) и политетрафторэтилена (ПТФЭ). Вместе с тем они имеют определенные недостатки. ПТФЭ слабо фиксируется в тканях, что неминуемо сопровождается высокой частотой смещения протеза и рецидивом заболевания (Gillion J.F. 1997). ПП из-за выраженной реакции имплантации вызывает формирование грубой соединительно-тканной капсулы сморщивающей протез. Не решен вопрос о минимизации реакции организма на имплантацию ПП (Cobb W.S. 2005). Попытки создать более эластичный и более «легкий» протез за счет комбинации ПП с рассасывающимися материалами не только не улучшил, а даже ухудшил результаты лечения больных с ПОВГ (Conze J. 2005).

Высокий процент послеоперационных раневых осложнений и рецидивов вследствие несостоятельности вновь формируемой ткани ограничивают применение синтетического или биологического материала в отдельности при лечении гигантских послеоперационных вентральных грыж. Предложение использовать в качестве пластического материала трансплантатов композитной природы сделано в расчете на то, что биологические материалы стимулируют местные и общие регенераторные процессы, что создает благоприятные условия для ускорения сроков вживления синтетических сетчатых материалов и формирования более полноценных в функциональном отношении тканей (Адамян А.А. 1993), а также позволяет избежать ряда осложнений, характерных для применения синтетических материалов (Галимов О.В. 2005).

К сожалению, усовершенствование вариантов оперативного вмешательства и улучшение качества герниопротезов не позволяет окончательно решить проблему лечения ПОВГ. Это обусловлено тем, что у части больных протез инкорпорируется в неполноценную соединительно-тканную капсулу. Нарушения в обмене компонентов внеклеточного матрикса и связь их с заболеваниями соединительной ткани, в частности с неспецифическими дисплазиями, как фактора риска образования и рецидива ПОВГ у герниологических больных окончательно не выяснена.

Цель работы: Улучшить результаты хирургического лечения больных с послеоперационными вентральными грыжами за счет внедрения разработанного метода оперативного вмешательства и новых синтетических материалов для пластики дефектов передней брюшной стенки.

Задачи исследования

1. Разработать патогенетически обоснованный вариант протезирования передней брюшной стенки.

2. Изучить изменение физико-механических свойств протеза при изменении его текстильной структуры.

3. Определить оптимальную структуру синтетических эндопротезов на основании изучения их физико-механических свойств и выяснить степень влияния текстильной структуры на морфологические изменения в тканях после их имплантации.

4. Создать облегченный протез из полипропилена и выяснить выраженность воспалительного и тканевого ответа организма на его применение.

5. Улучшить адгезивные свойства протеза из политетрафторэтилена и выяснить их влияние на реакцию имплантации.

6. Провести сравнительное изучение степени биосовместимости новых («ПВДФ», «СВМ») и традиционных (ПП) синтетических материалов при имплантации в ткани брюшной стенки.

7. Изучить эффективность использования нового синтетического имплантата из поливинилиденфторида (ПВДФ) при пластике дефектов передней брюшной стенки в эксперименте и клинике.

8. Разработать клинические критерии биосовместимости герниопротезов.

9. Разработать методику нанесения фетальных фибробластов на синтетическую сетку. Разработать оптимальные состав и соотношение компонентов биологического покрытия, обеспечивающие наиболее благоприятные условия для его вживления и функционирования. Изучить в экспериментальных условиях эффективность использования оригинального биотрансплантата при пластике дефектов передней брюшной стенки. Изучить механизм участия фибробластов на реакцию имплантации биотрансплантата.

10. Определить нарушения в обмене компонентов внеклеточного матрикса у больных с послеоперационными вентральными грыжами и их связь с неспецифическими дисплазиями соединительной ткани

Научная новизна

Экспериментальным путем определено влияние физико-механических свойств синтетических эндопротезов на реакцию имплантации и качество формируемой перипротезной соединительно-тканной капсулы.

Разработана технология создания и апробирован экспериментально «облегченный» монофиламентный протез.

Впервые в сравнительном аспекте изучены морфологические изменения в тканях брюшной стенки при имплантации новых синтетических материалов «ПВДФ», «СВМ».

Обоснование использования культуры фетальных фибробластов в качестве основной составляющей биологического покрытия биосинтетического трансплантата для пластики дефектов передней брюшной стенки. Разработана методика нанесения культуры фетальных фибробластов на синтетическую сетку, позволяющая создать оптимальные условия для их жизнедеятельности и сократить сроки вживления трансплантата. В экспериментах на животных показано, что покрытие биологическим материалом синтетических протезов, используемых для закрытия дефектов передней брюшной стенки, снижает выраженность воспалительного и тканевого ответа на их имплантацию, что отражается на качестве формируемой перипротезной соединительной ткани. Доказано, что входящие в качестве основного компонента биологического покрытия трансплантата фетальные фибробласты помимо воздействия на процессы формирования новой соединительной ткани стимулируют местные репаративные процессы путем активации роста и активности собственных фибробластов организма.

Впервые показана связь изменений в обмене компонентов внеклеточного матрикса у больных с неспецифической дисплазией соединительной ткани и частотой образования и рецидивов послеоперационных вентральных грыж.

Практическая значимость работы

Разработанная методика протезирования передней брюшной стенки позволяет улучшить результаты лечения послеоперационных вентральных грыж. хирургический вентральный грыжа оперативный

Использование в клинической практике нового синтетического протеза из поливинилиденфторида «ПВДФ» позволяет улучшить результаты пластики дефектов брюшной стенки при послеоперационных вентральных грыжах.

Разработана технология создания оригинального биотрансплантата для пластики дефектов передней брюшной стенки, состоящая из нескольких этапов:1. выделение и культивирование фетальных фибробластов; 2. внесение культуры фетальных фибробластов в коллагеновый гель; 3. нанесение биологического покрытия на синтетическую сетку. Экспериментально показано показаны преимущества использования разработанного биотрансплантата для закрытия дефектов передней брюшной стенки в виде нивелирования реакции имплантации, что отразилось на качестве формируемой перипротезной соединительно-тканной капсулы.

Выявленные нарушения обмена компонентов внеклеточного матрикса при неспецифической дисплазии соединительной ткани подтверждают необходимость превентивного протезирования передней брюшной стенки у данной категории больных.

Личный участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации и принципиальные отличия от аналогов

С момента планирования и до окончания автор выполнил все экспериментальные исследования, вместе с разработчиками протезов проводил исследования по их улучшению, самостоятельно выполнил 57 оперативных вмешательств по поводу послеоперационных вентральных грыж. От аналогичных исследований работу отличает оригинальная концепция патогенеза послеоперационных вентральных грыж, на основе которой разработаны и внедрены методики протезирующей герниопластики и новые синтетические материалы для нее.

Апробация и внедрение результатов исследования

Результаты работы послужили обоснованием для начала промышленного выпуска поливинилиденфторидных герниопротезов «ПВДФ» на ООО «Линтекс» г. Санкт-Петербурга для пластики передней брюшной стенки.

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на заседаниях кафедры факультетской хирургии совместно с проблемной комиссией №6 Хирургия и онкология «ГОУ ВПО СПбГМУ им. акад. И.П.Павлова» Росздравсоцразвития» (2007, 2008 гг.), на V международной научно-практической конференции «Современные подходы к разработке и клиническому применению эффективных перевязочных средств, шовных материалов и полимерных имплантатов» (Москва, 2006), V международной научно-практической конференции «Общества герниологов» - «Актуальные вопросы герниологии» (Москва, 2006), V Научно-практической конференции хирургов Северо-Запада России (Петрозаводск, 2007) и заседании хирургического общества им. Н.И.Пирогова (С.-Петербург, 2007), III Международном хирургическом конгрессе «Научные исследования в реализации программы «Здоровье населения России»» (Москва, 2008).

Основные материалы исследования включены в лекционный курс и программу практических занятий кафедры факультетской хирургии СПбГМУ им. акад. И.П.Павлова для студентов IV курса, врачей-интернов и клинических ординаторов.

Публикации результатов исследования

По материалам диссертации опубликовано 19 научных работ, из них 8 по списку ВАК, получено 2 патента РФ на изобретение и 2 удостоверения на рационализаторское предложение, издана монография «Послеоперационные вентральные грыжи».

Положения, выносимые на защиту:

1. Реакция имплантации и качество формируемой перипротезной соединительно-тканной капсулы в большей степени зависит от объема использованного синтетического эндопротеза, чем от его текстильной структуры.

2. Уменьшение объема имплантированного полипропилена путем создания облегченного протеза улучшает реакцию организма на его имплантацию.

3. Использование нового синтетического имплантата из поливинилденфторида обеспечивает формирование более функционально полноценной перипротезной соединительной ткани.

4. Применение культуры фетальных фибробластов для создания биологического покрытия биосинтетического трансплантата позволяет ускорить вживляемость последнего.

5. Наилучшие результаты для обеспечения активной жизнедеятельности культуры фибробластов достигается путем нанесения на сетку коллагенового геля.

6. Фетальные фибробласты помимо непосредственного участия в формировании новой регенераторной ткани стимулируют рост и активность собственных фибробластов организма.

7. Выявленные биогенетические маркеры нарушения обмена компонентов внеклеточного матрикса подтверждают необходимость превентивного протезирования передней брюшной стенки у больных с неспецифической дисплазией соединительной ткани.

8. Предложенный способ протезирования передней брюшной стенки позволяет улучшить результаты лечения больных с послеоперационными вентральными грыжами.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 320 страницах машинописного текста. Состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы: 129 отечественных и 278 иностранных источников. Диссертация иллюстрирована 37 таблицами и 129 рисунками, включающими диаграммы, графики и микрофотографии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы экспериментальных и клинических исследований

В ходе поиска оптимального протеза для герниопластики экспериментальные работы велись по пяти направлениям:

1. Изучение изменения физико-механических свойств сетчатого протеза при изменении его текстильной структуры. Определение оптимальной структуры синтетических эндопротезов на основании изучения их физико-механических свойств и выяснение степени влияния текстильной структуры на морфологические изменения в тканях после их имплантации.

2. Создание облегченного протеза и определение выраженности воспалительного и тканевого ответа организма на его применение.

3. Улучшение адгезивных свойств протеза из политетрафторэтилена и выяснение их влияния на реакцию имплантации.

4. Поиск новых материалов, пригодных для герниопластики. В ходе которого было проведено сравнительное изучение степени биосовместимости новых («ПВДФ», «СВМ») и традиционных (полипропилен) синтетических материалов при имплантации в ткани брюшной стенки.

5. Создание биологического протеза с фетальными фибробластами.

Экспериментальные исследования были проведены на 259 кроликах породы «Шиншилла» и 106 крысах линии «Вистар». В экспериментах использовали кроликов обоего пола в возрасте 1 - 1, 5 года, весом 2000 - 2500 г, и крыс обоего пола, массой 150 - 170 г. Выбор кроликов в качестве экспериментальных животных был обусловлен соответствием особенностей воспалительной реакции таковой у человека. Выбор в качестве экспериментальных животных крыс обусловлен стремлением к максимальной однородности экспериментальных групп и удобством обращения с этим видом животных.

Исследование было разделено на 3 этапа:

Первый - изучение влияния текстильной структуры герниопротеза на структуру тканевого ответа на имплантированный протез и качество формируемой соединительной ткани.

Второй - исследование воздействия материала герниопротеза на реакцию имплантации и качество перипротезной соединительно-тканной капсулы, а также попытка уменьшить тканевой ответ организма на полипропиленовый сетчатый имплантат, за счёт уменьшения количества имплантируемого полипропилена путем снижения толщины нити.

Третий - создание биологического протеза с живыми фетальными фибробластами.

На первом этапе - выбор оптимальной структуры сетчатого эндопротеза, производилось исследование полипропиленового протеза «Эсфил» (ООО «Линтекс», Санкт-Петербург) в различных экспериментальных вариантах: В1(010), В2(010), В2(015), В4(010), В4(015), В13(010), отличающихся размером и формой ячеек, толщиной нитей. Изучение физико-механических свойств проводилось в сравнении с полипропиленовой сеткой «Prolene» фирмы «Ethicon» (США). Исследовалась: толщина сетки; фактическая поверхностная плотность (_sф); разрывные характеристики сетки (прибор SZC-1 (Венгрия) и разрывной машине РТ - 250 (СССР) в соответствии с ГОСТом 8847-85); исходная жёсткость сетки (прибор ИЖ-3 (СССР)). По окончании реакции имплантации производилось исследование физических качеств, сформированной перипротезной соединительно-тканой капсулы по вышеперечисленным текстильным характеристикам.

Для изучения биосовместимости синтетических материалов при имплантации в ткани брюшной стенки были использованы опытные образцы эндопротезов «ПВДФ 2-010» , «Эсфил 2-010» (ООО «Линтекс», Санкт-Петербург), представляющие собой сетки одинаковой структуры из моноволокон одинаковой толщины. Кроме того, произведено исследование биосовместимости герниопротеза изготовленного из СВМ (сверхвысокомолекулярный этилен), а также промышленных образцов Vipro II фирмы «Ethicon» (США) представляющих собой комбинацию полипропиленовой мононити и рассасывающейся викриловой нити и облегченных протезов из ПП и ПВДФ. Изучение адгезивных свойств протеза из политетрафторэтилена, обработанного ядерно-химическим воздействием, производилось для выяснения его влияния на реакцию имплантации. Во всех группах материалом сравнения использовали стандартный полипропиленовый сетчатый эндопротез «Prolene» фирмы «Ethicon» (США).

На третьем этапе, был создан и изучен в эксперименте биологический протез с живыми фетальными фибробластами, представляющий полипропиленовую сетку «Prolene» фирмы «Ethicon», пропитанную коллагеновым гелем с включенными в него клетками фетальных фибробластов.Кожно-мышечные фибробласты получали по стандартной методике трипсинизацией 8-дневных эмбрионов беспородных крыс. При вскрытии рогов матки отбирали эмбрионы величиной не более 1,5 см, из эмбрионов большего размера получается значительно меньшее количество клеток, которые хуже прикрепляются к стеклу и более медленно формируют монослой. Измельчённую ткань эмбриона переносили в колбу и трёхкратно промывали раствором фосфатного буфера (PBS). Фрагменты ткани подвергали трипсинизации до полного расслоения тканевых фрагментов и центрифугированию. Осадок клеток замораживали в сыворотке крупного рогатого скота (95%) в жидком азоте (t -187°C). Для проведения опыта клетки размораживали, перенося содержимое ампулы во флакон, содержащий культуральную среду для фибробластов. Клеточный монослой формировался в течение недели, после чего осуществляли пересевание клеток в соотношении 1/2. Для этого монослой клеток снимали со стекла с помощью раствора версен - химопсина. Перед каждым пересевом при помощи камеры Фукса-Розенталя производили подсчёт клеток в суспензии. Для опытов использовали клеточные культуры не старше 4-5 пассажей.

Оперативные вмешательства проводились в асептических условиях под фторотановым ингаляционным наркозом. Протез помещался в надапоневротическую позицию с контактом и без контакта с органами брюшной полости. Из эксперимента животных выводили путем передозировки средств для наркоза в соответствии с Конвенцией по защите животных, используемых в эксперименте и других научных целях, принятой Советом Европы в 1986 г. на сроках 3, 7, 14, 21 и 90 суток, с момента операции.

Морфометрический анализ осуществлялся в программе Видео-тест - Морфология 5,0. С каждого препарата путем сканирования делали от 25 до 40 и более фотографий при увеличении в 830 раз. Полученные микрофотографии в последствии сшивались (с помощью программы Видео-тест - Морфология 5,0) в один препарат, который отображал полное изображение исходного среза, который и подвергался исследованию.

Статистическая обработка результатов производилась в программе SPSS 12,0 for Windows с расчётом средних величин, ошибки средней, 95% доверительного интервала для средней, 5% усечения средней, медианы, дисперсии, минимума и максимума, размаха, асимметрии и эксцесса. Сравнение полученных по исследуемым группам данных производилось вначале по непараметрическим критериям для нескольких независимых выборок, использовался критерий Крускала-Уоллеса. Если этот анализ давал достоверные отличия между группами, то далее оценка производилась по парно для 2 -х независимых выборок по критерию Манна-Уитни. Учитывались только достоверные отличия по группам.

Клиническая часть исследования проводилась на базе клиники факультетской хирургии, кафедре патологической анатомии, лаборатории молекулярно-генетических исследований ЦНИЛ СПбГМУ им. акад. И.П.Павлова. В исследование включены 417 больных с послеоперационными вентральными грыжами находившихся на лечении в клиники факультетской хирургии с 1998 по 2007 гг. При оценке характера течения ближайшего послеоперационного периода, особое внимание уделялось выраженности тканевой реакции на имплантированный материал (длительность истечения и характер отделяемого по дренажам, наличие и выраженность инфильтративных и воспалительных изменений со стороны операционной раны). С целью объективизации исследования, на 3 и 7 сутки раневое отделяемое и периферическая кровь подвергались микроскопическому исследованию, также проводилась оценка экспрессии ряда генов по наличию и содержанию мРНК генов интерлейкина-1 (IL-1), матриксной металлопротеиназы типа 1, (MMP-1), тканевого ингибитора матриксных металлопротеиназ типа 1 (TIMP-1), а также коллагена I и III типа (Coll-I, Col-III). Выраженность экссудативного компонента реакции имплантации и степень сокращения протеза контролировались сонографически и рентгенологически.

Для определения значения дисэмбриогенеза соединительной ткани в этиопатогенезе послеоперационных вентральных грыж, нами был проведен отбор пациентов с признаками дисплазии соединительной ткани, степень выраженности которой определялась по главным и второстепенным признакам. Группами сравнения служили пациенты с ПОВГ без клинически признаков соединительно-тканной дисплазии и больные, оперированные в клинике по поводу острых хирургических заболеваний органов брюшной полости. Во всех группах исследовалась экспрессии генов коллагена I и III типа (Coll-I, Col-III), матриксной металлопротеиназы типа 1, (MMP-1), тканевого ингибитора матриксных металлопротеиназ типа 1 (TIMP-1) в ткани апоневроза передней брюшной стенки и в периферической крови, забранной до операции.

Результаты экспериментальной части исследования

В ходе исследования текстильных параметров изучаемых протезов установлено, что варианты В13(010), В2(010) и В2(015) обладают оптимальной структурой, достаточной прочностью для противодействия внутрибрюшному давлению и могут быть с успехом использованы для пластики дефектов брюшной стенки. Однако наименьшей жесткостью обладает эндопротез В2(010) 39,3 сН мм². Это обусловлено тем, что из всех исследуемых протезов он наиболее пористый (соотношение площади просветов ячеек к площади мононитей- 1.490,01), поэтому его структура и была выбрана для дальнейшего изучения. Стоит отметить, что у материалов с минимальной относительной прочностью величина разрывной нагрузки более, чем в 6 раз, превышала предельно допустимую физиологическую величину.

Ведущим параметром в выборе сетчатого имплантата, по нашему мнению, являются не прочностные свойства изделия, а показатели биологической инертности при имплантации, т.к. выраженность воспалительного компонента в имплантационной реакции может привести к рецидиву заболевания из-за сокращения сетки. При имплантации исследуемых материалов выявлялись морфологические изменения в окружающих тканях, связанные, прежде всего, с воспалительной реакцией на инородное тело. Характер выявленных изменений в целом был стереотипен, однако различался по выраженности в случаях использования различных вариантов плетения. Так при имплантации полипропиленовых эндопротезов ЭСФИЛ и «Prolen» на ранних сроках отмечено развитие реактивного воспаления с вовлечением в него окружающих тканей с развитием тяжелых дистрофических изменений и частичного некроза прилежащих тканей, независимо от фирмы производителя. На поздних сроках на фоне редукции острой воспалительной реакции и созревания грануляционной ткани, отмечены признаки хронизации воспаления в виде очаговой лейкоцитарной инфильтрации со значительным количеством полиморфноядерных элементов, в том числе эозинофилов и клеток инородных тел. К 90 суткам на фоне стабилизации тканевой реакции, произошло формирование толстой, грубоволокнистой соединительной капсулы. В ходе этого этапа экспериментальной работы также было выявлено, что выраженность имплантационной реакции зависит больше от объема использованного полипропиленового протеза, чем от его текстильной структуры

При исследовании извлеченных после имплантации протезов на жесткость и прочность было выяснено, что эти показатели возрастают более чем в два раза, по сравнению с исходными. При этом существенной разницы показателей прочности и жесткости сформированной перипротезной капсулы в зависимости от исходных текстильных параметров выявлено не было.

На втором направлении было проведено сравнительное исследование облегченных протезов из полипропилена «Эсфил-Л» с традиционными, так называемыми «тяжелыми» и комбинированными сетками. Имплантация комбинированных сеток сопровождается более выраженной воспалительной реакцией, в ответ на продукты биодеградации викрила, приводящей к формированию грубоволокнистой соединительно-тканной перипротезной капсулы, сморщивающей сетку. Мультифиламентность полиглактиновой нити также способствует поддержанию воспалительной реакции. Уменьшение объема имплантированного полипропилена за счет уменьшения диаметра нити не приводит к существенному ухудшению его текстильных параметров, но при этом позволяет нивелировать выраженность воспалительного и тканевого ответа организма, что отражается на качестве перипротезной соединительно-тканной капсулы. Уменьшение реакции организма на применение облегчённой полипропиленовой сетки отражается снижением практически в два раза показателей жесткости сформированной перипротезной капсулы.

В ходе реализации третьего направления нами совместно с фирмой «Экофлон» была произведена экспериментальная апробация протеза из PTFE, подвергнутого ядерно-химической обработке (ЯХО-7). При этом было выяснено, что, несмотря на улучшение физических свойств протеза, в частности степени его адгезии, подобное воздействие на структуру протеза существенно снижает его биологическую инертность. При выведении живоных из эксперимента на 21 сутки выявлена значительная клеточная реакция на фоне выраженного отека. Клеточный инфильтрат представлен нейтрофильными лейкоцитами, умеренно выраженной реакцией макрофагально-лимфоцитарного типа. Однако более 10% клеток составили эозинофилы и тучные клетки, что вероятно обусловлено выраженным экссудативным компонентом воспалительной, возможно даже аллергической реакции. Поэтому от дальнейших исследований в этом направлении мы вынуждены были отказаться.

При экспериментальных исследованях на четвертом направлении апробировались новые материалы, ранее не использованные в герниологии. Первым материалом, предложенным для экспериментальной апробации был сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМ). Материал был изобретен в конце 70-х годов прошлого века для создания сверхпрочных изделий. По прочности он в два раза превышает полипропилен, а по эластичности почти в три раза, приближаясь к шелку. При изучении протезов из СВМ было выявлено, что уникальные текстильные параметры данного материала (прочность, эластичность) подвергаются существенному воздействию при имплантации в тканях организма за счет гидролиза. Продукты последнего оказывают токсическое влияние, выражающееся в отсутствие клеточного роста вокруг нитей протеза.

Наиболее перспективным материалом для герниологии в настоящее время представляется поливинилденфторид (ПВДФ). При изучении свойств этого полимера, широко используемого для изготовления шовного материала, было установлено, что он обладает высокой биологической инертностью, не токсичен не вызывает выраженного экссудативного воспаления, хорошо прорастает соединительной тканью, устойчив к инфекции и обладает механической прочностью, сопоставимой с полипропиленом. Для решения вопроса о возможности клинического применения сетчатых герниопротезов ПВДФ было проведено всестороннее клинико - экспериментальное изучение физико-механических и биосовместимых свойств с учетом стадийности течения раневого процесса, выявление и устранение их возможных недостатков. Учитывая данное положение, после экспериментального выбора оптимальной текстильной структуры сетчатого эндопротеза, были изготовлены и изучены нами в экспериментальных условиях эндопротезы «ПВДФ» из мононити поливинилиденфторида, изготовленные на ООО «Линтекс» г. Санкт-Петербурга.

При имплантации эндопротеза ПВДФ на ранних сроках, так же как и при использовании полипропилена («Эсфил», «Prolen») отмечались острые воспалительные явления, связанные с операционной травмой, которые практически полностью нивелировались уже к 14 суткам. На этом сроке происходило увеличение более чем в 2 раза доли волокнистого компонента, указывая на активные процессы формирования грануляционной ткани. Формирование грануляционной ткани продолжается и на сроке 14 суток на фоне незначительно выраженных воспалительных изменений. К 21 суткам воспалительные явления стихают полностью, происходит полная трансформация грануляционной ткани в зрелую волокнистую соединительную ткань. К 90 суткам происходит стабилизация процессов созревания соединительной ткани и инкапсуляции эндопротеза при полном отсутствии воспалительных изменений. Морфометрический анализ показал, что наименьшая воспалительная реакция характерна для имплантации эндопротеза ПВДФ. Острые воспалительные изменения на ранних сроках закономерно и последовательно сменяются уменьшением площадей инфильтратов и отека, своевременной редукцией сосудистого русла, что заканчивается образованием зрелой соединительной ткани вокруг имплантата без явлений хронического воспаления. Также умеренная воспалительная реакция отмечается при имплантации полипропиленового эндопротеза «Эсфил». Однако в данном случае обращают на себя внимание признаки пролонгирования воспалительного процесса. Воспалительная реакция на протяжении всего периода наблюдения отмечается при имплантации сетки «Prolen», и что особенно важно, она сохраняется на поздних сроках наблюдения. Описанная морфологическая картина полностью отразилась на изменении физико-механических характеристик сетчатых имплантатов, в виде увеличенной вдвое жёсткости полипропиленовых протезов, по сравнению с протезами ПВДФ, за счёт капсулы из грубой, неоформленной соединительной ткани. Динамика изменения прочностных свойств сетчатых протезов в процессе их интеграции в переднюю брюшную стенку представлена на рис 1.

Рис. 1. Изменение жёсткости сетчатых имплантатов в соединительнотканной капсуле в зависимости от полимерного материала.

Уменьшение растяжимости образцов в ходе эксперимента объясняется прорастанием сетчатого эндопротеза соединительной тканью, которая практически не растяжима. Стабилизация физико-механических характеристик образцов на поздних сроках наблюдения свидетельствует об окончании бурного образования соединительнотканного рубца и переходе к медленному процессу его ремоделирования. Как видно из представленной диаграммы жёсткость сетчатых имплантатов возрастает практически в два раза по сравнению с исходными значениями за счёт образования соединительнотканной капсулы и, как было отмечено выше, прямопропорционально степени воспалительной реакции на сетчатый имплантат.

В основе реализации пятого направления лежит идея обеспечения максимально благоприятных условий для быстрого вживления синтетических сеток, что достигается использованием с этой целью биологического материала, являющегося своеобразным амортизатором в процессе контакта синтетического материала и тканей реципиента. Являясь внешним слоем биосинтетического трансплантата, биологическая ткань, обладающая низкими антигенными свойствами, первая формирует иммунный ответ организма реципиента на трансплантат, а, подвергаясь деструкции, стимулирует местные репаративные процессы и способствует ускорению сроков прорастания грануляционной тканью сетчатых материалов. Всё это способствует значительному снижению вероятности местных осложнений, предотвращает развитие грубого рубцово-спаечного процесса в перипротезной зоне и способствует формированию оформленной волокнистой соединительной ткани.

В ходе реализации данной работы была поставлена цель разработать технологию создания нового биосинтетического трансплантата, позволяющего улучшить результаты хирургического лечения гигантских послеоперационных вентральных грыж. Решение использовать в качестве биологического покрытия культуру фибробластов обусловлено, прежде всего, их биологическими свойствами. В условиях культуры фибробласты сохраняют не только способность к пролиферации, но и секреторную функцию. Фибробласты секретируют проколлаген, проэластин и гликозаминогликаны с последующим синтезом коллагеновых и эластических волокон, обеспечивая тем самым репаративную функцию соединительной ткани. На основе многочисленных экспериментальных исследований и клинического опыта применения культуры фибробластов в других областях медицины установлено, что использование культуры фибробластов помимо ускорения регенераторного процесса обеспечивает изменение его характера, нивелируя воспалительные процессы и нормализуя показатели гуморального и клеточного иммунитета. Фетальные фибробласты, помимо прочего, утрачивают поверхностные антигены гистосовместимости при их культивировании in vitro, что снижает вероятность развития реакции трансплантационного иммунитета и обеспечивает успех пересадки. Также доказано, что, благодаря особенностям метаболизма и секреции, фетальные аллофибробласты способствуют заживлению ран без рубцов.

В качестве основы для создания биосинтетического материала нами выбрана стандартная полипропиленовая сетка. Пористость ее способствует свободному проникновению клеточных тел, в частности фибробластов, и прорастанию соединительной ткани. Преимуществом полипропилена является то, что при соприкосновении с ним морфогенез фибробластов не изменялся. Таким образом, помимо того, что полипропилен является интактным материалом по отношению к культуре фибробластов, также было установлено, что адгезия и рост фибробластов на поверхности полипропиленовой сетки без её дополнительной обработки невозможны. Поэтому необходимо было модифицировать поверхность полипропиленовой сетки так, чтобы, с одной стороны, создать матричную основу для действия клеточного субстрата, с другой - стимулировать его активность.

Как было показано в 1979 г. Bell E. с сотрудниками, наиболее благоприятной средой для фибробластов являются коллагеновые гели. Клетки в них распластываются, передвигаются, интенсивно размножаются, сокращают и структурируют гели. Коллаген группирует фибробласты и вызывает направленную миграцию клеток, что является важнейшим фактором для заживления ран. В работе использовался коллаген 1-го типа, полученный из сухожилий крысиных хвостов по изменённой методике D. A. Torchia. Для определения оптимальной концентрации коллагена, необходимой для нанесения геля на полипропиленовый протез, была проведена серия опытов, в которой оценивалась эффективность пропитывания сетчатого протеза коллагеновым гелем различных концентраций и механические свойства полученного протеза. В результате нашего исследования установлено, что оптимальной концентрацией коллагенового геля, обеспечивающей достаточное покрытие им сетки и сохранение её эластических свойств, является концентрация 3 мг/мл. При меньших концентрациях геля не удавалось достигнуть достаточно полного покрытия и прочной фиксации геля на сетке. При больших концентрациях страдали механические свойства биологического протеза Он становился достаточно жёстким и ригидным, плохо моделируемым по поверхности раны материалом.

Предложенная нами методика нанесения культуры эмбриональных фибробластов на полипропиленовую сетку подразумевала предварительное введение фибробластов в коллагеновый гель_, а затем пропитывание сетки полученным составом. Возможен и другой вариант нанесения фибробластов на поверхность протеза: не включение фибробластов в коллагеновый гель, а нанесение их на поверхность пропитанного гелем протеза. Однако, такая методика менее удобна: во-первых, требует дополнительного времени (минимум два часа на адгезию), во-вторых, нанесённые на поверхность фибробласты могут потерять связь с протезом, в-третьих, находясь в составе геля, пропитывающего протез, фибробласты уже располагаются в толще протеза, между его нитями, что также влияет на скорость и эффективность вживления трансплантата.

Для клеток в коллагеновом геле также существует оптимальная концентрация, т. к. клетки для своего распластывания и роста помимо поддерживающего коллагенового геля и среды нуждаются в вырабатываемых ими же факторах, а впоследствии должны своими отростками осуществлять контакт с соседними клетками, протез, было установлено, что концентрация фибробластов 200000 клеток на 1 мл является оптимальной для нанесения на синтетический протез в составе коллагенового геля, т. к. обеспечивает максимально быстрый рост клеточной популяции с 'сохранением ее морфологии и оптимальных условий для её жизнедеятельности. В меньших концентрациях не обеспечивается достаточно быстрый рост клеточной популяции, а в больших - на определённом сроке достигается уровень контактного ингибирования роста, что, как доказано, сопровождается резким снижением интенсивности синтеза белка (на 50%), что, в свою очередь, препятствует ускоренному формированию соединительной ткани и заживлению раны. Имплантация биосинтетических протезов производилась на искусственно созданный дефект передней брюшной стенки без контакта и с контактом с органами брюшной полости. Учитывая то, что коллаген, являющийся в нашем случае дополнительным компонентом биологического покрытия, представляющий собой самостоятельный биологический материал, обладающий низкой антигенностью и способностью стимулировать сепаративные процессы в тканях, а также то, что в литературе имеются данные об экспериментальном применении биотрансплантатов с коллагеновым покрытием, нами дополнительно исследованы пластические свойства биотрансплантатов с биологическим покрытием, представленным коллагеновым гелем без фибробластов. Контролем служили стандартные полипропиленовые сетки, имплантированные в те же позиции, что и в первых двух группах.

Имплантация протезов всех видов на переднюю брюшную стенку без контакта с органами брюшной полости преследовала цель изучить репаративные процессы, протекающие в случае имплантации того или иного вида протеза, а также оценить преимущества вживляемости данных трансплантатов по сравнению друг с другом. При имплантации синтетической сетки с предложенным нами биологическим покрытием отмечен иной характер репаративных процессов. В отличие от описанных выше реакций на имплантацию стандартной полипропиленовой сетки, вживление биотрансплантата проходило практически минуя стадию воспаления, что выражалось отсутствием отёка и инфильтрации тканей в зоне операции, а микроскопически -незначительной лимфо-лейкоцитарной инфильтрацией. Следствием данной особенности явилось более раннее включение регенераторных процессов, что микроскопически выразилось формированием нежной грануляционной ткани уже с 3-х суток. Кроме того, исходом регенераторных процессов, сопровождающих имплантацию синтетического протеза с биологическим покрытием, явилось формирование плотной оформленной волокнистой ткани, что выразилось невозможностью визуально отличить вновь сформированную соединительную ткань от ткани апоневроза организма, а микроскопически характеризовалось образованием на поверхности протеза параллельных пучков коллагеновых волокон, имеющих однонаправленное расположение с волокнами апоневроза. Формирующаяся перипротезная соединительно-тканная капсула способна сморщивать имплантат, не меняя его текстильной структуры, до 70% первоначального размера, что уменьшает надёжность герниопластики (Schumpelick V. 2001). Наличие биологического покрытия на полипропиленовой сетке в нашем случае позволило избежать развитие грубого рубцово-спаечного процесса в перипротезной зоне и предотвратило деформацию и сокращение размеров трансплантата.

При лечении гигантских рецидивных послеоперационных вентральных грыж на одно из первых мест выходит проблема профилактики рубцово-спаечного процесса в области контакта органов брюшной полости с трансплантатом в случае обширных дефектов передней брюшной стенки и невозможности герметизации брюшины. Развитие сращений и спаечного процесса в брюшной полости наблюдается после любого хирургического вмешательства в данной области, однако потенциал этих процессов резко возрастает в присутствии инородного тела, каковым является любой синтетический имплантат, даже самый идеальный. Общим механизмом, ведущим к формированию сращений, является воспалительная реакция с экссудативным компонентом, который содержит большое количество фибриногена. Наложения фибрина образуют первоначальные сращения тканей с синтетическим материалом, далее формируется грануляционная ткань с развитием спаечного и рубцового процесса. Фибринолитическая активность брюшины может резко снижаться в присутствии синтетического материала. Основную роль в этом играют два фактора: наличие зоны ишемии брюшины и недостаточность мезотелиальных клеток последней . Микро- и макроскопические исследования подтвердили развитие спаечного процесса между трансплантатом и органами брюшной полости в зоне их контакта в случае имплантации полипропиленовой сетки без покрытия и выявили отсутствие каких - либо спаек при имплантации полипропиленовой сетки с биологическим покрытием. Это происходило благодаря формированию на поверхности биопротеза, обращенной в брюшную полость, слоя мезотелиальных клеток, зарегистрированных уже на 10-е сутки эксперимента как слой располагающихся на всей поверхности протеза уплощённых клеток, дифференцировавших к 35-м и 90-м суткам в мезотелиальные .

Таким образом, в эксперименте доказано преимущество использования предложенного нами биосинтетического трансплантата, заключающееся в ускорении и изменении репаративных процессов, завершающихся формированием функционально состоятельной регенераторной ткани, сходной по строению с собственными тканями организма, а также позволяющее избежать многих осложнений, связанных с применением синтетических материалов. К сожалению, клиническое применение созданного нами биологического протеза имеет некоторые ограничения связанные с сохраняющейся плюоропотентностью фетальных фибробластов с возможностью их бластной трансформации, проблемами с производством, стерилизацией и хранением материала.

В основу клинической части исследования положено наблюдение 417 больных с послеоперационными вентральными грыжами находившихся на лечении в клинике факультетской хирургии СПбГМУ им. акад. И.П.Павлова с 1998 по 2007 гг. Клиническая часть исследования была разделена на несколько основных этапов: 1) определение причин образования послеоперационных вентральных грыж, 2) создание патогенетически обоснованного варианта протезирования передней брюшной стенки и сравнение его с наиболее широко используемыми способами аллопластики, 3) определение клинических, лабораторных и биогенетических показателей степени биоинертности новых и традиционно используемых материалов для протезирования передней брюшной стенки, 4) выявление клинико-биогенетических маркеров неспецифической дисплазии соединительной ткани, как фактора риска образования и рецидива послеоперационных вентральных грыж.

При анализе причин возникновения грыж у 174 больных было выяснено, что чаще ПОВГ встречались после экстренных операций по поводу острых хирургических и гинекологических операций на органах брюшной полости. Более чем у половины наших пациентов были выявлены факторы, влияющие на течение послеоперационного периода (нагноение, эвентрация, перитонит). Вместе с тем почти у 40% больных причину образования грыжи выявить не удалось

Анализируя сопутствующую патологию, мы обратили внимание на пациентов с клиническими признаками неспецифической дисплазии соединительной ткани. Большое количество пациентов с патологическим ожирением, аневризмой брюшного аорты, заболевания венозной системы, геморроем, обструктивными заболеваниями легких, грыжами другой локализации позволило нам предположить, что у определенной части из них изменения в мышечно-фасциальном каркасе передней брюшной стенки носят структурный характер, связанный с нарушением роста и обновления соединительной ткани, что неизменно приводит к формированию послеоперационной грыжи. Но не только врожденные дизэмбриогенезы соединительной ткани явились причиной, предрасполагающей к формированию ПОВГ. Косвенным подтверждением этого служит то, что женщин в нашем исследовании было почти в три раза больше. Это подтверждает мнение отдельных авторов на возможное влияние эстрогенов на качество формируемого послеоперационного рубца (Lynen-Jansen P.). Все выше изложенное послужило поводом для исследования нарушений обмена компонентов экстрацеллюлярной матрицы у наших больных. Второй причиной, побудившей нас к подобному исследованию было то, что у половины больных с рецидивами после протезирующей герниопластики независимо от материала и метода протезирования были выявлены клинические признаки дисплазии.

Для изучения влияния нарушений обмена компонентов экстрацеллюлярного матрикса были проведены исследования экспрессии гена коллагена I и III типа, матричной металлопротеиназы 1 (коллагеназы) и ее ингибитора в лейкоцитах в периферической крови забранной до операции, и участке апоневроза передней брюшной стенки в зоне оперативного вмешательства. Сравнительное клиническое исследование проведено, в период с 2005 по 2007 год. Исследовано 40 больных, перенесших протезирование передней брюшной стенки сетчатым имплантатом по поводу послеоперационных вентральных грыж, причём 20 пациентов имели клинические признаки дисплазии соединительной ткани (I группа). У 20 больных (II группа), признаков неспецифической дисплазии и коллагенопатии выявлено не было. Группой сравнения послужили 20 больных оперированных по поводу острых хирургических заболеваний органов брюшной полости (III группа). Для большей корректности исследования во всех группах были исключены пациенты с заболеваниями, способными повлиять на обмен коллагена (сахарный диабет, ожирение, онкологические заболевания).

При сравнении экспрессии генов коллагена I и III типа, как в лейкоцитах периферической крови, так и апоневрозе достоверных отличий у больных II и III групп выявлено не было. У больных с клиническими признаками неспецифической дисплазии соединительной ткани (варикозная болезнь вен, геморрой, аневризма аорты, патология опорно-двигательного аппарата и.т.п.) выявлено достоверное усиление экспрессии гена коллагена III и соотношения коллагенов III/I по сравнению с контролем. Кроме того, выявлено достоверное увеличение продукции ММР I у пациентов I группы (рис.2).

.

Рис. 2. Уровни экспрессии генов в ткани апоневроза передней брюшной стенки

Эти показатели согласуются с данными, описанными Klinge U., Schumpelick V. 2001, которые нашли повышение количества коллагена с одновременным снижением соотношения I/III за счет повышения последнего у больных с послеоперационными и особенно рецидивными грыжами по сравнению с контролем более чем в два раза. Мы не выявили подобного существенного повышение экспрессии гена коллагена, что возможно связано с недостаточным объемом обследованных больных. Выявленные нарушения обмена экстрацеллюлярной матрицы у больных с неспецифической дисплазией соединительной ткани являются на наш взгляд показанием к превентивному протезированию передней брюшной стенки в лечении послеоперационных вентральных грыж у данной категории пациентов.

С целью улучшения результатов оперативного лечения ПОВГ в клинике был разработан оригинальный способ протезирования передней брюшной стенки с расположением протеза между задней поверхностью мышечно-фасциального футляра и поперечной фасции (рис 3). На данную модификацию способа Stoppa-Rives получен патент на изобретение №2270614.

Рис. 3. Схема протезирования брюшной стенки сетчатым имплантатом при послеоперационных вентральных грыжах.

1.- края грыжевых ворот; 2. -сетчатый имплантат; 3. - непрерывный шов атравматической нитью; 4. - непрерывный шов атравматической нитью; 5. - поперечная фасция живота (Fascia endoabdominalis).

Преимущества предложенного метода состоят в том, что при протезировании как бы создается новая поперечная фасция, которая фиксируется у передней брюшной стенки интраабдоминальным давлением. Нет необходимости в обширной препаровке подкожной клетчатки для создания ложа протеза, что позволяет избежать дополнительной травмы кровеносных и лимфатических сосудов и уменьшает возможность развития сером в послеоперационном периоде. Фиксация протеза к поперечной фасции снижает риск интраоперационного повреждения органов брюшной полости при обязательно выполненном герниоадгезиолизисе, протез в этой позиции не только усиливает переднюю брюшную стенку механистически, но и постепенно становится новой точкой опоры, к которой крепятся боковые мышцы живота, создавая искусственную белую линию.