3D-скаффолд их пластины пористого никелида титана и гемостаз в хирургии таза

Размещено на http://www.allbest.ru/

Томский областной онкологический диспансер

Сибирский государственный медицинский университет

3D-СКАФФОЛД ИЗ ПЛАСТИНЫ ПОРИСТОГО НИКЕЛИДА ТИТАНА И ГЕМОСТАЗ В ХИРУРГИИ ТАЗА

Парфирьева Е.М., Ивченко А.О, Ивченко О.А.

г. Томск

Введение

Кровотечение является грозным осложнением, а в ряде случаев и фатальным как при оперативных вмешательствах, так и при соматической патологии, ранениях и механических травмах.

Отсутствие эффективных способов гемостаза нередко ограничивает возможности хирургического способа лечения и может служить причиной смерти больного от профузного кровотечения в интраоперационном, а также в раннем послеоперационном периодах [1-4].

В хирургии таза ранение магистральных сосудов приносит меньше хлопот, нежели кровотечение из пресакрального венозного сплетения.

Для остановки такого вида кровотечения используют, как правило, механические (тугая тампонада зоны крестца через промежностную рану баллонами и компрессами, наложение кровоостанавливающих «кнопок», клипс, гвоздей; электрокоагуляция, аргон) и биологические способы (сварка фрагмента сальника или мышцы, использование комбинированных рассасывающихся гемостатических желатиновых губок, цианакрилатного клея и их производных, окисленной целлюлозы, коллагена), или их сочетания. Однако данные методы имеют свои недостатки, такие как низкая надежность, большая кровопотеря и продолжительность процедуры [5-16].

Новым эффективным методом остановки кровотечения является использование пористых пластин из никелида титана.

Цель исследования. В условиях эксперимента описать гемостатический механизм при использовании пористых пластин из никелида титана.

Материалы и методы

В качестве материала для изготовления пористой пластины использовался сплав на основе никелида титана, приготовленный методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

Эксперимент проводился на беспородных половозрелых белых крысах массой 200-250 г.

Уход за экспериментальными животными и их содержание в условиях вивария были стандартными и соответствовали требованиям приказов “Санитарные правила по устройству, оборудованию и содержанию вивариев” No1045-73 от 06.04.1973, а также No1179 от 10.10.1983 МЗ СССР, No267 от 19.06.2003 МЗ РФ, “Правилам по обращению, содержанию, обезболиванию и умерщвлению экспериментальных животных”, утвержденным МЗ СССР (1977) и МЗ РСФСР (1977), принципам Европейской конвенции (Страсбург, 1986) и Хельсинкской декларации всемирной медицинской ассоциации о гуманном обращении с животными (1996) [17-18].

Под общей анестезией выполнялась лапаротомия, рассекалась брюшина малого таза ниже бифуркации общих подвздошных сосудов, параллельно прямой кишке слева. Искусственно травмировались ветви хвостовой вены, в зону создаваемого кровотечения после осушивания устанавливалась пластина среднепористого никелида титана (с размером пор 300 - 450 мкм), с проницаемостью 12•10-9, площадью 0,8 -1,2 см2. Производилось механическое прижатие пластины к крестцовым позвонкам в течение 2-3 мин до остановки кровотечения. Осуществлялся контроль на эффективность гемостаза (отсутствие подтекания крови из-под пластины), и надежность фиксации импланта (пинцетом). Вывод из эксперимента проводился равными партиями в сроки: 1сут, 1 нед (что важно для оценки риска отсроченных\поздних кровотечений)

Проводилась электронная микроскопия с исследованием поверхности пластины, ее слома для определения заполнения пористой структуры тканью. Светооптической микроскопии подвергались ткани вокруг пластины после ее эксцизионного извлечения с окраской гематоксилином Гарриса и эозином. Для выявления коллагеновых волокон и оценки их зрелости дополнительно окрашивали по Mallory

пластина никелид титан гемостатический

Результаты и обсуждение

При электронной микроскопии - к концу 1 суток эксперимента помимо свежих эритроцитарных масс, наличие которых обусловленно извлечением пластины из тела животного, на поверхности и, особенно, в порах пластины, обнаружены рыхлые паутинообразные тяжи фибрина со склеенными слабо и четко контурируемыми эритроцитами (рис.1).

Рис. 1 Электронная микроскопия поверхности пластины при увеличении *1000 через 1 сут эксперимента. На поверхности и, особенно, в порах пластины, определяются рыхлые паутинообразные тяжи фибрина со склеенными эритроцитами

При окраске по Mallory в сгустке фибрин представлен массами бледно сиреневыми мелкозернистыми массами и светло-голубыми тонкими переплетающимися волокнами (рис. 2.). В соединительной ткани, вдоль сосудов встречается много лейкоцитов, среди которых преобладают полиморфноядерные. Их количество около сгустка больше, чем в других участках.

Рис. 2 Мышцы таза крысы после удаления пористого имплантата из никелида титана в 1 сутки эксперимента. Сгусток, сформировавшийся на поверхности имплантата. Сгусток образован преимущественно фибрином (а), лейкоцитами (б) и небольшим количеством эритроцитов (в). Окраска по Mallory

Таким образом, через 1 сутки после «манипуляции», в месте имплантации формируются смешанные кровяные свертки. Наблюдаются признаки воспаления в виде венозного застоя (гиперемии) и воспалительного инфильтрата.

К концу 1 недели идет организация сгустка, при этом развивается выраженная экссудативная реакция. В порах пластины тяжи фибрина более оформленные, толстые со слабо контурируемыми и бесформенными эритроцитами (рис.3).

Рис. 3 Электронная микроскопия слома пластины при увеличении *1000 через 1 нед. эксперимента. Тяжи фибрина более оформленные

Наблюдаются изменения и в сгустке. Он становится более рыхлым, лейкоцитов в нем меньше, чем на предыдущем сроке. Фибрин представлен оформленными переплетающимися нитями. (рис 4.)

Рис. 4 Мышцы таза крысы после удаления пористого имплантата из никелида титана на 7-е сутки эксперимента. Врастание молодой соединительной ткани со стороны эндомизия в сторону имплантата (а). Выраженный лейкоцитарный инфильтрат (б) и гиперемия сосудов (в) в рыхлой соединительной ткани. Окраска гематоксилином и эозином

Таким образом, к концу 1 недели наблюдаются признаки организации сгустка, при этом развивается выраженная экссудативная воспалительная реакция.

Обсуждение

Объемные трехмерные пористые элементы являются наиболее перспективными биоконструкциями. Они имеют оптимальную физико-химическую поверхность, обеспечивать начальную адгезию необходимого количества клеток, большое поровое пространство, адекватный размер пор и необходимое распределение пор по размерам для стимуляции пролиферации клеток и повышения их жизнеспособности. Что особо важно, имеют взаимосвязанную открытую (проникающую) поровую систему для обеспечения питания и вывода метаболитов [19].

Принцип 3D-скаффолдов заложен и в нашем методе остановки венозного кровотечения, основанной на всех уникальных свойствам пористого-проницаемого сплава на основе никелида титана: адгезия в зоне кровотечения, капиллярность и смачиваемость кровью (адсорбция белков и активация тромбоцитов), созревание сгустка и его ретракция в порах пластины с дополнительной самофиксацией, биоинертность и долговечность [20-23].

Выводы

Исходя из физико-технических свойств используемого материала, а также полученных морфологических данных после имплантации пластин в зону кровотечения из пресакрального венозного сплетения можно утверждать следующее:

1. Пористый материал из никелида титана обладает собственными адгезивными свойствами.

2. Пластина хорошо смачивается жидкими средами организма, позволяя тканевой жидкости и эритроцитам быстро проникать вглубь, за счет регулируемых в ходе синтеза распределения пор по размерам.

3. Непосредственно в пористой структуре имплантата образуются сгустки крови.

4. Формирующиеся в порах имплантата никелида титана сгустки крови организуются с образованием рыхлых волокон фибрина к концу 1 суток после имплантации, благодаря чему пластина дополнительно самофиксируется на участке кровотечения. Все это обеспечивает надежный гемостаз и снижает риск отсроченного кровотечения в этой области. Формирование более зрелых волокон фибрина выявляется к концу 1 недели после имплантации.

Авторы заявляют об отсутствии финансирования при проведении исследования.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Список использованных источников

1. Aniruddha Basak, Suiyibangbe, Lokendra, Ch. Arun Kumar, G. S. Moirangthem. Pre-Sacral Venous Plexus Bleed during Laparoscopic/Open APR: A Rare Case Report. Journal of Evolution of Medical and Dental Sciences 2015; Vol. 4, Issue 50, June 22; Page: 8774-8778, DOI: 10.14260/jemds/2015/1271

2. Beuran M, Stoica B, Tгnase I, Negoi I, Pгun S; Massive intraoperative bleeding after laparoscopic assisted abdominoperineal resection: a case report and systematic review of the literature. Chirurgia (Bucur). 2015 Mar-Apr;110(2):165-70.

3. Casal Nъсez JE, Vigorita V, Ruano Poblador A, Gay Fernбndez AM, Toscano Novella MБ, Cбceres Alvarado N, Pйrez Dominguez L. Presacral venous bleeding during mobilization in rectal cancer. World J Gastroenterol. 2017 Mar 7;23(9):1712-1719. DOI: 10.3748/wjg.v23.i9.1712.

4. Florian-Rodriguez ME, Hamner JJ, Corton MM. First sacral nerve and anterior longitudinal ligament anatomy: clinical applications during sacrocolpopexy. Am J Obstet Gynecol. 2017 Nov;217(5):607.e1-607.e4. DOI: 10.1016/j.ajog.2017.07.008.

5. Casal Nъсez JE, Martнnez MT, Poblador AR. Electrocoagulation on a fragment of anterior abdominal rectal muscle for the control of presacral bleeding during rectal resection. Cir Esp. 2012;90:176-179. DOI:10.1016/j.ciresp.2011.10.015

6. Casal Nъсez JE1, Pйrez Domнnguez L1, Vigorita V1, Ruano Poblador A1. Efficacy of rectus muscle fragment welding in the control of presacral venous bleeding. ANZ J Surg. 2018 Mar;88(3):182-184. DOI: 10.1111/ans.13687.

7. Celentano V, Ausobsky JR, Vowden P. Surgical management of presacral bleeding. Ann R Coll Surg Engl. 2014;96:261-265. DOI: 10.1308/003588414X13814021679951

8. Holman FA, van der Pant N, de Hingh IH, Martijnse I, Jakimowicz J, Rutten HJ, Goossens RH. Development and clinical implementation of a hemostatic balloon device for rectal cancer surgery. Surg Innov. 2014;21:297-302. DOI: 10.1177/1553350613507145.

9. Jiang J, Li X, Wang Y, Qu H, Jin Z, Dai Y. Circular suture ligation of presacral venous plexus to control presacral venous bleeding during rectal mobilization. J Gastrointest Surg. 2013;17:416-420. DOI: 10.1007/s11605-012-2028-x.

10. Kandeel A, Meguid A, Hawasli A. Controlling difficult pelvic bleeding with argon beam coagulator during laparoscopic ultra low anterior resection. Surg Laparosc Endosc Percutan Tech. 2011 Feb;21(1):e21-3. DOI: 10.1097/SLE.0b013e3182054f13.

11. Kittipat Charoenkwan. Use of the Bakri postpartum balloon in a patient with intractable pelvic floor hemorrhage. American journal of obstetrics&gynecology. September 2013Volume 209, Issue 3, Pages 277.e1-277.e5 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ajog.2013.06.043

12. Lopez-Lopez V, Abrisqueta J, Lujan J, Ferreras D, Parrilla P. Treatment of presacral bleeding after colorectal surgery with Bakri balloon. Cir Esp. 2016;94:303-305. DOI: 10.1016/j.ciresp.2015.12.003.

13. Nasralla D, Lucarotti M. An innovative method for controlling presacral bleeding. Ann R Coll Surg Engl. 2013;95:375-376. DOI: 10.1308/003588413X13629960046877e.

14. Ozsoy M, Ozsoy Z, Sahin S, Arikan k. An Alternative Technique in the Control of Massive Presacral Rectal Bleeding: Fixation of GORE-TEX® Aortic Patch. Niger J Surg [serial online] 2018 [cited 2018 Apr 12];24:60-2. DOI: 10.4103/njs.NJS_36_17

15. Saurabh S, Strobos EH, Patankar S, Zinkin L, Kassir A, Snyder M. The argon beam coagulator: a more effective and expeditious way to address presacral bleeding. Tech Coloproctol. 2014;18:73-76. DOI: 10.1007/s10151-012-0915-5.

16. Zhang CH, Song XM, He YL, Han F, Wang L, Xu JB, Chen CQ, Cai SR, Zhan WH. Use of absorbable hemostatic gauze with medical adhesive is effective for achieving hemostasis in presacral hemorrhage. Am J Surg. 2012;203:e5-e8. DOI:10.1016/j.amjsurg.2010.06.026

17. Каркищенко Н.Н., Грачева С.В. (ред.) Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских технологиях. М.: Профиль; 2010:358. [ N.N.Karkishhenko S.V.Gracheva. Guide to laboratory animals and alternative models in biomedical technology. Moscow: Profile; 2010:358] (in Russ)

18. Курзанов А.Н., Заболотских Н.В. Экспериментирование на животных в рамках образовательного процесса в ракурсе биоэтики// Международный журнал экспериментального образования. - 2013. - № 4. - С. 155-158 [ Kurzanov A.N., Zabolotskih N.V. Experimenting on animals as part of the educational process in the bioethical perspective// International Journal of Experimental Education. - 2013. - № 4. - Р. 155-158] (in Russ).

19. Kokorev О.V., Hodorenko V.N., Dambaev G.Ts., Gunther V.E. Evaluation of Porous TiNi-based Alloy as a Scaffold for Liver Tissue Engineering. Shape Memory Biomaterials and Implants in Medicine (SMBIM); 2017 May 1- May 3; Busan, South Korea. KnE Materials Science; 2017. 496p.

20. Гюнтер В.Э. Направления создания уникальных технологий в медицине на основе нового поколения биосовместимых материалов и имплантатов с памятью формы. Импланты с память формы. 2017; 1-2: 5-10. [Gunther V.E. The directions of creating unique technologies in medicine based on a new generation of biocompatible materials and implants with shape memory. Implanty s pamyat'yu formy = Implants with shape memory. 2017; 1-2: 5-10 (in Russ)]

21. Кокорев О.В., Ходоренко В.Н., Аникеев С.Г., Дамбаев Г.Ц., Гюнтер В.Э. Особенности клеточной интеграции в пористо-проницаемых имплантатах из никелида титана. Импланты с памятью формы. 2017; 1-2: 53-56 [Kokorev O.V., Hodorenko V.N., Anikeev S.G., Dambaev G.C., Gunther V.E. Features of cellular integration in porous-permeable implants of nitinol. Implanty s pamyat'yu formy = Implants with shape memory. 2017; 1-2: 53-56 (in Russ)]

22. Кокорев О.В., Ходоренко В.Н., Чекалкин Т.Л., Дамбаев Г.Ц., Kim Ji-Soon, Гюнтер В.Э. Структурная оценка пористо-проницаемых материалов на основе никелида титана, для использования в качестве материала имплантатов - носителей клеточных культур. Импланты с памятью формы. 2017; 1-2: 27-33 [ Kokorev O.V., Hodorenko V.N., Chekalkin T.L., Dambaev G.C., Kim Ji-Soon, Gunther V.E. Structural evaluation of porous-permeable materials based on nitinol, for use as a material implants - carriers of cell cultures. Implanty s pamyat'yu formy = Implants with shape memory. 2017; 1-2: 27-33 (in Russ)]

23. Bystrov S.V., Ivchenko A.O., Ivchenko O.A., Chiryev A.I., and Gavrilin E.V. Ultimate Venous Hemostasis Method. Shape Memory Biomaterials and Implants in Medicine (SMBIM); 2017 May 1- May 3; Busan, South Korea. KnE Materials Science; 2017. 496p. https://doi.org/10.18502/kms.v2i1.831

Размещено на Allbest.ru