диссертации / 73

включает большой спектр свойств даже у крупно- и мелкопористых сеток и прак-

тически отсутствует как признак у остальных типов протезов [472]. В итоге были введены дополнительные основания для каждого класса, которые создали искус-

ственно сосуществующие классификационные разделы.

В настоящее время, совершенно очевидно, для того чтобы накопленные зна-

ния о хирургических протезах, используемых для пластики дефектов ПБС, помо-

гали решать возникающие проблемы и отвечать на поставленные практикой во-

просы нужна содержательная классификация. Как показал опыт работы многих групп исследователей в течение последних 15 лет, теоретическим обоснованием такой классификации может служить системный подход, который рассматривает протезы как сложные устройства, выполняющие заданную функцию и находящи-

еся в динамическом взаимодействии с тканевым окружением в организме хозяина.

Механизмы взаимодействия включают неспецифические реакции и специфические или функциональные взаимоотношения, реализация которых зависит от комплекса свойств, заложенных при изготовлении в состав и организацию протезирующего устройства [152]. Поэтому, если в качестве базового критерия разделения протезов на классы установить тип конструкции, то по совокупности структурно-функцио-

нальных признаков можно выделить или фактически перечислить уже существую-

щие 5 классов: сетчатые, мембранные, композитные, биологические и 3D протезы.

Кроме того, принцип конструкции позволяет на базовом уровне определить гра-

ницы формируемых множеств и с позиции системы или целевого предназначения охарактеризовать основные свойства и ресурсы каждого класса:

1. Сетчатые протезы имеют трикотажную или тканую конструкцию, в кото-

рую заложен определенный набор свойств – это макропористость, открытые поры,

вязкоэластическая растяжимость и механическая анизотропия. Комплекс свойств определяется тремя основными ресурсами – это нити, плетеная структура и поли-

мер, изменяя которые можно влиять, но не менять свойства сетчатой конструкции.

Учитывая свойства сетчатых протезов, оптимальными способами имплантации яв-

ляются саблэй или онлэй пластики с целью укрепления или замещения определен-

181

ной фасции. Имплантированный протез вместе с фасцией выполняет передачу мы-

шечных сокращений и обеспечивает механическую стабильность. Прорастая со-

единительной тканью, протез интегрируется биологически, а взаимодействуя ме-

ханически, адаптируется функционально. При этом структурные и механические факторы влияют не только на качество образующейся соединительной ткани, но и на функциональное восстановление протезированной ПБС в целом.

2. Мембранные протезы являются неткаными или волокнисто-пористыми пластинами, материал которых состоит из хаотично расположенных волокон, по-

этому обладает слабо анизотропными или изотропными свойствами при растяже-

нии и низкой жесткостью на изгиб. Несмотря на высокую общую пористость (до

90%), большая часть пор имеет закрытый характер, а их размер в одном из направ-

лений не превышает 10 мкм. В отличие от сетчатых протезов микропористая струк-

тура инкапсулируется, даже в тех случаях, когда пластины вторично перфориро-

ваны. Клетки и коллагеновые волокна окружают не элементы структуры, а участки материала. После имплантации протез (мембрана) разделяет ткани и ликвидирует дефект без полноценного механического восстановления, поэтому может исполь-

зоваться для закрытия небольших или средних дефектов, когда возникает контакт с висцеральными органами или существует высокий риск такого контакта. Основ-

ными ресурсами являются полимер и технологии соединения волокон, с помощью которых можно формировать разные контактные поверхности, влиять на удельный вес пластин и механические свойства.

3. Композитные протезы состоят из нескольких слоев разных типов матери-

алов. В композитной конструкции присутствуют как минимум два материала, об-

разующие слои, но не в качестве включений, а как организованные структуры,

например, в виде трикотажа и растянутой мембраны. В настоящее время подобный тип конструкции разработан и реализован только для интраперитонеальной пла-

стики. Как правило, это трикотажный материал из синтетических нитей со сплош-

ным пленочным покрытием, которое меняет тканевую интеграцию. Концепция идеального IPOM протеза проста: с внутренней стороны он прорастает соедини-

тельной тканью, а с наружной покрываться слоем неоперитонеума, который

182

предотвращает образование перитонеальных спаек. При интраперитонеальной пла-

стике с помощью IPOM протеза, как правило, полностью замещают дефект мы-

шечно-фасциального слоя. Поэтому IPOM конструкции должны отличаться от дру-

гих плоских протезов повышенной устойчивостью к продавливающим механиче-

ским нагрузкам. Основными ресурсами класса являются используемые в качестве составных частей организованные биоматериалы и способы их объединения.

4. Биологические протезы являются коллагеновыми скафолдами из живот-

ных или трупных тканей, которые в течение длительного времени резорбируются с превращением в слой соединительной ткани и таким образом восстанавливают фасцию. Биологическая интеграция в окружающие ткани в наибольшей степени подходит для саблэй или онлэй пластики. В течение длительного времени они вы-

полняют функцию укрепляемой или замещаемой ими фасции, поэтому, так же, как и сетчатые протезы, противостоят мышечным нагрузкам. Но в отличие от сетчатых,

биологические протезы не прорастают, а постепенно деградируют и замещаются соединительной тканью, в связи с чем, их важным свойством является скорость ре-

зорбции. Ресурсами системы являются источники материала и технологии получе-

ния ацеллюлярного скаффолда. Технологические особенности обработки могут,

как оптимизировать, так и нарушить структуру коллагеновых соединений, что в любом случае изменит вязко-эластическую растяжимость исходных тканей, их прочность и природную анизотропию, а также повлияет на скорость резорбции протеза.

5. 3-D протезы – это устройства, которые имеют пространственное распре-

деление элементов конструкции. В качестве элементов используются сложные ма-

териалы, но в отличие от композитных протезов они ориентированы не в плоско-

сти, а в объеме. И, кроме того, это может быть один и тот же материал, например,

трикотаж или ПТФЭ мембрана. Способность заполнять дефект или имитировать фасциальные образования – отличительная особенность этих протезов. Комбина-

ции материалов и их пространственная ориентация важнейшие ресурсы 3D кон-

струкций, способные не только влиять на их свойства, но и добавлять новые. При-

183

меняются в тех случаях, когда сложно произвести восстановление дефекта с помо-

щью плоских сеток, а также при использовании техники облитерации грыжевого кольца.

Следует отметить, что принадлежность к определенному классу не исклю-

чает в его составе протезов, у которых значительно отличаются какие-либо физи-

ческие, химические и биологические свойства. Наоборот предполагает, что про-

тезы, изготовленные по одному типу, имеют множество модификаций, отличитель-

ные признаки которых связаны с изменениями, не затрагивающими самого прин-

ципа конструкции. Из чего следует, что протезы в каждом классе должны быть си-

стематизированы по внутренним критериям, которые в максимальной степени от-

ражают их структуру и функциональные свойства. В качестве группирующих при-

знаков внутри класса можно использовать системные параметры. Особенность этих параметров заключается в том, что каждый из них отражает свойства кон-

струкции, связанные с одним из ее компонентов, а вместе они характеризуют всю систему в целом. Поэтому с помощью системных параметров можно оценивать ос-

новные свойства в соответствии с заложенными ресурсами и моделировать взаи-

модействие протеза с тканевым окружением. Использование системных парамет-

ров в качестве группирующих признаков позволит построить иерархическую клас-

сификацию, где каждому системному параметру соответствует определенный уро-

вень, на котором расположены выделенные для него диапазоны. Благодаря много-

уровневой иерархической схеме поэтапно будут объединяться протезы с похожими свойствами и параллельно отделяться те, которые имеют структурно - функцио-

нальные отличия.

В этой части нашего исследования было продолжено изучение структуры и механических свойств сетчатых протезов, с целью определения системных пара-

метров и создания на их основе многоуровневой классификации, учитывающей структурные и адаптационные особенности конструкций этого класса.

184

5.2 Общая характеристика исследуемых сетчатых протезов и методические

дополнения при проведении исследований.

Структурные параметры и механические свойства исследовали у 24 коммер-

чески доступных хирургических сеток, которые являлись трикотажными материа-

лами, изготовленными из монофиламентных синтетических нитей.

Таблица 14. Исследуемые сетчатые протезы.

Вэтом наборе 20 сеток были сплетены из полипропиленовых (ПП) нитей, 2

–из поливинилиденфторидных (ПВДФ) и 1 – из полиэстеровых или полиэтиленте-

рефталатных (ПЭТ). 2 протеза являлись результатом комбинации двух видов по-

лимерных нитей. В одном случае к основной структуре из ПВДФ были добавлены ПП нити, а в другом в ПП основу введены рассасывающиеся нити из монокрила. У

этих 2 сеток мы удалили укрепляющие нити и получили их трикотажные основы,

185

которые рассматривали как две дополнительные сетки. Таким образом, общее ко-

личество исследуемых трикотажных конструкций увеличилось до 26 (табл.14).

Для оценки материалоемкости протезов определяли два показателя. Тради-

ционно измеряли поверхностную плотность, которая показывала вес полимера в граммах, содержащийся в 1 м2 материала. А кроме этого, двумя способами опреде-

ляли объем полимера, распределенного в 1 м2 материала. Новый показатель обо-

значили как распределенный объем и в качестве единицы измерения использовали см3/м2 или мл/м2.

1. При расчете распределенного объема среднее значение поверхностной плотности протеза делили на минимальное значение плотности полимера, указан-

ное в справочнике. Удельный вес полипропилена (PP) составляет 0.90 – 0.92 г/см3,

полиэтилентерефталата (PET) 1.38 – 1.40 г/см3, поливинилиденфторида (PVDF)

1.78– 1.79 г/см3 и политетрафторэтилена (PTFE) 2.18 – 2.20 г/см3.

2.При гидростатическом взвешивании измеряли истинный объем у 4-х проб от каждого протеза, пересчитывали его в распределенный объем сетки и находили среднее значение.

Для количественной оценки трикотажной структуры протезов мы опреде-

ляли 6 показателей, которые делили на измеряемые и расчетные. Поверхностная

(текстильная) пористость, диаметр нити и толщина являлись измеряемыми пара-

метрами, а объемная (общая) пористость, длина нити и контактная поверхность – расчетными. Методы определения поверхностной пористости, диаметра нити и толщины соответствовали тем, которые были изложены в главе 2 «Материалы и методы». В расчетах объемной пористости, длины нити и контактной поверхности использовали один из измеряемых показателей и распределенный объема.

Объемную пористость материала (P) рассчитывали, как отношение объема пор (Vп) к кажущемуся объему (Vк) и выражали в процентах: P = Vп/Vк x 100%.

Кажущийся объем являлся произведением 1 м2 и толщины (h): Vк = 1 м2 х h. Объем пор (Vп) равнялся разнице кажущегося (Vк) и распределенного объемов (Vр): Vп = Vк – Vр. Поставив в исходную формулу пористости формулы кажущегося объема

186

и объема пор, получили окончательное уравнение, которое использовали для рас-

чета общей пористости: P = Vп/Vк x 100% = (Vк/Vк – Vр/Vк) х 100% = (1 – Vр/1м2

h) х 100%.

Контактную поверхность определяли, как площадь поверхности нитей, об-

разующих 1м2 материала протеза. Поэтому в качестве единицы измерения сохра-

нили м2/м2. Хирургические сетки были связаны из монофиламентных нитей, кото-

рые мы условно приняли за цилиндр с диаметром (d) основания равным толщине нити. Умножив общую длину нити (L) на ее периметр (πd), получали величину кон-

тактной поверхности: Sконт = L x πd. Общую длину нити (L) находили при делении распределенного объема (Vр) на площадь основания нити: L = 4Vр /π (d)2, где π

=3.14. Поставив вместо длины нити ее расчетную формулу, мы упростили вычис-

ление контактной поверхности до соотношения распределенного объема и диаметра нити: Sконт = 4 Vp/d.

Испытания на растяжение проводили на одноколонной универсальной уста-

новке «TA.XTplus Texture Analyser» производства компании «Stable Micro Systems Ltd.» (Англия) в прежней комплектации, используя те же аппаратные и программ-

ные установки, оставив без изменений подготовку и размер проб.

Статистическая обработка структурных показателей проводилась с исполь-

зованием однофакторнонго дисперсионного анализа (ANOVA) с последующим вы-

полнением апостериорного сравнения и определением критерия Тьюки достоверно значимой разницы. Достоверно значимой принималась разница при р уровне <0.05.

Статистическая обработка механических показателей была дополнена многофак-

торным дисперсионным анализом (ANOVA/MANOVA) с выполнением апостери-

орного пост-хок теста (Tukey HSD test).

5.3 Выделение системных параметров и классифицирование исследуемых сет-

чатых протезов.

5.3.1 Способы формирования трикотажной структуры.

При исследовании трикотажной структуры сетчатых протезов мы выделили

14 видов основовязаных переплетений, которые сгруппировали в 4 типа: простые

187

(главные), комбинированные, уточные и филейные (рис. 46). Каждый тип соответ-

ствовал определенной технологии соединения петель. В любом переплетении петли, расположенные по вертикали, формировали петельные столбики, а петли,

расположенные по горизонтали – петельные ряды.

А Б В Г

Рис. 46. Типы трикотажных переплетений: А – простые (главные), Б – комбинированные, В – уточные, Г – филейные.

Из 26 исследуемых протезов 9 относились к простому типу, 8 из них были изготовлены на основе двух видов переплетения атлас с закрытыми (Premilene, Surgimesh, Dyna IPOM основа и Optilene LP) и открытыми (Surgipro, Hermesh 5, Marlex old и new) промежуточными петлями (рис. 47 А,Б). Одна сетка (Prolene old)

– по способу трико с открытыми петлями (рис. 47 В). В трикотажных структурах простых переплетений каждая нить совершала один или два петельных шага в сто-

рону, а затем возвращалась обратно, формируя петлю в каждом столбике. Сетки состояли из петель одинаковой формы. Размер пор ограничивался самой петлей и расстоянием между петлями в соседних столбиках. Структура Prolene old отлича-

лась тем, что при ее изготовлении использовалась не одинарная, а сдвоенная нить

(рис. 47 В).

Рис. 47. Трикотажные структуры на основе простых переплетений: А – Dyna IPOM основа, Б – Surgipro, В – Prolene old. Микроснимки, увеличение х15.

188

Комбинированную структуру имели 6 протезов. При их создании применя-

лось сочетание двух простых переплетений. Три протеза Esfil Standard, Esfil Light

и Uniflex были изготовлены по способу трико-атлас. Два протеза были произве-

дены с помощью комбинации атлас-атлас – Dyna Snandard и Dyna Light и один

(Prolene new) – по способу трико-сукно (рис. 48). Особенностью всех комбиниро-

ванных переплетений являлось наличие сдвоенных петель, как результат совмеще-

ния двух переплетений. Причем если в структуре трико-атлас и трико-сукно все петли были сдвоенными, то у сеток Dyna S и L сдвоенные и одинарные петли чере-

довались друг с другом. Степень разряжения структуры и размер крупных пор за-

висели от количества пропущенных петельных столбиков на условной дистанции.

А Б В

Рис. 48. Трикотажные структуры на основе комбинированных переплетений: А –

Esfil Standard, Б – Dyna Standard, В – Prolene new. Микроснимки, увеличение х15.

Хирургические сетки уточных переплетений были созданы на основе двух простых (Dyna IPOM, Ultrapro и ее основа) и одного филейного (Hermesh 6) пере-

плетений с введением их структуру дополнительной нити (рис. 49). Внутри цепочек

Ultrapro были проложены уточные нити из монокрила и ПП, соединившие их на определенных участках, что позволило сформировать единую структуру с круп-

ными ромбическими порами. Удаление монокрила изменило вес, но не структуру основы Ultrapro. У сетки Dyna IPOM петли основного переплетение атлас были об-

виты продольными нитями, которые в виде рубчиков с лицевой стороны выступали над поверхностью сетки. У сетки Hermesh 6 уточная нить была вплетена в петель-

ные столбики и переходила с одной стороны на другую. В этих переплетениях уточная нить либо создавала единую структуру (Ultrapro), либо из основы форми-

ровала новую структуру с другими характеристиками и размером пор.

189

Рис. 49. Трикотажные структуры на основе уточных переплетений: А – Dyna IPOM, Б – Ultrapro, В – Hermesh 6. Микроснимки, увеличение х15 (А), х30 (Б), х10 (В).

На принципе филейного переплетения (запрограммированного пропуска со-

единения или элемента) были изготовлены 7 сеток. Классическими представите-

лями этой группы являлись протезы Parietene S и Parietene L, у которых с помощью филейной технологии в переплетении атлас был сформирован ажурный рисунок из чередования разных отверстий. Вокруг симметрично расположенных крупных пор проходили изгибающиеся петельные столбики. Технология филейного переплете-

ния позволила со-здать и другие конструкции сетчатых протезов с разной матери-

алоемкостью (Cicat, Optilene elastic и Hermesh 7), у которых в структуре преобла-

дали крупные поры (рис. 50 А,Б,В).

А Б В

Рис. 50. Трикотажные структуры на основе филейных переплетений: А – Cicat, Б –

Optilene elastic, В – Hermesh 7. Микроснимки, увеличение х10.

Трикотажная структура каждого из исследуемых протезов представляла со-

бой уникальное соединение элементарных звеньев. Тип переплетения отражался на внешних признаках и устанавливал технологические рамки для внесения конструк-

тивных изменений. Вид трикотажного переплетения определял форму, расположе-

ние и взаимосвязи структурных элементов в петельной структуре сетчатых проте-

зов. Однако, используя одно и то же переплетение, были связаны сетчатые протезы,

190