«тверская государственная медицинская академия»

На правах рукописи

14.01.17 – хирургия

кандидата медицинских наук

Научный руководитель:

доктор медицинских наук,

профессор Е.М. Мохов

Научный консультант:

1.2. Биологически активные шовные материалы...............................................10

1.2. Методы контроля заживления ран................................................................18

1.3. Биодеструкция имплантируемых материалов.............................................24

ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования..................................................29

2.1. Краткие сведения о составе и свойствах нового биологически

активного шовного материала............................................................................29

2.2. Экспериментальные исследования «in vitro».............................................31

2.2.1. Изучение динамики прочности и разрывного удлинения

новой нити в узле................................................................................................32

2.2.2. Изучение состояния гигроскопичности (капиллярности)

новой нити...........................................................................................................34

2.3. Экспериментальные исследования «in vivo»...............................................36

2.3.1. Условия проведения эксперимента...........................................................36

2.3.2. Методика формирования экспериментальных ран..................................37

2.3.3. Макроскопические исследования..............................................................37

2.3.4. Методика цитологических исследований.................................................38

2.3.5. Методика морфологических (гистологических) исследований..............39

2.3.6. Исследование исходного состояния антимикробной

активности нового шовного материала и динамики последней

в условиях имплантации.......................................................................................39

2.3.7. Изучение деформационно-прочностных свойств рубца

на месте заживающей раны...................................................................................41

2.3.8. Изучение скорости биодеструкции нового шовного материала

при имплантации...................................................................................................42

ГЛАВА 3. Результаты эксперимента «in vitro»....................................................44

3.1 Динамика прочности и удлинения нового шовного материала в

узле при разрыве.................................................................................................44

3.2. Гироскопические свойства нового шовного материала...........................47

Глава 4. Результаты эксперимента «in vivo».................................................49

4.1. Репаративные процессы в области заживающей

экспериментальной раны, по данным макроскопического,

цитологического и гистологического исследований........................................49

4.2. Результаты изучения антимикробных свойств нового шовного

материала..............................................................................................................64

4.3. Деформационно-прочностные свойства рубца, формирующегося

в области раны, зашитой новым шовным.........................................................68

4.4. Результаты изучения хода деструкции нового шовного

материала в условиях имплантации в ткани живого организма......................72

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................79

ВЫВОДЫ..............................................................................................................91

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ...............................................................92

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.....................................................................................93

ИОХВ – инфекция области хирургического вмешательства

ПГН – полигликолидная нить

ПКАН – поликапроамидная нить

ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

Перспективным направлением современной хирургии является совершенствование способов соединения тканей, в частности, разработка предназначенных для этого шовных материалов [56,80,104].

Несмотря на создание и применение в настоящее время все новых и новых хирургических нитей, частота послеоперационных раневых (прежде всего гнойных) осложнений не имеет тенденции к сокращению, что ведет к большим экономическим и социальным потерям [134,136,160,240].

К одной из причин низкой эффективности традиционной общей антибактериальной профилактики инфекции области хирургического вмешательства (ИОХВ) относится невозможность создания в очаге повреждения или ране достаточных концентраций используемых препаратов [237], что объясняется местным расстройством кровообращения стянутых швом тканей, частичной их девитализацией, скоплением в зоне шва геморрагического экссудата, фибрина и т. д. [46,59,130,135,181,187]

Местное использование антибактериальных препаратов позволяет создавать в области операционной раны высокие концентрации лекарственных средств, способных затормозить развитие даже антибиотикорезистентных штаммов патогенных микроорганизмов [81,95,201,265], снизить неблагоприятное воздействие общей антибиотикотерапии на ослабленный организм пациентов пожилого и старческого возраста с заведомо сниженными регенеративными способностями [23,38,127,140,199].

Разновидностью местной антибактериальной терапии является использование в хирургии биологически активных (антимикробных) шовных материалов [159,174,202,238].

В настоящее время в хирургии применяются как нерассасывающиеся, так и биорезорбируемые (рассасывающиеся) шовные материалы [142,247]. Первые из них инкапсулируются и практически пожизненно сохраняются в тканях, причем иногда они могут стать источником хронического асептического воспаления, а в отдельных случаях – нагноительных процессов в области операции [57,143,167,175,190]. Основное положительное качество биорезорбируемых хирургических нитей состоит в том, что в процессе заживления тканей эти нити рассасываются, в результате чего не могут стать источником нагноения [142,160,168,190].

К сожалению, на сегодняшний день среди разрабатываемых отечественных антимикробных шовных материалов лишь единичные относятся к числу биодеградируемых, что свидетельствует об актуальности научных изысканий, направленных на создание таких материалов.

Целью настоящего исследования является разработка нового биорезорбируемого хирургического шовного материала с антимикробной активностью.

ЗАДАЧИ

Достижение указанной цели обусловило постановку и решение следующих задач:

1. 
   Изучить физико-механические свойства новых биорезорбируемых шовных нитей.
   
2. 
   Выявить особенности заживления экспериментальных ран, зашитых с помощью нового шовного материала.
   
3. 
   Изучить состояние исходной антимикробной активности новых хирургических нитей и динамику последней при имплантации нитей в ткани живого организма.
   
4. 
   Исследовать деформационно-прочностные свойства рубца, формирующегося на месте раны при шве ее новыми нитями.
   
5. 
   Изучить динамику биорезорбции нового шовного материала в условиях имплантации.
   

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

На основании результатов проведенных исследований рекомендован к использованию в хирургии новый абсорбируемый биологически активный (антимикробный) шовный материал, созданный на основе плетеной полигликолидной нити. Показано, что снабжение полигликолидной нити сополиамидной оболочкой с включением в состав последней антимикробного препарата (сангвиритрина или доксициклина) заметно уменьшает величину капиллярного эффекта нити, не снижая показателей разрывной нагрузки и удлинения в узле, в том числе при экспозиции в буферном растворе, имитирующем условия окружающей среды при имплантации. Выявлено, что шов раны новыми нитями ведет к ускорению раневого процесса, сопровождающемуся формированием полноценного рубца и совершенным восстановлением эпителиальных структур. Установлен пролонгированный характер антибактериального действия новых нитей в условиях имплантации их в ткани живого организма. Показано, что рубец, образующийся на месте раны, зашитой новыми нитями, бывает более прочным и эластичным, чем в контрольных опытах. Изучен ход биодеструкции новых нитей по скорости потери массы в условиях имплантации, что позволяет отнести их к быстро рассасывающимся шовным материалам, которые имеют свою нишу применения в клинической хирургии.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ

Практическая значимость работы определяется тем, что данные, полученные при выполнении экспериментальных исследований, дают основание рекомендовать разработанный шовный материал к использованию в хирургической практике. Указанный материал так же, как и обычная полигликолидная нить, относится к нитям с коротким сроком рассасывания, в связи с чем может применяться по тем же показаниям, что и другие аналогичные биорезорбируемые шовные материалы. Новая нить пригодна для соединения тканей, образующих прочный рубец к 7–10 суткам после операции (шов фасций и мышц, наложение первого ряда швов в двухрядных анастомозах полых органов пищеварительного тракта и др.). Обладание новыми нитями антибактериальным действием в сочетании со способностью к быстрому рассасыванию позволяет рассчитывать на то, что их применении в клинике будет служить действенной мерой профилактики ранних и поздних послеоперационных осложнений инфекционного генеза.

1. 
   Новый антимикробный рассасывающийся хирургический шовный материал, созданный на основе полигликолидной нити, обладает близкими в сравнении с ней величинами разрывной нагрузки и растяжения в узле при более низких показателях капиллярного эффекта.
   
2. 
   Использование новых нитей для шва раны оказывает положительное влияние на ход ее заживления, ускоряя разрешение воспаления и стимулируя репаративные процессы.
   
3. 
   Новый шовный материал обладает достаточно выраженной пролонгированной антимикробной активностью.
   
4. 
   Закрытие раны новым шовным материалом способствует повышению прочности и эластичности формирующегося на ее месте рубца.
   
5. 
   По скорости деструкции в условиях имплантации предлагаемые нити следует отнести к биорезорбируемым шовным материалам с короткими сроками рассасывания.
   

ОБЪЕМ РАБОТЫ И ЕЕ СТРУКТУРА

Диссертационная работа построена по классическому типу, изложена на 122 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы. Текстовая часть работы содержит 12 таблиц и 19 рисунков. Список литературы включает 199 отечественных и 70 зарубежных источников.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ

Основные положения диссертационной работы представлены на I Международном конгрессе хирургов, посвященном 90-летию со дня рождения проф. Б.М.Костюченка (г. Москва, 2012 г.), на заседании Тверского регионального отделения Российского общества хирургов (г. Тверь, 2012г.), на межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 60-летию оториноларингологического отделения ОКБ г. Твери (г. Тверь, 2013 г), на расширенном заседании кафедры общей хирургии ТГМА (г. Тверь, 2014 г.). По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 3 в журналах, учитываемых ВАК. Получен патент на полезную модель.

ГЛАВА 1
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ШОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
   

Основным методом соединения тканей в хирургии является наложение шва с помощью нитей, причем свойства использующегося с этой целью шовного материала не могут не влиять на характер морфологических процессов в зоне соединяемых тканевых структур [79,104,137].

Шовные материалы использовались в хирургии с древних времен. Соединение тканей осуществлялось с помощью шелковых нитяных лигатур и тонких струн, нитей джута, конопли, нитей из сухожилий крыс, кошек, китового уса, конского волоса, нитей из тонкой кишки овец (кетгута), из аорты, паутинной и твердой мозговых оболочек крупного рогатого скота и др.[3, 68,74,77, 207]

В настоящее время в качестве хирургических шовных материалов чаще применяются нити синтетического происхождения [56,150,152,255].

Все современные шовные материалы по химическому составу можно классифицировать следующим образом [56, 156]:

1. 
   Нити на основе целлюлозы: хлопковые и льняные;
   
2. 
   На основе животного белка: кетгут, шелк и другие;
   
3. 
   Полиамидные нити: капрон, Nylon, Surgilon, Ethilon и другие;
   
4. 
   Полиэфирные нити: лавсан, Mersilen, Ethibond, Ethiflex, Surgidac и другие;
   
5. 
   Полипропиленовые нити: полипропилен, Prolen, Surgipro, Mopylen и другие;
   
6. 
   Фторполимерные нити: ПВДФ, Pronova, Marilon, Coralen и другие;
   
7. 
   Производные полигликолевой кислоты: Dexon, Vicryl, Polisorb и другие;
   
8. 
   Полидиоксановые нити: PDS II;
   
9. 
   Капролактоновые нити: Caprolon;
   
10. 
    Неорганические нити: металлическая проволока (стальная, нихромовая, платиновая).
    

1. 
   Рассасывающиеся материалы: кетгут, Dexon, Vicryl, Maxon, Monocryl и другие;
   
2. 
   Условно-рассасывающиеся материалы: шелк и поликапроамидные нити;
   
3. 
   Нерассасывающиеся материалы: полиэфиры (лавсан, Mersilen, Surgidac), полиолефины (Prolen, Surgipro, полипропилен), металлическая проволока и другие.
   

Несмотря на бурный прогресс в создании новых хирургических нитей, остаются нерешенными вопросы, касающиеся влияния этих нитей на заживление созданных с их помощью соединений и частоту развития местных инфекционных процессов [29,58,130,153,155,160]. Инфекция области хирургического вмешательства (ИОХВ) по распространенности среди госпитализированных пациентов занимает третье место [92,134,187,222], составляя от 14 до 16% всех нозокомиальных инфекций, и продолжает оставаться одной из актуальных проблем современной хирургии [77,83,123,179,221,246]. По данным разных авторов, в структуре инфекционных осложнений послеоперационного периода раневая инфекция достигает 10–40%, превышая уровень, существовавший до широкого внедрения в хирургическую практику антибиотиков [20,46,115,178]. В настоящее время инфекционные осложнения, связанные с операционной раной, занимают ведущее место, составляя в целом около 14 % от всех осложнений после оперативных вмешательств.[10,11,47,162,164].

Известно, что из числа ИОХВ примерно две трети локализуются в области разреза и одна треть затрагивает органы и полости в области хирургического доступа [59,184].

Положительные результаты использования при ИОХВ местной антибактериальной терапии послужили поводом к разработке хирургических шовных материалов, обладающих биологической (главным образом, антимикробной) активностью [23,32,38,59,61,181,189]. Доказано, что хирургические швы очень быстро подвергаются колонизации патогенной микрофлорой, образующей на поверхности нити биопленку. Поэтому целесообразно воздействовать антимикробными соединениями на находящиеся в биопленке микроорганизмы изнутри – с поверхности самой нити [118,142,209] .

Придание шовным материалам биологической (в частности, антимикробной) активности достигается путем иммобилизации и закрепления химической связью лекарственных средств [38,55,103,109].

Впервые синтез биологически активных шовных волокнообразующих полимеров медицинского назначения был осуществлен в нашей стране (Л.А. Вольф) [38,56]. В настоящее время известно много видов биологически активных хирургических шовных материалов, которые имеют в своем составе различные лекарственные препараты, оказывающие на ткани организма то или иное действие: антибиотики и антисептики, протеолитические ферменты, гемостатики, цитостатики, местные анестетики и др. [19,21,61,160,168,204,225].

Наиболее часто разрабатываются и используются в хирургии биологически активные шовные материалы, обладающие губительным действием на болезнетворные микроорганизмы [15,193]. Применение шовных нитей, содержащих противомикробные препараты [146,250], обеспечивая поддержание антибактериального эффекта и предупреждая развитие инфекции в зоне оперативного вмешательства [147,194,196], является перспективным направлением в профилактике раневых гнойно-воспалительных осложнений в хирургической практике [77,83,136].

В середине 70-х годов прошлого столетия под руководством профессора Василева Н. был изготовлен антимикробный поликапроамидный шовный материал «Поликон» и сетка «Ампоксен», содержащие полусинтетические антибиотики пенициллинового ряда [27,28].

Приблизительно в это же время был предложен хирургический шовный материал, покрытый слоем гидрофильного геля «Hydron» [261]. В ходе экспериментальным исследований, проведенных на культурах тканей, было доказано, что этот слой улучшает толерантность тканей к нити и что включение антибактериальных препаратов в структуру геля предупреждает развитие и распространение инфекции.

Представляет определенный интерес разработанный позднее антибактериальный хирургический шовный материал на основе полифиламентного плетеного нейлонового волокна, на который наносилась оболочка с серебросодержащим соединением [7,154].

В 1980-х годах на Ленинградском производственном текстильно-галантерейном объединении «Север» совместно со Всесоюзным научно-исследовательским институтом текстильно-галантерейной промышленности был изготовлен плетеный шовный материал, в котором шовные нити из лавсана были оплетены фторлоном, в структуру которого включались фуразолидон или трипсин. На основании проведенных экспериментальных исследований доказана высокая антимикробная активность разработанных шовных материалов и положительное влияние их на течение раневого процесса и репаративную регенерацию тканей асептических и инфицированных ран [168].

В Киевском НИИ клинической и экспериментальной хирургии МЗ УССР проводили изучение полипропиленовых шовных нитей, содержащих привитую полиакриловую кислоту (ПАК) и обработанных канамицином, мономицином, ампиоксом и др. антибиотиками. В ходе исследований было показано, что они сохраняют свою антимикробную активность в послеоперационном периоде на протяжении более 20 суток [174].

В 90-х годах в Санкт-Петербургском институте текстильной и легкой промышленности были изготовлены антимикробные шовные нити из полипропилена и поликапроамида. В качестве биологически активного компонента в состав шовных материалов пробовали вводить гентамицин [135] и антибиотики из группы цефалоспоринов (цефамезин, цефобид) [158].

Хирургический шовный материал под названием «Абактолат» с пролонгированным (до 7–8 суток) антибактериальным действием разработан в НПО «Башбиомед». Данный материал получают путем импрегнации традиционных нитей (капрон, лавсан, шелк, кетгут) эритромицином, который затем закрепляется в нити оболочкой из биосовместимого биодеструктируемого полимера [26,180].

Во Всероссийском научно-исследовательском и испытательном институте медицинской техники (ВНИИИМТ) совместно с Московским областным научно-исследовательским институтом акушерства и гинекологии (МОНИИАГ) разработана синтетическая нить капроаг на основе капрона с покрытием, содержащим антисептик широкого спектра хлоргексидин биглюконат [69,84]. Данная нить прошла экспериментальные и клинические испытания и рекомендована к использованию преимущественно при акушерских и гинекологических операциях [84,252].

На основе капрона создана еще одна антимикробная нить – капромед. Эта нить имеет марки АД, АДХ, Г-2, ДХ, ПЦДХ (с диоксидином и хиноксидином в разных соотношениях), АГ, АК, АЦ (с гентамицином, канамицином и цефамезином), капройод (с йодом) [73,83,132]. Новый шовный материал успешно использован в клинике [129,135].

Необходимо упомянуть о сравнительно недавно разработанном шовном материале на основе текстурированных полиамидных волокон с пропиткой и покрытием из полиуретана, содержащих в качестве антимикробного вещества различные антисептики (дегмин, катапол, хлоргексидина биглюконат). В ходе работы показано, что использование антимикробных хирургических шовных нитей, содержащих антисептик, позволяет осуществить пролонгированную санацию прокольного канала,что способствует деконтаминации послеоперационной раны. [77].

ООО «Линтекс» и ЗАО «Инфамед» разработали биорезорбируемый антимикробный шовный материал на основе полигликолидной нити, содержащий мирамистин [63].

В США в эксперименте in vivo сравнивались различные типы шовных материалов, таких как шелк в оболочке из сополимера гликолида и L-лактида, пропитанных раствором хлоргексидина биглюконата и эти же нити, покрытые полиэлектролитными многослойными пленками из поли-L- глютаминовой кислоты и поли-L-лизина. Было показано наибольшее ингибирование распространения Escherichia coli группами шовных материалов покрытых полиэлектролитными пленками [204].