диссертации / 73

Крысы и кролики дешевле, и не требуют особых условий для содержания.

Эти животные постоянно используются для изучения тканевой реакции на мате-

риал или для биомеханического тестирования заживающих тканей. Кроме того, в

последнем исследовании Brown et al., проведя сравнительное морфологическое ис-

следование, показали сходство анатомического строения мышечно-фасциального комплекса передней брюшной стенки крысы и человека. Основываясь на морфоло-

гии и архитектуре мышц передней брюшной стенки, авторы сделали вывод, что взрослые крысы самцы являются вполне подходящей моделью для воспроизведе-

ния патологии передней брюшной стенки, возникающей у человека [367]. В моде-

лях у крыс используются два основных способа создания грыжевого дефекта. В

первой, и возможно наиболее часто используемой модели, производят резекцию передней брюшной стенки с последующим замещением дефекта синтетическим или биологическим материалом. Эта модель используется, в основном, для сравни-

тельной оценки различных сеток, антиспаечных барьеров и покрытий [156, 341, 368]. Вторая модель имитирует развитие грыжи у человека. Для ее создания делают один или несколько продольных фасциальных разрезов по средней линии, после чего ушивают только кожу. Грыжа развивается через несколько недель и может быть оперирована различными способами, а затем оценена эффективность пла-

стики. Причем в этой модели удается воспроизвести не только грыжевой дефект,

но и морфологические изменения со стороны мышц передней брюшной стенки

[10]. Так, было показано, что уже через 35 дней после создания модели развивается атрофия и фиброз косых мышц. При этом мышечные волокна демонстрируют сни-

женную растяжимость и достоверно более высокую жесткость [369]. Позже эта мо-

дель вентральной грыжи у крыс была усовершенствована. После продольного рас-

сечения производили ушивание фасции двумя кетгутовыми швами, что приводило к прогрессивной несостоятельности абдоминальной фасции [370]. Эта модель счи-

тается более близкой к натуральной вентральной грыже, чем создание миофасци-

ального дефекта. Она была использована для сравнения ушивания и протезирую-

щей пластики полипропиленовым протезом. Было показано, что протезирующая

51

пластика приводит к достоверному повышению эластичности ПБС и снижению риска развития грыж.

У крыс также было выполнено большое сравнительное исследование по изу-

чению адгезивного потенциала 8 хирургических сеток [304]. Использовали моди-

фикацию общепринятой модели. Сетки [полипропилен (Prolene), ePTFE (Dualmesh), полипропилен-полиглекапрон (Ultrapro), титаново-ПП композитная

(Timesh), ПП с карбоксиметилцеллюлозно-гиалуроновым покрытием (Sepramesh),

полиэстеровая с коллагеново-полиэтиленовым гликоль-глицерольным покрытием

(Parietex Composite), ПП-полидиоксанон композитная сокисленным целлюлезным покрытием (Proceed) и бычий перикард (Tutomesh)] располагали интраперитоне-

ально в прямом контакте с органами брюшной полости. На 7 и 30 день после им-

плантации оценивали формирование спаек, инкорпорацию, прочность, сморщива-

ние и воспаление. Prolene и Ultrapro удовлетворяли требованиям в наименьшей сте-

пени, так как приводили к формированию большого числа спаек. Parietex-collagen composite и Sepramesh вызывали минимальное количество спаек и продемонстри-

ровали наилучшую инкорпорацию и прочность, а потому были рекомендованы для интраперитонеального расположения. Demir et al. [371] провели сравнение ПП,

ПТФЭ и ПТФЭ с целлюлозным антиадгезивным барьером у крыс, которым форми-

ровали дефект ПБС, размером 1.5х2.5 см. ПП вызывал образование гораздо боль-

шего количества спаек, чем ПТФЭ с целлюлозным покрытием, а ПТФЭ без покры-

тия оказался менее прочным. В результате была рекомендована сетка из ПТФЭ с целлюлозным покрытием.

Не было выявлено убедительного преимущества титанового покрытия поли-

пропиленовой сетки на модели вентральной грыжи у крыс [372]. В другом иссле-

довании та же группа авторов показала на модели у крыс, что полиглекапроновое покрытие вызывает меньшее воспаление, формирование гранулем и развитие фиб-

роза, чем ПП без покрытия [271].

Эксперименты по оценки адгезионного потенциала биоматериалов выполня-

ются так же на моделях грыжи у морских свинок и кроликов. Так, на модели у мор-

ских свинок было показано, что риск спайкообразования можно снизить, применяя

52

композитные сетки из ПП, импрегнированного коллаген-гликозаминогликанами

[373] или ПП сетки, покрытые Alloderm [374]. Gobin et al. [375] сравнили биодегра-

дирующую шелк-фиброин-хитозановую смесь с инертным ПП и деградирующим человеческим ацеллюлярным дермальным матриксом на модели вентральной грыжи у морских свинок. ПП приводил к массивному рубцеванию и образованию спаек, в то время как биодеградирующие сетки способствовали тканевой регенера-

ции. Авторы заключили, что композитные смеси приводят к образованию ткани,

соответствующей по гистологическим и механическим свойствам нормальной ПБС. Но поскольку время наблюдения составляло всего 4 недели, необходимы дальнейшие исследования для подтверждения этих многообещающих результатов.

Sepramesh и Dualmesh сравнивали на модели вентральной грыжи у кроликов [376].

Обе сетки привели к образованию одинакового числа спаек через 5 месяцев после операции, хотя на ранних сроках меньше спаек регистрировали в группе Dualmesh.

Таким образом, для решения большинства вопросов в области современной хирургии грыж могут быть использованы различные виды животных - грызуны,

кролики, свиньи и приматы. Нельзя создать единственную “идеальную” экспери-

ментальную модель грыжи. Небольшие животные и даже клеточные культуры ин-

формативны для изучения воспалительной реакции и биосовместимости, крупные животные больше подходят для исследования функции и эластичности ПБС [361].

Какие проблемы экспериментальные модели могут решить, и какие животные больше подходят, полностью зависит от цели и задач каждого конкретного иссле-

дования.

Классификация протезов.

Попытки классифицировать протезы предпринимаются постоянно. При этом в качестве группирующего фактора предлагается использовать или вес, или размер пор, используемых биоматериалов. Если принять во внимание разнообразие материалов, используемых в производстве хирургических сеток, появление биоло-

гических протезов, дополнительные антиадгезивные покрытия, то становится оче-

видным, что ни один из предлагаемых группирующих параметров не сможет клас-

53

сифицировать все протезы. Нельзя также забывать о развитии новых способов им-

плантации и фиксации сеток [167, 377-387], которые формируют новые требования к биоматериалам. В то же время потребность хирургического сообщества в такой классификации достаточно высока, так как количество имплантаций хирургиче-

ских сеток во всем мире превышает 10 миллион в год [20], а число осложнений,

связанных с протезирующей пластикой, не снижается. Систематизация экспери-

ментальных и клинических данных, выявление взаимосвязи между определенными параметрами хирургических сеток и связанными с ними осложнениями может при-

вести к значительному улучшению результатов протезирующей пластики грыже-

вых дефектов, благодаря оптимальному выбору техники имплантации и протеза.

В настоящее время единственной официально признанной хирургическим сообществом классификацией хирургических сеток остается классификация Amid [30]. Основываясь на размере пор, наиболее часто используемые материалы в хи-

рургии грыж были разделены на 4 типа:

Тип I: Полностью макропористые протезы, такие как Atrium, Marlex, Prolene and Trelex. Эти протезы имеют поры больше, чем 75 микрон, что достаточно для входа макрофагов, фибробластов (фиброплазия), кровеносных сосудов (ангиоге-

нез) и коллагеновых волокон в поры.

Тип II: Полностью микропористые протезы, такие как expanded PTFE (GoreTex), Surgical Membrane and Dual Mesh. Эти протезы имеют поры, которые меньше

10 микрон, хотя бы в одном из трех направлений.

Тип III: Макропористые протезы с мультифиламентными или микропори-

стыми компонентами, такие как PTFE mesh (Teflon), braided Dacron mesh (Mersilene), оплетенная ПП сетка (Surgipro) и перфорированная PTFE заплата

(MycroMesh).

Тип IV: Биоматериалы с субмикронным размером пор, такие как силастик,

Cellgard (ПП лист), Preclude Pericardial Membrane and Preclude Dura заместитель.

Это не протезы для хирургии грыж, однако, в комбинации с биоматериалами I типа,

они могут использоваться для профилактики спаек при интраперитонеальной им-

плантации.

54

Поскольку автором была убедительно показана связь осложнений с размером пор эндопротеза, с 1998 года начала развиваться концепция крупнопористых хи-

рургических сеток. Сейчас можно сказать, что наибольшее количество протезов,

созданных за прошедшие с момента публикации 15 лет, относятся к I типу. Причем стандартным минимумом для размера пор считается уже не 75 мкм, а 1000-1200

мкм. Более того, эксперты утверждают, что монофиламентная сетка с размером пор

>2.5 мм близка к идеальной, а ряд авторов даже рекомендует считать оптимальным размер пор от 3 до 6 мм [293]. В то же время не следует забывать, что увеличения размера пор можно достичь только путем структурных модификаций протеза, что,

в свою очередь, влечет за собой изменения и других свойств, и прежде всего меха-

нических. Так, например, было отмечено, что при увеличении размера пор снижа-

ется память формы, которая важна для удобства манипуляций с протезом во время операции [388]. Нельзя также игнорировать исследование, в котором было прове-

дено сравнение результатов применения стандартных мелкопористых сеток (ПП или ПЭ) и легкой крупнопористой композитной для пластики послеоперационных грыж. Пластика легким протезом, имеющим размер пор > 3 мм, приводила к боль-

шему числу рецидивов (17% vs. 7%) [43]. Увеличение размера пор в большинстве случаев сопровождается уменьшением объема полимера, необходимого для созда-

ния конструкции сетчатого эндопротеза и, соответственно, снижением его поверх-

ностной плотности (или удельного веса). Попытки сгруппировать протезы по удельному весу также предпринимались многими исследователями [389, 390]. И

хотя практически каждый хирург употребляет по отношению к хирургическим сет-

кам термины “тяжелая”,” легкая”,” ультралёгкая” и т.п., нельзя классифицировать протезы по этому признаку. И не только потому, что разные полимеры имеют раз-

ный удельный вес, но и потому что даже в рамках одного полимера в одну весовую категорию могут попадать сетки с абсолютно разными структурными (размер пор,

например) и механическими характеристиками. Недавно Hollinsky et al. [391] про-

вел сравнительное биомеханическое исследование легких и тяжелых сеток. Тол-

щина и вес были использованы для отличия легких (<0.5 мм и <1 г) сеток от тяже-

лых (> 0.5 мм и >1 г) для образцов размером 15х10 см. Однако размер пор в группах

55

частично перекрывался (1.24-3.0 мм для легких сеток и <1-2.0 мм для тяжелых). И

хотя современные легкие сетки имеют большие поры с меньшей площадью поверх-

ности и являются более эластичными, чем тяжелые, согласия по вопросам техни-

ческого определения характеристик сеток пока не достигнуто. В то же время суще-

ствует острая необходимость стандартизации методов тестирования и классифика-

ции протезов, дополняющей или заменяющей существующую [30].

Следует отметить, что неоднократно предпринимались попытки изменить су-

ществующую классификацию или предложить другой вариант. Оригинальная по-

пытка классифицировать протезы для пластики грыж была предпринята в 2012

году A. Coda, R. Lamberti, S. Martorano [389]. Авторы провели огромную организа-

ционную работу и собрали данные о 166 протезах от 37 компаний, которые разде-

лили в зависимости от состава или комбинации полимеров на 4 класса: простые,

композитные, комбинированные и биологические. Самую многочисленную группу плетеных и тканых сеток (только из PP монофиламентных волокон было представлено 80 названий) авторы отдельно классифицировали по весу, значи-

тельно расширив границы категорий, стремясь охватить все выпускаемые PP сетки:

1.Ультралегкие < 35 г/м2

2.Легкие 35-70 г/м2

3.Стандартные 70-140 г/м2

4.Тяжелые >140 г/м2

Однако авторы не дали рационального объяснения этих границ.

В апреле 2012 года вышла статья U. Klinge и B. Klosterhalfen [216], в которой они предприняли ревизию классификации P K Amid, пытаясь уже на современном этапе сохранить пористость в качестве основного группирующего признака. Осно-

вываясь на гистологическом анализе образцов 1000 эксплантированных сеток, ав-

торы выделили следующие классы:

Класс I: Крупнопористые сетки (характеризуются текстильной пористостью

>60 % или эффективной пористостью >0 %)

Ia) Монофиламентные

Ib) Мультифиламентные

56

Ic) Смешанная структура или полимер (например, рассасывающийся + нерассасы-

вающийся или разные нерассасывающиеся).

Класс II: Мелкопористые сетки (характеризуются текстильной пористостью

<60 % и отсутствием эффективной пористости.

IIa) Монофиламентные

IIb) Мультифиламентные

IIc) Смешанная структура или полимер.

Класс III: Сетки со специальными свойствами

Эта группа включает пористые сетки со специальными свойствами, например, для профилактики спаек, которые реализуются в барьерах для интраперитонеального использования или специальных покрытиях.

Класс IV: Сетки с пленками

Вследствие различной биологической интеграции плёнкоподобные сетки без по-

ристости, субмикронными порами или вторично вырезанными порами были выде-

лены в отдельную группу.

Класс V: 3D сетки

Так как эти пространственные конструкции достаточно сложно охарактеризовать с помощью простых биомеханических тестов, все они были отделены от плоских се-

ток, составив самостоятельную группу.

Класс VI: Биологические протезы

VIa) Non-cross-linked

VIb) Cross-linked

VIc) Специальные свойства.

В отличие от P. Amid, при создании классификации авторы в качестве груп-

пирующего признака использовали количественную оценку текстильной пористо-

сти и добавили целый ряд других характеристик. Покрытия со специальными свой-

ствами (3 класс), особенности биоинтеграции микропористых биоматериалов (4

класс), отсутствие биомеханических свойств у 3D протезов (5 класс) и состав/ ис-

точник полимера (6 класс). Однако и эта классификация не лишена недостатков и

57

вызывает много вопросов. Так, авторами произвольно, без теоретического обосно-

вания, была выбрана текстильная пористость, равная 60% для определения гра-

ницы между I и II классами. В то время как, например, Kapischke et al. [392] опре-

делили пористость <40 % для мелкопористых, а пористость >50 % (но <60 %) для крупнопористых сеток. Кроме того, авторы, заменив размер пор на текстильную пористость, предложили сложный механизм систематизации, так как не все типы протезов обладают таким свойством, как текстильная пористость.

Суммируя все вышеизложенное, следует отметить, что, несмотря на большой объем данных о протезирующей пластике ПБС и применяемых протезирующих устройствах, наши знания о проблемах в этой области имеют разрозненный харак-

тер. Достаточно сложно найти научные обоснования, которые могут объяснить происхождение в целом ряде клинических случаев таких осложнений, как цен-

тральные разрывы сеток, появление краевых рецидивных грыж после имплантации легких крупнопористых хирургических сеток, образование складок. С нашей точки зрения поиск решения проблем следует искать в углубленном представлении о вза-

имодействии конструкции протеза с мышечно-фасциальным комплексом ПБС и непосредственным тканевым окружением.

58

Глава 2. Материалы и методы.

2.1 Объем и структура исследований.

Исследования были выполнены в 10 сериях опытов in vivo и in vitro. Опыты in vivo были проведены у 141 крысы и у 53 кроликов. В опытах in vitro были ис-

пользованы 320 проб, вырезанных из протезирующих материалов и фасциальных тканей и подготовленных для различных видов тестов (табл. 2).

Данные, полученные в 10 сериях исследований, позволили провести сравни-

тельный анализ структуры и механических свойств у 24 коммерческих сеток. В от-

дельной главе «Классификация сетчатых протезов» подробно изложен процесс изучения и результат систематизации свойств сетчатых протезов.

В первых 3-х сериях экспериментальных исследований были изучены основ-

ные факторы, способные повлиять на интеграцию протеза. В 1-ой серии изучали эффект добавления в материал протеза различных агентов, моделирующих процесс заживления раны. Во 2-ой серии – определяли оптимальное расположение сетча-

того протеза относительно мышечного слоя ПБС. В 3-й серии – устанавливали ос-

новные биомеханические взаимодействия сетчатых протезов с мышечным ком-

плексом ПБС.

В 4 серии исследовали структурные характеристики и механические свойства

12 коммерческих протезов, связанные с материалоемкостью и трикотажным пере-

плетением.

В 5 серии провели сравнительное изучение анатомии и механических свойств фасциальных листков влагалища прямой мышцы живота у лабораторных живот-

ных и человека.

В6 двухэтапной серии исследований, состоявшей из большого количества групп животных, создавали грыжевую модель у крыс и кроликов, максимально приближенную к клиническим условиям.

В7 и 8 сериях на модели грыжи у крыс исследовали влияние трикотажной структуры на выраженность воспалительного тканевого ответа и оценивали струк-

турно-механические соответствия протеза и мышечно-фасциальных образований.

59

Таблица 2. Организация исследований.

60