Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БИОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТАНДАРТНЫХ, ЛЕГКИХ И КОМПОЗИТНЫХ ЭНДОПРОТЕЗОВ ДЛЯ ПЛАСТИКИ БРЮШНОЙ СТЕНКИ ПОСЛЕ ИХ ИМПЛАНТАЦИИ

Нетяга А.А. 1 Парфенов А.О. 2 Жуковский В.А. 3
1 ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет Минздрава России»
2 ФГКВОУ ВПО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МОРФ»
3 ООО «Линтекс»
В статье представлены результаты экспериментального исследования эндопротезов Эсфил стандартный, Унифлекс стандартный, Эсфил легкий, Ультра-Про при имплантации в ткани брюшной стенки экспериментальных животных. По данным макроскопического анализа установлено, что при имплантации стандартных эндопротезов Эсфил и Унифлекс отмечается полное прорастание и формирование полноценной соединительно-тканной капсулы к 30 суткам эксперимента. В результате проведенных биомеханических испытаний наиболее эластичный комплекс, состоящий из эндопротеза и соединительнотканной капсулы, при измерении как вдоль петельного ряда, так и вдоль петельного столбика формировался в группах Унифлекс стандартный и Эсфил легкий. Результаты исследования показали, что все эндопротезы (стандартные, легкие и композитные) обладают различными физико-механическими свойствами. Эти различия могут определять характер течения раневого процесса после имплантации и качество образовавшейся соединительной ткани вокруг материалов. Таким образом, для профилактики осложнений, связанных с негативным влиянием эндопротеза на брюшную стенку, перспективным является использование материалов, способствующих формированию наиболее эластичной и наименее грубой соединительнотканной капсулы. К таким материалам можно отнести легкие варианты эндопротезов, а также имплантаты, изготовленные на основе поливинилиденфторида.
грыжа живота
эндопротез Эсфил стандартный; эндопротез Унифлекс стандартный; эндопротез Эсфил легкий; эндопротез Ультра-Про
1. Егиев В.Н. Герниопластика без натяжения в лечении послеоперационных вентральных грыж / В.Н. Егиев, М.Н. Рудакова, М.В. Сватовский // Хирургия. – 2000. – № 6. – С. 18–22.
2. Жуковский В.А. Полимерные эндопротезы для герниопластики // Санкт-Петербург: Изд-во Эскулап, 2011. – С. 14–54.
3. Морфологическая характеристика тканевой реакции в зоне имплантации сетчатых эндопротезов PROLEN и VIPRO / Е.А. Дубова, Н.В. Филаткина, Д.В. Чижов, А.И. Щеголев // Герниология. – 2005. – № 4. – С. 30–34.
4. Сравнительная оценка тканевой реакции на имплантацию «тяжелых» и «облегченных» сеток, применяемых в герниологии / В.Н. Егиев, А.И. Щеголев, Е.А. Дубова, Д.В. Чижов, Н.В. Филаткина // Герниология. – 2006. – № 3. – С.16.
5. Тимошин А.Д. Хирургическое лечение паховых и послеоперационных грыж брюшной стенки / А.Д. Тимошин, А.В. Юрасов, A.Л. Шестаков. – М.: Триада-Х, 2003. – 144 с.
6. Хирургия грыж брюшной стенки с пластикой «без натяжения» / В.А. Зотов, С.Г. Штофин, В.В. Шестаков, В.В. Овчинников // Вестник герниол. – М., 2006. – № 2. – С. 81–86.
6. Экспериментально-клиническая оценка применения эндопротеза на основе поливинилиденфторидных мононитей для пластики брюшной стенки / Б.С. Суковатых, А.А. Нетяга, А.И. Бежин, Н.М. Валуйская [и др.] // Анналы хирургии. – 2009. – № 4. – С. 45–49.
8. Эндопротезирование брюшной стенки с лифтингом мышечно-апоневротических тканей гипогастральной области в лечение вентральных грыж больших размеров / Б.С. Суковатых, Н.М. Валуйская, А.А. Нетяга, Е.В. Герасимчук, В.А. Жуковский // Человек и его здоровье. – 2012.– № 3.  – С. 88–92.
9. Berrevoet F. Comparable results with 3-year follow up for large-pore versus small-pore meshes in open incisional hernia repair / F. Berrevoet, L. Maes, L. De Baerdemaeker // Surgery. – 2010. – № 5 – P. 969–975.
10. Impact of heavy polypropylene mesh and composite light polypropylene and polyglactin 910 on the inflammatory response / G. Di Vita, R. Patti, T. Barrera, F. [et al] // Surgical innovation. – 2010. –№ 17. – P. 229–235.
11. Klinge U. PVDF as a new polymer for the construction of surgical meshes / U. Klinge, B. Klosterhalfen, A.P. Ottinger [et al] // Biomaterials. – 2002. – Vol. 23, № 16. – P. 3487–3493.
12. Klinge U. Shrinking of polypropylene mesh in vivo: an experimental study in dogs / U. Klinge, B. Klosterhalfen, M. Muller [et al] // Eur. J. Surg. – 1998. – Vol. 164, № 12. – P. 965–969.
13. Light weight meshes in incusional hernia repair / V. Shumpelick, U. Klinge, R. Rosh, K. Junge // J. Minim Fccess Surg. – 2006. – № 2. – P. 117–123.
14. Long term outcome and quality of life after open incisional hernia repair- light versus heavy weight meshes / R. Launder, C. Chuapponi, Q. Linhuber, T. Mussak // BMC Surg. – 2011. – № 11. – P. 25.
15. The effect of ultrapro or prolene mesh on postoperative pain and well-being following endoscopic Totally Extraperitoneal (TEP) hernia repair (TULP): study protocol for a randomized controlled trial / N. Schouten, T. van Dalen, N. Smakman, S.G. Elias [et al] // Trials. – 2012. – № 1. – P. 76.

Герниопластика без натяжения с использованием для закрытия дефекта брюшной стенки эндопротезов в последнее десятилетие доказала свои неоспоримые преимущества: удалось снизить частоту рецидивов с 10–30 до 0,1–1 %, уменьшение операционной травмы, возможность отказа от наркотических анальгетиков, сокращение времени пребывания больного в стационаре, упрощение операционной техники [1, 5, 6]. Однако по мере накопления клинического опыта и получения новых данных фундаментальных исследований выяснилось, что применение стандартных эндопротезов приводит к развитию у пациентов таких осложнений, как нарушение функции брюшного пресса, боль в области послеоперационного рубца, появление парестезий и чувства инородного тела, что значительно снижает качество жизни пациентов [8, 9, 12, 13].

Считается, что путем решения этой проблемы является создание эндопротезов со сниженным количеством материала. Это достигается увеличением размера ячейки в структуре сетчатого эндопротеза, использованием нитей меньшего диаметра (легкие эндопротезы), введением в структуру рассасывающихся нитей (композитные материалы) [2]. Как показывают литературные данные, вокруг таких материалов, имплантированных в ткани брюшной стенки, формируется более тонкая, менее грубая и более эластичная соединительно-тканная капсула, что позволяет уменьшить количество имплантат-ассоциированных осложнений и адаптировать эндопротез к физиологическим параметрам брюшной стенки [3, 4]. Так, результаты клинических исследований композитных материалов Vipro, Vipro II, Ultrapro (Johnson& Johnson, USA) показывают их преимущества перед стандартными эндопротезами [10, 15].

Однако в литературе отсутствуют данные, подтверждающие данное преимущество легких и композитных материалов, заключающиеся в особенностях реакции соединительной ткани на имплантат, что и послужило целью настоящего исследования.

Материалы и методы исследования

Для реализации цели исследования нами были использованы следующие эндопротезы: Эсфил стандартный – классический сетчатый эндопротез из монофиламентного полипропилена (ПП); Унифлекс стандартный – эндопротез из поливинилиденфторидных (ПВДФ) мононитей; Эсфил легкий, обладающий меньшей материалоемкостью в сравнении со стандартным аналогом. Все материалы производства ООО «Линтекс», г. Санкт-Петербург. Для сравнения использовали композитный эндопротез Ультрапро, состоящий из нерассасывающихся монофиламентных ПП волокон и рассасывающихся полиглекапроновых волокон (Johnson & Johnson, США).

Эксперименты были выполнены на 36 кроликах. В условиях операционного блока с соблюдением правил асептики и антисептики указанные эндопротезы размером 50×100 мм имплантировались животным в область переднего отдела брюшной стенки по методике onlay. Животные выводились из эксперимента на 7, 30 и 90 сутки после операции. На этих сроках проводилось макроскопическое изучение реакции окружающих тканей на эндопротез и биомеханические испытания эндопротезов в сформированных соединительнотканных капсулах.

При макроскопическом исследовании фиксировали наличие осложнений (скопление серозной или геморрагической жидкости, наличие нагноений) и оценивали деформацию (сморщивание) эндопротеза, которую выражали в процентах уменьшения площади материала относительно его исходного размера.

Для биомеханических измерений отделяли сетки с их соединительнотканной капсулой от мышц и исследовали на разрывной машине РТ-250 в соответствии с ГОСТ 8847–85 и приложением к нему. Регистрировалось удлинение полоски при нагрузке 16 Н и разрывная нагрузка. При этом считали, что первый показатель характеризовал эластические свойства сформированной соединительнотканной капсулы, а второй – ее прочностные свойства. Для возможности сделать такое заключение аналогичным образом определяли исходные значения физико-механических свойств эндопротезов до их имплантации в ткани. Измерения проводили как в направлении петельного ряда, так и петельного столбика (рис. 1).

pic_38.tif

Рис. 1. Направление проведения измерений (схема)

Все количественные показатели, полученные в ходе исследования, были подвергнуты статистической обработке с использованием методов непараметрической статистики.

Результаты исследования и их обсуждение

При аутопсии макроскопически было выявлено, что при имплантации стандартных эндопротезов Эсфил и Унифлекс отмечается полное прорастание и формирование полноценной соединительно-тканной капсулы к 30 суткам эксперимента. Однако при имплантации эндопротеза Унифлекс в сравнении с Эсфил формировалась более равномерная капсула без избыточной складчатости и утолщений, что подтверждалось меньшей степенью сморщивания этого материала на всех сроках наблюдения (рис. 2). Последний показатель может косвенно свидетельствовать о менее грубой соединительной ткани, формирующейся вокруг эндопротеза [12]. Меньшие показатели сморщивания материала и равномерное прорастание соединительной тканью отмечались и после имплантации материала Эсфил легкий. При имплантации эндопротеза Ультрапро на ранних сроках макроскопически отсутствовало прорастание соединительной тканью. На поздних сроках вокруг эндопротеза формировалась соединительно-тканная капсула с участками утолщения, выраженной деформацией и сморщиванием материала.

pic_39.wmf

Рис. 2. Степень сморщивания изучаемых материалов

Далее, нами была предпринята попытка объяснить различия в полученных результатах исходными физико-механическими свойствами изучаемых эндопротезов, а именно – показателем эластичности, измеряемой величиной их удлинения при нагрузке 16 Н. Было выявлено, что исходно до имплантации в ткани наибольшая эластичность была характерна для эндопротезов Унифлекс стандартный и Эсфил легкий, особенно в направлении петельного столбика (рис. 3). Как было указано ранее, после имплантации этих материалов формировалась наиболее равномерная соединительнотканная капсула.

аpic_40.wmfбpic_41.wmf

Рис. 3. Удлинение изучаемых материалов при нагрузке 16 Н до имплантации в ткани и в сформированной соединительнотканной капсуле на разных сроках после имплантации: а – в направлении петельного ряда; б – в направлении петельного столбика

Как видно из рис. 3, в дальнейшем, после имплантации в ткани происходило изменение исходных показателей удлинения образцов при нагрузке 16 Н за счет образования вокруг эндопротезов соединительнотканной капсулы. Так, на 7 сутки происходило увеличение удлинения с последующим снижением величины этого показателя, что отражало динамику физико-механических свойств формирующейся соединительной ткани. В результате, наиболее эластичный комплекс, состоящий из эндопротеза и соединительнотканной капсулы, при измерении как вдоль петельного ряда, так и вдоль петельного столбика формировался в группах Унифлекс стандартный и Эсфил легкий. В группе Ультра Про данные измерения выполнить не представлялось возможным, поскольку в направлении петельного ряда при нагрузке менее 7 Н происходил разрыв образцов.

В то же время интерес представляла характеристика прочности формирующегося комплекса «эндопротез-соединительная ткань», измеряемая величиной разрывной нагрузки (рис. 4).

аpic_42.wmfбpic_43.wmf

Рис. 4. Разрывная нагрузка изучаемых материалов до имплантации в ткани и в сформированной соединительнотканной капсуле на разных сроках после имплантации: а – в направлении петельного ряда; б – в направлении петельного столбика. Примечание: различия достоверны (p < 0,05) между эндопротезами: 1 – по отношению к Эсфил стандартный; 2 – по отношению к Эсфил легкий; 3 – по отношению к Унифлекс стандартный

Как видно из рис. 4, наибольшими прочностными характеристиками (вдоль петельного ряда) как до имплантации (исходные значения), так и после формирования комплекса «эндопротез-соединительная ткань» обладал эндопротез Эсфил стандартный, а вдоль петельного столбика – Ультрапро. В последнем случае происходило постепенное снижение прочностных свойств за счет биодеструкции рассасывающегося компонента композитного материала. Менее прочный «протезный апоневроз» был характерен для эндопротезов Эсфил легкий и Унифлекс стандартный.

Следовательно, результаты исследования показали, что все эндопротезы (стандартные, легкие и композитные) обладают различными физико-механическими свойствами. Эти различия могут определять характер течения раневого процесса после имплантации и качество образовавшейся соединительной ткани вокруг материалов.

Так, после имплантации в ткани наиболее эластичная и менее прочная (а соответственно и менее грубая) капсула формировалась при имплантации легких эндопротезов (Эсфил легкий). Однако сходные показатели были выявлены и при имплантации эндопротеза Унифлекс стандартный. Последнее может быть связано с исходно большей эластичностью поливинилиденфторида, что подтверждается литературными данными [11]. При макроскопической оценке изменений в тканях в этих группах отмечались минимальные признаки утолщений соединительно-тканных капсул, складчатости и деформации имплантированных материалов.

После имплантации композитного эндопротеза Ультрапро вокруг материала формировалась прочная, грубая и минимально эластичная соединительнотканная капсула. Макроскопически наблюдалось отсутствие прорастания материала соединительной тканью на ранних сроках и дальнейшее формирование капсулы с участками утолщения и деформацией материала. Это может быть связано с исходной анизотропией прочностных свойств эндопротеза, а также с наличием рассасывающегося компонента в его структуре, способствующей пролонгированию воспалительной реакции тканей после имплантации.

Заключение

Таким образом, для профилактики осложнений, связанных с негативным влиянием эндопротеза на брюшную стенку, перспективным является использование материалов, способствующих формированию наиболее эластичной и наименее грубой соединительнотканной капсулы. К таким материалам можно отнести легкие варианты эндопротезов, а также имплантаты, изготовленные на основе поливинилиденфторида, которые, по данным литературы, превосходят полипропиленовые по биосовместимости [7].

Рецензенты:

Бежин А.И., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой оперативной хирургии и топографической анатомии Курского государственного медицинского университета, г. Курск;

Иванов А.В., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой гистологии, цитологии и эмбриологии Курского государственного медицинского университета, г. Курск.

Работа поступила в редакцию 17.10.2013.


Библиографическая ссылка

Нетяга А.А., Парфенов А.О., Жуковский В.А. СРАВНИТЕЛЬНОЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БИОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТАНДАРТНЫХ, ЛЕГКИХ И КОМПОЗИТНЫХ ЭНДОПРОТЕЗОВ ДЛЯ ПЛАСТИКИ БРЮШНОЙ СТЕНКИ ПОСЛЕ ИХ ИМПЛАНТАЦИИ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 9-5. – С. 875-880;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32783 (дата обращения: 17.02.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074