Возможности физической реабилитации с использованием миостимуляции после экспериментальной модели открытой герниопластики retro-rectus

Резюме

Цель - изучить в условиях эксперимента роль и влияние электромиостимуляции на раневый процесс в послеоперационном периоде на модели ретромускулярной герниопластики синтетическим полипропиленовым имплантом.

Материал и методы. В эксперименте реализована модель открытой ретромускулярной герниопластики c использованием сетчатого импланта (retro-rectus, n=31) на мини-свиньях. В ходе герниопластики применяли сетки из стандартного полипропилена (PP). В послеоперационном периоде осуществляли миостимуляцию мышц передней брюшной стенки с помощью аппарата электромиостимуляции COMPEX® SP2.0. В послеоперационном периоде проводили ультразвуковую допплерографию структур передней брюшной стенки в зоне герниопластики, а также морфологический анализ зоны имплантации PP-сетки проводили на 30-е и 90-е сутки после операции.

Результаты. При морфометрическом анализе выявлено достоверное увеличение суммарной площади поперечного сечения сосудов структуры мышечной ткани зоны герниопластики, индекс васкуляризации (ИВ) = 13,2%, на единицу площади (1 мм²) при условии электромиостимуляции мышц передней брюшной стенки с 30-х суток после герниопластики по сравнению с контрольной группой животных ИВ=7,5%, которым не проводили послеоперационную электромиостимуляцию.

Заключение. Применение электромиостимуляции в период 1-й и 2-й фазы раневого периода после герниопластики недостаточно изучено и, вероятно, может привести к нежелательным последствиям со стороны послеоперационной раны. Однако использование электромиостимуляции с 30-х суток после герниопластики recto-rectus благоприятно повлияло на репаративные функции мышечной ткани в зоне герниопластики. Данную особенность нужно учитывать при составлении персонифицированной программы послеоперационной реабилитации с использованием физических упражнений и физиотерапии.

Ключевые слова:послеоперационная реабилитация; вентральная грыжа; послеоперационная грыжа; герниопластика retro-rectus; мини-свиньи; электромиостимуляция

Финансирование. Данное исследование проведено в рамках договора № 171-С "О научно-техническом сотрудничестве" от 5 августа 2019 г.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Для цитирования: Демин Н.А., Ачкасов Е.Е., Каркищенко В.Н., Абдурашидова М.Р., Шишкин А.А. Возможности физической реабилитации с использованием миостимуляции после экспериментальной модели открытой герниопластики retro-rectus // Клиническая и экспериментальная хирургия. Журнал имени академика Б.В. Петровского. 2022. Т. 10, № 3. С. 114-124. DOI: https://doi.org/10.33029/2308-1198-2022-10-3-114-124

В настоящее время четко прослеживается концепция современного хирургического лечения сложных грыж передней брюшной стенки, в котором ключевое место занимает герниопластика с использованием сетчатых имплантов [1, 2]. Применение герниопластики retro-rectus позволяет снизить риск возникновения послеоперационных осложнений и считается операцией выбора при вентральных и послеоперационных грыжах большого размера [3, 4]. Большое внимание уделяют изучению эффективности хирургического лечения послеоперационных вентральных грыж и их влияния на качество жизни пациентов в послеоперационном периоде [5-7]. Однако современные исследования демонстрируют низкое качество жизни и подчеркивают важность изучения физического состояния больных с послеоперационными и вентральными грыжами после герниопластики передней брюшной стенки [1, 8]. Известно, что пациентов после реконструкции передней брюшной стенки беспокоят боль и ощущения инородного тела в области послеоперационного рубца; одышка, связанная с изменением положения диафрагмы и слабостью мышц передней брюшной стенки, а также мышц, участвующих в дыхательной функции; боль, в области грудного и пояснично-крестцового отдела позвоночника, связанная с влиянием грыжевого дефекта на опорно-двигательную систему; нарушение осанки и равновесия при походке; гиподинамия и снижение физической активности, вплоть до потери трудоспособности; увеличение индекса массы тела (ИМТ); ухудшение психического состояния и тому подобные явления [9]. Следует отметить, что причиной длительного восстановления после герниопластики является не только изменение объема брюшной полости и нарушение каркасной функции передней брюшной стенки, но и атрофия мышц передней брюшной стенки [10, 11]. Клинические и экспериментальные исследования по восстановлению и улучшению функций мышц туловища после различных видов хирургического лечения и травм демонстрируют эффективность синергических свойств физических упражнений и физиотерапии, позволяя снизить болевой синдром, восстановить трофику мышечной ткани, сократить сроки восстановления после операции, улучшить показатели физического и психосоциального функционирования больных в послеоперационном периоде [12-15]. Однако публикаций, отражающих роль и значение физической реабилитации больных после герниопластики передней брюшной стенки, недостаточно [16].

Важно улучшить физическое состояние и качество жизни больных после герниопластики по поводу сложных грыж передней брюшной стенки, так как >60% таких больных входят в группу трудоспособного возраста и потенциально способны вернуться к полноценной жизни и работе [17].

До настоящего времени не создано программ послеоперационной реабилитации с применением методов физиотерапии, в том числе электромиостимуляции, для больных с послеоперационными вентральными грыжами. Авторы в рамках научно-исследовательской работы проанализировали влияние электромиостимуляции мышц передней брюшной стенки после экспериментальной модели герниопластики retro-rectus по поводу вентральной грыжи.

Цель исследования - изучить роль электромиостимуляции в рамках реабилитации мышц передней брюшной стенки после проведения герниопластики вентральной грыжи в эксперименте.

Материал и методы

На базе ФГБУН "НЦБМТ" ФМБА России смоделирована герниопластика retro-rectus с использованием PP-сетчатых имплантов. Экспериментальное исследование проводили на самцах светлогорской популяции мини-свиней (MSY) массой от 25 до 30 кг, в возрасте 10-12 мес. Содержание животных и работу с ними вели в соответствии с Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей ETS № 123 (Страсбург, 18 марта 1986 г., подтверждена 15 июня 2006 г.). Герниопластику (n=31) проводили на мини-свиньях в условиях общей анестезии (тилетамина гидрохлорид 100 мг, золазепама гидрохлорид 100 мг, из расчета 30 мг/кг, и ксилазином 100 мг, из расчета 10 мг/кг). Техника герниопластики retro-rectus соответствовала описанной в классических руководствах и оригинальных статьях [19, 20] (рис. 1, 2).

Основные этапы герниопластики. Для профилактики гнойно-септических осложнений интраоперационно из расчета 20 мг действующего вещества на 1 кг массы тела экспериментального животного проводили инфузию 0,09% раствора хлорида натрия с антибиотиком энрофлоксацин (фторхинолон). Соблюдая правила асептики и антисептики, после удаления волос с передней брюшной стенки животного и обработки операционного поля раствором 0,5% хлоргексидина среднесрединным разрезом послойно выполняли доступ к апоневрозу, затем выполняли мобилизацию заднего листка влагалища прямой мышцы живота до латеральной границы. Следующим этапом выполнили моделирование дефекта в мышечно-апоневротическом слое передней брюшной стенки. Сформированный дефект в структуре апоневротического слоя укрыт непрерывным швом Vicryl 3/0, выполнена герниопластика retro-rectus с использованием сетчатого PP-импланта. Сетка перекрывала дефект в соотношении 5/1 с фиксацией к апоневрозу однорядными швами по латеральным, краниальным и каудальным границам сепарации компонентов передней брюшной стенки, используя PGA 2/0. Заключительным этапом осуществляли контроль гемостаза и послойное ушивание операционной раны с наложением антисептической повязки (рис. 3). Дренирование операционной раны не проводили.

Послеоперационный период. Эксперимент был проведен на 31 мини-свинье, которые были разделены на 2 группы в зависимости от сроков выполнения электромиостимуляции после герниопластики. В 1-й группе 10 мини-свиньям электромиостимуляцию мышц передней брюшной стенки проводили с 10-х по 25-е сутки, во 2-й группе - 10 мини-свиньям с 30-х по 45-е сутки послеоперационного периода. В контрольной 3-й группе было 11 мини-свиней, которым не проводили физиотерапевтических манипуляций после герниопластики (табл. 1). Все послеоперационные процедуры и инструментальные методы исследований выполняли после контрольного взвешивания мини-свиней, в условиях премедикации препаратом ксилазин, из расчета 10 мг препарата/кг массы мини-свиньи.

Электромиостимуляцию (ЭМС) мышц передней брюшной стенки (ПБС) проводили 4-канальным миостимулятором COMPEX SP-2.0 с контактными клеящимися электродами, который применяют при реабилитации пациентов с заболеваниями и травмами опорно-двигательного аппарата. Использовали повторяющуюся ЭМС мышц ПБС импульсным током, с частотой импульса 5-30 Гц и длиной импульса 60-100 мкс [18]. Процедуру ЭМС проводили в течение 10-15 мин 1 раз в сутки на протяжении 14-15 дней (рис. 4).

Для исключения жидкостных образований, гематом, смещения сетчатого импланта после герниопластики использовали ультразвуковой (УЗ) аппарат "SonoSiteMicroMAXX" (FUGIFILM Sonosite, Inc.). Инструментальный анализ структур и параметров ангиогенеза ПБС осуществляли с помощью УЗ-аппарата Philips-HD15 (Philips, Нидерланды) после герниопластики. Сравнивали показатели УЗ-исследования ПБС экспериментальных животных 1-й, 2-й и 3-й групп. УЗ-параметры ангиогенеза визуализировали посредством режима цветового допплеровского кодирования (ЦДК) с частотой 5-17 МГц. Выбор параметров и локализации постановки УЗ-датчика в проекции ПБС был обусловлен местом проведенной герниопластики. В дуплексном режиме размер окна цветового потока выставлялся в соответствии с зоной герниопластики. Далее выполняли оптимизацию настроек параметров цветового режима (коэффициента усиления допплеровского сигнала, шкалы скорости) и сканирование зоны интереса. Для получения устойчивой и детальной цветовой картины, после обнаружения собственных сосудов в структуре участка прямой мышцы ПБС, окно цветового потока уменьшали для более детального сканирования всей области акустического среза. В результате полученных данных вычисляли индекс васкуляризации (ИВ) как отношение площади двумерного изображения (цветовые локусы) к общей площади всего изображения.

Для оценки работы мышц ПБС использовали показатели биоэлектрической активности электромиографии (ЭМГ). Методика регистрации ЭМГ включала: частоту ЭМГ - сигнала от 3 кГц до 20 Гц/ 100 мкВ/см; анализ аналоговых сигналов с частотой 5 кГц; в качестве электродов для записи использовали сенсорные иглы длиной 50 мм, диаметром 0,7 см, активной записью 10 мм и межэлектродным расстоянием 5-6 см. Зарегистрированные электромиограммы подвергали амплитудному анализу.

На 31-е и 60-е сутки после герниопластики проводили морфологический анализ тканей зоны герниопластики. Проведены морфологические исследования со сравнительной оценкой васкуляризации и степени фиброза в зоне герниопластики между свиньями, получавшими и не получавшими ЭМС. На патоморфологических материалах, взятых через 1 и 3 мес после операции, проведены гистологические и морфометрические исследования. Процесс изготовления гистологического препарата для световой микроскопии включал следующие этапы: взятие материала и его фиксацию, уплотнение материала, приготовление и окрашивание срезов.

Фиксацию гистологического материала достигали при помощи помещения фрагмента зоны тканей в месте выполнения сепарационной герниопластики сетчатым эндопротезом в фиксирующую жидкость - 10% забуференный формалин. Приготовление парафиновых срезов толщиной 7 мкм выполнено на микротомах с последующей окраской гематоксилином и эозином. Срезы изучали с помощью светового микроскопа ZeissAxioLab.A1 при увеличении ×100 и ×200. Для сравнительной оценки результатов использовали морфометрию в программе ImageJ версия 1.8.

Статистический анализ. Сравнение результатов в экспериментальных группах проводили при помощи непараметрического критерия Манна-Уитни для количественных признаков и критерия χ2 для качественных признаков. Различия считали статистически значимыми при p<0,05.

Результаты

При УЗИ ПБС у 3 групп экспериментальных животных после герниопластики в раннем (1-3-е сутки) и отдаленном послеоперационном периоде (7-е сутки и далее) особенностей со стороны зоны хирургического вмешательства не выявлено (рис. 5).

Через 1 мес после герниопластики максимальная степень васкуляризации тканей в области герниопластики по данным УЗ-допплерографии была в 1-й группе животных, прошедших курс миостимуляции на 10-25-е сутки после операции (рис. 6). ИВ в данной группе животных на 30-е сутки после операции составил в среднем 11,8% и был статистически значимо выше, чем во 2-й (ИВ=10,1%) и 3-й (ИВ=10,3%) группах (р<0,05). Различия в ИВ между 2-й и 3-й группами животных на 30-е послеоперационные сутки статистически недостоверны. Однако через 3 мес после выполнения герниопластики максимальную степень васкуляризации наблюдали во 2-й группе животных, получивших курс миостимуляции на 30-45-е сутки (рис. 7-8). Средний ИВ во 2-й группе на 60-е сутки после операции составил 13,6% и был статистически значимо выше, чем в 1-й группе (ИВ=12,1%, р<0,05) и 3-й группе (ИВ=11,9%, р<0,05) (табл. 2).

Методика регистрации мышечного сокращения в ответ на задаваемый биоэлектрический импульс посредством ЭМГ и дальнейшего амплитудного анализа электрической активности мышц не продемонстрировала значимой разницы в сократительной способности прямой мышцы ПБС, между экспериментальными животными в периоперационном периоде.

По данным морфологических исследований через 1 мес после герниопластики на всех препаратах наблюдали стереотипные явления формирования соединительной ткани (табл. 3).

Во 2-й и 3-й группах на 31-е сутки после операции отмечали уменьшение клеточных форм, наименьшее количество полнокровных сосудов, появление эозинофилов в клеточном инфильтрате и формирование молодой соединительнотканной капсулы, что свидетельствовало о нормальном течении репаративного процесса в области имплантации PP-сетки (рис. 9). Однако в 1-й группе животных, прошедших курс миостимуляции ПБС на 10-25-е сутки после операции, сохранялось умеренное количество клеточных форм, визуализировались неравномерно выраженный склероз и очаговый отек тканей в области имплантации PP-сетки. Также у 6 мини-свиней из 1-й группы отмечали наличие неравномерно распределенных полнокровных сосудов с единичными лейкостазами (рис. 10).

По результатам гистологических и морфометрических исследований на 60-е сутки после герниопластики отмечено, что течение репаративного процесса во всех 3 группах протекало адекватно и соответствовало срокам послеоперационного периода (табл. 4).

В гистологическом материале к 60-м суткам после герниопластики зафиксированы признаки формирования соединительнотканной капсулы в месте имплантации PP-сетки и единичные клетки-мононуклеары по типу инородных тел у всех животных. У 10 мини-свиней во 2-й группе, на 60-е сутки эксперимента, отмечено наибольшее значение динамики морфометрических показателей васкуляризации (среди 3 групп животных). Средняя площадь сосудов на участке ткани в зоне герниопластики равнялась 173±8,9/мм2, а при морфологической оценке доли площади кровоснабжения тканей в зоне герниопластики мини-свиней 2-й группы составила 13,2% в зоне имплантации, что статистически значимо выше, чем в 1-й (147/мм2; 8,6%) и 3-й группах (130/мм2; 7,5%) (р<0,05). Статистически значимых различий в группах по другим параметрам репаративной способности тканей на 60-е сутки после герниопластики не обнаружено (табл. 5).

Заключение

Применение электромиостимуляции мышц ПБС на 10-25-е сутки послеоперационного периода привело к избыточному уровню васкуляризации в зоне герниопластики за счет полнокровия сосудов. Данное явление не связано с увеличением количества сосудов и уровня перфузии тканей послеоперационного рубца. По данным морфометрии на 31-е сутки послеоперационного периода повышенный уровень васкуляризации нарушает репаративный процесс в зоне герниопластики за счет расширения сосудистого просвета и гипертрофических изменений в области послеоперационного рубца. Данное наблюдение является важным при наличии риска послеоперационных осложнений (рецидив грыжи, формирование лигатурных свищей, смещение сетки, формирование гематом и сером), а также развитии трофических изменений в послеоперационном периоде. Использование электромиостимуляции в период течения 1-й и 2-й фазы (1-30-е сутки послеоперационного периода) раневого процесса может привести к неблагоприятным исходам и нарушению репаративной функции тканей зоны герниопластики.

Электромиостимуляция мышц ПБС с 30-х суток после герниопластики, напротив, приводит к улучшению кровоснабжения (капилляризации) и оксигенации мышечной ткани, что может поспособствовать ускоренному темпу формирования соединительнотканной капсулы в месте установки РР-импланта и заживлению послеоперационной раны. К 60-м суткам у 100% животных 2-й группы при морфометрическом исследовании отмечали этапы формирования соединительнотканной капсулу между нитей сетчатого PP-импланта.

В условиях настоящего эксперимента авторы не ставили перед собой задачу доказать, что использование электромиостимуляции в послеоперационном периоде улучшает или ускоряет течение репаративного процесса в тканях после герниопластики передней брюшной стенки. Тем не менее в процессе эксперимента послеоперационная электромиостимуляция не привела к неблагоприятным последствиям со стороны зоны герниопластики и места установки сетки. Согласно морфометрическим данным, полученным на 60-е сутки, в зоне установки полипропиленовой сетки c расположением retro-rectus выявлен ряд отличительных особенностей в кровоснабжении тканей области герниопластики в зависимости от срока применения электромиостимуляции мышц передней брюшной стенки. Применение электромиостимуляции потенциально может сократить время ограничения физической нагрузки и способствовать более быстрому физическому восстановлению за счет положительного воздействия на мышечную ткань в зоне герниопластики. Однако данный вопрос требует более тщательного изучения в рамках доклинических исследований. Использование электромиостимуляции противопоказано в случаях имплантации в переднюю брюшную стенку любых сетчатых протезов, содержащих в своей конструкции какие-либо металлические соединения, а также при наличии послеоперационных осложнений.

Литература

1.     Гогия Б.Ш., Аляутдинов В.Р., Копыльцов А.А. и др. Современный взгляд на лечение послеоперационных грыж брюшной стенки // Хирургия. Приложение к журналу Consilium Medicum. 2016. № 2. С. 6-8.

2.     Bittner J.G. 4th, Alrefai S., Vy M. et al. Comparative analysis of open and robotic transversus abdominis release for ventral hernia repair // Surg. Endosc. 2018. Vol. 32, N 2. P. 727-734. DOI: https://doi.org/10.1007/s00464-017-5729-0  Epub 2017 Jul 20. PMID: 28730275.

3.     Пушкин С.Ю., Белоконев В.И. Результаты лечения больных срединной вентральной грыжей с применением синтетических эндопротезов // Хирургия. Журнал имени Н.И. Пирогова. 2010. № 6. С. 43-45.

4.     Muysoms F.E., Deerenberg E.B., Peeters E. et al. Recommendations for reporting outcome results in abdominal wall repair: results of a Consensus meeting in Palermo, Italy, 28-30 June 2012 // Hernia. 2013. Vol. 17, N 4. P. 423-433. DOI: https://doi.org/10.1007/s10029-013-1108-5  Epub 2013 May 15. PMID: 23673408.

5.     Criss C.N., Petro C.C., Krpata D.M. et al. Functional abdominal wall reconstruction improves core physiology and quality-of-life // Surgery. 2014. Vol. 156, N 1. P. 176-182. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surg.2014.04.010  PMID: 24929767.

6.     Винник Ю.С., Петрушко С.И., Мичуров Е.И. и др. Современные способы хирургического лечения грыж и послеоперационная реабилитация больных с грыжами передней брюшной стенки // Современные проблемы науки и образования. 2019. № 2. С. 124.

7.     Pezeshk R.A., Pulikkottil B.J., Mapula S. et al. Complex abdominal wall reconstruction: a novel approach to postoperative care using physical medicine and rehabilitation // Plast. Reconstr. Surg. 2015. Vol. 136, N 3. P. 362e-369e. DOI: https://doi.org/10.1097/PRS.0000000000001532  PMID: 26313841.

8.     Langbach O., Bukholm I., Benth J.Š. et al. Long-term quality of life and functionality after ventral hernia mesh repair // Surg. Endosc. 2016. Vol. 30, N 11. P. 5023-5033. DOI: https://doi.org/10.1007/s00464-016-4850-9  Epub 2016 Mar 11. PMID: 26969665.

9.     Cox T.C., Blair L.J., Huntington C.R. et al. The cost of preventable comorbidities on wound complications in open ventral hernia repair // J. Surg. Res. 2016. Vol. 206, N 1. P. 214-222. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jss.2016.08.009 Epub 2016 Aug 9. PMID: 27916364.

10. Ratnovsky A., Elad D., Halpern P. Mechanics of respiratory muscles // Respir. Physiol. Neurobiol. 2008. Vol. 163, N 1-3. P. 82-89. DOI: https://doi.org/10.1016/j.resp.2008.04.019  Epub 2008 May 15. PMID: 18583200.

11. Koo P., Gartman E.J., Sethi J.M. et al. Physiology in medicine: physiological basis of diaphragmatic dysfunction with abdominal hernias-implications for therapy // J. Appl. Physiol. 1985. Vol. 118, N 2. P. 142-147. DOI: https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00276.2014  Epub 2014 Nov 6. PMID: 25377882.

12. Clark R.A., Mentiplay B.F., Pua Y.H. et al. Reliability and validity of the Wii Balance Board for assessment of standing balance: a systematic review // Gait Posture. 2018. Vol. 61. P. 40-54. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2017.12.022  Epub 2017 Dec 30. PMID: 29304510.

13. Khan S.K., Malviya A., Muller S.D. et al. Reduced short-term complications and mortality following enhanced recovery primary hip and knee arthroplasty: results from 6,000 consecutive procedures // Acta Orthop. 2014. Vol. 85, N 1. P. 26-31. DOI: https://doi.org/10.3109/17453674.2013.874925  Epub 2013 Dec 20. PMID: 24359028.

14. Kiel M.K. Cardiac rehabilitation after heart valve surgery // PM R. 2011. Vol. 3, N 10. P. 962-967. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pmrj.2011.06.007  PMID: 22024327.

15. Testa A., Iannace C., Di Libero L. Strengths of early physical rehabilitation programs in surgical breast cancer patients: results of a randomized controlled study // Eur. J. Phys. Rehabil. Med. 2014. Vol. 50, N 3. P. 275-284. Epub 2014 Feb 11. PMID: 24518147.

16. Slim K., Standaert D. Enhanced recovery after surgical repair of incisional hernias // Hernia. 2020. Vol. 24, N 1. P. 3-8. DOI: https://doi.org/10.1007/s10029-019-01992-y  Epub 2019 Jun 8. PMID: 31177341.

17. Тимербулатов М.В., Тимербулатов Ш.В., Гатауллина Э.З. и др. Послеоперационные вентральные грыжи: современное состояние проблемы // Медицинский вестник Башкортостана 2013. № 5. С. 101-107.

18. Keller T., Popovic M.R., Pappas I.P. et al. Transcutaneous functional electrical stimulator "Compex Motion" // Artif. Organs. 2002. Vol. 26, N 3. P. 219-223. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1525-1594.2002.06934.x  PMID: 11940017.

19. Белоконев В.И., Гогия Б.Ш., Горский В.А. и др.  Национальные клинические рекомендации по герниологии. Паховые и послеоперационные грыжи. Москва, 2018. 102 с.

20. Parker S.G., Halligan S., Liang M.K., Muysoms F.E., Adrales G.L., Boutall A. et al. International classification of abdominal wall planes (ICAP) to describe mesh insertion for ventral hernia repair // Br. J. Surg. 2020. Vol. 107, N 3. P. 209-217. DOI: https://doi.org/10.1002/bjs.11400  Epub 2019 Dec 25. PMID: 31875954

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Дземешкевич Сергей Леонидович
Доктор медицинских наук, профессор (Москва, Россия)

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»