CC BY
39
«Вестник хирургии»*2009
ВОПРОСЫ ОБЩЕЙ И ЧАСТНОЙ ХИРУРГИИ
© Коллектив авторов, 2009 УДК 617.55-007.43-089.819.843
Н.А.Пострелов, Г.Е. Афиногенов, Б.Я. Басин, А.Г. Афиногенова, А.И. Кольцов, А.Н. Клюев
ОБОСНОВАНИЕ КЛИНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ПРИ ГЕРНИОПЛАСТИКЕ СЕТЧАТОГО ПРОТЕЗА С АНТИМИКРОБНЫМИ СВОЙСТВАМИ
Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И.Мечникова Росздрава (ректор — академик РАМН А.В. Шабров); Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р.Вредена Росмедтехнологий (дир. — проф. Р.М.Тихилов); ЗАО «Плазмофильтр» (ген. дир. — Б.Я.Басин), Санкт-Петербург
Ключевые слова: герниопротез, антимикробное действие, биопленки, репаративная функция, имплантация.
Введение. Современные принципы устранения грыж предусматривают «ненатяжную» герниопластику, выполнение которой значительно сократило количество рецидивов. Для ее осуществления необходимы специальные расходные материалы. Предпочтительными являются неадсорбирующий шовный материал и полипропиленовый сетчатый протез. Дальнейшее улучшение результатов лечения большинство авторов видят в использовании таких материалов, которые способствовали бы более благоприятному течению репаративных реакций в зоне имплантации и образованию прочного, снижающего вероятность рецидива грыжи соединительнотканного рубца. Идет поиск новых полимерных материалов с оптимальной тканевой совместимостью, с минимальной материалоемкостью, устойчивостью к биодеструкции, а также обладающих структурой, способствующей быстрому прорастанию соединительной тканью [2, 3].
Нам представлялось, что рост и созревание соединительной ткани вокруг имплантата зависят также от инфекционного фактора [1]. Последний обсуждается в структуре послеоперационных осложнений герниопластики и проявляется нагноением послеоперационной раны с частотой до 4,2% [4]. Это определило целесообразность изучения течения инфекционного процесса в ране после герниопластики с сетчатым протезом и возможности его предупреждения.
Материал и методы. В ЗАО «Плазмофильтр» разработан, освоен промышленный выпуск и зарегистри-
рован в Росздраве сетчатый протез для герниопластики с антимикробными свойствами (ПСГА) в комплекте с антимикробным шовным материалом.1
Для придания протезу антимикробных свойств на изготовленную из лавсана сетку наносят покрытие, содержащее нанокластеры серебра, стабилизированные синтетическим полимером. Высокодисперсное серебро придает эндопротезу антимикробные свойства широкого спектра действия. Выбор материала герниопротеза определяется оптимальной биосовместимостью лавсановой комплексной нити и особенностями ее строения. Адгезивное антимикробное покрытие устраняет капиллярность и фитильность комплексных нитей ПСГА, превращая их в мононити. После имплантации полимер, постепенно растворяясь в тканевой жидкости, освобождает пустоты между нитями, что способствует эффективному прорастанию сетки соединительной тканью. При этом в течение 1-й недели исходная масса протеза уменьшается на 10%, сохраняя его прочность и эластичность.
Антимикробное действие покрытия определяли следующим образом: in vitro оценивали антимикробное действие ПСГА по величине задержки роста тест-штаммов St. aureus ATCC 6538, Escherichia coli ATCC 35218, Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442, Candida albicans ATCC 10232 в дозе 100 млн КОЕ/см2.
In vivo изучали микробную колонизацию в ране после имплантации протеза под кожу лопаточной и тазобедренной областей морским свинкам, обладающим среди лабораторных животных наиболее уязвимым иммунитетом. Животных выводили из опыта на 1-, 2-е и 3-и сутки. Фрагменты имплантированных протезов извлекали в асептических условиях и подвергали микробиологическим исследованиям.
С целью изучения влияния антимикробной композиции на поведение инфекта в ране проведена оценка скорости формирования микробной биопленки на ПСГА. В качестве тест-культуры служил штамм St. aureus 209 Р «Оксфорд» при микробной нагрузке 1х107 КОЕ/мл. Опыпы in vitro проводили в планшетах для клеточных культур. Фрагменты сетки помещали в лунки с инокулированным питательным бульоном. В течение 3 нед еженедельно оценивали скорость формирования микробной биопленки на поверхностях сетки без нанокластеров серебра и ПСГА по количеству КОЕ/см2 и белка (метод Лоури) в питательной среде и на поверхности
1 Патент на изобретение (РФ) № 2292224. Способ изготовления сетчатого протеза с антимикробными свойствами для герниопластики /
Б.Я. Басин, Г.Е.Афиногенов, Н.А.Пострелов и др.—Заявл. 11.07.2005 г. № 2005121826.
Н.А.Пострелов и др.
«Вестник хирургии»^2009
сетки. Оценивали также формирование биопленки на поверхности сетки при просмотре в сканирующем микроскопе и микробного матрикса, тестируемого при помощи видеотест-системы («ВидеоТест Мастер Морфология»).
В опытах in vivo сетчатый протез размещали подкожно морским свинкам в условиях контаминации штаммов St. аигеш 209 Р «Оксфорд» при микробной нагрузке 1х109 КОЕ/мл. Оценку антимикробной активности сеток проводили дискодиффузным методом. Для изучения бактерицидной активности сеток и скорости формирования биопленок на них животных выводили из эксперимента на 1-, 3-, 5-й день.
Особенности течения репаративной реакции сетки в зоне имплантации изучены в эксперименте на 22 морских свинках. У 10 из них проводились гистологические исследования околопротезных тканей в сроки 7 и 15 дней после вмешательства. При этом использовались протезы с различной концентрацией антисептика в антимикробной композиции с целью выбора оптимального варианта. На 12 животных проведена сравнительная оценка ПСГА в сопоставлении с сетками, изготовленными из моно- и полифиламентных лавсановых нитей, а также из полипропилена без антимикробной защиты. Фрагменты сеток размером 1,5x1,5 см имплантировали подкожно. Морфологическое изучение образцов тканей из места имплантации проводили на 7-, 14-, 21-й и 28-й день. Особенности репаративной функции соединительной ткани оценивали по следующим показателям: отек, экссудация, клеточная реакция, новообразование сосудов, фибропласти-ческая реакция и т. д.
При клиническом применении в условиях операционной протез извлекали из упаковки и делали выкройку протеза ножницами соответственно размерам мышечно-апоневротического дефекта и другим топографо-анатомическим условиям. Фиксацию протеза к подлежащим тканям производили антимикробным шовным материалом непрерывными или узловыми швами, отступя 2 см от края сетки. В зависимости от условий операции протез помещали над- или подапоневротически. При устранении послеоперационной грыжи пользовались активным дренированием раны. При клиническом применении ПСГА после герниопластики проводили оценку как реактивных изменений асептического характера в области раны (гематома, серома), так и воспалительной реакции с присоединением инфекции в области хирургического вмешательства. При этом дифференцировали признаки поверхностной инфекции области хирургического вмешательства: гнойное отделяемое из поверхностной раны, выделение микроорганизмов из жидкости или ткани, полученной асептически из области поверхностной раны, раскрытие раны при наличии двух из следующих признаков: болезненность, ограниченная припухлость, краснота, повышение температуры тела. К проявлениям глубокой инфекции относили гнойное отделяемое из глубины раны, спонтанное расхождение краев раны или намеренное ее раскрытие, когда у пациента имелась лихорадка 37,5 °С или локализованная болезненность, абсцесс или другие признаки инфекции в глубоких слоях раны, в том числе отторжение протеза через нагноение. Оценивали общие воспалительные реакции, сопровождающие местные изменения: повышение температуры тела, лейкоцитоз, сдвиг в лейкоцитарной формуле влево.
Протез был использован также при лапароскопической герниопластике. Никому из исследованных больных анти-биотикопрофилактику не проводили.
Результаты и обсуждение. Проведенные микробиологические исследования с
использованием указанных выше монокультур позволили выявить необходимую терапевтическую концентрацию серебра, которая составила 20 мкг на 1 см2 ПСГА и была подтверждена отсутствием токсичности. Было определено наилучшее соотношение компонентов антимикробной композиции, которое обеспечивало надежную фиксацию антисептика на сетке и способствовало уничтожению в ране условно-патогенных и облигатных микроорганизмов. В результате проведенных исследований был получен оптимальный состав композиции для герниопротеза с антимикробными свойствами пролонгированного действия.
Особого внимания заслуживают данные, касающиеся изучения микробной биопленки. Контрольные планшеты (in vitro) показали значительный рост инфекта в питательной среде после инкубации сетки без антимикробного состава: к концу 1-й недели — (5,6±1,1)х108 КОЕ/мл в гомогенизате микробной биопленки, через 2 нед — (1,2±0,3)х1010 КОЕ/мл, к концу 3-й недели — (2,3±0,4)х1011 КОЕ/мл. В отличие от этого, в опытных планшетах с сеткой, пропитанной антимикробной композицией, не наблюдался рост тест-штамма в питательной среде в течение 3 нед. При этом на поверхности протеза наблюдали отсутствие биопленки. В контроле оценка количества белка (по Лоури) на поверхности сетки (in vitro) показала его увеличение по мере нарастания матрикса микробной биопленки, соответственно к концу 1-й недели — (0,42±0,09) ед., 2-й недели — (0,65±0,04) ед., 3-й недели — (2,61±0,11) ед. При этом на поверхности ПСГА аналогичные показатели составляли к концу 1-й недели (0,001±0,0002) ед., 2-й недели — (0,16±0,03) ед., 3-й недели — (0,13±0,01) ед. В опытах in vivo на контрольной сетке формировалась микробная биопленка: в 1-й день — 103 КОЕ/см2, на 3-й день — 106 КОЕ/см2, на 5-й день — 109 КОЕ/см2, что было подтверждено методом сканирующей микроскопии. Образцы ПСГА на 1-, 3-, 5-й день были стерильны, при исследовании методом диффузии в агар обладали антимикробным свойством в отношении тест-культуры St. aureus. Видеотест-системой подтверждено отсутствие микробной биопленки на поверхности сетки с серебром в отличие от контрольной сетки без антисептического покрытия.
Морфологические исследования подтвердили влияние антимикробного фактора на репаративные функции в зоне имплантации. Были рассмотрены данные гистологического исследования 40 препаратов, представленных в зависимости от концентрации антисептика на 1 см2 сетки и от соотношения компонентов антимикробной композиции. Оказалось, что при концентрации серебра 20 мкг на 1 см2 ПСГА и при оптимальном соотноше-
Том 168 • № 6
Герниопротез с антимикробными свойствами
нии компонентов композиции течение воспаления в ране происходило по асептическому типу. К окончанию 1-й недели после вмешательства появлялось значительное количество фибробластов и коллагеновых волокон. Последними формировались пучки, которых было больше в зоне контакта с имплантатом. Отмечалось врастание коллагеновых волокон в имплантат, умеренное число макрофагов и нейтрофилов, множество тонких новообразованных сосудов, стенка которых состояла из одного слоя клеток. При более низких концентрациях антисептика на 7-е сутки определялись признаки субклинического течения нагноения (лейкоцитарная инфильтрация, микроабсцессы, массивное разрастание грануляционной ткани, большое количество гигантских клеток). Только к 14-м суткам проявлялись начальные признаки пролиферативной реакции соединительной ткани около имплантата на фоне воспалительной реакции. К 21-м суткам имелась выраженная тенденция к стиханию воспалительного процесса и прорастанию сетки грануляционной тканью. К 30-40-му дню гистологически формировался соединительнотканый рубец с сетчатыми включениями.
Сравнительная оценка репаративной реакции соединительной ткани на ПСГА с сетчатыми протезами, изготовленными из полифиламент-ного и монофиламентного лавсана, а также из полипропилена без антисептической защиты при исследовании биоптатов показала, что на 7-е сутки после имплантации при использовании ПСГА были выражены признаки начала пролиферативной реакции (очаговое разрастание грануляционной ткани, представленной макрофагами, сосудами, фибробластами вокруг кровоизлияний). Имплантация других видов сетчатых протезов на 7-е сутки сопровождалась выраженной экссудативной реакцией (отек, клеточная инфильтрация), и только на 14-е сутки определялись признаки пролиферации. Отмечена более быстрая на всех сроках эксперимента интеграция ПСГА по асептическому типу с окружающими тканями при отсутствии признаков, характеризующих осложненное течение имплантации.
Нами оперированы 148 больных с использованием ПСГА, 20 из них — в других хирургических стационарах при проведении клинических испытаний, которые были начаты в октябре 2006 г. По возрасту больные распределялись следующим образом: от 20 до 29 лет — 9, от 30 до 49 лет — 47, от 50 до 69 — 65, от 70 до 80 и более лет — 27. Мужчин было 103, женщин — 45. В связи с паховыми грыжами оперированы 93 пациента, среди которых 7 — по поводу двусторонних, 7 — с рецидивными. С пупочными грыжами опериро-
ваны 11 больных. По поводу послеоперационных грыж оперированы 45 пациентов. С высоким риском воспалительных и септических осложнений — 15 человек. По поводу ущемленных грыж оперированы 10 больных. У 1 больной с сепсисом герниопластика дополняла реконструктивную операцию по поводу рубцового стеноза гепатикоеюноанастомоза и гнойного холангита, у 1 пациента выполнена герниопластика после правосторонней гемиколэктомии по поводу ущемления и острой кишечной непроходимости.
В ближайшем и отдаленном послеоперационном периоде поверхностные и глубокие нагноительные осложнения в ране не отмечены. Инфильтрации, образования свищей, отторжения сетчатого протеза через нагноение не наблюдали. У 3 больных после устранения послеоперационных грыж с надапоневротической фиксацией ПСГА размером 30x30 см возникли осложнения, требовавшие продолжительного лечения. У одного из них в связи с исходными трофическими нарушениями тканей грыжевого покрова образовалась серома, леченная закрытой ежедневной эвакуацией содержимого через неокрепший кожный рубец в течение 40 дней. У одной больной разошлись края кожной раны. Физиотерапевтическое лечение способствовало заживлению кожно-подкожного слоя раны над гранулирующей поверхностью сеточно-соединительнотканного каркаса. У другой больной отмечены расхождение краев раны и рост грануляционной ткани. Причиной этих локальных разрастаний грануляций над сеточно-соединительнотканным каркасом через 1 год после герниопластики были не замеченные при герниопластике и нагноившиеся впоследствии лигатуры, после иссечения которых из-под сетки рана зажила вторичным натяжением. При надапо-невротическом расположении ПСГА отмечалось скопление в ране серозной жидкости, которое устраняли обычно ко времени снятия швов. Образование серомы в таких случаях рассматривали как реакцию на имплантат грыжевого покрова, степень выраженности которой была связана с трофическими нарушениями последнего и площадью сетчатого протеза.
При более чем двухлетнем использовании ПСГА нагноительных осложнений и аномального развития перипротезной рубцовой ткани в зоне имплантации, а также рецидива грыжи не отмечено.
Выводы. 1. Существенным фактором, определяющим благоприятное течение имплантации герниопротеза ПСГА, является подавление инфекта.
Н.А.Пострелов и др.
«Вестник хирургии»*2009
2. Нанокластеры серебра являются эффективным средством, предупреждающим образование микробной биопленки на поверхности имплантата.
3. Оптимальным вариантом протеза для гернио-пластики представляется сетка из комплексных лавсановых нитей, пропитанная антимикробной композицией, имплантация которой сопровождается эффективным течением репаративных реакций в перипротезной зоне.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Афиногенова А.Г., Афиногенов Г.Е., Пострелов Н.А., Краснова М.В. Предупреждение формирования микробных биопленок на изделиях медицинского назначения под влиянием нанокластеров серебра // Вестн. СПГМА им. И.И.Мечникова.—2008.—№ 3.-С. 171-174.
2. Седов В.М., Тарбаев С.Д., Гостевской А.А., Горелов А.С. Эффективность герниопластики с использованием полипропиленового сетчатого имплантата в лечении послеоперационных вентральных грыж // Вестн. хир.—2005.—№ 3.—С. 85-87.
3. Седов В.М., Гостевской А.А., Тарбаев С.Д. и др. Сетчатые имплантаты из поливинилиденфторида в лечении грыж брюшной стенки // Вестн. хир.—2008.—№ 2.—С. 16-21.
4. Тимошин А.Д., Шестаков А.П., Голота Е.А. Результаты хирургического лечения послеоперационных вентральных грыж // Вестн. герниологии.—2006.—Вып. II.—С. 178-182.
Поступила в редакцию 08.04.2009 г.
N.A.Postrelov, G.E. Afinogenov, B.Ya.Basin, A.G.Afinogenova, A.I.Koltsov, A.N.Kluev
SUBSTANTIATION OF CLINICAL APPLICATION FOR HERNIOPLASTY OF RETICULATE PROSTHESIS WITH ANTIMICROBIAL PROPERTIES
A new reticulate hernioprosthesis has been developed and proposed for clinical use. The adhesive high molecular polymer coating containing silver nanoclusters was applied on the lavsan network. After implantation the polymer was dissolved in the tissue fluid and formed the hollows between the threads facilitating invasion of the connective tissue into the network. The prolonged antimicrobial effect was proved to stay in the wound tissue as long as 5 days. Silver nanoclusters prevent the formation of microbial biofilms and development of suppuration around the prosthesis. Its unique properties are confirmed by positive results of its clinical use.
