Необходимость замещения дефектов перикарда, диафрагмы, грудной стенки возникает после комбинированной резекции легкого или пневмонэктомии с обширной резекцией этих анатомических структур при местно-распространенном раке легкого, злокачественных новообразованиях средостения, плевры, грудной стенки [1-3, 5, 7, 9-11, 16, 20]. Также приходится замещать пострезекционные дефекты перикарда и диафрагмы после забора их в качестве пластического материала для реконструкции верхней полой вены, легочной артерии и других структур [12, 17, 21]. Пластическое восстановление целостности грудной стенки проводится после ее резекции по поводу доброкачественных новообразований, травматических и радиационных повреждений, воспалительных процессов грудной стенки и органов грудной клетки, при врожденных аномалиях строения [2, 13, 19].

При наличии обширного дефекта перикарда может произойти дислокация сердца со сдавлением путей оттока и развитием необратимого расстройства кровообращения, когда только незамедлительная реторакотомия с вправлением сердца и пластикой перикарда является единственным способом восстановления стабильной гемодинамики [3, 9, 23, 25]. При наличии дефекта диафрагмы происходит перемещение органов брюшной полости в грудную клетку, что приводит к нарушению нормального функционирования как внутрибрюшных органов, так и органов грудной полости [6]. У всех больных после обширной резекции ребер без восстановления целостности костно-хрящевого каркаса развиваются нарушения внешнего дыхания и сердечной деятельности. При этом затруднена социальная адаптация данной категории больных в связи с наличием косметического дефекта грудной клетки [2, 5, 13, 24].

Существует способ пластики дефекта перикарда, диафрагмы, грудной стенки путем выкраивания и перемещения аутотрансплантата. Для пластики перикарда используют свободный лоскут широкой фасции бедра, лоскуты большой грудной, широчайшей мышцы спины, диафрагмы, париетальной плевры или перикардиального жира на питающей ножке [1, 3, 14]. Для закрытия дефектов диафрагмы и грудной стенки применяют мышечный и кожно-мышечный лоскуты из широчайшей мышцы спины, прямой, поперечной и наружной косой мышц живота на питающей ножке или на микрососудистых анастомозах [2, 5, 10, 22]. Однако перемещенные свободные лоскуты лишены кровоснабжения, лизируются, теряют прочностные свойства в ближайшие сроки после операции, особенно в условиях комбинированного лечения после химиолучевой терапии, поэтому метод малоэффективен. Способы, основанные на закрытии дефектов свободным реваскуляризированным аутолоскутом или на питающей ножке, технически сложны в исполнении, травматичны, оперативные вмешательства продолжительны, также существует вероятность тромбоза питающих сосудов и нарушение кровоснабжения трансплантата с инфицированием области вмешательства и его резорбцией с потерей каркасных свойств. В отдаленные сроки после операции мышечные лоскуты атрофируются, что может привести к рецидиву дефекта. Кроме того, создается анатомо-функциональный или косметический дефект в донорской зоне, пластическое восстановление которого также может быть необходимо.

Применение консервированных гомо- и ксенотрансплантатов (бычий перикард, твердая мозговая оболочка) для пластики дефектов этих анатомических структур не получило распространения [22]. Это связано с низкой устойчивостью к инфекции и отторжением пластического материала вследствие недостаточной биосовместимости, лизированием и потерей его прочностных свойств в отдаленные сроки после операции.

Активное использование металлов и полимеров в качестве пластического материала при реконструктивных операциях позволяет во многом успешно решать проблему закрытия дефектов различных анатомических структур грудной клетки. Наиболее часто для этих целей используют сетки и ткани из тефлона, викрила, нержавеющей стали, титана, поликапромида (ампоксен), полипропилена (marlex), мерсилена, политетрафторэтилена (Gore-tex) [2, 5, 9, 15, 18, 23]. Однако низкий уровень биосовместимости имплантатов снижает эффективность способов, ограничивает область их применения. После врастания и созревания соединительной ткани они становятся ригидными и деформируются, что затрудняет нормальную работу сердца, экскурсию диафрагмы и грудной стенки, нарушает биомеханику дыхания. Кроме того, синтетические материалы неустойчивы к инфекции, нередко способствуют длительному существованию экссудативного перикардита и плеврита, а в случае развития гнойных послеоперационных осложнений поддерживают воспаление и затрудняют санацию гнойного очага.

С появлением и активным использованием в практической медицине нового класса имплантатов из тканевого никелида титана, биохимическая и биомеханическая совместимость которого широко известна [4, 8], стала возможной разработка новых способов реконструкции различных анатомических структур грудной клетки при их обширных дефектах. Нами разработаны и апробированы в эксперименте способы замещения пострезекционных дефектов перикарда, диафрагмы, грудной стенки тканевым имплантатом из сверхэластичной никелид-титановой нити и изучены особенности интеграции его с прилежащими тканями.

Проведена серия опытов на 30 беспородных собаках обоего пола массой тела 10-16 кг. Исследование проводили согласно «Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей» (Страсбург, 1986 г.). Все манипуляции и выведение животных из опытов проводили под общей анестезией. Для исследований использовали имплантаты из никелида титана, разработанные и изготовленные в НИИ медицинских материалов и имплантатов с памятью формы (Томск).

Подготовка к операции, анестезиологическое обеспечение и ведение послеоперационного периода у всех животных были одинаковыми. Под внутривенным пропофоловым наркозом с управляемым дыханием моделировали пострезекционный дефект перикарда, диафрагмы или грудной стенки и пластически замещали выступающим за край его тканевым имплантатом из никелида титана. В зависимости от локализации дефекта анатомической структуры грудной клетки животные были разделены на 3 группы. В 1-й группе (n=10) выполняли комбинированную пневмонэктомию с обширной резекцией и пластикой перикарда^[1]. Закрытие культи главного бронха осуществляли путем сдавления извне конструкцией с эффектом памяти формы. Во 2-й группе (n=10) выполняли сквозную резекцию и пластику диафрагмы^[2], в 3-й (n=10) - окончатую резекцию и пластику переднебоковой поверхности грудной стенки^[3].

Имплантат для пластики пострезекционных дефектов представляет собой тонкопрофильную ткань с размерами ячейки 120-240 мкм, сплетенную по текстильной технологии из сверхэластичной никелид-титановой нити толщиной 60 мкм^[4]. Нить представляет собой композитный материал, включающий сердцевину из наноструктурного монолитного никелида титана и пористый поверхностный слой (5-7 мкм) оксида титана (рис. 1).

По условию дизайна исследования животным 1-й группы выполняли комбинированную пневмонэктомию с резекцией перикарда, на образовавшийся дефект размером ~4×4 см укладывали имплантат и фиксировали по периметру к перикарду (рис. 2).

В послеоперационном периоде проводили клиническое наблюдение за животными, использовали лучевой мониторинг. На 30-е сутки, через 3 и 6 мес после операции выполняли рентгенографию органов грудной клетки. Кроме того, 4 собакам через 3 и 6 мес после операции для уточнения локализации имплантата, состояния окружающих органов и тканей выполняли магнитно-резонансную томографию (МРТ). Животных выводили из опыта на 7, 14, 30-е сутки и через 3, 6 мес с последующим макро- и микроскопическим описанием области вмешательства. Имплантат с окружающим тканевым регенератом исследовали сканирующим электронным микроскопом QUANTA 200-3D («FEI Company», США) в режиме среды. Тканевый регенерат и прилежащие ткани подвергали гистологическому исследованию. Срезы окрашивали гематоксилином и эозином, по ван Гизону.

При замещении пострезекционных дефектов различных структур грудной клетки во время операции нами отмечено, что благодаря эффекту смачиваемости и капиллярности поры нити и ячейки имплантата заполнялись тканевой жидкостью сразу после имплантации. Тканевая жидкость после пропитывания структуры имплантата удерживалась в виде пленки под действием силы поверхностного натяжения, создавала своеобразный барьер, который, по-видимому, изолировал полость перикарда от плевральной, в некоторой мере брюшную полость от грудной, а также препятствовал распространению воздуха за пределы плевральной полости на резецированном участке. Эластичные свойства заинтересованных структур грудной клетки и тканевого никелида титана сходны, поэтому при растяжении деформация образованного комплекса аутоткань-имплантат получается согласованной. Особенности фиксации имплантата позволяли равномерно распределить нагрузку по соприкасающейся поверхности и надежно закрепить имплантат по краю дефекта.

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. Ни в одном случае мы не отметили миграции имплантата и развития послеоперационных осложнений. В большинстве случаев при рентгенографии органов грудной клетки имплантат не определялся. У животных 1-й группы отмечали признаки облитерации плевральной полости, смещение органов средостения с наличием остаточной плевральной полости, а также хорошо заметную рентгеноконтрастную конструкцию с памятью формы в проекции культи главного бронха. Во 2-й и 3-й группах в проекции пластически замещенного участка диафрагмы или грудной стенки наблюдали только слабоинтенсивную «тень» имплантата, а у некоторых животных рентгенологически имплантат определить не удалось. При МРТ органов грудной клетки и верхнего отдела брюшной полости в большинстве наблюдений определили локализацию имплантата относительно внутренних органов и различных анатомических структур, только в 1-й группе имплантат не всегда отчетливо визуализировался.

Макроскопически в 1-й группе на 7-е сутки отмечали остаточную полость, которая представляла собой плевральную полость, уменьшенную за счет спаечного процесса и смещения органов средостения и диафрагмы. Выпота в остаточной полости обнаружено не было. В полости перикарда определялся прозрачный серозный выпот в незначительном количестве, единичные легко разделимые спайки между имплантатом и эпикардом. Во 2-й и 3-й группах в плевральной полости обнаружено небольшое количество серозной и серозно-геморрагической жидкости, к имплантату были рыхло фиксированы близлежащие органы и структуры (легкое, печень, селезенка, прядь большого сальника). Возникшие сращения между имплантатом и внутренними органами удавалось довольно легко разъединить, не нарушая целостность органа. Почти вся поверхность имплантата была покрыта нежной рыхлой тканью, через которую хорошо прослеживалась его ячеистая структура. На 14-е сутки и в последующие сроки каких-либо существенных изменений со стороны плевральной полости не выявлено. Во всех группах поверхность имплантата была полностью укрыта вновь образованной тканью. Сила сращения между имплантатом и внутренними органами, анатомическими структурами с течением времени увеличивалась. В полости перикарда обнаружены минимальное количество серозного выпота, единичные спайки между имплантатом и эпикардом. При разделении спаек удавалось довольно легко разделить комплекс имплантат-перикард и прилежащий эпикард.

При морфологическом исследовании на 7-е сутки после операции в области взаимодействия поверхности имплантата с перикардом, диафрагмой или мышцами грудной стенки наблюдались несколько повышенное скопление грануло- и агранулоцитов, незначительный отек и очаги кровоизлияний с явлениями организации. Обнаруженные изменения расцениваются нами как проявления асептического воспаления вследствие операционной травмы. На наружной и внутренней поверхности имплантата образовалась грануляционная ткань с большим количеством клеточных элементов, главным образом макрофагов, лимфоцитов, нейтрофилов, фибробластов, определялись новообразованные сосуды капиллярного типа и коллагеновые волокна. В 1-й группе эпикард имел обычное строение, воспалительной инфильтрации в нем не наблюдалось. Во 2-й и 3-й группах гистологическое исследование внутренних органов, вовлеченных в спаечный процесс, не обнаружило нарушения их структуры. В 3-й группе по краю резецированных ребер наблюдались начальные стадии регенерации в виде образования грануляционной ткани в ложе ребра и начальной остебластической пролиферации периоста.

На 14-е сутки формирующийся тканевый регенерат был представлен рыхлой неоформленной соединительной тканью, в которой отмечалось умеренное количество фибробластов и фибробластоподобных клеток, коллагеновых волокон с тенденцией к перпендикулярному расположению. Во 2-й и 3-й группах в мышечных волокнах диафрагмы и грудной стенки в области предшествующих кровоизлияний определялись очаги организации с умеренной лимфоцитарной инфильтрацией. Мышечные пучки в отдалении от заинтересованной области имели обычное строение. В 3-й группе по краю резецированных ребер наблюдалась разной степени зрелости фиброзная ткань, в костной ткани отдельные новообразованные молодые костные балки.

На 30-е сутки строение тканевого регенерата как в околодефектной области, так и по всей поверхности имплантата отличалось от такового в предыдущий срок лишь степенью зрелости грануляционной ткани, коллагеновые волокна приобретали характерную направленность вдоль никелид-титановой нити и формировали пучки. В свою очередь большинство соединительнотканных пучков располагалось во взаимно перпендикулярных плоскостях, формируя своеобразную структурную решетку. В прилежащих мышцах и внутренних органах воспалительных изменений не определялось. В 1-й группе в области взаимодействия поверхности имплантата с перикардом наблюдалось активное развитие соединительной ткани с прорастанием фибробластами, капиллярами и новообразованными сосудами. В полости перикарда воспалительная реакция тканей на имплантат была не выражена, имела локальный характер и не вызывала адгезивного перикардита. Эпикард имел обычное строение, воспалительной инфильтрации в нем не наблюдалось. В 3-й группе по краю резецированных ребер наблюдалась фиброзно-хрящевая ткань, в костной ткани - вновь образованные костные балки. В последующем происходила лишь органоспецифическая дифференцировка тканей вновь образованного регенерата. В отдаленные сроки наблюдения (до 6 мес) морфологическая картина регенерата на поверхности имплантата не претерпевала значительных изменений. У животных 1-й группы внутренний слой регенерата был полностью выстлан однослойным плоским эпителием (рис. 4).

При сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) установлено, что образование соединительной ткани начиналось на поверхности нитей и в местах их переплетений, а заполнение имплантата тканевым регенератом происходило от периферии ячеек к центру. Вновь образованная ткань в околодефектной области и на поверхности имплантата имела фибриллярный тип строения. Коллагеновые волокна плотно оплетали никелид-титановые нити, по плоскости фиксации имплантата к перикарду, диафрагме и мышцам грудной стенки формировали причудливые сплетения типа деревенской изгороди и виноградной лозы, что придавало соединению герметичность и особую прочность (рис. 5).

Макро- и микроскопические исследования области оперативного вмешательства у животных всех групп свидетельствовали о формировании на замещенном участке схожего по структуре тканевого регенерата, а в прилежащих органах каких-либо существенных изменений, которые могли бы привести к нарушению работы органа, не обнаружено. Фиксация имплантата к мышечной части диафрагмы и мышцам грудной стенки происходила через плотный, но негрубый соединительнотканный регенерат с небольшим количеством клеточных элементов и характерной направленностью соединительнотканных пучков вдоль никелид-титановых нитей, причем по свободному краю имплантата регенерат располагался в виде муфты. По нашему мнению, это указывает на то, что интеграция тканевого имплантата из никелида титана в пострезекционных дефектах различных анатомических структур грудной клетки, таких как перикард, диафрагма и грудная стенка, происходит во многом одинаково, по одним и тем же закономерностям. Некоторое несущественное различие в группах было связано с топографоанатомическими особенностями заинтересованного участка пластики и степенью укрытия поверхности имплантата изначально прилежащими тканями.

Таким образом, тканевый имплантат из сверхэластичной никелид-титановой нити является хорошим пластическим материалом и позволяет замещать обширные пострезекционные дефекты перикарда, диафрагмы, грудной стенки. Вновь образованная ткань прорастает сквозь сетчатый имплантат с формированием в зоне дефекта единого тканевого регенерата, который не затрудняет работу сердца, экскурсию диафрагмы и грудной стенки, обеспечивает анатомо-физиологическое восстановление данной области.