CC BY
33
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ФОРМИРОВАНИЯ ОСЕВЫХ ТКАНЕВЫХ КОМПЛЕКСОВ
Л.А. Родоманова, А.Ю. Кочиш, М.Ю. Зайцева, Е.Ф. Аксюк
ФГУ «Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. P.P. Вредена Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию», директор - д.м.н. профессор P.M. Тихилов Санкт-Петербург
Введение. Пластика комплексами тканей с осевым типом кровоснабжения является одним из наиболее эффективных способов замещения обширных и глубоких раневых дефектов, которые широко используются в травматологии и ортопедии для реконструкции различных сегментов верхней и нижней конечностей. Хотя такие операции применяются в клинике уже более 30 лет, проблема поиска и выбора оптимального пластического материала для их выполнения остается по-прежнему актуальной [1, 2]. Решение этой проблемы возможно двумя принципиально разными путями: посредст вом поиска на теле человека новых потенциальных донорских зон с осевым сосудистым рисунком либо путем целенаправленного предварительного формирования (префабрикации) осевых лоскутов. При этом возможности первого пути уже практически исчерпаны благодаря многолетнему изучению микрохирургической анатомии и внедрению полученных результатов в клиническую практику, а второй путь решения рассматриваемой проблемы разработан далеко не полностью [10, 11, 13].
В основе обсуждаемого метода префабрикации, или преформирования, комплекса тканей лежит принцип его реваскуляризации за счет сосудистого носителя с целью преобразования неосевого лоскута в лоскут с осевым типом кровоснабжения. Наиболее частым вариантом префабрикации тканевых комплексов является пересадка в потенциальную донорскую область либо изолированного сосудистого пучка, либо осевых сосудов с участками питаемых ими тканей - фрагментами мышцы, фасции или большого сальника. При этом кровоснабжаемая собственная фасция применяется наиболее часто благодаря своей доступности, прочности, пластичности, небольшой толщине и хорошей васкуляризации за счет осевых питающих сосудов [3-5]. В клинической практике в качестве васкуляризирующего фасциаль-ного компонента обычно используют височную фасцию с поверхностными височными
сосудами или собственную фасцию предплечья с лучевым сосудистым пучком [4].
Несмотря на то, что префабрикованные тканевые комплексы используются пластическими хирургами для свободной пересадки и несвободной пластики с начала 80-х годов ХХ века [8, 12], в специальной литературе до сих пор нет единого мнения о том, какой временной интервал необходим после пересадки сосудистого носителя для формирования осевого лоскута. По данным различных авторов, эти сроки варьируют от 2 до 12 недель [3, 5-7, 10, 14].
Для уточнения этого вопроса нами было проведено специальное экспериментальное исследование, преследовавшее следующие задачи:
а) сравнить васкуляризирующие свойства осевого сосудистого пучка и кровоснабжае-мой фасции, перемещенных под кожно-жи-ровой лоскут;
в) изучить динамику морфологических изменений в тканевых комплексах, префаб-рикованных на основе этих сосудистых носителей;
б) определить сроки формирования автономного кровообращения в двух типах пре-фабрикованных тканевых комплексов, достаточные для их несвободной пересадки в виде островковых лоскутов.
Материал и методы
Исследование включало три серии опытов, поставленных на 77 половозрелых беспородных белых крысах массой 180-200 г (табл. 1). Каждому животному было последовательно проведено два оперативных вмешательства в асептических условиях. Для анестезии внутрибрюшинно вводили по 3,0 мл 1% раствора тиопентала натрия и внутримышечно - по 0,3 мл 5% раствора кетами-на. Кожа в местах формирования моделированных сложных кожных лоскутов подвергалась предварительной механической эпиляции.
Таблица 1
Распределение экспериментальных животных по группам и сериям
Группы Сроки между операциями (сутки) Количество животных
I серия II серия III серия
1 3 7 7 —
2 6 7 7 -
3 9 7 7 —
4 12 7 7 —
5 15 7 7 7
Итого 35 35 7
В первой серии опытов моделировали пре-фабрикацию кожно-жирового лоскута размерами 2 х 2 см, сформированного на бедре крысы, перемещая под него участок васкуляри-зированной фасции 2 х 2 см, выделенный на брюшной стенке и включавший осевой сосудистый пучок (рис. 1 а, б, г).
Во второй серии опытов аналогичный кож-но-жировой лоскут васкуляризировали посредством перемещения с брюшной стенки только осевого сосудистого пучка, также взятого на передней брюшной стенке (рис. 1 а, в, г).
Рис. 1. I этап операции: а — схема разреза; выделение и перемещение кровоснабжаемого фасциального лоскута; в — выщеление и перемещение сосудистого пучка; г — преформированный лоскут.
В третьей контрольной серии на бедре крысы тоже выделяли кожно-жировой лоскут размерами 2 х 2 см и подшивали его на прежнее место без помещения под него какого-либо васкуляризирующего компонента.
Вторую операцию выполняли через 3, 6, 9, 12 и 15 суток после первого вмешательства. В соответствии с этими сроками животные двух экспериментальных серий были разделены на пять групп, а в контрольной серии -включены в группу, в которой срок между двумя операциями был максимальным (табл. 1). Второе оперативное вмешательство предполагало выделение преформированных лоскутов в виде островковых тканевых комплексов, получавших кровоснабжение из единственного сохраненного осевого сосудистого пучка (рис. 2 а). Такие лоскуты подшивали к краям раны на бедре (рис. 2 б). В контрольной серии опытов кожно-жировой лоскут выкраивали по старому рубцу, но не поднимали, а затем вшивали обратно в раневой дефект. На седьмые сутки после второй операции оценивали результаты ортотопической пересадки лоскутов, определяя в процентах площадь их прижившей части по шаблону. Во время второй операции, а также на седьмые сутки после нее у всех животных забирали дисталь-ный участок лоскута размером 2 х 0,5 см для морфологического исследования. Полученные препараты окрашивали гематоксилином и эозином.
Рис. 2. II этап операции: а — выщеление преформированного лоскута на сосудистой ножке; б — ортотопическая пересадка преформированного лоскута.
Результаты и обсуждение
В первой серии опытов в течение первых 3-4 суток визуально определялись незначительная отечность и гиперемия преформи-рованных кожно-фасциальных лоскутов. Микроскопически в исследуемых фрагментах лоскутов животных первой и второй групп этой серии наблюдалось умеренное разволокнение сетчатого слоя дермы с нали-
чием в нем бесклеточных участков и очажков лимфо-плазмоцитарной инфильтрации, неравномерность полнокровия сосудов дермы и подкожной клетчатки. Со стороны подлежащей васкуляризированной фасции в подкожную жировую клетчатку врастали фибробласты и капилляры, формирующие грануляционную ткань.
При выделении преформированных лоскутов на 3-6 сутки после первой операции перемещенная фасция еще легко отделялась от покрывавшего ее кожного лоскута. На седьмые сутки после второй операции в первых двух группах в 100% случаев был отмечен тотальный некроз тканей пересаженных лоскутов.
На 9 день после преформирования кож-но-фасциальные лоскуты сохраняли жизнеспособность. При их микроскопическом исследовании выявляли неизмененную зональность строения эпидермиса, сохранение структуры придатков кожи, полнокровие сосудов дермы и подкожной жировой клетчатки. Наблюдали созревание грануляционной ткани, разраставшейся вдоль перемещенной фасции. Вокруг полнокровных осевых сосудов, располагавшихся на уровне фасции, было обнаружено большое количество новообразованных кровеносных сосудов разного калибра. В одном случае возникло нагноение, в результате чего лоскут некротизиро-вался. На седьмые сутки после второго этапа операции в оставшихся шести лоскутах этой группы площадь приживления лоскутов варьировала от 50% до 80% (в среднем -66,67+11,69%).
Через 12 и 15 суток после префабрика-ции (четвертая и пятая группы) лоскуты имели равномерную толщину и почти полностью восстановленный волосяной покров. Кожа лоскутов сохраняла эластичность, имела обычную окраску, в ней визуально определялась хорошо развитая сосудистая сеть (рис. 3). Микроскопически в этих группах экспериментальных животных отсутствовали выраженные рубцовые изменения префор-мированных лоскутов и подлежащих тканей (рис. 4). Перемещенная фасция была плотно сращена с кожным лоскутом расположенной прослойкой зрелой соединительной ткани. Приживляемость преформированных лоскутов после второй операции в четвертой группе составила в среднем 93,5+8,99%, в пятой - 96,4+7,48%. Микроскопическое строение кожных покровов и придатков кожи в приживших лоскутах не отличалось от нормы.
\
Рис. 3. I серия (опыт) — 12 сутки. Преформированный кожно-фасциальный лоскут. Волосяной покров восстановлен, лоскут имеет
равномерную толщину, не деформирован. Определяется хорошее кровенаполнение осевых сосудов перемещенного фасциального лоскута.
Рис. 4. I серия (опыт) — 15 сутки. Преформированный кожно-фасциальный лоскут. Зональность строения эпидермиса, придатки кожи сохранены, сосуды дермы полнокровны. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. х 70.
Гистологическое исследование позволило также установить, что пересаженные в составе фасциального лоскута осевые питающие сосуды сохраняли свою структуру и были полнокровны. Вокруг осевого сосудистого пучка наблюдалось умеренное разрастание рубцовой ткани, и отмечалось большое количество новообразованных полнокровных артериол.
Во второй серии экспериментов при выполнении первой операции выделение осевого сосудистого пучка сопровождалось более выраженной кровопотерей в сравнении с таковой при формировании осевого фасци-
ального лоскута у животных первой серии. В ближайшем послеоперационном периоде цианотичная окраска и отек тканей лоскутов сохранялись от 6 до 8 суток. В двух наблюдениях сформировались подкожные гематомы, приведшие к нагноению и потере лоскутов.
Микроскопически в первой и второй группах животных II серии в сформированных лоскутах был обнаружен крупноочаговый некроз дермы, подкожной клетчатки и придатков кожи. Наблюдалось запустевание ар-териол и венозно-капиллярное полнокровие тканей лоскута. Через семь дней после второй операции в этих двух группах животных в 100% случаев произошел полный некроз тканей лоскутов.
В период с 6 по 9 сутки после первой операции в толщу лоскута из прилежащих тканей активно врастала молодая грануляционная ткань, замещавшая участки очагового некроза. В перемещенных сосудах были выявлены признаки мукоидного набухания слоев стенки, а на ряде препаратов их просвет у дистального края лоскута был тромбиро-ван. На седьмые сутки после второй операции в этой группе животных площадь приживших тканей лоскутов варьировала от 20% до 50%, а в среднем составила 30+10,95% .
Через 12 и 15 суток после первой операции сформированные лоскуты у животных второй серии были резко деформированы, неравномерной толщины, кожа их легко разрывалась при захвате пинцетом. Волосяной покров был частично восстановлен (рис. 5).
Микроскопически в тканях лоскутов выявлялось истончение эпидермиса и нарушение зональности его строения. В дерме и подкожной жировой клетчатке имели место массивные разрастания рубцовой грануляционной ткани. Придатки кожи на большинстве изученных гистологических препаратов отсутствовали. На части из них имелись крупные очаги организующихся осумкованных кровоизлияний. Процент приживления префабри-кованных лоскутов в четвертой группе составил в среднем 70,83+5,84%, а в пятой -92,14+9,06%.
Следует также отметить, что при микроскопическом исследовании тканей приживших лоскутов во второй серии опытов были выявлены волнообразность структуры и истончение эпидермиса. Во всех случаях в дерме крупные участки разрастания рубцовой грануляционной ткани чередовались с очагами некроза в виде набухания и разрозненности коллагеновых волокон, их слабого окрашивания, отсутствия между ними фиб-робластов. В большинстве случаев придатки кожи не были восстановлены даже через 15 суток после первой операции (рис. 6).
В контрольной серии опытов через 15 суток после первой операции у всех животных сформированные лоскуты сохраняли жизнеспособность: ткани лоскутов были обычной окраски, волосяной покров был вос-станавлен. На седьмые сутки после второй операции у всех подопытных животных был
Рис. 6. II серия (опыт) — 15 сутки.
Переформированный кожно-жировой лоскут деформирован за счет выраженного неравномерного разрастания грануляционно-рубцовой ткани в толще дермы. Разрастание грубой рубцовой ткани. Сальные железы отсутствуют, единичные атрофированные волосяные фолликулы. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. х 70.
Рис. 5. II серия (опыт) — 12 сутки. Преформированный кожно-жировой лоскут. Лоскут деформирован, имеет неравномерную толщину. Частично восстановлен волосяной покров.
отмечен тотальный некроз ортотопически пересаженных лоскутов. Они сморщивались, приобретали темно-коричневую окраску и на разрезе не кровоточили. При гистологическом исследовании на препаратах был выявлен тотальный некроз дермы, придатков кожи и жировой клетчатки с выраженной лейкоцитарной инфильтрацией подлежащих тканей.
Проведенное экспериментальное исследование показало, что для превращения посредством предварительного формирования неосевого кожно-жирового лоскута в осевой предпочтительнее использовать в качестве васкуляризирующего компонента кровоснабжа-емую фасцию, чем изолированный осевой сосудистый пучок. Об этом свидетельствуют, в первую очередь, результаты подсчета процента площади приживления преформированных лоскутов в различных группах животных двух основных серий экспериментов, представленные в таблице 2. На наш взгляд, это объясняется тем, что в ходе выделения фасциального лоскута в гораздо меньшей степени повреждаются мелкие боковые ветви осевых питающих сосудов. Кроме того, пересаженный осевой фас-циальный лоскут соприкасается с покрывающим его кожно-жировым на значительно большей площади, что способствует более быстрому прорастанию новообразованных сосудов.
Эксперимент показал, что прорастание кровеносных сосудов из перемещенного фасциаль-ного лоскута в покрывающий его кожно-жиро-вой начинается на 3 сутки после пересадки вас-куляризированной фасции. Полноценные сосудистые связи между фасциальными сосудами и собственной сосудистой сетью кожно-жирового лоскута формируются к 12 суткам после префабрикации. К этому сроку в I серии исследования предварительно подготовленный лоскут уже почти полностью крово-снабжался вновь образованной сосудистой сетью и мог быть пересажен в виде островко-
вого лоскута на собственном осевом сосудистом пучке. При этом микроскопическое строение кожного покрова и придатков кожи в лоскутах, приживших после второй операции, практически не отличалось от такового в норме.
Имплантация изолированного сосудистого пучка под кожно-жировой лоскут также обеспечивала реваскуляризацию покрывающих сосуды тканей. Однако при таком варианте предварительной подготовки лоскутов наблюдалось значительное повреждение боковых ветвей осевых сосудов. Это приводило к значительным нарушениям кровообращения в лоскуте и, как следствие, к более позднему восстановлению кровоснабжения за счет новообразованных сосудов. Полноценные сосудистые связи во II серии исследования формировались лишь к 15 суткам после префабрикации.
У животных II серии опытов нарушения кровообращения сопровождались множественными очаговыми некротическими изменениями в тканях лоскутов, что в дальнейшем приводило к развитию выраженных процессов рубцевания. К концу 15 суток были отмечены отчетливые признаки нарушений структуры и функций кожного покрова префабрикованных лоскутов. В частности, происходила их деформация, истончался эпидермис, нарушались эластические свойства дермы, погибала большая часть придатков кожи, а волосяной покров восстанавливался частично.
В заключение следует отметить, что в представленных выше экспериментах пре-фабрикации подвергались сравнительно небольшие по площади кожно-жировые лоскуты. Очевидно, что при наличии тканевых комплексов другого состава и размеров сроки их реваскуляризации могут быть иными. Немаловажную роль при этом будут играть также площадь соприкосновения лоскута и
Таблица 2
Результаты операций в двух основных сериях экспериментов
Группы Сроки между операциями (сутки) Площадь приживления лоскутов на 7 сутки после второй операции, %
I серия экспе риментов II серия экспериментов
вариабильность среднее значение вариабильность среднее значение
1 3 0 0 0 0
2 6 0 0 0 0
3 9 50 - 80 66,67±11,69 20 - 50 30,95±1 0,95
4 12 75 - 100 93,5±8,99 65 - 85 70,83±5,84
5 15 80 - 100 96,4±7,48 90 - 100 92,14±9,06
кровоснабжаемого фасциального компонента, длина осевого сосудистого пучка и диаметр его сосудов. Для решения этих задач требуются дальнейшие исследования.
Выводы
1. Васкуляризирующие свойства крово-снабжаемой фасции по отношению к кожно-жировым лоскутам выражены достоверно сильнее, чем у изолированного осевого сосудистого пучка.
2. Васкуляризированная фасция, помещенная под кожно-жировой лоскут, плотно срастается с ним к 12 суткам после операции, обеспечивая полноценное его кровоснабжение, сохранение придатков кожи и восстановление волосяного покрова.
3. Изолированный осевой сосудистый пучок способен реваскуляризировать кожно-жировой лоскут к 15 суткам после операции, но не обеспечивает сохранения всех его структур. В тканях лоскутов, префабрикованных таким способом, отмечаются осумкованные гематомы, тромбоз сосудов по периферии, очаговые некрозы дермы, выраженное разрастание рубцовой ткани, приводящее к деформации тканевого комплекса, гибель большинства придатков кожи и значительное обеднение волосяного покрова.
4. Минимально необходимые сроки для адекватной васкуляризации кожно-жирово-го лоскута на изученной экспериментальной модели составляют для кровоснабжаемой фасции - 12 суток, а при использовании изолированного осевого сосудистого пучка - 15.
Литература
1. Белоусов А.Е. Пластическая реконструктивная и эстетическая хирургия / А.Е. Белоусов. — СПб.: Гиппократ, 1998. - 743 с.
2. Кочиш А.Ю. Анатомо-клиническое обоснование пластики осевыми сложными кожными лоскутами на нижней конечности: Автореф. дис ... д-ра мед. наук.
— СПб., 1998. - 44 с.
3. Миланов Н.О. Возможности использования васку-ляризированной фасции в реконструктивной хирургии / Н.О. Миланов, Б.Л. Шилов, Е.Ю. Шибаев и др. // Анналы пластической, реконструктивной и эстетической хирургии. — 1997. — № 1. — C. 33-39.
4. Федотов Е.Ю. Кровоснабжаемые фасциальные лоскуты в реконструктивной хирургии конечностей: Автореф. дис ... канд. мед. наук. — М., 2004. — 21 с.
5. Шилов Б.Л. «Префабрикация» свободных лоскутов на основе фасций, первый опыт и перспективы / Б.Л. Шилов, Н.О. Миланов // Хирургия. — 1994. — № 12. — C. 6 — 8.
6. Durate A. Creating a free muscle flap by neovascularization: An experimental investigation / A. Durate, F.A. Valaurii, H.J. Buncke // J. Reconstr. Microsurg. — 1987. — Vol. 4. — P. 415 — 418.
7. Erk Y. Vascular augmentation of skin musculocutaneous flaps / Y. Erk, F.A. Rose, M. Spira // Ann. Plast. Surg.
— 1983. — Vol. 10. — P. 341 — 347.
8. Erol O.O. The transformation of a free skin graft into vascularized pedicled flap / O.O. Erol // Plast. Reconstr. Surg. — 1976. — Vol. 58. — P. 470 — 477.
9. Hyakusoku H. A prefabricated hair-bearing island flap for lip reconstruction / H. Hyakusoku, M. Okubo, T. Umeda, M. Fumiiri // Br. J. Plast. Surg. — 1987. — Vol. 40. — P. 37 — 45.
10. Khouri R.K. Principles of flap prefabrication / R.K. Khouri, J. Upton, W.W. Shaw. — Clin. Plast. Surg. — 1992. — Vol. 19. — P. 763 — 771.
11. Nguyen T.H. Experimental investigation of neovascularisation in large prefabricated flaps after arteriovenous pedicle implantation / T.H. Nguyen, M. Kloppel, R. Staudenmaier, E. Biemer // Handchir. Microchir. Plast. Chir. — 2004. — Vol. 36, N 4. — P. 212 — 217.
12. Schechter G. L. Revascularized skin flaps: a new concept in transfer of skin flaps / G. L. Schechter, H.F. Biller, H. Joseph // Laryngoscope. — 1969. — Vol. 79, N 9. — P. 1647—1653.
13. Staudenmaier R. Flap prefabrication and prelamination with tissue-engineered cartilage / R. Staudenmaier, T.N. Hoang, N. Kleinsasser et al. // J. Reconstr. Microsurg.
— 2004. — Vol. 20, N 7. — P. 555 — 563.
14. Yao S.T. Vascular implantation into skin flap experimental study and clinical application. A preliminary report / S.T. Yao // Plast. Reconstr. Surg.
— 1981. — Vol. 68. — P. 404 — 411.
