CC BY
86
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ И ИМПЛАНТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ СОВРЕМЕННОГО СИНТЕТИЧЕСКОГО ШОВНОГО МАТЕРИАЛА
А. В. Дрыга, В. А. Привалов, A.B. Понькин, Ж.А. Голощапова, А. С. Фефилова ЧГМА, г. Челябинск
Изучены физические и имплантационные свойства современного синтетического шовного материала «Maxon», «Polysorb», «Vieryl».
В современной хирургии широкое применение нашли синтетические рассасывающиеся нити «Maxon», «Polysorb», «Vicryl». Однако свойства этих нитей, представленные в аннотациях фирм, не всегда отражают их характеристики, что нередко затрудняет выбор шовного материала.
Как известно (цит. по Егиеву В.Н. с соавт. [3]), требования к современному шовному материалу были сформулированы Szezypinski А. в 1965 году и определены как:
1) простота стерилизации;
2) инертность;
3) прочность нити (должна превосходить прочность раны на всех этапах ее заживления);
4) надежность узла;
5) резистентность к инфекции;
6) рассасываемость;
7) удобство в руке (более точно - хорошие манипуляционные качества);
8) применимость для любых операций;
9) отсутствие электронной активности;
10) отсутствие канцерогенной активности;
11) отсутствие аллергенных свойств;
12) прочность на разрыв в узле (не ниже прочности самой нити);
13) низкая цена.
Целью нашего исследования явилось изучение некоторых физических и имплантационных свойств современного рассасывающегося шовного материала «Maxon», «Polysorb», «Vicryl». Нами in vitro оценивались следующие свойства шовного материала: капиллярность, манипуляционные свойства (эластичность и упругость), прочность нити на разрыв, травмирующие свойства нитей по отношению к тканям. Кроме того, in vivo в эксперименте на животных на основе морфологических исследований изучались имплантационные свойства шовного материала. При проведении данной работы были задействованы лаборатории кафедры прикладной механики, динамики и прочности машин Южно-Уральского государственного университета, Государственной академии ветеринарной медицины (г. Троицк Челябинской области), Челябинского института лазерной хирургии, городской клинической больницы № 1 г. Челябинска.
Рассмотрим некоторые физические свойства исследуемого нами шовного материала:
Капиллярность
Ранее проведенные исследования [4] показали, что некоторые виды шовного материала - лавсан, шелк, капрон - обладают капиллярными или гидрофильными (фитильными) свойствами. Другими словами, наложение швов на стенку полого органа при случайном прокалывании стенки приводит к внедрению инфекции из просвета полого органа в линию швов, что в последующем может привести к развитию септических осложнений.
Определение капиллярных свойств изучаемых нитей («Махоп», «Polysorb», «Vicryl») осуществлялось по следующей методике [4]. В стерильных условиях на 3 стерильные рамки размером 80 х 60 мм (рис. 1) крепились стерильные исследуемые нити.
Рис. 1. Рамка с натянутыми нитями помещена в раствор с бактериальной взвесью
Рамки помещались в вертикальном положении в чашки Петри с раствором, приготовленном по стандарту мутности из расчета 1 млн. микробных клеток на 1 мл дистиллированной воды. При этом нити своей нижней частью (1-2 мм) погружались в раствор. Спустя 24 часа каждая нить делилась на 4 части (верхняя, средняя верхняя, средняя нижняя и нижняя четверти). С каждого из фрагментов нитей производился бакпосев в пробирки с питательной средой с последующим высевом на кровяной агар из расчета посевной дозы 0,1 мл. Оценка результатов бакпосевов производилась через 24 часа. При этом установлено наличие роста при посеве контрольных фрагментов (нижняя
четверть) всех нитей. При бакпосеве нижней средней, верхней средней, верхней четвертей нитей «Махоп», «Vicryl» рост отсутствовал. При бакпосеве аналогичных фрагментов нити «Polysorb» отмечен рост микроорганизмов. Результаты исследований позволили сделать заключение, что нити «Махоп», «Vicryl» не обладают капиллярными свойствами, тогда как «Polysorb» имеет выраженную капиллярность.
Манипуляционные свойства
К манипуляционным свойствам нитей относятся эластичность и гибкость. При любом оперативном вмешательстве развивается воспаление [5], которое сопровождается отеком тканей. Эластичная нить растягивается с увеличением объема ткани, захваченной в шов, неэластичная - прорезает ткань [3]. Исходным критерием для определения физических свойств исследуемых нитей являлось определение силы натяжения нити при завязывании хирургического узла в латексных перчатках. Исследование проводилось с помощью браншево-го сфинктерометра (рис. 2) оригинальной конструкции [2].
Рис. 2. Определение силы натяжения нити при завязывании хирургического узла
Нити одинакового калибра (капрон № 4, лавсан № 4, «Махоп 1», «Polysorb 1», «Vicryl 1» завязывались на тройной узел в средней части сфинктерометра, данные регистрировались на электронном табло. Исследования показали, что среднее значение силы натяжения нити при завязывании хирургического узла 318 ±41 граммов.
Определение упругих и эластических свойств нитей осуществлялось на импровизированном стенде (рис. 3). Проксимальный конец нити фиксировался к основе. Нить помещалась на шероховатую поверхность (1) валика (2). Деформация нити определялась при постоянном растягивающем усилии 300 граммов в течение 10 мин. Величина деформации нити определялась по шкале (3).
Определение модуля упругости нити [6] осуществлялось по формуле 1.
Е = —
где a - растягивающее напряжение; £ - деформация нити.
Рис. 3. Стенд для определения упругих и эластических свойств нитей: а - общий вид; б - схема
Растягивающее напряжение рассчитывалось по формуле 2.
Р
(7 = —
S ■■
(2)
где Р - сила растягивающего усилия;
5 - площадь сечения нити.
Расчет деформации нити осуществлялся по формуле 3.
А/
£ = ■
1
(V
где Д/ - изменение длины при действии растягивающего усилия;
/ - начальная длина нити.
Площадь сечения нити определялась по формуле 4.
S =
ttD2
(4)
где 2) - диаметр нити.
Исключив промежуточные расчеты, модуль упругости (Е) рассчитывался по формуле 5.
API
тЮ2М
(5)
(1)
Исследования показали, что значения модуля упругости нити (при разгрузке): «Vicryl» -5500 МПа; «Polysorb» - 5700 МПа; «Махоп» -3100 МПа.
Модуль упругости у нитей «Vicryl» и «Polysorb» практически одинаков, а у нитей «Махоп» -меньше в 1,8 раза, что означает большую эластичность нитей «Махоп».
Нить «Махоп» под действием постоянной нагрузки с течением времени вытягивается, что снижает вероятность прорезанияткани при развитии отека. В нитях «Vicryl» и «Polysorb» такой процесс практически не наблюдается.
Прочность нити на разрыв
Прочность нити на разрыв исследовалась на испытательном стенде 2055 Р-0,5. Нагрузка момента разрыва фиксировалась на электронном табло.
Исследования показали, что наибольшей прочностью на разрыв обладает нить «Polysorb» (среднее разрывное усилие составляет около 14,7 кгс); несколько уступает по прочности нить «Махоп» (14,2 кгс). Наименьшая прочность на разрыв у нити «Vicryl» (11,2 кгс).
Травматичность нити
Ушивание тканей с использованием нити всегда сопровождается их травмагизацией. Одним из важных условий данной манипуляции является отсутствие травматичных («эффект пилы») свойств применяемой нити. Определение «пилящих» свойств нити осуществлялось путем определения коэффициента трения нити по резиновому валику (рис. 3).
Равновесие разных по величине грузов А и Б возможно благодаря наличию сил трения между связывающией их нитью и поверхностью резинового валика. При постепенном увеличении массы одного из грузов (а именно, груза Б) наступает момент, когда грузы приходят в движение. При этом, чем выше сила трения между нитью и поверхностью валика, тем большим по величине должен быть груз Б для приведения системы в движение.
Рис. 3. Схема проведения эксперимента по определению травмирующих свойств нити
Уравновешивание грузов производилось экспериментальным методом. Масса груза А была не-
изменной и составляла 80 граммов, а начальная масса груза Б - 200 граммов. Для приведения системы в движение масса груза Б увеличивалась до момента начала движения грузов, после чего измерялась на аналитических весах. Ее величина различна для разных нитей, но в целом сопоставима со значением 300 граммов (сила натяжения нити при завязывании хирургического узла).
В процессе эксперимента определена сила трения как по сухой поверхности резинового валика (без смазки), так и по поверхности, покрытой говяжьим жиром.
Коэффициент трения определялся на основе решения задачи о трении упругой нити о шкив [1].
1п^
2
"------ (6)
f-
9
где
/- коэффициент трения;
Р - масса груза Б;
Q - масса груза А;
ф - угол охвата нитью.
Исследования показали, что коэффициент трения о резиновый валик без смазки для всех трех типов нитей приблизительно одинаков и составляет 0,41-0,47, при этом нижняя граница соответствует нити «Махоп», а верхняя - нити «Polysorb».
При наличии смазки (говяжий жир) коэффициент трения для нити «Махоп», имеющей гладкую поверхность, значительно уменьшается -в 2,5 раза. Для нити «Polysorb» коэффициент трения снижается в 1,4 раза, а для нити «Vicryl» вообще не изменяется. Это объясняется тем, что сильно крученая нить «Viciyl» (то же справедливо в значительной степени и для нити «Polysorb»), имеющая рубчатую структуру поверхности, выдавливает из-под себя смазку и врезается в поверхность резинового валика, что фактически снижает роль смазки до нуля.
Таким образом, изучение физических свойств нитей (капиллярность, эластичность, травматичность) показало значительное преимущество нити «Махоп» перед такими нитями как «Vicryl» и «Polysorb». При этом отмечена одинаковая прочность исследованных нитей на разрыв.
Имплантационные свойства
Изучение имплантационных свойств современного рассасывающегося шовного материала, изготовленного на основе полигликолидов («Махоп», «Vicryl», «Polysorb»), производилось в эксперименте на 6 беспородных собаках. По внутренней поверхности правой задней лапы наносилась резаная рана, которая ушивалась эксперимен-тируемым шовным материалом. У всех животных раны зажили первичным натяжением. С целью изучения имплантационных свойств шовного материала животные выводились из опыта спустя 30, 60 и 90 дней.
I
'¿Sr
^ ■;т'?
тШ
Рис. 4. Гистологические срезы тканей при применении различных видов шовного материала спустя 30 дней
а - «Махоп», окраска гематоксилин-эозин, увел. 100; б - «Vicryl», окраска гематоксилин-эозин, увел. 100; в - «Polysorb», окраска гематоксилин-эозин, увел. 100
Морфологические исследования показали, что спустя 30 дней (рис. 4а) при применении «Махоп» среди грануляционной ткани имеются остатки нити без выраженной клеточной инфильтрации, представленной лимфоцитами, фибробластами, макрофагами, вокруг большое количество мелких сосудов. При применении «Vicryl» (рис. 46) к данному периоду времени в микропрепаратах также видны фрагменты шов-
ного материала, замурованные в соединительнотканные волокна с круглоклеточной инфильтрацией вокруг, видны клетки инородных тел и макрофаги, нагруженные пигментом. При изучении микропрепаратов с «Ро1уэогЬ» (рис. 4в) вокруг остатков шовного материала констатируется выраженная лейкоцитарная инфильтрация с большим количеством полисегментоядерных нейтрофилов.
а. б. в.
Рис. 5. Гистологические срезы тканей при применении различных видов шовного материала спустя 60 дней.
а - «Махоп», окраска гематоксилин-эозин, увел. 100; б - «Vicryl», окраска гематоксилин-эозин, увел. 200; в - «Polysorb», окраска гематоксилин-эозин, увел. 100
Спустя 60 дней в мышечных тканях, ушитых «Махоп» (рис. 5а) сохраняются структуры шовного материала, окруженные созревающей грануляционной тканью с мелкими сосудами без примесей сегментоядерных нейтрофилов. При исследовании микропрепаратов с применением «№сгуЬ> (рис. 56) в созревающей грануляционной ткани с мелкими сосудами сохраняются элементы шовнош материала без выраженной клеточной реакции. Изучение микропрепаратов тканей, ушитых нитью «Ро1узогЬ» (рис. 5в), показало, что среди волокон соединительной ткани структурные элементы шовного материала не определяются, видны лишь макрофаги, фибробласты и клетки инородных тел.
Изучение микропрепаратов спустя 90 дней показало, что при применении нити «Махоп» (рис. 6а) в тканях отмечается лизированный фрагмент шовного
материала, окруженного узкой полоской соединительной ткани, в которой определяются фибробласты и зрелые коллагеновые волокна. При исследовании микропрепаратов с применением <Мсгу1» (рис. 66) установлено, что среди волокон соединительной ткани имеются круглоклеточные инфильтраты с ги-перхромными макрофагами вокруг гомогенных ге-мотоксилинофильных масс. При изучении микропрепаратов с применением нити «Ро1уБОГЬ» (рис. 6в) шовный материал не определяется, среди мышечных волокон видны участки грубой рубцовой ткани.
Изучение имплантационных свойств нитей показало, что формирование соединительнотканного рубца при ушивании тканей нитью «Махоп» происходит в условиях с минимально выраженной воспалительной реакцией, при этом отмечается замедленная биодеградация шовного материала.
а. б. в.
Рис. 6. Гистологические срезы тканей при применении различных видов шовного материала спустя 90 дней.
а - «Махоп», окраска гематоксилин-эозин, увел. 100; б - «Vicryl», окраска гематоксилин-эозин, увел. 100; в - «Polysorb», окраска гематоксилин-эозин, увел. 100
Наиболее выраженная реакция тканей отмечена при применении нити «Polysorb». При этом явление завершенной биодеградации отмечается уже к концу второго месяца.
Обсуждение результатов
В настоящее время на рынке изделий медицинского назначения шовный материал представлен нитями различных производителей. Не всегда прилагаемая аннотация позволяет определить возможность применения тех или иных нитей для выполнения определенной категории оперативных вмешательств, в частности при ушивании мышц.
Общепринято, что при ушивании мышц широкое применение находит рассасывающийся шовный
Физические и имплантационные свойства шовного материала.
материал. Но традиционный рассасывающийся шовный материал (кетгут, хром-кетгут) подвергается биодеградации в течение 2-4 недель, что в раде случаев недостаточно. При хирургическом лечении некоторых заболеваний (ректоцеле у женщин и др.), повреждений мышц для восстановления целостности мышечных структур необходимо длительное сближение тканей шовным материалом. Проведенные исследования позволяют дать объективную оценку некоторым видам современного рассасывающегося шовного материала. Физические свойства шовного материала (прочность нити, надежность узла, рассасывае-мость, резистентность к инфекции) должны рассматриваться как наиболее важные (табл. 1).
Положительные свойства шовного материала «Махоп» «Vicryl» «Polysorb»
Физические Отсутствие капиллярности + + -
Эластичность + - -
Прочность + + +
Атравматичность + - -
Имплантационные Отсутствие воспалительной реакции + - -
Поздняя биодеградация + - -
+ - наличие; - отсутствие.
Из табл. 1 видно, что нить «Махоп» не имеет таких отрицательных свойств как капиллярность, травматичность. Нить «Махоп» по сравнению с нитями «Vicryl» и «Polysorb» более эластична, что обеспечивает сближение тканей с минимальной их травматизацией. Соединение тканей нитью «Махоп» не сопровождается выраженным воспалительным процессом при явлениях более длительной биодеградации.
Заключение
Таким образом, проведенные исследования позволили объективно судить о физических и им-плантационных свойствах современного рассасывающегося шовного материала. Исследования показали преимущество монофильной нити «Махоп» перед такими нитями как «Polysorb» и «Vicryl». Выбор шовного материала при хирургическом лечении больных имеет определяющее значение.
Литература
1. Бутенин Н.Ф., Лунц Я.Л., Меркин ДР. Курс теоретической механики. Т. 1.—М: Наука. -1970. - С. 86.
2. Дрыга A.B. Лечение сложных форм острого и хронического парапроктитов лигатурным методом. Дисс. канд. мед. наук. - Челябинск. -1993. -140 с.
3. ЕгиевВ.Н., Буянов В.М., У дотов О. А. Хирургический шов. -М.: Медпрактша. -М. -2001. -112 с.
4. Поздняков Б.В., Трунин M.Ä., Зубаров-ский И.Н. Выбор шовного материала при формировании желчеотводящих анастомозов // Клин, хир,-1989.-С. 23-24.
5. Раны и раневая инфекция. Под ред. М.И. Кузина, Б.М. Костюченок. — М.: Медицина. - 1990. - 592 с.
6. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. -М.: Наука. -1979. -560 с.
