CC BY
84
© Коллектив авторов, 2008
УДК 616.34-007.43-031:617.55-089.844
В.М.Седов, А.А.Гостевской, С.Д.Тарбаев, А.С.Горелов, А.Б.Чулховин, Г.М.Нутфуллина, В.А.Жуковский
СЕТЧАТЫЕ ИМПЛАНТАТЫ ИЗ ПОЛИВИНИЛИДЕНФТОРИДА В ЛЕЧЕНИИ ГРЫЖ БРЮШНОЙ СТЕНКИ
Кафедра факультетской хирургии (зав. — проф. В.М.Седов) Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. акад. И.П. Павлова
Ключевые слова: послеоперационные грыжи, лечение, медицинские полимеры.
Введение. Проблема хирургического лечения послеоперационных вентральных грыж становится все более актуальной. Увеличение оперативной активности, связанное с совершенствованием хирургической техники и методов анестезиологического пособия, привело к увеличению числа больных с послеоперационными вентральными грыжами (ПОВГ). Частота их возникновения после различных вариантов лапаротомии составляет от 3 до 17%, увеличиваясь до 30% и более у больных с ожирением, аневризмой брюшного отдела аорты. По количеству ПОВГ выходят на второе место после паховых грыж, составляя 20-22% от общего числа всех грыж [2, 4, 8]. Результаты хирургического лечения ПОВГ остаются неудовлетворительными из-за высокой частоты рецидивов, достигающих 40-45% при применении аутопластики [3, 6, 7, 11]. Поэтому все большее количество исследователей приходят к выводу о необходимости использования при их лечении дополнительных синтетических материалов.
Применение синтетических протезов при оперативном лечении ПОВГ значительно снизило процент рецидивов, но реакция на имплантацию существенно повышает количество послеоперационных осложнений. Технология эндопротезирова-ния брюшной стенки является одной из ключевых, соответствующей принципу пластики без натяжения. Осуществление пластики без натяжения наиболее эффективно у больных с обширными дефектами брюшной стенки, когда их возникновение сопряжено со слабостью и сниженной регенераторной способностью тканей, ожирением, наличием сопутствующей патологии [3].
На сегодняшний день лидирующие позиции в качестве материала для изготовления герниопро-
тезов занимает полипропилен (ПП). Однако более чем 45-летний опыт применения эндопротезов из полипропиленовых мононитей выявил некоторые их недостатки. Имплантация таких эндопроте-зов сопровождается выраженной воспалительной реакцией с преобладанием экссудативного компонента, что часто приводит к образованию сером с повышенной возможностью их последующего инфицирования. Кроме того, воспалительная реакция на имплантацию приводит к формированию грубых рубцовых тканей, деформирующих сетку с возможностью рецидива по краю протеза [12]. Из-за массивного спаечного процесса в брюшной полости и риска эрозии стенок полых органов полипропиленовая сетка практически непригодна для интраперитонеального расположения [14, 15]. Для уменьшения тканевой реакции на полипропилен компанией «Ейсоп» было предложено сочетать его с рассасывающимся материалом (полиглактин), тем самым, сократить количество имплантированного материала (коммерческое название У1рго и У1рго II). Однако повышенный тканевой ответ на продукты биодеградации синтетического рассасывающегося компонента, с преобладанием экссудативно-гранулематозного компонента, препятствует формированию полноценного рубца. Это подтверждается ростом числа рецидивов с 7 до 17% [9].
К сожалению, идеального материала для пластики передней брюшной стенки до настоящего времени не существует, что заставляет продолжать поиск оптимальных полимеров для хирургической реконструкции передней брюшной стенки. Одним из перспективных материалов является поливинилиденфторид (ПВДФ), широко используемый для изготовления шовного материала.
При изучении свойств этого полимера было установлено, что он обладает высокой биологической инертностью, прочностью и устойчивостью к инфицированию [5, 13]. Причем отмечено, что
ПВДФ-мононити в отличие от полипропиленовых не содержат стабилизаторов и пластификаторов, не подвергаются гидролизу под действием тканевых жидкостей, что объясняет их большую биосовместимость и устойчивость к действию факторов внутренней среды организма при имплантации. По текстильным параметрам эндопротезы из ПВДФ более эластичны, чем из полипропилена. По биологической инертности ПВДФ сетчатые эндопротезы приближаются к плёночно-порис-тым эндопротезам из политетрафторэтилена, но значительно превосходят их по устойчивости к инфекции и надежности интеграции в тканях. Для дополнительного снижения тканевой реакции на эндопротез было нанесено покрытие из линейно-цепочечного углерода-карбина (ПВДФ-К). Идея применения синтетических материалов на основе углерода в герниологии не нова. В 80-х годах XX в. проведены экспериментальные и клинические исследования углеродных имплантатов, доказавшие высокую тканевую совместимость, отсутствие канцерогенного действия на ткани и их «прозрачность» для растущей соединительной ткани, что обеспечивает быстрое формирование прочного рубца. Однако высокая гидрофильность и хрупкая волокнистая структура предложенных имплантатов обусловили низкую инфекционную стойкость и неудовлетворительные манипуляци-
онные свойства данного вида протезов [1, 10, 11, 17].
С целью изучения герниопротезов из ПВДФ было проведено сравнительное исследование сетчатых протезов из полипропиленовых и поливи-нилиденфторидных мононитей в эксперименте и клинике.
Материал и методы. Для проведения исследований были использованы опытные образцы эндопротезов «ПВДФ 2-010», «ПВДФ-К 2-010» и стандартный полипропиленовый сетчатый эндопротез «Эсфил 2-010», представляющие собой сетки одинаковой трикотажной структуры из мононитей одинаковой толщины (производство ООО «Линтекс», Санкт-Петербург). Физико-механические свойства исследуемых материалов представлены в табл. 1.
Как видно из представленной таблицы, протезы на основе ПВДФ-мононитей более чем в 2 раза превышают полипропиленовые аналоги по поверхностной плотности, что обусловлено практически вдвое большей плотностью полимера (плотность полипропилена — 0,92 г/см3, плотность ПВДФ — 1,8 г/см3). При сопоставимых прочностных характеристиках жесткость сеток из ПВДФ почти в 2 раза меньше. В процессе формирования карбинового покрытия на ПВДФ-эндопротезе происходит некоторое снижение прочностных характеристик материала, но практически не изменяется его эластичность.
Экспериментальные исследования по изучению биосовместимости указанных материалов проведены на 120 крысах-самцах породы У1Б1аг, массой 200-250 г без внешних признаков заболевания, прошедших карантин в возрасте 1-1,5 мес.
Таблица 1
Физико-механическая характеристика изучаемых эндопротезов
Характеристика Эсфил 2-010 ПВДФ 2-010 ПВДФ-К 2-010
Толщина, мм 0,53-0,54 0,50-0,52 0,50-0,52
Поверхностная плотность, г/м 65,9 147,5 154,5
Разрывная нагрузка при продавливании шариком, Н 306,3 349,8 279,8
Удлинение при продавливании шариком,% 110,0 230,4 211,0
Разрывная нагрузка полоски 100x50 мм, Н:
вдоль петельного столбика 375,2 450 360
вдоль петельного ряда 226,5 224 179
Разрывное удлинение полоски 100x50 мм, %:
вдоль петельного столбика 104,6 76 68
вдоль петельного ряда 73,3 97 78
Плотность вязания на 50 мм:
число петельных столбиков 23 26-27 27-28
число петельных рядов 70 65-69 63-68
Структура сетки:
площадь нитей, % 57 59 57
площадь ячеек, % 43 41 43
Жесткость, сН/мм2:
вдоль петельного столбика 39,3 22,4 22,7
вдоль петельного ряда 25 10,6 9,1
Все эксперименты разделены на 3 группы в зависимости от имплантированого материала: 1-я — 40 животных, которым произведена имплантация сетчатого протеза на основе ПВДФ; 2-я — 40 животных, которым произведена имплантация сетчатого протеза ПВДФ-К; 3-я — 40 животных, которым произведена имплантация ПП сетчатого протеза «Эсфил 2-010». Сетки имплантировали в надапоневроти-ческую позицию поверх искусственно созданного (путем иссечения белой линии, частично прямых мышц и брюшины) дефекта передней брюшной стенки.
Из эксперимента животных выводили на 7-, 14-, 21-, 90-е сутки путем передозировки средств для наркоза в соответствии с Конвенцией по защите животных, используемых в эксперименте и других научных целях, принятой Советом Европы в 1986 г. Производили визуальную оценку выраженности тканевой воспалительной реакции на имплантацию сетчатого протеза. Динамику интеграции протеза в переднюю брюшную стенку оценивали с помощью стандартного гистологического исследования, морфометрии и исследования жесткости протеза в сформированной капсуле.
Для гистологического исследования иссекали стандартные участки передней брюшной стенки в области имплантации размером 1x1 см из центральных и периферических отделов имплантата. Препараты фиксировали в нейтральном формалине, заливали парафином. Срезы окрашивали гематоксилином и эозином для общегистологического исследования и пикрофуксином по Ван-Гизону для определения выраженности фиброзных изменений.
Количественные данные, полученные при морфометри-ческом исследовании, регистрировали и статистически обрабатывали средствами электронной таблицы «MS Excel 2003» и созданных на ее основе статистических программ с определением средних величин, их ошибок, критерия Стьюдента. Кроме этого, были использованы методы корреляционного анализа.
В 2003-2006 гг. по поводу ПОВГ операции с применением ПВДФ сетчатого имплантата произведены 71 пациенту, группой сравнения послужили 88 больных с имплантированным ПП сетчатым протезом. Распределение больных по полу, возрасту и размеру грыжевого выпячивания приведено в табл. 2. При классификации размера грыжевого выпячивания использована классификация К.Д.Тоскина и соавт. (1983) и В.Н.Егиева и соавт. (2002).
Рассматриваемые группы были сравнимы по полу и возрасту. В обеих группах имплантация произведена в под-апоневротическую позицию по Stoppa—Rives в модификации клиники (Патент РФ № 2270614) с активным дренированием по Редону.
Результаты и обсуждение. Макроскопически минимальная тканевая реакция наблюдалась при имплантации ПВДФ-К сетчатого имплан-тата, максимальная при применении ПП импланта-та, вплоть до развития значительного воспаления на всех сроках наблюдения. ПВДФ сетчатый им-плантат без углеродного покрытия продемонстрировал сопоставимую по выраженности тканевую реакцию с имплантатом ПВДФ-К.
Гистологическое исследование, проведенное в разные сроки имплантации, выявило следующие закономерности.
Полипропиленовый эндопротез «Эсфил» на 7-е сутки окружен разрыхленной отечной соединительной тканью, инфильтрированной сегментоядерными лейкоцитами, макрофагами и лимфоцитами. Коллагеновые волокна соединительной ткани набухшие, гомогенизированные. Кровеносные сосуды полнокровны. Через 90 дней пребывания эндопротеза в тканях животного нити сетки окружены грубоволокнистой соединительной тканью с небольшим количеством сосудов. Сетка плотно соединена с прилежащими тканями. При имплантации ПВДФ-эндопротеза на 7-е сутки нити имплантата окружены новообразованной соединительной тканью, имеющей слоистое строение, которая без резких границ переходит в окружающую соединительную ткань. Фибробласты вытянутые, с уплотненными, интенсивно окрашенными ядрами продолговатой формы. Межклеточное вещество богато коллагеновыми волокнами, имеющими яркую окраску при обработке по Ван-Гизону, содержит участки аморфного вещества и зоны набухания волокон. Внутренний слой соединительнотканной капсулы более богат клетками, среди которых преобладают фибробласты и макрофаги. Межклеточное вещество окрашено бледно. В нем определяются тонкие фибриллы. Периферические зоны грануляционной ткани богаты кровеносными сосудами. Через 90 дней эндопротез окружен зрелой соединительной тканью, богатой коллагеновыми волокнами, между которыми располагаются фибробласты и макрофаги. Волокна и фибробласты располагаются упорядоченными структурами. Наружный слой коллагеновой капсулы содержит небольшое количество полнокровных кровеносных сосудов. При имплантации ПВДФ-К эндопро-теза на 7-е сутки нити сетки окружены созревающей грануляционной тканью с хорошо выраженными коллагеновыми волокнами и новообразованными капиллярами с различной степенью кровенаполнения. Клеточный инфильтрат пред-
Таблица 2
Распределение больных по полу, возрасту и характеру ПОВГ
Число больных по группам
Характер ПОВГ Пол ПВДФ ПП Итого
до 60 лет после 60 лет до 60 лет после 60 лет
Средние М 6 9 7 11 33
Ж 10 16 14 20 60
Обширные М 2 4 4 4 14
Ж 5 7 6 9 27
Гигантские М 1 3 3 2 9
Ж 3 5 3 5 16
Всего 27 44 37 51 159
■ ПВДФ 0 ПВДФ-К 0 ПП «Эсфил 2-010»
Рис. 1. Результаты морфометрии тканей в области имплантированных протезов в эксперименте. а — процентное содержание лейкоцитов; б — процентное содержание фибробластов; в — процентное содержание макрофагов; г — процентное содержание клеток инородного тела.
ставлен значительным количеством фибробластов, макрофагов и немногочисленными лимфоцитами. В окружающей ткани наблюдается незначительный и неравномерный отёк и набухание кленок. На 90-е сутки сетчатый имплантат лежит в нежно-волокнистой зрелой соединительной ткани с небольшим количеством сосудов. Отмечается дальнейшее уменьшение клеточности, преобладающими клетками остаются фибробласты и лимфоциты.
Результаты проведённого морфометрического исследования приведены на рис. 1. Проведённый сравнительный анализ данных морфометрии показал, что в тканевом ответе на сетчатый имплантат на основе ПВДФ преобладает макрофагально-фибробластический компонент, а реакция в целом носит отсроченный и менее выраженный характер. Дополнительное углеродное покрытие ПВДФ сетчатого имп-лантата позволяет уменьшить тканевую реакцию.
После имплантации протезы вместе с образованной капсулой испытывались на жесткость на аппарате ИЖ-3. Результаты проведённого испытания приведены на рис. 2. Как видно из приведённых диаграмм, жёсткость протеза после имплантации увеличивается более чем в 2 раза по сравнению с исходными параметрами за счёт развития соединительнотканной капсулы и пропорционально степени её развития. Большая биологическая инертность и повышенная тканевая совместимость протезов из ПВДФ и ПВДФ-К приведут к формированию более полноценного, а следовательно, более эластичного рубца, что улучшает функциональные свойства сформированной передней брюшной стенки.
Полученные экспериментальные данные позволили применить ПВДФ сетчатые имплантаты в клинике. При оценке характера течения ближайшего послеоперационного периода особое внимание уделялось выраженности тканевой реакции на имплантированный материал (длительность истечения и характер отделяемого по дренажам, наличие и выраженность инфильтративных и воспалительных изменений со стороны операционной раны). Анализ осложнений герниопластики представлен в табл. 3. С целью объективизации исследования больным производилось ультрасо-нографическое исследование передней брюшной стенки в зоне имплантации. Венозная кровь и раневое отделяемое подвергались исследованию на 3-и и 7-е сутки методом геноспецифической полимеразной цепной реакции с целью количественного анализа экспрессии генов ^-1, Т1МР-1 и коллагена I типа.
У пациентов 1-й группы с имплантированным ПВДФ эндопротезом в ближайшем послеоперационном периоде истечение серозно-геморрагиче-ского отделяемого наблюдалось до 3 сут, инфиль-тративных изменений послеоперационной раны не отмечено ни в одном случае.
Рис. 2. Динамика изменения жёсткости протеза в соединительнотканной капсуле в зависимости от имплантированного материала.
Таблица 3
Ранние и поздние осложнения протезирующей герниопластики
Осложнения Материал для имплантата
ПП ПВДФ
Гематома 1 (1,2) 2(2,8)
Серома 12 (14,2) 3(4,2)
Нагноение раны 5(5,9) 1 (1,4)
Некроз кожи 1 (1,2) 0
Протезокожный свищ 1 (1,2) 0
Протезокишечный свищ 1 (1,2) 0
Хроническая серома 2 (2,4) 0
Чувство инородного тела 5(5,9) 0
Всего 28 (33,3) 6 (8,4)
Примечание. В скобках — %.
В случае имплантации ПП-протеза истечение серозно-геморрагического отделяемого наблюдалось до 11 сут, отмечалась умеренно выраженная инфильтрация послеоперационной раны, причём у 12 (14,2%) отмечено формирование сером, потребовавших серии санационных пункций. Удаления сетчатого имплантата не потребовалось ни в одном случае. Летальных исходов у наблюдаемых больных не было.
Отдаленные результаты во всех группах изучены в сроки от 1 года до 3 лет.
В 1-й группе рецидивов заболевания не отмечено ни в одном случае, во 2-й группе рецидив заболевания отмечен у 2 (2,4%) пациентов на первом году наблюдения.
Результаты количественной оценки экспрессии отдельных генов в экссудате на 3-й день после операции отражены в табл. 4, р<0,05.
Таблица 4
Результаты количественной оценки экспрессии отдельных генов в клетках экссудата (3-й день после операции) (M±m)
Вид сетки Гены
II_-I Т1МР-1 Коллаген I типа
ПВДФ (п=65) 0,02±0,15 0,23±0,08 0,09±0,04
ПП (п=74) 0,52±0,31 0,61±1,19 0,82±0,27
Как видно из таблицы, уровни экспрессии генов интерлейкина-1 (^-1), тканевого ингибитора ММР-1 (Т1МР-1) и коллагена I типа существенно повышены при использовании ПП-сеток по сравнению с ПВДФ. Эти данные свидетельствуют о том, что ПП-сетка, в отличие от ПВДФ сетчатого имплантата, способствует усилению воспалительной реакции (продукция ^-1), ингибированию распада коллагена (активация Т1МР-1), а также усилению продукции коллагена I типа в зоне заживления операционной раны, что создаёт условия для избыточного развития рубцовой ткани в зоне имплантации.
Выводы. 1. Сетчатые имплантаты из ПВДФ являются перспективной альтернативой наиболее распространённым в современной герниологии полипропиленовым эндопротезам.
2. Эндопротез ПВДФ-К имеет физико-химические свойства, обеспечивающие надёжное протезирование тканей брюшной стенки, и отличается хорошей биологической совместимостью с тканями человека.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Белослудцев Д.Н. Применение углеродного имплантата в лечении больных с послеоперационными и рецидивными грыжами // Вестн. хир.—2000.—№ 5.—С. 90-91.
2. Воскресенский П.К., Емельянов С.И. Ненатяжная герниоплас-тика.—М.: Медицина, 2002.—275 с.
3. Грубник В.В., Лосев А.А., Баязитов Н.Р., Парфентьев Р.С. Современные методы лечения брюшных грыж.—Киев: Здоровье, 2001.—280 с.
4. Еремеев В.П., Рехачев В.П., Киверина З.И. Лечение послеоперационных вентральных грыж // Вестн. хир.—1984.— № 6.—С. 17-21.
5. Жуковский В.А. Отечественные сетчатые эндопротезы для реконструктивно-восстановительной хирургии // Материалы V Межд. конф. «Современные подходы к разработке и клиническому применению эффективных перевязочных средств, шовных материалов и полимерных имплантатов».—М., 2006.—С. 80-82.
6. Заривчацкий М.Ф., Яговкин В.Ф. Сравнительная оценка результатов оперативного лечения больших и гигантских послеоперационных вентральных грыж // Вестн. хир.—2005.— № 6.—С. 33-37.
7. Саенко В.Ф., Белянский В.С., Макойло Н.В., Лисун Ю.Б. Современные принципы реконструктивно-восстанови-тельной пластики вентральных грыж больших размеров // Современные методы герниопластики и абдоминопластики с применением полимерных материалов: Материалы I Межд. конф.—М., 2003.—С. 46-47.
8. Седов В.М., Тарбаев С.Д., Гостевской А.А., Горелов А.С. Хирургическое лечение послеоперационных вентральных грыж с использованием полипропиленового и ПВДФ сетчатых имплантатов // Материалы 5-й Межд. конф. «Современные подходы к разработке и клиническому применению эффективных перевязочных средств, шовных материалов и полимерных имплантатов».—М., 2006.—С. 208-209.
9. Conze J., Kingsnorth A.N., Flament J.B. et al. Randomized clinical trial comparing lightweight composite mesh with polyester or polypropylene mesh for incisional hernia repair // Br. J. Surg.— 2005.—Vol. 92, № 12.—P. 1488-1493.
10. Greenstein S.M., Murphy I.T., Rush B.F. et al. The experimental evaluation of a carbon-polylactic acid mesh for a ventral herniorrhaphy // Curr Surg.—1984.—№ 41.—Р. 358.
11. Johnson-Nurse C., Jenkins D.H.R. The use of flexible carbon fibre in the repair of experimental large abdominal incisional hernias // Br. J. Surg.—1980.—Vol. 67, № 6.—P. 135.
12. Heniford B.T., Ramshaw B.J. Laparoscopic ventral hernia repair: a report of 100 consecutive cases // Sugr. Endosc.—2000.—Vol. 14, № 5.—P. 419-442.
13. Klinge U., Klosterhalfen B., Muller M. et al. Shrinking of polypropylene mesh in vivo: an experimental study in dogs // Eur. J. Surg.—1998.—№ 164.—P. 965-969.
14. Klinge U., Klosterhalfen B., Ottinger A.P. et al. PVDF as a new polymer for the construction of surgical meshes // Biomaterials.— 2002.—Vol. 23, № 16.—P. 3487-3493.
15. Koontz A.R., Kimberly R.U. Further experimental work on prostheses for hernia repair // Surg. Gynecol. Obstet.—1959.—№ 3.— P. 109.
16. Korenkov M., Paul A., Sauerland S. et al. Classification and surgical treatment of incisional hernia. Results of an experts' meeting // Langenbeck' s Arch. Surg.—2001.—Vol. 386, № 1.—P. 65-73.
17. Tayton K., Phillips G., Ralis Z. Long-term effects of carbon fibre on soft tissues // J. Bone Joint. Surg.—1982.—Vol. 64, № 3.—P. 1-12.
Поступила в редакцию 31.10.2007 г.
V.M.Sedov, A.A.Gostevskoy, S.D.Tarbaev, A.S.Gorelov, A.V.Chulkhovin, G.M.Nutfullina, V.A.Zhukovsky
MESHED IMPLANTS OF POLYVINYLIDENE FLUORIDE IN TREATMENT OF ABDOMINAL WALL HERNIAS
The authors analyze the results of experimental and clinical investigations for comparative studying a new meshed implant of polyvinylidene fluoride as an endoprosthesis of the anterior abdominal wall with postoperative hernias. It was shown that the polyvinylidene fluoride prosthesis is a good alternative of polypropylene prosthesis. Its physico-chemical properties allow reliable prostheses of the abdominal wall, and its biological compatibility is higher as compared with polypropylene prosthesis.
