CC BY
65
УДК 616.231-089.844:546.3-19
Е.Б. Топольницкий 2, Е.В. Семичев 3, Н.А. Шефер 2, Г.Ц. Дамбаев 1
ПРИМЕНЕНИЕ СЕТЧАТОГО НИКЕЛИД-ТИТАНОВОГО ИМПЛАНТАТА И СВОБОДНОГО РЕВАСКУЛЯРИЗИРУЕМОГО АУТОТРАНСПЛАНТАТА ПРИ ЗАМЕЩЕНИИ ОКОНЧАТОГО ДЕФЕКТА ТРАХЕИ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
1ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития РФ (Томск)
2 ОГБУЗ «Томская областная клиническая больница» (Томск) 3 Центральная научно-исследовательская лаборатория (Томск)
Предложен способ замещения окончатых дефектов трахеи свободным реваскуляризируемым аутотрансплантатом, предварительно армированным, сетчатым, никелид-титановым имплантатом. Способ апробирован, на 8 беспородных собаках, которым, моделировали пострезекционный дефект или предварительно формировали, трахеостому. В качестве аутотрасплантата у экспериментальных животных выбран свободный кожно-фасциальный паховый лоскут. Эффективность способа оценивалась клинически, рентгенологическим, визуальным, осмотром, области вмешательства и гистологическим, методами контроля. Показано, что способ позволяет, устранять окончатые дефекты трахеи, хорошо кровоснабжаемым, аутотрансплантатом, с минимальным анатомо-функциональным или косметическим, ущербом, для. донорской зоны, упростить и. сократить продолжительность операции. Ключевые слова: реконструкция трахеи, свободный лоскут, никелид титана
USE OF TITANIUM NIKELIDE IMPLANT AND FREE REVASCULARIZED FLAP FOR RECONSTRUCTION OF FENESTRATED TRACHEAL DEFECT (EXPERIMENTAL INVESTIGATION)
E.B. Topolnitskiy 2, E.V. Semichev 3, N.A. Shefer 2, G.Ts. Dambayev 1
1 Siberian State Medical University, Tomsk
2 Tomsk Regional Clinical Hospital, Tomsk
3 Central Research Laboratory, Tomsk
Reconstruction of fenestrated, tracheal defect using free revascularized flap combined, with titanium, nikelide implant has been developed. The experimental study was performed on 8 mongrels, on which defect or tracheostomy was created. The tracheal defect reconstruction, was completed, using free fasciocutaneous inguinal flap. Efficacy of the method, was tested, using clinical, radiological, macro- and microscopic examination. It is ascertained, that the technique permits to reconstruct fenestrated, tracheal defect with minimal injury of donor zone, to simplify and shorten the operation.
Key words: tracheal reconstruction, free flap, titanium nikelide
ВВЕДЕНИЕ
Окончатые дефекты шейного отдела трахеи образуются после трахеостомии или резекции части стенки трахеи. Устранение таких дефектов зачастую является завершающим этапом реконструктивно-пластических операций на трахее, сопряжено с большими техническими трудностями, возможностью рестеноза и доступно иногда только в условиях крупных специализированных центров [2, 4, 9, 12, 13].
Для замещения окончатых дефектов шейного отдела трахеи используются кожно-мышечные, трехслойные кожно-мышечно-кожные аутолоскуты, сформированные из разных областей шеи или перемещенные на питающей ножке с верхней половины грудной клетки [4, 8]. Однако отсутствие на шее и верхней половине грудной клетки пригодных для пластического замещения мягких тканей не позволяет использовать аутотрансплантаты, взятые из этих анатомических областей.
В то же время из-за особенностей строения для пластики дефектов стенок трахеи требуются не только мягкие, но и опорные ткани. В качестве
каркасной структуры для аутотрансплантата при замещении обширных окончатых дефектов трахеи предлагались различные имплантаты: сетки из медицинской стали, тантала, титана, серебра, полипропилена, марлекса, политетрафторэтилена и др. [1, 2, 5, 7, 8, 12]. Недостатками этих способов являются низкая биохимическая и биомеханическая совместимость имплантатов. Вследствие этого после врастания и созревания соединительной ткани они становятся ригидными, деформируются, способствуют избыточному росту соединительной ткани, что может привести к рестенозу дыхательных путей. Эти имплантаты не устойчивы к инфекции, вызывают пролежни прилежащих сосудов и аррозивное кровотечение.
Существуют методики устранения дефектов трахеи с помощью сложных кожно-костных, кожно-мышечно-костных, кожно-хрящевых аутотрансплантатов, в том числе предварительно подготовленных путем имплантации ауто- или аллоткани (хряща реберной дуги, ушной раковины, носовой перегородки и т.д.) [4, 6, 9, 10]. Недостатками способов являются высокая травматичность,
связанная с забором опорных аутотканей (кость, хрящ), вероятность резорбции костного или хрящевого опорного компонента и потеря каркасных свойств трансплантата в отдаленном периоде, что может привести к рестенозу трахеи, либо про-лабированию лоскута в просвет дыхательных путей. Способам с предварительной имплантацией хряща или кости присущи многоэтапность и продолжительность лечения, что снижает качество жизни данной категории больных. Кроме того, при использовании собственного хряща реберной дуги, ушной раковины или носовой перегородки возникают анатомо-функциональный и косметический дефекты в донорской зоне, пластическое восстановление их также может быть необходимо.
Появление микрохирургических технологий и накопленный опыт аутотрансплантации рева-скуляризируемых комплексов тканей позволили замещать самые разнообразные дефекты анатомических структур человеческого тела, в том числе обширные дефекты трахеи. К настоящему времени разработаны и применены в клинике способы устранения дефектов трахеи на основе микрохирургических реваскуляризируемых кожно-костных, армированных или префабрико-ванных кожно-фасциальных и кожно-мышечных аутотрансплантатов [4, 11, 12, 13]. Появление био-адаптированных материалов на основе никелида титана и их успешное применение в различных областях медицины открыли новые возможности в реконструктивной хирургии трахеи.
Целью настоящего исследования была оценка эффективности применения сетчатого никелид-титанового имплантата в качестве армирующей структуры свободного реваскуляризируемого аутотрансплантата при замещении окончатого дефекта трахеи.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Исследование одобрено локальным этическим комитетом СибГМУ и выполнено на 8 беспородных короткошерстых собаках обоего пола массой тела 10—16 кг. Эксперименты на животных выполнены на базе сектора экспериментальной хирургии и физиологии Центральной научно-исследовательской лаборатории СибГМУ (заведующий — д.м.н., профессор А.Н. Байков). В работе руководствовались этическими принципами, изложенными в «Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей» и «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приказ № 755 от 12.08.1977 МЗ СССР). Все манипуляции и выведение животных из опытов проводили под общей анестезией. Применяемые сетчатые имплантаты из никелида титана разработаны и изготовлены в НИИ медицинских материалов и имплантатов с памятью формы (Томск) (директор — д.т.н., профессор В.Э. Гюнтер).
Подготовка к операции, анестезиологическое обеспечение и ведение послеоперационного пе-
риода у всех животных были одинаковыми. Под внутривенным пропофоловым наркозом с управляемым дыханием выполняли цервикотомию и резекцию переднебоковой стенки шейного отдела трахеи на протяжении пяти хрящевых полуколец. Дефект трахеи устраняли комбинированным аутотрансплантатом. Животные были разделены на две группы: в первой серии опытов (л = 5) дефект трахеи замещали сразу, а во второй (л = 3) — формировали стойкую трахеостому и устраняли ее пластически через 3 месяца. В качестве комбинированного аутотрансплантата использовали свободный паховый кожно-фасциальный лоскут, к которому для придания каркасности фиксировали сетчатый имплантат. Перед «подъемом» лоскута переднюю брюшную стенку у экспериментальных животных обмывали водой с мылом, удаляли шерсть, обрабатывали трижды раствором «Септоцид Р». Забор пахового аутолоскута производился по стандартной методике Б. Б^еШ (1976). Имплантат представлял собой тонкопрофильную ткань с размерами ячейки 200 — 500 мкм, сплетенную по текстильной технологии из сверхэластичной никелид-титановой нити толщиной 60 мкм (патент РФ № 2257230). Нить изготовлена из композиционного материала, включающего сердцевину из наноструктурного монолитного никелида титана и пористый поверхностный слой оксида титана. Присутствие монолитного никелида титана внутри оксидной оболочки значительно улучшает прочностные свойства материала, а пористая чешуйчатая поверхность нити придает ей высокую адаптивность в тканях организма. Благодаря мелкоячеистой структуре и пористой оболочке композитной нити, имплантат обладает капиллярными свойствами, что создает возможность целенаправленно насыщать его растворами с антимикробным действием путем замачивания и применять в условиях инфицированной раневой поверхности [3].
С целью профилактики раневых и бронхолегочных осложнений назначались антибиотики широкого спектра действия, как во время, так и после операции в течение 5 суток. В послеоперационном периоде за животными проводилось клиническое наблюдение, рентгенологический контроль, макро-и микроскопическое исследование области вмешательства. Забор материала для исследования на светооптическом уровне осуществлялся на 3-и, 14-е и 30-е сут. Перед гистологическим исследованием прецизионно извлекался сетчатый имплантат и комплекс тканей, включающий аутотрансплантат, повергался гистологическому исследованию. Окраска срезов проводилась по стандартной методике гематоксилином и эозином.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Разработанная нами методика устранения окончатого дефекта трахеи заключается в следующем. После окаймляющего трахеостому разреза выполняют мобилизацию кожи вокруг дефекта и выделяют боковые стенки трахеи, при этом оставляя по периметру по 5 мм кожи для подшивания
ее к краям кожной части аутотрансплантата. В случае пострезекционного дефекта во время оперативного вмешательства аутотрансплантат фиксируют непосредственно к стенке трахеи. В донорской области забирают соответствующий размеру дефекта свободный кожно-фасциальный лоскут, в котором кожная часть соответствует размерам дефекта, а подлежащая подкожно-жировая клетчатка и поверхностная фасция превышают его на 5—10 мм. Затем на фасциальную поверхность аутотрансплантата укладывают сетчатый имплантат, выступающий за края аутотрансплантата не менее чем на 10 мм. В имплантате делают линейный разрез и дополняют его выкраиванием округлого отверстия для размещения сосудистой ножки аутотрансплантата, затем фиксируют сетку через толщу тканей к коже сверхэластичной нике-лид-титановой нитью, завязывают узлы на поверхности имплантата. Укрепленный таким образом аутотрансплантат располагают кожей в просвет трахеи и фиксируют ее к краям дефекта, сформированный шов укрывают тканями пересаженного комплекса, выступающими за край кожной части. Свободный край сетчатого имплантата из состава комбинированного аутотрансплантата фиксируют к передней и боковой стенкам трахеи. Кровоснабжение в аутотрансплантате восстанавливают. Раны ушивают и дренируют.
Основываясь на методике предложенной операции, в качестве аутотрансплантатов могут служить свободный лучевой или паховый лоскут, хотя последний менее предпочтителен из-за более выраженного волосяного покрова. Также, по нашему мнению, возможно с некоторыми изменениями использовать кожно-мышечно-серозный лоскут на основе нижних эпигастральных сосудов. Однако в этом случае серозная оболочка ротируется в просвет трахеи, аутотрансплантат укрепляется через сформированные в нем тоннели. В нашем случае выбор пахового лоскута обусловлен тем, что в этой анатомической области у собак кожа менее всего покрыта шерстью. В противном случае обильный волосяной покров способствует развитию обструктивного синдрома, что негативно скажется на трахеобронхиальном дренаже в отдаленном послеоперационном периоде.
Послеоперационный период у всех животных был гладким. Большинство животных на 3-и сутки после операции становились активными, хорошо принимали пищу, пили воду, а на 7-е сутки почти не отличались поведением от неоперированных. В раннем и отдаленном послеоперационном периоде дыхание животных оставалось свободным без стри-дорозного компонента, как в покое, так и во время движения животного, что свидетельствует о достаточном просвете трахеи для полноценного дыхания и нашло подтверждение при макроскопическом исследовании просвета трахеи. Кожный лоскут и слизистая трахеи вокруг трансплантата выглядели отечными, умеренно гиперемированными. На отдельных участках по линии шва определялись ярко-розовые грануляции, функционально незна-
чимые на проходимость трахеи. У двух животных из первой группы был отмечен некроз аутотрансплантата вследствие нарушения его питания и пролабирование имплантата в просвет трахеи в ранние сроки после вмешательства. У остальных животных мы не отметили миграции имплантата и развития послеоперационных осложнений. Сетчатый никелид-титановый имплантат был прочно фиксирован в тканях к 30-м суткам после операции. Несмотря на развившиеся послеоперационные осложнения летальных исходов не наблюдалось. При рентгенографическом исследовании шеи имплантат не определялся, воздушный столб трахеи был незначительно деформирован на уровне вмешательства. В донорской области определялся едва заметный послеоперационный рубец с признаками первичного заживления.
При гистологическом исследовании пересаженного комплекса тканей на 3-и сутки в области трахеальных швов эпидермальные клетки были расположены хаотично, не формируя четко выраженных слоев. В центральной зоне аутолоскута, как и на его периферии, роговой слой был слабо выражен. Сосочковый слой был уплощен, в области послеоперационной раны определялись дезориентированные коллагеновые волокна различной толщины, эластических волокон было мало. Среди клеточных элементов наблюдались фибробласты различной степени зрелости, а также малодифференцированные клетки. В дерме наблюдались явления отека и сосудистого полнокровия. Кровеносные и лимфатические сосуды были расширены. Преимущественно в области швов встречались полиморфноклеточные инфильтраты с резким преобладанием сегментоядерных нейтрофилов. Придатки кожи сохранились, в волосяных влагалищах определялись явления дистрофии. В первой группе слизистая оболочка трахеи в области соприкосновения с аутотрансплантатом была отечна, сосуды ее расширены, эпителий набухший, отмечался умеренный акан-тоз. В отдалении от трансплантата эпителиальная выстилка трахеи была нормального строения. По краю резекции хрящ трахеи окрашивался базофильно, некоторые хрящевые клетки были вакуолизированы, ядра их были пикнотичны. В околотрахеальной клетчатке на уровне вмешательства отмечались кровоизлияния.
К 14-м суткам эпителизация раневой зоны была завершена. В отдельных участках лоскута наблюдалось частичное наползание регенерирующего пласта клеток. Среди слоев эпителиоцитов встречались единичные лейкоциты, преобладал очаговый лимфоцитарно-гистиоцитарный инфильтрат. Восстановление архитектоники дермы отмечалось к 30-м суткам, когда отчетливо определялись сосочковый и сетчатый слои. В клеточном составе преобладали зрелые фибробласты. Тканевые базофилы встречались преимущественно в глубоких слоях дермы и вблизи сосудов. Производные кожи были восстановлены, хотя были отмечены и атрофические процессы в них.
Клиническое наблюдение, макро- и микроскопические исследования свидетельствовали о том, что надежное пластическое замещение окончатых дефектов шейного отдела трахеи свободными реваскуляризированными аутотрансплантатами, предварительно армированными сетчатыми никелид-титановыми имплантатами, возможно. Вследствие биомеханической и биохимической совместимости с окружающими тканями поры нити и ячейки имплантата прорастают фибро-бластами, капиллярами и новообразованными сосудами, заполняются соединительной тканью сформированием единого тканевого регенерата, что гарантирует надежное удержание в тканях, предотвращает смещение имплантата относительно дефекта трахеи и исключает стеноз дыхательный путей. Сетчатая структура и общая толщина имплантата (не менее 120 мкм) обеспечивает достаточную механическую устойчивость и при прорастании соединительной тканью не препятствует минимальной подвижности на замещенном участке трахеи, необходимой для адекватного трахеобронхиального дренажа и во время акта дыхания. Общая толщина имплантата не более 200 мкм не препятствует тесному контакту аутотрансплантата с окружающими тканями, облегчает сращение их между собой. Сетчатый имплантат на основе сверхэластичной никелид-титановой нити является хорошим пластическим материалом, позволяет легко и просто моделировать любую необходимую форму в имплантационной области, устойчив к инфекции. Эластичные свойства сетчатого никелид-титанового имплантата и дыхательной трубки сходны, поэтому при растяжении деформация образованного комплекса трахея-имплантат получается согласованной. Это снижает риск послеоперационных осложнений, повышает прочность соединения и обеспечивает анатомо-физиологическое восстановление данной области без ущерба для донорской зоны.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет устранять окончатые дефекты трахеи любых размеров хорошо кровоснабжаемым аутотрансплантатом с минимальным анатомофункциональным или косметическим ущербом для донорской зоны, упростить и сократить продолжительность операции, повысить ее состоятельность.
ЛИТЕРАТУРА
1. Амиров Ф.Ф. Пластические операции на трахее и бронхах. — Т.: Госмедиздат УзССР, 1962. - 147 с.
2. Аничкин В.В., Карпицкий А.С., Оладько А.А. Трахеобронхопластические операции. -Витебск, 1996. - 266 с.
3. Никелид титана. Медицинский материал нового поколения / В.Э. Гюнтер, В.Н. Ходоренко, Ю.Ф. Ясенчук [и др.]. — Томск: МИЦ 2006. — 296 с.
4. Реконструктивная хирургия и микрохирургия рубцовых стенозов трахеи / В.Д. Паршин, Н.О. Миланов, Е.И. Трофимов, Е.А. Тарабрин. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. — 136 с.
5. Ягудин Р.К., Ягудин К.Ф. Аллопластика ла-ринготрахеостомы полипропиленовой сеткой Эс-фил // Вестник оториноларингологии. — 2007. — № 1. — С. 32 — 36.
6. Bozkurt A.K., Cansiz H. Tracheal reconstruction with autogenous composite nasal septal graft // Ann. Thorac. Surg. — 2002. — Vol. 74. — P. 2200 — 2201.
7. Experimental study of tracheal patch reconstruction with a covered expandable metallic stent / H. Kitagami, T. Takahashi, S. Watanabe [et al.] // Ann. Thorac. Surg. — 1998. — Vol. 66. — P. 1777—1781.
8. Grillo H.C. Surgery of the trachea and bronchi. — London, BC Decker Inc. Hamilton, 2004. — 872 p.
9. Novel method to repair tracheal defect by pectoralis major myocutaneous flap / J. He, X. Xu, M. Chen [et al.] // Ann. Thorac. Surg. — 2009. — Vol. 88. — P. 288 — 291.
10. Prefabrication of composite tissue for improved tracheal reconstruction / P. Delaere, J. Hardillo, R. Hermans, B. Van Den Hof // Ann. Otol. Rhinol. Laryngol. — 2001. — Vol. 110. — P. 849 — 858.
11. Reconstruction of the trachea with a tubed radial forearm free flap / B.R. Beldholm, M.K. Wilson, R.M. Gallagher [et al.] // J. Thorac. Cardiovasc. Surg. — 2003. — Vol. 126. — P. 545 — 550.
12. Tracheal reconstruction with the use of radial forearm free flap combined with biodegradative mesh suspension / A. Maciejewski, Szymczyk, S. Poltorak, M. Grajek // Ann. Thorac. Surg. — 2009. — Vol. 87. — P. 608 — 610.
13. Yu P., Clayman G.L., Walsh G.L. Human tracheal reconstruction with a composite radial forearm free flap and prosthesis // Ann. Thorac. Surg. — 2006. — Vol. 81. — P. 714 — 716.
Сведения об авторах
Топольницкий Евгений Богданович - кандидат медицинских наук, докторант кафедры госпитальной хирургии Сибирского государственного медицинского университета, заведующий хирургическим торакальным отделением Томской областной клинической больницы (634050, г Томск, Московский тракт, 2; тел.: 8 (3822) 41-75-70, 646-193; e-mail: [email protected]) Семичев Евгений Васильевич - кандидат медицинских наук, научный сотрудник Центральной научно-исследовательской лаборатории Сибирского государственного медицинского университета
Шефер Николай Анатольевич - очный аспирант кафедры госпитальной хирургии Сибирского государственного медицинского университета, врач-торакальный хирург хирургического торакального отделения Томской областной клинической больницы
Дамбаев Георгий Цыренович - доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАМН, заведующий кафедрой госпитальной хирургии Сибирского государственного медицинского университета
