Введение

Вопросы хирургического лечения вентральных грыж остаются в ряду самых важных проблем абдоминальной хирургии [1—3]. Несмотря на стремительный прогресс в научно-практической хирургии, частота возникновения послеоперационных вентральных грыж неуклонно возрастает [4, 5]. В настоящее время приоритетным является использование протезирующей вентропластики путем имплантации новейших высокотехнологичных хирургических сетчатых имплантатов. На современном этапе развития вентропластики сформирована четкая позиция о недостаточной надежности аутопластических методик в отсутствие дифференцированного подхода к их применению [6—8]. Так, замещение грыжевого дефекта и неполноценных собственных тканей хирургическим имплантатом из синтетического материала, несомненно, снижает частоту рецидивирования вентральных грыж передней брюшной стенки до 0—10% [6, 7], в то время как при пластике местными тканями частота рецидивов нередко превышает 40% [8]. Однако протезирующие методики с применением синтетических материалов, которые технически различаются по вариантам расположения имплантата по отношению к мышечно-апоневротическим структурам передней брюшной стенки, также не всегда обеспечивают безрецидивный результат лечения и полное восстановление функциональной активности мышц передней брюшной стенки.

Широко используя синтетические эндопротезы для закрытия дефектов передней брюшной стенки, хирурги столкнулись с проблемой совместимости тканей и возникновения в послеоперационном периоде целого ряда осложнений. Существует мнение, что пластика передней брюшной стенки должна основываться на четырех основных критериях: 1) уменьшение образования рубцовой ткани; 2) высокая интегрируемость сетчатого материала; 3) защита висцеральной поверхности внутренних органов брюшной полости; 4) создание прочного мышечно-апоневротического каркаса [9]. Таким образом, поиск материала, удовлетворяющего всем требованиям, предъявляемым к современному сетчатому имплантату, не теряет своей актуальности.

Биомеханические свойства сетчатых имплантатов в совокупности с морфологией могут дать наиболее четкую картину таких свойств, как адгезия, прочность исследуемого материала, что в дальнейшем сможет послужить ключевым фактором улучшения выбора методики постановки сетчатых имплантатов в вентропластике.

Однако существует еще одна проблема, с которой все еще сталкиваются хирурги, — это поиск идеального расположения сетчатого имплантата.

В связи с этим актуальным остается вопрос поиска новых методик вентропластики передней брюшной стенки, а также разработки и внедрения хирургических сетчатых имплантатов, способствующих повышению эффективности лечения пациентов с послеоперационными вентральными грыжами.

Цель исследования — сравнительная оценка результатов протезирующей вентропластики синтетическими и биологическими материалами в эксперименте и клинике.

Материал и методы

Исследование выполнено на базе кафедры факультетской хирургии и онкологии ФГБОУ ВО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздрава России [10]. Проведение эксперимента одобрено локальным этическим комитетом (ЛЭК) ФГБОУ ВО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздрава России (протокол ЛЭК №2 от 16.09.22). Уход за животными и проведение экспериментов осуществляли согласно основным морально-этическим принципам проведения биомедицинских экспериментов на животных, сформулированным в следующих документах: «Правила лабораторной практики в РФ», утвержденные Приказом Министерства здравоохранения и социального развития от 23.08.10 №708н, и «Международные рекомендации по проведению биомедицинских исследований с использованием животных», принятые Международным советом медицинских научных обществ (CIOMS) в 1985 г. В качестве биологической модели эксперимента использовали группу из 36 лабораторных животных — кроликов-самок породы белый великан в возрасте 1 год массой 2000±50 г, а также группу из 36 крыс породы стандарт массой 400±50 г. Вентропластику выполняли в вариантах onlay, inlay и sublay. Животных распределили в 3 группы по 24 животных (по 12 крыс и 12 кроликов) в зависимости от способов установки сетчатого имплантата: в 1-й группе сетчатый имплантат устанавливали по способу onlay, во 2-й группе — по способу inlay, в 3-й группе — по способу sublay. В качестве имплантационного сетчатого материала использовали хирургические имплантаты Prolene и Reperen. В каждой группе также было распределение по виду установки сетчатого имплантата (каждый сетчатый имплантат Prolene и Reperen устанавливали 6 кроликам и 6 крысам). Фиксацию имплантата проводили непрерывным швом. На 21-е сутки осуществляли забор материала для биомеханического и морфологического исследований.

Оценку биомеханических свойств путем алгоритмических и математических методов проводили на разрывной машине Instron 5944. С целью анализа данных испытаний брюшной стенки на растяжение строили графики зависимости деформации от напряжения в лоскутах (кривая «напряжение — натяжение»). Анализировали напряжение (параметр, необходимый для сравнения напряженности структурных элементов ткани, полученный путем произведения относительной разрывной нагрузки на плотность ткани, Мпа), деформацию с максимальным значением нагрузки (Н) и модуль Юнга (модуль упругости) в момент смены фаз биомеханического поведения и в момент максимальной деформации, предшествовавшей разрыву лоскута.

Гистологическому исследованию подвергали образцы тканей из фрагментов брюшной стенки, содержащих имплантаты. По стандартной методике проводили фиксацию препаратов и заливку их в блоки. Из парафиновых блоков изготавливали срезы толщиной 7—8 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином и пикрофуксином по Ван Гизону.

Светооптическое исследование окрашенных срезов проводили с помощью микроскопа фирмы Carl Zeiss под увеличением от 20 до 200 раз.

В препаратах посредством программы AxioVision подсчитывали количество фибробластов; количество фиброцитов; относительную площадь коллагеновых волокон; относительную площадь эластических волокон. Кроме того, рассчитывали площадь коллагеновых и эластических волокон с гладкой (мезотелиальной) и шероховатой сторон пластины.

С помощью имунногистохимического исследования подтверждали данные морфологического исследования, указывающие на выраженность или отсутствие воспалительного процесса в тканях вокруг сетчатых имплантатов.

Статистическую обработку полученных данных исследования осуществляли с использованием пакета прикладных программ на языке программирования Python (SciPy). Полученные цифровые данные были обработаны методами вариационного математического анализа.

Количественные данные в исследуемых группах представлены в виде среднего арифметического (М), и среднеквадратического отклонения (SD, σ). Коэффициент доверия определяли как предельную ошибку выборки ∆X_ср, вычисляемую по формуле ∆X_ср=tμ_ср, т.е. предельная ошибка выборки равна t-кратному числу средних ошибок выборки [8]. Различия между группами проверяли по критерию Краскела—Уоллиса для трех независимых групп. Различия интерпретировали как достоверные при вероятности ошибки менее 5% (p<0,05), т.е. если p>0,05, то нулевая гипотеза не отвергалась.

Результаты

В результате сравнения показателей биомеханических свойств брюшной стенки с максимальным значением нагрузки (Н), напряжения (Мпа) и модуля Юнга получены следующие результаты: при моделировании по методике onlay (1-я группа): Н=11,14±4,61 (σ=3,26), Мпа=0,24±0,15 (σ=0,11), модуль Юнга 0,86±0,43 (σ=0,31) (рис. 1, а); при моделировании по методике inlay (2-я группа): Н=4,24±1,46 (σ=2,67), Мпа=0,04±0,16 (σ=0,1), модуль Юнга 0,117±0,46 (σ=0,27) (рис. 1, б); при моделировании по методике sublay (3-я группа): Н=41,23±1,22 (σ=0,87), Мпа=0,23±0,11 (σ=0,08), модуль Юнга 0,43±0,03 (σ=0,02) (рис. 1, в).

Рис. 1. График прочности и модуля упругости с разрывной машины в экспериментах подшивания сетчатого имплантата по технологиям onlay (а), inlay (б) и sublay (в).

При применении критерия Краскела—Уоллиса с учетом множественных сравнений установлено, что статистически значимые различия имеются между 3-й и 2-й группами, между 3-й и 1-й группами (p<0,001). Между 2-й и 1-й группами различие было статистически незначимо (p=0,154). Было подтверждено, что разница между биомеханическими показателями после моделирования протезирующей вентропластики с использованием трех методик статистически значима (p<0,05).

Ближайшие результаты герниопластики исследовали по таким показателям, как длительность болевого синдрома, сроки нормализации температуры тела, количество отделяемого по дренажам и сроки их удаления, местные послеоперационные осложнения (нагноение раны, инфильтрат, гематома), а также общие послеоперационные осложнения. Изучение процесса роста соединительной ткани в зоне имплантации проводили путем подсчета количества фибробластов и фиброцитов, а также коллагеновых и эластических волокон.

При гистологическом исследовании препаратов, полученных в экспериментах подшивания сетчатого имплантата по технологии onlay (1-я группа), среди соединительной ткани располагались кистозные полостные образования и атрофирующиеся мышечные волокна. В просвете одной из кист визуализировались округлые розовые образования — шовный материал с перифокальной клеточной инфильтрацией из лимфоцитов и гистиоцитов: пролиферативное воспаление (рис. 2, а). В одном из полей зрения определялся фрагмент жировой клетчатки с очагом гнойного воспаления.

Рис. 2. Морфологическая картина препаратов, полученных в экспериментах подшивания сетчатого имплантата по технологиям onlay (а), inlay (б) и sublay (в). ×200.

Красными стрелками указаны кисты, в просвете которых наблюдаются округлые розовые образования — шовный материал с перифокальной клеточной инфильтрацией из лимфоцитов и гистиоцитов: пролиферативное воспаление (а), и кисты, по краям которых наблюдаются атрофирующиеся мышечные волокна (б).

В препаратах, полученных в экспериментах подшивания сетчатого имплантата по технологии inlay (2-я группа), среди волокон соединительной ткани отмечалось большое количество кист (сетчатый имплантат), а также атрофирующиеся мышечные волокна (рис. 2, б). Местами располагались клеточные инфильтраты из лимфоцитов и гистиоцитов (признаки межуточного пролиферативного воспаления).

При морфологическом исследовании препаратов, полученных после экспериментов по технологии sublay (3-я группа), среди соединительной ткани были выявлены кистозные полостные образования и шовный материал, ограниченный хорошей соединительнотканной капсулой, что, по данным разрывной машины, обеспечило наибольшую прочность и стабильность. Отмечаются единичные очаги воспалительной инфильтрации с плазматическими клетками на границе мышечной и соединительной ткани (рис. 2, в). Такое соотношение компонентов соединительной ткани свидетельствует о наличии у гладкой (мезотелиальной) поверхности антиадгезивных свойств, способствующих сохранению функциональной подвижности мышц живота. Таким образом, рост соединительной ткани вокруг сетчатого имплантата, подшитого по технологии sublay, происходил активнее, в основном в зоне шероховатой поверхности, о чем свидетельствует наличие большего количества клеток и волокон соединительной ткани, а также более высокое соотношение фибробластов и фиброцитов, что также подтверждается результатами иммуногистохимического исследования (таблица).

Таблица. Результаты иммуногистохимического исследования

На основании результатов экспериментальных исследований показана совместимость биологических имплантатов и тканей передней брюшной стенки. Доказана способность к формированию полноценной соединительной ткани в области дефекта. При выборе оптимальной хирургической методики пластики брюшной стенки, несомненно, следует придерживаться дифференцированного подхода к лечению с учетом ширины грыжевых ворот, относительного объема грыжи и показателей внутрибрюшного давления.

Наиболее стабильные показатели по максимальным значениям нагрузки (Н), напряжения (Мпа) и модуля Юнга отмечены после моделирования по технологии sublay, что нашло подтверждение в результатах морфологического исследования. Оно продемонстрировало в целом схожие характеристики: наличие среди волокон соединительной ткани большого количества кист (сетка), а также наличие атрофирующихся мышечных волокон, местами клеточных инфильтратов из лимфоцитов и гистиоцитов. Однако у каждого образца имелись особенности.

По результатам морфологического и иммуногистохимического исследования установлено, что после применения методики onlay в 20 препаратах из 24 имелась значительная отсепаровка подкожной клетчатки от апоневроза, а также лейкоцитарная инфильтрация, свидетельствующая о сохраняющемся воспалении. Аналогичные изменения отмечены в 18 наблюдениях из 24 после моделирования по методике inlay, тогда как после моделирования по методике sublay подобные изменения отмечены лишь в 12 наблюдениях из 24.

Полученные данные позволяют утверждать, что выбор оптимального лечебно-тактического подхода, применяемого в лечении послеоперационных вентральных грыж, оказывает влияние на течение отдаленного периода, качество жизни и развитие поздних осложнений.

Заключение

Ввиду внедрения разнообразных методов вентропластики передней брюшной стенки, а также из-за отсутствия патогенетического обоснования показаний к каждому из них нами выполнена работа по изучению зависимости биомеханических и морфологических свойств протезирующей вентропластики от методики подшивания сетчатого имплантата, а также обоснованы преимущества вентропластики по технологии sublay. Использование предлагаемого способа вентропластики позволило в значительной степени улучшить качество жизни экспериментальных животных в короткие сроки после оперативного вмешательства путем сохранения физиологической подвижности прямых мышц живота, а также на фоне отсутствия повторных операций. Однако в связи с малым количеством подобных научных исследований для дальнейшей верификации результатов необходимо увеличить количество наблюдений в выборке и продолжить эксперимент.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — С.В. Капралов

Сбор и обработка материала — М.А. Полиданов, К.А. Волков, Л.И. Высоцкий

Статистическая обработка данных — М.А. Полиданов, В.В. Масляков

Написание текста — С.В. Капралов, М.А. Полиданов, В.В. Масляков, К.А. Волков, Л.И. Высоцкий, А.С. Медунов

Редактирование — С.В. Капралов, М.А. Полиданов, В.В. Масляков, К.А. Волков, Л.И. Высоцкий, А.С. Медунов, В.С. Марченко, И.Р. Абдулкадиров, Г.Ш. Гамзатгаджиев

Participation of authors:

Concept and design of the study — S.V. Kapralov

Data collection and processing — M.A. Polidanov, K.A. Volkov, L.I. Vysotsky

Statistical processing of the data — M.A. Polidanov, V.V. Maslyakov

Text writing — S.V. Kapralov, M.A. Polidanov, V.V. Maslyakov, K.A. Volkov, L.I. Vysotsky, A.S. Medunov

Editing — S.V. Kapralov, M.A. Polidanov, V.V. Maslyakov, K.A. Volkov, L.I. Vysotsky, A.S. Medunov, V.S. Marchenko, I.R. Abdulkadirov, G.Sh. Gamzatgadzhiev

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.