Применение препарата коллост для профилактики несостоятельности толстокишечных анастомозов (экспериментальное исследование)
На правах рукописи
ШЕСТАКОВ ИГОРЬ АЛЕКСЕЕВИЧ
ПРИМЕНЕНИЕ ПРЕПАРАТА «КОЛЛОСТ»
ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ НЕСОСТОЯТЕЛЬНОСТИ
ТОЛСТОКИШЕЧНЫХ АНАСТОМОЗОВ
(экспериментальное исследование)
14.00.27 – хирургия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Москва - 2009
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Белгородский государственный университет Федерального агентства по образованию»
Научные руководители:
доктор медицинских наук Луценко Владимир Дмитриевич
доктор медицинских наук, профессор Должиков Александр Анатольевич
Официальные оппоненты
доктор медицинских наук, профессор Луцевич Олег Эммануилович
доктор медицинских наук, профессор Афанасьев Александр Николаевич
Ведущая организация: ГОУ ВПО «Российский государственный медицинский университет Росздрава»
Защита диссертации состоится «____»____________________2009 г.
в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.208.040.03 в ГОУ ВПО
Московская медицинская академия им И.М. Сеченова Росздрава (119991, Москва, ул. Трубецкая, д.8, стр.2).
С диссертацией можно ознакомиться в ГЦНМБ ГОУ ВПО Московская медицинская академия им. И.М.Сеченова Росздрава (117998, Москва, Нахимовский проспект, д.49).
Автореферат разослан «___»______________2009г.
Ученый секретарь Диссертационного совета
доктор медицинских наук,
профессор Шулутко А. М.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Осложнения, сопровождающие операции на органах брюшной полости, являются одной из наиболее сложных проблем клинической хирургии. Ведущим среди послеоперационных осложнений является перитонит из-за несостоятельности швов созданных анастомозов, который нередко приводит к летальному исходу (Алиев Ф.Ш. с соавт., 2003; Debus E.S. et al., 1997). Частота несостоятельности толстокишечных соустий, составляет по данным разных авторов от 1,9% до 30% (Каншин Н.Н. 1998; Маскин С.С. с соавт., 1999; Мельник В.М. с соавт. 2003; Афендулов С.А. с соавт., 2009; Burch J.M. et al., 2000).
Согласно литературным данным, основными причинами несостоятельности анастомозов на толстой кишке являются: нарушение техники операции, особенности кровоснабжения анастомозируемых отрезков кишки, нарушение микроциркуляции в стенке кишки после наложения швов, анатомические особенности строения стенки толстой кишки, воздействие патогенных микроорганизмов, несовершенство используемого шовного материала, повышение давления в просвете кишки, наличие осложнений опухолевого процесса, послеоперационных осложнений, пожилой возраст больных, наличие сопутствующих заболеваний, нарушение гомеостаза (Брюсов П.Г. с соавт., 1996; Маскин С.С. с соавт., 2000; Kologlu M. et al., 2000; Torkvist L. et al., 2001; Singer M.A. et al., 2004). Поэтому реальным путем повышения надежности толстокишечных соустий является совершенствование техники их формирования и способов укрепления линии анастомоза, на что указывают многие авторы (Калиниченко О.А. 1994; Галкин Р.А. с соавт., 1997). Известны способы укрепления линии швов толстой кишки с использованием различных биологических (Ванин О.А. с соавт., 1999; Горский В.А. 2001; Кутуков В.В. 2001; Шуркалин Б. К. с соавт., 2004; Northover J.M.A. et al., 2001), и синтетических (Истомин Н. П. с соавт., 1998; Попов В. А. с соавт., 2003, 2006) материалов.
Однако всем известным до настоящего времени способам присущи определенные недостатки следующих типов: техническая сложность выполнения вмешательства (при использовании аутоматериалов), недостаточная биосовместимость и побочное химическое и механическое действие на ткани (синтетические клеевые покрытия), высокая стоимость имеющихся современных биоматериалов. Из всех способов укрепления швов желудочно-кишечного тракта наиболее перспективным признано использование биоматериалов с заданными свойствами.
В связи с указанным, актуальным является исследование возможностей применения для укрепления линии кишечных швов новых биологических материалов, которые в настоящее время показали свою эффективность в других целях (закрытие раневых дефектов кожи, паренхиматозных органов, пломбировка костных дефектов). К таким материалам относится препарат «Коллост», представляющий собой пленку из дермального коллагена и используемый для закрытия кожных ран и трофических язв, восполнения костных дефектов.
Цель исследования. Обосновать в эксперименте возможность применения препарата «Коллост» для укрепления толстокишечных анастомозов в асептических условиях и на фоне перитонита с целью профилактики их несостоятельности.
Задачи исследования.
1. Провести сравнительный анализ биологической герметичности толстокишечного анастомоза при формировании его однорядным швом и однорядным швом с применением препарата «Коллост» в асептических условиях и на фоне перитонита.
2. Провести сравнительный анализ механической прочности толстокишечного анастомоза при формировании его однорядным швом и однорядным швом с применением препарата «Коллост» в асептических условиях и на фоне перитонита.
3. Изучить реакцию тканей стенки толстой кишки на имплантацию препарата «Коллост» в различные сроки в асептических условиях и на фоне перитонита.
4. Исследовать динамику морфологических изменений в зоне однорядных толстокишечных анастомозов с использованием препарата «Коллост» в асептических условиях и на фоне перитонита в сравнении с формированием анастомозов однорядным швом.
Научная новизна. Впервые обоснована возможность применения препарата «Коллост» для профилактики несостоятельности толстокишечных анастомозов в асептических условиях и на фоне перитонита при резекции толстой кишки в условиях эксперимента.
Дана комплексная оценка (биологическая, механическая, морфологическая) результатов применения данного препарата. Доказано, что его использование улучшает физико-механические характеристики толстокишечного анастомоза, повышает его биологическую герметичность и усиливает репаративные процессы в области анастомоза.
На основании результатов экспериментальных данных разработан новый способ формирования толстокишечных анастомозов с помощью мембраны препарата «Коллост» (патент РФ №2364353).
Практическая ценность. На основании проведенного экспериментального исследования разработан способ формирования толстокишечных анастомозов, позволяющий снизить частоту данного осложнения, как в асептических условиях, так и на фоне перитонита.
Применение разработанного способа формирования толстокишечного анастомоза не усложняет технику операции, не увеличивает ее длительности и эффективно снижает частоту несостоятельности толстокишечных анастомозов.
Данный способ может быть рекомендован в последующем для клинической апробации.
Положения, выносимые на защиту:
1. Мембрана препарата «Коллост» может быть имплантирована в стенку толстой кишки при формировании толстокишечного анастомоза в эксперименте.
2. Укрепление толстокишечных анастомозов препаратом «Коллост» повышает их механическую прочность, физическую и биологическую герметичность, стимулирует репаративные изменения в области анастомоза.
3. Способ применения препарата «Коллост» для укрепления толстокишечных анастомозов в эксперименте (Патент РФ №2364353).
Внедрение: Результаты диссертационного исследования используются в учебных курсах кафедры общей хирургии с курсом оперативной хирургии и топографической анатомии, кафедры анатомии и гистологии человека Белгородского государственного университета, кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии Курского государственного медицинского университета.
Апробация работы: Основные положения работы доложены на межрегиональной конференции с международным участием «Актуальные вопросы современной хирургии» (Воронеж, 2007), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Заболевания поджелудочной железы» (Сочи, 2007), на 2-ой международной научной конференции молодых ученых - медиков (Курск, 2008). Апробация диссертации проведена на межкафедральном заседании кафедры общей хирургии с курсом оперативной хирургии и топографической анатомии, кафедры анатомии и гистологии человека, кафедры хирургических болезней №1 Белгородского государственного университета, хирургических отделений МУЗ ГБ №2, МГКБ №1 г. Белгорода.
Публикации: По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 1 работа в журнале, входящем в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ для публикаций результатов диссертационных исследований. Получен 1 патент РФ (№ 2364353).
Объем и структура: Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста. Состоит из введения, главы обзора литературы, главы материалы и методы исследования, главы результатов собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя использованной литературы, включающего 188 отечественных и 95 иностранных источников. Диссертация иллюстрирована 12 таблицами, 25 рисунками, включающими 7 графиков и диаграмм, 33 макро- и микрофотографии..
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Экспериментальное исследование было выполнено на 72 половозрелых белых лабораторных крысах и крысах линии «Август» обоего пола массой 150-200 гр., 12 кроликах массой 3 – 3,5 кг и 84 собаках. На лабораторных крысах и кроликах выполнено экспериментальное исследование динамики морфологических изменений в области толстокишечного анастомоза с применением препарата «Коллост» и без него в асептических условиях и на фоне перитонита. Препарат «Коллост», разработан российскими специалистами и разрешен к использованию МЗ РФ. Препарат представляет собой стерильный биопластический коллагеновый материал с полностью сохраненной волокнистой структурой, обеспечивающий регенерацию тканей. Преимуществом материала является возможность егo моделирования соответственно контурам области поражения, что оптимизирует его функцию в качестве основы для роста и организации тканей. В то же время он обладает достаточной прочностью на разрыв и возможностью шовной фиксации к тканям. В организме препарат полностью рассасывается.
Динамика изменений биологической герметичности и механической прочности анастомозов с применением препарата «Коллост» и без него в асептических условиях и на фоне перитонита изучена на собаках, так как на лабораторных крысах и кроликах данное исследование затруднено из-за малого диаметра толстой кишки и объема брюшной полости. Для исследования отбирались животные без внешних признаков заболевания, прошедшие карантин в условиях вивария в течение недели. Животные были разделены на группы, которые содержались в одинаковых условиях на стандартном режиме.
Распределение экспериментального материала по сериям эксперимента представлено в таблице 1.
Таблица 1
Распределение животных по сериям и методам исследования
| Группа | Серия | Кол-во животных | Продолжительность наблюдения ( в сут.) | |||||||
| 1 | 3 | 5 | 7 | 14 | 21 | 30 | 60 | |||
| контрольная | I | 42 | 6 | 6 | 4 | 6 | 6 | 4 | 6 | 4 |
| II | 42 | 6 | 6 | 4 | 6 | 6 | 4 | 6 | 4 | |
| основная | III | 42 | 6 | 6 | 4 | 6 | 6 | 4 | 6 | 4 |
| IV | 42 | 6 | 6 | 4 | 6 | 6 | 4 | 6 | 4 | |
| Всего | 168 | 24 | 24 | 16 | 24 | 24 | 16 | 24 | 16 | |
Примечание:
I серия – однорядный (стандартный) толстокишечный анастомоз, асептические условия;
II серия – однорядный (стандартный) толстокишечный анастомоз, перитонит;
III серия – однорядный (стандартный) толстокишечный анастомоз + «Коллост», асептические условия;
IV серия – однорядный (стандартный) толстокишечный анастомоз + «Коллост», перитонит;
Эксперименты были проведены на кафедре общей хирургии с курсом оперативной хирургии и топографической анатомии, гистологические исследования выполнены на кафедре анатомии и гистологии человека Белгородского государственного университета.
Все хирургические вмешательства и выведение животных из эксперимента выполнены с соблюдением требований приказа Минздрава СССР № 176 от 12.08.1977, международных принципов Хельсинской декларации о гуманном отношении к животным и «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных», с выполнением болезненных процедур под масочным эфирным наркозом.
Хирургические вмешательства выполнены по стандартной методике. В контрольной серии под эфирным наркозом после освобождения верхней части передней брюшной стенки от волосяного покрова и обработки антисептиками выполняли срединную лапаротомию. В рану выводили участок толстой кишки, который после мобилизации резецировали на протяжении 2 см. и затем формировали конце-концевой толстокишечный анастомоз однорядными узловыми серозно-мышечно-подслизистыми швами полисорбом. Данный вариант анастомоза принят нами за стандартную методику. Сформированный анастомоз погружали в брюшную полость. Рану передней брюшной стенки ушивали послойно.
Для моделирования перитонита (серия II) после стандартного выполнения срединной лапаротомии в рану выводили участок толстой кишки, продольным разрезом длиной 0,5 см вскрывали ее просвет, после чего погружали кишку в брюшную полость. Рану передней брюшной стенки зашивали наглухо. Через 24 часа под эфирным наркозом и обработки операционного поля выполняли релапаротомию. В рану выводили и производили мобилизацию рассеченного участка толстой кишки, производили его резекцию. Затем формировали термино-терминальный толстокишечный анастомоз однорядными узловыми серозно-мышечно-подслизистыми швами полисорбом №5-0. Сформированный анастомоз погружали в брюшную полость. Рану передней брюшной стенки ушивали послойно.
В сериях с использованием препарата «Коллост» по разработанному нами способу (Патент РФ № 2364353 «Способ формирования толстокишечного анастомоза» от 20.08.2009 г.) после формирования анастомоза по описанной выше методике как в асептических условиях (серия III), так и на фоне перитонита (серия IV) циркулярно накладывали мембрану препарата «Коллост», отступив по 0,5 см в обе стороны от линии анастомоза, и фиксировали её к кишке отдельными серозными узловыми швами полисорбом № 5-0. Сформированный анастомоз погружали в брюшную полость. Рану зашивали послойно наглухо. Во всех сериях брюшную полость санировали раствором антисептиков и вводили цефатаксим в дозе 0,1 гр.
Для сравнительной оценки толстокишечных анастомозов, сформированных стандартно однорядным швом и анастомозов, укрепленных мембраной препарата «Коллост», как в асептических условиях, так и при перитоните, использован комплекс методов, включающий определение биологической герметичности, механической прочности швов и морфологическую оценку изменений анастомоза. Морфологические исследования выполнены на материале от кроликов и крыс; биологическую герметичность и механическую прочность исследовали на материале от собак.
Для исследования бактериальной обсемененности и биологической проницаемости швов толстокишечного анастомоза производили качественный бактериологический анализ экссудата, а также исследование промывной жидкости для определения общего микробного загрязнения брюшной полости. Взятый материал исследовали на специфическую для кишечника микрофлору общепринятыми методами. Если в посевах отсутствовал рост кишечных бактерий – делался вывод о биологической герметичности соустий. Для определения количественного состава микрофлоры проводили забор смывов с анастомоза и из брюшной полости с последующей микроскопией мазков и расчетом бактериальной обсемененности по способу Gould.
Определение механической прочности толстокишечных анастомозов выполнено в экспериментах на собаках. После взятия смывов соустье иссекали и методом пневмопрессии исследовали анастомоз на физическую герметичность и механическую прочность. Физическая герметичность и механическая прочность анастомоза оценивалась измерением давления разрыва соустья. Динамику механической прочности кишечного шва исследовали в сроки 1, 3, 5, 7, 14, 21 и 30 суток. На 30-е сутки исследования давление разрыва анастомоза соответствовало давлению разрыва интактной кишки. Изучено 84 препарата. Полученные данные обработаны статистически с определением достоверности по критерию t Стьюдента.
Для морфологического исследования в указанные в таблице 1 сроки соответственно сериям исследования животных выводили из эксперимента передозировкой тиопентала натрия. На всем протяжении вскрывали брюшную полость. После макроскопической оценки состояния зоны операции, наличия и количества выпота, реакции брюшины и прилежащих к зоне операции органов иссекали комплекс с анастомозом толстой кишки. Толстую кишку рассекали вдоль через зону анастомоза, осматривали со стороны слизистой оболочки. Производили макрофотосъемку выявленных изменений, после чего материал фиксировали иммерсионным способом в 10% растворе нейтрального формалина в течение 2-х суток.
После фиксации вырезали кусочки для гистологического исследования, которые заливали в парафин по стандартной методике. Гистологические срезы толщиной 5 – 7 мкм окрашивали гематоксилином-эозином и по Ван Гизон.
Микроскопическое исследование и фотопротоколирование выявленных изменений производили с помощью микроскопа «Motic ВА300» оснащенного цифровой камерой «DCM-300». Исследования проводили на 1, 3, 7, 14, 30 и 60 сутки после наложения анастомоза. Оценивали тканевой и клеточный состав в зоне толстокишечного анастомоза, динамику заживления, клеточный состав инфильтратов вокруг элементов препарата «Коллост» и шовного материала. Для объективизации выявленных изменений производили подсчет относительного количества нейтрофилов, лимфоидно-макрофагальных элементов, фибробластов в стандартной площади препарата на компьютерных изображениях. Подсчет осуществляли с помощью программы анализа изображений WCIF ImageJ (USA). Количественные данные заносили в электронную таблицу MS Excel, средствами пакета анализа данных которой выполняли статистическую обработку.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ
В соответствии с целями и задачами исследования нами исследована биологическая герметичность однорядного толстокишечного анастомоза и однорядного толстокишечного анастомоза с применением препарата «Коллост» в асептических условиях и на фоне перитонита у 48 собак в сроки 1, 3, 5 и 7 сутки.
Уровень бактериальной обсемененности при данном анастомозе в асептических условиях выявлен во время операции в 66,67% случаев. Однако рост микроорганизмов наблюдался на 1-е сутки, 3-е и 5-е сутки послеоперационного периода у значительного числа экспериментальных животных. Микрофлора во время операции в основном представлена E. coli и Staphylococcus spp., число которых по критерию Т-Уайта достоверно повышается на 3-е сутки послеоперационного периода ( р< 0,01 ). Кроме того, на данный момент существенно возрастает бактериальная обсемененность P.aeruginosa и Enterococcus spp. Высокой по большинству исследуемых микроорганизмов обсемененность однорядного толстокишечного анастомоза остается на 5-е сутки.
Рост микроорганизмов при посеве на 1-е, 3-е, 5-е и 7-е сутки значительно ниже, чем без применения препарата «Коллост». В сравнении с результатами однорядного толстокишечного анастомоза в асептических условиях без применения и с использованием данного препарата различие по росту микроорганизмов в указанные периоды наблюдения по критерию x2 статистически значимо. Степень бактериальной обсемененности в указанные сроки по E. сoli, P.aeruginosa, Klebsiella, Staphylococcus spp. и другим микроорганизмам достоверно ниже в группе животных, прооперированных с препаратом «Коллост» по критерию Т-Уайта. Особенно это относится к 7-м суткам послеоперационного периода.
В момент выполнения операции бактериальная обсемененность установлена у всех экспериментальных животных, которая была наиболее высокой по E. сoli и Proteus spp.. На 3-е сутки наблюдения бактериальная обсемененность сохранялась высокой по E. сoli, P.aeruginosa и Staphylococcus spp.. Даже на 7-е сутки уровень микроорганизмов, равный 103-104 был зарегистрирован для P.aeruginosa, Enterococcus spp. и Bacteroides spp..
На момент выполнения операции исходный уровень бактериальной обсемененности при формировании однорядного толстокишечного анастомоза с применением мембраны препарата «Коллост» в условиях перитонита был аналогичным с формированием анастомоза в условиях перитонита без препарата «Коллост». Однако, уже на 1-е сутки исследования бактериальная обсемененность достоверно ниже по критерию Т-Уайта по всем микроорганизмам. На 3-е сутки она была еще существенно ниже (р<0,01). Существенные различия в степени бактериальной обсемененности установлены на 5-е сутки послеоперационного периода по уровню E. coli, Staphylococcus spp., Proteus spp., Bacteroides spp.. На 7-е сутки бактериальная обсемененность, равная 103, оставалась только по P.aeruginosa, тогда как без применения препарата «Коллост» в условиях перитонита по 3-м микроорганизмам. Достоверно отличался и рост микроорганизмов, который был у меньшего числа экспериментальных животных. Различие по критерию х2 статистически значимо.
Для определения исходного уровня механической прочности интактной толстой кишки выполнены эксперименты с пневмопрессией на 6 отрезках кишки, взятых от экспериментальных животных вне зоны операции. Установлено, что уровень механической прочности интактной кишки (давление разрыва при пневмопрессии) составляет в среднем 308,3+1,5 мм. рт. ст.
Установлено, что через 1 сутки толстокишечный анастомоз однорядным узловым швом в асептических условиях выдерживал давление 193,3±3,3 мм рт. ст. На 3 сутки была отмечена наименьшая механическая прочность анастомоза - 103,3±2,9 мм рт. ст. К 7 суткам толстокишечный анастомоз с применением препарата «Коллост», сформированный в асептических условиях, превосходил по прочности толстокишечный анастомоз однорядным узловым швом и выдерживал давление 188,3±1,5 мм рт. ст. На 14 сутки анастомоз сформированный с применением препарата «Коллост» выдерживал давление 278±1,4 мм.рт.ст. Толстокишечный анастомоз однорядным узловым швом выдерживал подобное давление только на 21-е сутки после операции. На 30-е сутки в зоне толстокишечного анастомоза однорядным узловым швом и с применением препарата «Коллост» – 303,3±0,8 мм. рт.ст и 304±1,4 мм. рт.ст. Таким образом, наложенный в асептических условиях толстокишечный анастомоз с применением препарата «Коллост» на любом сроке эксперимента выдерживает внутрипросветное давление, превышающее максимальное физиологическое более чем в 6 раз, и характеризуется высокой механической прочностью, что обеспечивает формирование надежного, герметичного соединения стенок толстой кишки.
Полученные данные свидетельствуют, что на всех сроках эксперимента, кроме 30 суток, применение препарата «Коллост» обеспечивает достоверное увеличение механической прочности анастомозов. Через месяц после операции прочность анастомозов не зависит от вида выполненной операции.
Через 1 сутки толстокишечный анастомоз однорядным узловым швом в условиях перитонита выдерживал давление 186,7±2,2 мм рт. ст. На 3 сутки отмечается наименьшая механическая прочность анастомоза - 82,7±1,1 мм рт. ст. Начиная с 5 суток механическая прочность толстокишечного анастомоза сформированного однорядным швом в условиях перитонита начинала повышаться и достигала 300,7±0,8 мм рт. ст. к 30 суткам после операции.
Механическая прочность толстокишечного анастомоза с применением препарата «Коллост» в условиях перитонита на 1 сутки составила 214±2,8 мм.рт.ст.. К 3 суткам прочность анастомоза минимальная - 126,3±1,5 мм.рт.ст., подобное давление без применения «Коллоста» в условиях перитонита достигалось к 7 суткам. В сроки от 5 до 30 суток внутрипросветное давление повышалось, достигало максимума к 30 суткам и составляло 305,3±0,8 мм.рт.ст.
Полученные данные свидетельствуют, что при укреплении линии анастомоза мембраной препарата «Коллост» как в асептических условиях, так и на фоне перитонита достигается достоверное повышение механической прочности анастомоза.
При сопоставлении результатов в различных сериях эксперимента, представленном на рис.1, выявляется, что максимальное снижение механической прочности анастомозов, наложенных однорядным швом, наблюдается в интервале с 3-х по 5-е сутки (снижение на 32,2%). Только через неделю показатель механической прочности сопоставим с наблюдаемым на 3-и сутки. К 30 суткам механическая прочность анастомозов во всех сериях выравнивается и сопоставима с таковой интактной кишки.
Укрепление линии анастомоза мембраной препарата «Коллост» по разработанной нами методике достоверно повышает механическую прочность анастомозов. Даже на фоне перитонита снижение механической прочности на 5-е сутки составляет только 4,5% в сравнении с асептическими условиями. Без применения препарата «Коллост», как уже отмечено, снижение прочности составляет 32,2%. В последующие сроки (7, 14, 21-е сутки) механическая прочность анастомозов, укрепленных мембраной препарата «Коллост» остается стабильной, а через 1 месяц становится равной механической прочности в асептических условиях.
Рис.1. Динамика степени снижения (в % от асептических условий) механической прочности анастомозов на фоне перитонита (по оси абсцисс – сутки эксперимента).
Максимальное снижение механической прочности анастомозов в контрольной и основной сериях, наблюдаемое к концу первой недели после моделирования перитонита и формирования анастомоза, свидетельствует, что период с 3-их по 5-е сутки является критическим для развития несостоятельности швов. Равнозначность показателей механической прочности на фоне перитонита на 5-е сутки при применении препарата «Коллост» показателям на 7-е и 14-е сутки свидетельствует о том, что укреплением швов по разработанной методике практически полностью достигается профилактика их несостоятельности в эксперименте. Более того, абсолютные величины механической прочности швов свидетельствуют, что при применении мембраны препарата «Коллост» на фоне перитонита она сопоставима с таковой при формировании стандартного однорядного анастомоза в асептических условиях.
С учетом биологических свойств препарата «Коллост» достигаемый существенный эффект может быть объясним стимуляцией коллагенообразования, способностью к врастанию клеток в поддерживающую структуру и контролем процесса рассасывания, обеспечением подходящей субстанции для быстрого и устойчивого контакта с раневой поверхностью, наличием внутренней поверхностной структуры, обеспечивающей клеточную миграцию, пролиферацию, рост новой ткани и формирование экстрацеллюлярной матрицы и раннего наступления стадии организации в формировании толстокишечных анастомозов.
В контрольной группе проведено изучение динамики заживления толстокишечных анастомозов при формировании анастомозов однорядным швом в асептических условиях и на фоне перитонита, смоделированного по описанной методике.
При морфологическом исследовании установлено, что динамика изменений в области анастомозов соответствует типичной картине заживления раневых дефектов, с отличиями в сроках изменений клеточного состава грануляционной ткани и формирования соединительнотканного рубца в зависимости от бактериальной обсемененности. При наложении анастомоза на фоне перитонита последовательность изменений аналогична, но отличается сроками смены клеточных популяций, соответственно – сроками смены стадий воспалительного процесса с пролонгированием экссудативных изменений, формированием в последствии более массивных соединительнотканных сращений в области анастомозов. В отличие от серии с формированием анастомозов в асептических условиях очаговые воспалительные изменения различной выраженности сохраняются до 30 суток после операции. На 3-и и 7-е сутки в толще тканей, окружающих анастомоз, выявлялись очаги по типу микроабсцессов, окруженные широкими зонами незрелой грануляционной ткани и диффузным лимфоидным инфильтратом.
При морфологическом исследовании в основной серии установлено, что укрепление толстокишечного анастомоза препаратом «Коллост» существенно изменяет динамику течения раневого процесса, приводя к быстрому купированию экссудативных изменений и раннему наступлению стадии организации.
Нам первые сутки после операции качественные характеристики структуры зоны анастомозов мало отличаются от таковых в контрольной серии и связаны в основной степени с операционной травмой. При анализе гистограмм содержания клеток экссудативной фазы воспаления (нейтрофилов и эозинофилов), мононуклеарных элементов и фибробластов существенных отличий не выявлено.
Макроскопически на первые сутки «Коллост» определяется в виде плотной набухшей полупрозрачной пластины, окруженной тканями сальника, плотно прикреплен к стенке кишки в области анастомоза. Гистологически на данном сроке структура препарата имеет вид войлокообразной бесклеточной волокнистой массы, проявляющей амфофильную окраску. На 3-и сутки эксперимента макроскопически выявляются остаточные фрагменты препарата в виде однородных набухших стекловидных масс. Гистологически на данном сроке оксифильные гомогенные массы «Коллоста» находятся среди элементов грануляционной ткани, имеющей более зрелую структуру, чем в контрольной серии с формированием анастомозов в асептических условиях. Это проявляется в меньшей степени лейкоцитарной инфильтрации и заметно большем количестве фибробластических элементов с морфологией молодых и функционально активных форм. Компоненты препарата нерезко отграничены от формирующейся волокнистой стромы, прорастают фибробластическими клетками. Признаки резорбции не выражены. В клеточном составе тканей в области анастомоза на 3-и сутки достоверно меньше содержание полиморфноядерных лейкоцитов (45,6+3,2% в сравнении с 62,5+2,5% в контрольной серии; р<0,05), содержание фибробластов превышает таковое в контрольной серии более чем в 2 раза (до 30%).
На 7-е сутки отличия в составе формирующегося рубца и тканевых сращениях в области анастомоза еще более выражены в сравнении с контрольной серией. Содержание полиморфноядерных лейкоцитов в 3 раза меньше, двукратно увеличивается содержание мононуклеарных элементов, фибробластические клетки составляют треть состава инфильтрата. Выражены признаки фиброгенеза в виде наличия тонких пучков оксифильных волокон. Характерным изменением в экспериментальной серии является выраженный ангиогенез. На 3-и и 7-е сутки выявляется большее, чем в контрольной серии количество тонкостенных сосудов капиллярного и венулярного типов, свойственных грануляционной ткани.
Через 2 недели после операции содержание полиморфноядерных лейкоцитов в 3 раза меньше, чем в контрольной серии, в 2 раза больше содержание фибробластов. На сроке 30 суток зона анастомоза представлена зрелой волокнистой соединительной тканью с немногочисленными лейкоцитами, равномерной васкуляризацией. Вокруг шовного материала определяется тонковолокнистая капсула, без резких границ переходящая в окружающую соединительную ткань. Количественно клеточный состав соединительной ткани незначительно отличается большим относительным содержанием фибробластов, меньшим содержанием полиморфноядерных лейкоцитов.
На 60-е сутки соединительная ткань в области анастомоза качественно и по количественному составу не отличается от контрольной серии.
Динамику изменений клеточного состава, свидетельствующую о смене стадий воспалительного процесса и репаративные процессы характеризует соотношение полиморфноядерных лейкоцитов к общему содержанию лимфоидно-макрофагальных клеток и фибробластов (клеток продуктивной и репаративной стадий). При определении данного коэффициента выявлены наибольшие отличия между сериями эксперимента в интервале с 3-их по 14-е сутки. Через месяц после операции данные коэффициенты выравниваются, что соответствует описанному отсутствию существенных отличий в качественных свойствах соединительной ткани в области сращения концов кишки (рис. 2).
По срокам динамика морфологических изменений согласуется с обнаруженным нами максимальным приростом механической прочности анастомоза (в среднем на 40 мм.рт.ст.) на 14-е сутки эксперимента. Наименьшие отличия между сериями эксперимента в клеточном составе соединительной ткани на 30-е сутки также коррелируют с отсутствием различий в механической прочности анастомозов, приближенной к таковой у интактной кишки.
При морфологическом исследовании изменений в серии с формированием анастомозов с применением препарата «Коллост» на фоне суточного перитонита установлено, что отличия с формированием анастомозов в асептических условиях имеют количественный характер по клеточному составу формирующегося рубца и хронологические особенности.
На ранних сроках (1, 3 суток) – в период частичной резорбции препарата «Коллост» и начала замещения его грануляционной тканью, на фоне перитонита выявляются очаги некроза тканей и скоплений гнойного экссудата в толще пластины препарата.
Рис. 2. Динамика коэффициенты ПЯЛ/Мон+Фибр при формировании анастомозов в асептических условиях.
В последующие сроки динамика качественных изменений сходная с сопоставимыми контрольными и основными сериями. Отличия заключаются в пролонгированности воспалительных изменений. Однако при сравнении данных, полученных в контрольной и основной группах, также выявляется более раннее стихание воспалительных изменений и сравнительно раннее наступление стадии организации, что отражает гистограмма клеточного состава и использованный нами коэффициент соотношения клеток разных стадий воспаления (рис. 3).
На 30-е и 60-е сутки – в сроки завершения формирования рубца в зоне анастомоза, в сравнении с операциями в асептических условиях выявляются более широкие поля рубцовой соединительной ткани в толще участков сальника, сращенных с зоной анастомоза. Это связано с купированием воспаления и спонтанной организацией очагов воспаления при развивавшемся разлитом перитоните. На 60-е сутки в фиброзной ткани преобладают фибробластические элементы, плотные пучки коллагеновых волокон.
Рис. 3. Динамика коэффициенты ПЯЛ/Мон+Фибр при формировании анастомозов на фоне суточного перитонита.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что применение препарата «Коллост» для укрепления толстокишечных анастомозов обеспечивает раннее купирование воспалительных изменений и наступление стадии организации. Через 2 недели после формирования анастомоза по разработанной нами методике физический эффект достигается на неделю раньше, чем при формировании анастомоза однорядным швом без укрепления препаратом. Аналогичное опережающее (на 3 – 7 суток в зависимости от сроков) повышение механической прочности и физической герметичности анастомозов наблюдается и при суточном перитоните.
Максимальное снижение механической прочности анастомозов, наложенных однорядным швом, наблюдается в интервале с 3-х по 5-е сутки, которые в клинической практике являются критическими для развития несостоятельности анастомозов. Укрепление линии анастомоза мембраной препарата «Коллост» по разработанной нами методике достоверно повышает механическую прочность анастомозов. Даже на фоне перитонита снижение механической прочности на 5-е сутки составляет только 4,5% в сравнении с асептическими условиями. С учетом биологических свойств препарата «Коллост» достигаемый существенный эффект может быть объясним стимуляцией коллагенообразования и раннего наступления стадии организации в формировании толстокишечных анастомозов, что подтверждают проведенные морфологические исследования. Полученные данные позволили сделать следующие выводы.
ВЫВОДЫ
1. Применение препарата «Коллост» при формировании толстокишечных анастомозов приводит к достоверному (р<0,01 по критерию х2 и Т-критерию Ли-Уайта) снижению степени бактериальной обсемененности брюшной полости при выполнении операции как в асептических условиях, так и на фоне суточного перитонита.
2. Применение препарата «Коллост» обеспечивает достоверно большую механическую прочность в асептических условиях: в критический срок (3 – 5 суток) возможного развития несостоятельности швов анастомозов механическая прочность при использовании однорядного шва составила 33,4 – 46,4% от прочности интактной кишки, при укреплении анастомоза препаратом «Коллост» данный показатель составил 40,9 – 51,0%.
3. Укрепление толстокишечных анастомозов мембраной препарата «Коллост» на фоне перитонита обеспечивает механическую прочность на уровне, сопоставимом с прочностью однорядного шва в асептических условиях. Степень снижения прочности однорядных анастомозов при перитоните составляет на 5-е сутки 32,2% в сравнении с асептическими условиями, при использовании препарата «Коллост» по разработанной методике данная величина составляет 4,5%.
4. Мембрана препарата «Коллост» является биосовместимым материалом при применении ее для укрепления толстокишечных анастомозов как в асептических условиях, так и на фоне перитонита. В процессе резорбции компонентов препарата, завершающейся в интервале 7 – 14 суток, наблюдается стимуляция репаративных процессов в окружающих тканях.
5. Морфологические изменения в области анастомозов при их формировании однорядным швом с применением препарата «Коллост» свидетельствуют о более раннем купировании воспалительных изменений и выраженных процессах организации с 7-ых суток после операции как в асептических условиях, так и на фоне суточного перитонита.
6. Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности разработки способов применения в колопроктологии мембраны препарата «Коллост», обеспечивающей высокую биологическую герметичность, механическую прочность и ускорение стадии организации в зоне вмешательства, для профилактики несостоятельности швов.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
- Имплантация препарата «Коллост» в эксперименте показала безопасность его применения в связи с отсутствием воспалительных изменений и реакций отторжения, что является преимуществом перед известными материалами.
- Необходимы клинические исследования препарата «Коллост» в хирургии желудочно-кишечного тракта, которые позволят дать заключение о целесообразности его дальнейшего применения в качестве альтернативы другим материалам при формировании межкишечных анастомозов.
Список опубликованных работ по теме диссертации
1. Луценко В.Д., Шестаков И.А., Мигунов А.А., Должиков А.А. Применение сетчатого аллотрансплантата в хирургии толстой кишки (экспериментально-морфологическое исследование) // Верхневолжский медицинский журнал. – Тверь, 2007. - Том 5, вып.1-2. – С.87-88.
2. Луценко В.Д., Шестаков И.А., Мигунов А.А. и др. Обоснование применения сетчатых аллотрансплантатов в хирургии толстой кишки // Вестник хирургической гастроэнтерологии. – Москва, 2007. - №3. - С.119.
3. Луценко В.Д., Шестаков И.А., Мигунов А.А., Должиков А.А. Применение синтетических сетчатых материалов для укрепления швов желудочно-кишечного тракта (экспериментально-морфологическое исследование) // Научно-медицинский вестник Центрального Черноземья. – Воронеж, 2007. – №30. - С.170-173.
4. Шестаков И.А., Луценко В.Д., Должиков А.А. и др. Влияние применения препарата «Коллост» на механическую прочность толстокишечных анастомозов (экспериментальное исследование) // Научные Ведомости Белгородского государственного университета, Медицина Фармация. – Белгород, 2009. - №12 (67) вып. 8. – С.75-79.
5. Агарков Н.М., Луценко В.Д., Должиков А.А., Шестаков И.А. Повышение механической прочности толстокишечных анастомозов посредством препарата «Коллост» // Вестник новых медицинских технологий. – Тула, 2009. – Том XVI, №3. – С. 219-221.
Список патентов по теме диссертации
- Шестаков И.А., Луценко В.Д., Должиков А.А. и др. Способ формирования толстокишечного анастомоза // Патент №2364353. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений РФ 20 августа 2009г.
Для заметок
