Влияние механических характеристик сосудистой заплаты на формирование перипротезной капсулы

Цель - исследовать влияние механических характеристик сосудистой заплаты на формирование перипротезной капсулы.

Материал и методы

В качестве материала для экспериментальных исследований были использованы новые образцы сосудистых заплат, разработанные ООО "Линтекс" (г. Санкт-Петербург), представляющие собой основовязаное полотно. В качестве сравнения изучались характеристики образцов и реакция тканей на имплантацию тканого лавсанового полотна такой же толщины производства ООО ПТГО "Север" (Санкт-Петербург) и сосудистых заплат компании "B. Braun" (Германия) - основовязаного полотна, пропитанного желатином.

Испытания проводили по стандартным методикам: ГОСТ 12023-86 (СТ СЭВ 997-88) - определение толщины; ГОСТ 8847-85 - анализ прочностных характеристик (разрывная нагрузка и разрывное удлинение при одноосном растяжении; разрывная нагрузка и разрывное удлинение при двуосном растяжении); ГОСТ 8846-87 - определение поверхностной плотности [8]. Жесткость определяли путем оценки степени прогиба образца под действием собственного веса тензометрическим методом с помощью прибора ИЖ-3 [3].

Методика оценки объемной пористости сосудистых заплат основывалась на определении объема тела сложной пространственной формы путем вытеснения жидкости. Хирургическую пористость образцов определяли при давлении 120 мм рт.ст. путем перфузии воды через 1 см2 полотна [7].

Учитывая неоднородность стенки тканых и основовязаных материалов, влияющую на проницаемость полотна импланта, оценивали коэффициент шероховатости поверхности заплат. Для этого имплантаты фотографировали с помощью микроскопа в отраженном свете. С помощью лицензионной версии программы Adobe Design Premium CS5.0 рассчитывали отношение черных и белых пикселей. Все цифровые изображения обрабатывали с помощью одинакового алгоритма действий [10].

Исследовали по 15 образцов каждого вида.

Опыты in vivo проводили на 75 крысах-самцах линии Вистар массой 200-250 г без внешних признаков заболеваний. Животные были разделены на 3 равные группы, согласно числу используемых в исследовании сосудистых заплат, по 25 животных в каждой.

Животные были выведены из эксперимента на 14-е сутки путем передозировки наркоза. В каждом случае проведена аутопсия с иссечением участка передней брюшной стенки справа и слева от срединной линии в местах размещения имплантов. Полученный таким образом биологический материал фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина. После фиксации иссекали меньшие кусочки тканей с фрагментами имплантированных эндопротезов и после промывки, обезвоживания, пропитывания парафином по стандартной методике и микротомирования срезы толщиной 10-12 мкм окрашивали по Маллори и гематоксилином и эозином [1].

Микроскопирование и микрофотосъемку препаратов для морфометрической оценки гистологических изменений проводили с помощью оптической системы, состоящей из микроскопа "Leica CME" и окуляр-камеры "DCM-510" (×100 и ×400), с документированием снимков в программе Future Winjoe, входящей в комплект поставки окуляр-камеры.

На микрофотографиях оценивали строение соединительнотканной капсулы, наличие и выраженность ее слоев, степень зрелости коллагеновых волокон, а также исследовали состав клеточного слоя капсулы, непосредственно прилегающего к нитям эндопротеза. Клетки волокнистой соединительной ткани дифференцировали на основе кариологических признаков. Процентное соотношение указанных представителей клеточной популяции рассчитывали после подсчета 100 клеток в нескольких непересекающихся полях зрения [9].

Статистическую обработку полученных результатов проводили с применением методик описательной статистики: определяли средние величины (средние арифметические, моды и медианы); вариационной статистики: рассчитывали стандартные отклонения и средние ошибки средних, для определения достоверности отличий средних применяли метод доверительных интервалов. Статистически достоверными считали различия средних величин при p 0,05 [2]. При построении корреляционной матрицы использовали метод квадратов Пирсона. В качестве программной среды для обработки данных использовали лицензионную версию редактора электронных таблиц Microsoft Excel 2010.

Результаты

Было проведено экспериментальное исследование физико-механических свойств изучаемых образцов имплантов. Физико-механические параметры систематизированы и представлены в табл. 1.

Основная цель пропитывания образцов фирмы "B. Braun" желатином - снижение хирургической пористости и, соответственно, интраоперационной кровопотери. Однако данная модификация объясняет наличие у образцов этой серии ряда существенных недостатков, в частности высокой жесткости и низкой прочности, а также незначительной объемной пористости (одно из основных свойств, обусловливающих биологическую пористость и процессы интеграции импланта в структуру сосудистой стенки) [11].

Имея минимальную поверхностную плотность и жесткость, образцы производства фирмы "Линтекс" обладают достаточной прочностью. По нашему мнению, данные позитивные физико- механические свойства способствуют процессам интеграции этих заплат в сосудистую стенку, а также минимизируют реакцию тканей организма на имплантацию.

При световой микроскопии гистологических препаратов от животных экспериментальной группы, в которой изучали реакцию тканей на имплантацию образцов фирмы "Линтекс", установлено, что у всех животных вокруг нитей протеза сформи- рована соединительнотканная капсула, преимущественно состоящая из элементов плотной волокнистой соединительной ткани (ПВСТ). Капсула имеет выраженную двухслойную организацию. Наиболее выражен наружный волокнистый слой капсулы (рис. 2). Также следует указать на завершенность интеграции капсулы в ткани брюшной стенки ни на одном препарате не удалось определить границу между волокнистым слоем капсулы и фасциями окружающих ее мышц (рис. 3).

Анализ цифровых показателей клеточного состава капсулы (клеточного слоя) в этой серии исследования показывает, что более половины (59,2%) от общего количества клеток составляют клетки фибробластического ряда, а общее количество фагоцитирующих клеток и их предшественников достигает 25%.

Исследование препаратов от животных с использованием материала фирмы "Север" показало, что степень дифференцировки фибробластов, равно как и степень зрелости коллагеновых волокон, убывает по направлению снаружи (от самых наружных слоев капсулы) внутрь к волокнам импланта (рис. 4). Поэтому в непосредственной близости от них оказываются наиболее молодые формы фибробластов, имеющие классическую трапециевидную или треугольную форму тела с умеренно базофильной цитоплазмой [4, 5].

Следует отметить, что в клеточном слое перипротезной капсулы соединительнотканная составляющая выражена довольно слабо (фибробласты и фиброциты составляют всего 32,4%). Очевидное преобладание в инфильтрате клеток-нерезидентов позволяет квалифицировать текущее состояние как пролонгированную смену фаз с экссудативной на пролиферативную [13].

Обращает на себя внимание выраженная реакция фагоцитирующих и антигенпредставляющих клеток на пребывание материала "Север" в тканях животных на протяжении 2 нед: в клеточном слое капсулы обнаруживается на 30% больше макрофагов и моноцитов; значительно возрастает количество гигантских клеток инородных тел (ГКИТ), изменяется уровень их клеточной и пространственной организации (рис. 5).

При анализе коэффициента корреляции Пирсона мы исходили из того, что при его значении >0,7 между исследуемой парой признаков имеется сильная связь, которая может быть прямой или обратной [6]. Из табл. 2 следует, что такие характеристики лавсановых имплантов, как толщина и объемная пористость, обратно коррелировали с долей макрофагов и, соответственно, их предшественников - моноцитов (показатель ответной агрессии ткани на имплант) в клеточном слое соединительнотканной капсулы. Значение коэффициента корреляции достигало -0,989 и -0,999 соответственно.

Наоборот, такие характеристики, как поверхностная плотность и масса образца, прямо коррелировали с долей макрофагов и, соответственно, их предшественников - моноцитов в клеточном слое соединительнотканной капсулы со значениями коэффициента корреляции 0,963 и 0,825 соответственно. Иными словами, именно от значений указанных характеристик лавсановых протезов в нашем эксперименте зависит выраженность экссудативной фазы асептического воспаления. Также было обнаружено, что толщина и поверхностная плотность коррелировали со значениями доли клеток фибробластического ряда в клеточном слое соединительнотканной капсулы со значениями коэффициента корреляции 0,799 и -0,711 соответственно. Из этого следует, что от вышеуказанных значений в нашем эксперименте зависит выраженность пролиферативной фазы асептического воспаления.

Выводы

1. Образцы "Линтекс" имеют минимальные поверхностную плотность, жесткость, максимальную шероховатость и достаточную прочность (см. табл. 1), следовательно, по физико-механиче- ским свойствам изученные образцы (от наиболее негативного к наиболее позитивному) можно выстроить следующим образом: "B. Braun" => "Север" => "Линтекс".

2. Смена стадий воспалительной реакции быстрее протекает в группе с имплантацией образцов фирмы "Линтекс", что проявляется статистически достоверным увеличением относительного количества фибробластов, фиброцитов и уменьшением моноцитов, макрофагов, нейтрофилов, эозинофилов, лимфоцитов в клеточном слое капсулы.