«РАЗРАБОТКА ИМПЛАНТАТОВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛИДА ТИТАНА И ТЕХНОЛОГИЙ ОПЕРАТИВНЫХ ВМЕШАТЕЛЬСТВ В ТОРАКАЛЬНОЙ ХИРУРГИИ (экспериментально-клиническое исследование) ...»

1

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ТОПОЛЬНИЦКИЙ ЕВГЕНИЙ БОГДАНОВИЧ

РАЗРАБОТКА ИМПЛАНТАТОВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛИДА ТИТАНА

И ТЕХНОЛОГИЙ ОПЕРАТИВНЫХ ВМЕШАТЕЛЬСТВ

В ТОРАКАЛЬНОЙ ХИРУРГИИ

(экспериментально-клиническое исследование) 14.01.17 - хирургия

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Научные консультанты:

доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАМН, заслуженный деятель науки РФ Дамбаев Г.Ц.

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Гюнтер В.Э.

Томск - Стр.

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………….…………….

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ И СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ ПРИ

РЕКОНСТРУКТИВНЫХ ВМЕШАТЕЛЬСТВАХ В ТОРАКАЛЬНОЙ ХИРУРГИИ

(обзор литературы)……………………………………………………………………….. 1.1. Проблемы реконструкции дефектов трахеи……………………………………... 1.2. Замещение пострезекционных дефектов перикарда и грудной стенки……….. 1.3. О несостоятельности культи бронха и послеоперационных бронхиальных свищах ……………………………………………………………………………. 1.4. Биосовместимые материалы и имплантаты из никелида титана в медицине...

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-КЛИНИЧЕСКОГО

МАТЕРИАЛА И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ……………….………………...…. 2.1. Характеристика материалов и имплантатов на основе никелида титана ………. 2.2. Экспериментальная часть ………………………………………………………….. 2.2.1. Характеристика групп животных ………………………………………... 2.2.2. Методика эксперимента ………………………………………………….. 2.2.3. Инструментальные исследования ……………………………………….. 2.2.4. Анатомо-гистологические и структурные исследования ………………. 2.3. Клиническая часть …………………………………………………………………. 2.3.1.Общая характеристика клинических групп больных …………………… 2.3.2. Инструментальные исследования ……………………………………….. 2.4. Статистические методы исследования …………………………………………….

ГЛАВА 3. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ДИАГНОСТИКЕ ЗАБОЛЕВАНИЙ

И РЕКОНСТРУКТИВНОЙ ХИРУРГИИ ТРАХЕИ ………………………………….... 3.1. Замещение окончатых дефектов трахеи аутолоскутами и армирующими имплантатами из никелида титана …………………………………… 3.1.1. Технология замещения окончатых дефектов трахеи аутолоскутами и имплантатами из никелида титана ………………………………………………….. 3.1.2. Результаты замещения окончатых дефектов трахеи кожно-фасциальным аутолоскутом и сетчатым имплантатом из никелида титана в эксперименте ……………...……………………………………………….. 3.1.3. Результаты замещения окончатых дефектов трахеи аутолоскутами с использованием имплантатов из никелида титана в клинической практике …... 3.2. Замещение циркулярного дефекта трахеи комбинированным трансплантатом на основе аутоперикарда и сетчатого имплантата из никелида титана……………… 3.2.1. Технология замещения циркулярного дефекта трахеи комбинированным трансплантатом на основе аутоперикарда и сетчатого имплантата из никелида титана……………………..……………………………….. 3.2.2. Результаты замещения циркулярного дефекта трахеи комбинированным трансплантатом на основе аутоперикарда и сетчатого имплантата из никелида титана в эксперименте...………………………………………………….. 3.3. Восстановление каркаса трахеи экстратрахеальным имплантатом из никелида титана ……………………………………………………………………… 3.3.1. Технология восстановления каркаса трахеи пористо-проницаемым имплантатом из никелида титана …………………………………………………… 3.3.2. Результаты восстановления каркаса трахеи пористо-проницаемым имплантатом из никелида титана в эксперименте …………………………………. 3.3.3. Результаты восстановления каркаса трахеи с использованием пористопроницаемых имплантатов из никелида титана в клинической практике..…....... 3.4. Регистрация динамического изменения просвета трахеи с использованием оптико-электронного диагностического комплекса ……………………………….... 3.4.1. Технология регистрации динамического изменения просвета трахеи с использованием оптико-электронного диагностического комплекса …………... 3.4.2. Результаты исследования динамического изменения просвета трахеи в условиях интактной трахеальной стенки, экспериментальной трахеомаляции и после ее хирургической коррекции имплантатом из никелида титана…..…….... 3.4.3. Регистрация динамического изменения просвета трахеи при трахеомаляции с использованием оптико-электронного диагностического комплекса в клинической практике…………………………………………..……………………. 3.5. Разработка способа контроля аэрогерметичности в торакальной хирургии методом лазерной спектроскопии и оценка его эффективности …………………… 3.5.1. Научно-практические предпосылки использования оптико-акустического газоанализатора и индикаторного средства гексафторида серы для контроля аэрогерметичности при операциях в торакальной хирургии………………….…. 3.5.2. Технология определения аэрогерметичности трахеобронхиальных и легочных швов с помощью оптико-акустического газоанализатора ……………. 3.5.3. Оценка эффективности способа контроля аэрогерметичности трахеобронхиальных и легочных швов с помощью оптико-акустического газоанализатора в эксперименте …………………………………………………... 3.6. Моделирование и хирургическое лечение трахеопищеводных свищей неопухолевого генеза с использованием имплантатов из никелида титана ………. 3.6.1. Моделирование трахеопищеводного соустья с использованием компрессионной конструкцией из никелида титана с памятью формы ……….. 3.6.2. Технология разобщения трахеопищеводного соустья компрессионной конструкцией из никелида титана с памятью формы ………... 3.6.3. Результаты разобщения трахеопищеводного соустья с использованием компрессионной конструкции из никелида титана с памятью формы в эксперименте ……………………………………………………………………… 3.7. Комплексное лечение больных рубцовыми стенозами трахеи с использованием криохирургической и лимфотропной технологий ……………… 3.7.1. Разработка криоаппликатора из никелида титана и методики криовоздействия на рубцовые ткани для восстановления проходимости трахеи… 3.7.2. Разработка способа и обоснование применения лимфотропной терапии в комплексном лечении и профилактике рубцовых стенозов трахеи, профилактике стенозирования анастомозов после реконструкции трахеи …….. 3.7.3. Результаты применения криохирургической и лимфотропной технологий при лечении больных с рубцовыми стенозами трахеи ………...……

ГЛАВА 4. ОБРАБОТКА КУЛЬТИ БРОНХА ПОСЛЕ РЕЗЕКЦИИ ИЛИ

УДАЛЕНИЯ ЛЕГКОГО ИМПЛАНТАТАМИ ИЗ НИКЕЛИДА ТИТАНА ………... 4.1. Технология закрытия культи бронха сдавлением извне с использованием имплантатов из никелида титана ……………………………………………………... 4.2. Особенности заживления компрессионного шва культи главного бронха в сравнении с ручным и механическим швами ………………………………………... 4.3. Сравнительная оценка эффективности закрытия культи бронха компрессионной конструкцией из никелида титана с ручным и механическим швами в клинической практике ………………………………………………………. 4.4. Окклюзия культи главного бронха компрессионным имплантатом с памятью формы при послеоперационных бронхиальных свищах ……………….

ГЛАВА 5. ЗАМЕЩЕНИЕ ПОСТРЕЗЕКЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ ПЕРИКАРДА

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМПЛАНТАТОВ ИЗ НИКЕЛИДА ТИТАНА ………….. 5.1. Технология замещения пострезекционного дефекта перикарда сетчатым имплантатом из никелида титана………..……………………………………………. 5.2. Результаты замещения пострезекционных дефектов перикарда сетчатым имплантатом из никелида титана в эксперименте ……………..…………….……… 5.3. Результаты замещения обширных дефектов перикарда сетчатым имплантатом из никелида титана в клинической практике...…………..……………

ГЛАВА 6. ЗАМЕЩЕНИЕ ПОСТРЕЗЕКЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ

ГРУДНОЙ СТЕНКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМПЛАНТАТОВ

ИЗ НИКЕЛИДА ТИТАНА ……………………………………………………………. 6.1. Разработка имплантата из никелида титана для замещения резецированного участка ребра …………………………………………………………………………... 6.2. Технологии замещения пострезекционных дефектов грудной стенки имплантатами из никелида титана …………………………………………………… 6.3. Сравнительный анализ и оценка эффективности замещения резецированных участков ребер никелид-титановыми и протакриловыми протезами в эксперименте…………………………………………………………………………… 6.4. Результаты замещения пострезекционных дефектов грудной стенки в эксперименте ………………………………………………………………………… 6.5. Результаты замещения пострезекционных дефектов грудной стенки в клинической практике ……………………………………………………………….. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………...……………………………………….... ВЫВОДЫ …………………………………………………………………………….... ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНТАЦИИ ……………………………………………… СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………...

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Совершенствование хирургической техники, анестезиологии и реаниматологии, появление современного медицинского оборудования и специализированного инструментария способствовали широкому внедрению сложных комбинированных вмешательств на органах грудной клетки. Результатом таких операций закономерно является резекция или удаление не только пораженного органа, но также соседних анатомических структур, вовлеченных в патологический процесс [3, 13, 31, 79, 92, 128, 130, 137, 150, 154, 161, 168, 323-325, 328]. При таком виде хирургических вмешательств на органах грудной клетки для функциональной, социальной и трудовой реабилитации больного нередко требуется устранение пострезекционных дефектов трахеи, перикарда и грудной стенки. Для реконструкции дефектов используют как собственные, так и аллогенные ткани, синтетические материалы в виде сформированных имплантатов, а также их различные комбинации [23, 122, 129, 142, 143, 145, 148, 182, 191, 285, 288, 306Вопрос выбора пластического материала и оптимальной методики замещения обширных дефектов остается дискуссионным.

Для замещения покровных тканей успешно применяют различные кожно-мышечные лоскуты, комплексы тканей на сосудистой ножке, свободную микрохирургическую трансплантацию тканей [5, 35, 65, 67, 120, 161, 215, 381]. В тоже время из-за особенностей строения для реконструкции дефектов трахеи и грудной стенки требуются не только мягкие, но и опорные ткани [15, 50, 104, 142, 145, 163, 174, 180, 203, 283, 306, 311, 350]. В последнее время все большую привлекательность приобретает использование с этой целью синтетических материалов и это неслучайно. Применение имплантатов позволяет технически упростить и стандартизировать реконструктивный этап, уменьшить продолжительность и травматичность оперативных вмешательств.

При этом отсутствует ряд проблем, связанных с пересадкой тканей, например, недостаток пластического материала или риск передачи трансмиссивных инфекций. Кроме того, не возникает юридических и этических вопросов, связанных с аллотрансплантацией [143, 200, 311, 323, 342]. Однако недостатком этих способов является низкий уровень биосовместимости предлагаемых имплантатов.

Развитие реанимационных технологий способствовало значительному увеличению категории пациентов, нуждающихся в длительной респираторной поддержке с интубацией трахеи. Этим во многом обусловлено возросшее количество постинтубационных трахеальных осложнений, среди которых наиболее тяжелыми считают трахеомаляцию, рубцовые стенозы трахеи и трахеопищеводные свищи или их сочетание [40, 43, 48, 68, 81, 85-87, 101, 125Для диагностики трахеомаляции применяются рентгенологическое исследование трахеи, иногда дополняемое функциональными тестами, спирометрия, трахеобронхоскопия [115, 132, 134, 282, 368, 380]. Однако этим методикам присущи свои недостатки, заключающиеся в сложности их проведения и низкой информативности.

Не менее актуальной и нерешённой остается проблема выбора метода коррекции трахеомаляции. Терапевтический подход в лечении этой патологии, основанный на комбинации медикаментозных (противокашлевых, бронхолитических, противовоспалительных препаратов, антидепрессантов) и немедикаментозных лечебных мероприятий, редко имеет самостоятельное значение [115, 131, 316, 369]. Наиболее радикально хирургическое вмешательство, направленное на экстратрахеальное укрепление патологически подвижной стенки трахеи ауто-, аллотрансплантатами или синтетическими материалами [88, 90, 132, 134, 234, 282, 334, 380]. Однако известные негативные стороны этих методов, связанные с укрепляющими материалами, не позволяют широко их использовать. Поэтому проблема диагностики и лечения трахеомаляции требует поиска новых, более эффективных диагностических и оперативных технологий на основе биоадаптированных материалов.

Радикальным способом устранения рубцовых стенозов трахеи и трахеопищеводных свищей является циркулярная резекция патологически измененного отдела трахеи с анастомозом, разобщение патологического соустья с последующим восстановлением целостности дыхательных путей и пищевода [68, 87, 88, 90, 101, 125-127, 146, 167, 179, 218, 223, 248, 322].

Несмотря на хорошо изученные патогенетические механизмы развития рубцовых стенозов трахеи и трахеопищеводных свищей, достигнутые успехи в лечении, совершенствование и поиск высокоэффективных способов их коррекции является актуальным. Кроме того, остается не до конца решенным вопрос профилактики стенозирования анастомозов после реконструктивных трахеобронхопластических вмешательств [2, 48, 93, 153, 172, 175, 176, 265, 273, 320, 321, 338].

В клинической медицине все больший приоритет получают технологии, позволяющие упростить и стандартизировать хирургические вмешательства, в частности этап соединения тканей, от которого существенно зависит исход и эффективность операции [153, 181, 185, 190, 206, 259]. Установлено, что за счет более высокого уровня физической и биологической герметичности созданного соустья компрессионный шов обеспечивает оптимальные условия для заживления в сравнении с ручным и механическим швами [32, 66, 77, 119].

трахеобронхиальном дереве и легочной ткани неразрывно связано с повышениеме уровня аэрогерметичности швов [13, 16, 19, 94, 95, 190,196, 216, 224, 233, 235, 256, 276, 280, 294, 297, 301, 303, 337, 339, 382, 339]. Для контроля пневмостаза в торакальной хирургии описано несколько способов [4, 168, 182, 183, 344, 373], однако имеющиеся в арсенале торакального хирурга методы недостаточно эффективны, что требует поиска новых решений, отличающихся простотой исполнения, более высокой информативностью и чувствительностью.

Клиническая эффективность радикальных операций на легком зависит от бронхоплевральных осложнений, которые существенно ухудшают конечный результат лечения. Наиболее грозным из них является несостоятельность культи бронха с развитием эмпиемы плевры, частота которой достигает 16% из числа оперированных больных [9, 13, 31, 92, 150, 166, 170, 171, 185-187, 193, 198, 202, 219, 221, 222, 236, 243, 257, 262, 274, 379]. В настоящее время это осложнение чаще возникает после пневмонэктомии, особенно в её комбинированном и расширенном варианте [143, 198, 205, 207, 257, 287, 291, 295, 312-314, 317]. Ведущим фактором в предупреждении несостоятельности культи бронха является метод ее закрытия [26, 62, 135, 150,162, 169, 181, 240, 262, 268, 302]. Весьма перспективна технология сдавления бронха извне, которая обеспечивает биологическую герметичность культи и предотвращает инфицирование бронхиальной стенки и плевральной полости.

С появлением и активным использованием в практической медицине нового поколения биосовместимых материалов из никелида титана и разработки имплантатов на их основе появилась возможность создания высокоэффективных технологий оперативных вмешательств на органах и анатомических структурах грудной клетки. Решению этой проблемы и посвящено настоящее исследование.

Цель исследования:

торакальной хирургии с использованием имплантатов на основе никелида титана.

Задачи исследования 1. Разработать способы замещения окончатого и циркулярного дефектов трахеи аутолоскутами с использованием армирующего имплантата на основе никелида титана.

2. Разработать способ восстановления каркаса трахеи путем укрепления ее стенок извне пористо-проницаемым имплантатом из никелида титана.

3. Разработать и обосновать способ регистрации динамического изменения просвета трахеи с помощью оптико-электронной системы, основанной на эффективность на экспериментальной модели трахеомаляции и в клинической практике.

4. Разработать и обосновать способ интраоперационного контроля аэрогерметичности культи бронха легочных и трахеобронхиальных швов с помощью лазерного оптико-акустического газоанализатора и индикаторного средства гексафторида серы.

5. Разработать способ хирургического лечения трахеопищеводных свищей неопухолевого генеза с использованием компрессионной конструкции из никелида титана с памятью формы.

6. Разработать и обосновать способ комплексного лечения рубцовых стенозов трахеи, включающий криохирургическую и лимфотропную технологии.

7. Разработать способ обработки культи бронха имплантатами из никелида титана. Изучить особенности заживления культи главного бронха в условиях компрессионного шва, а также провести оценку клинической послеоперационных бронхоплевральных осложнений в сравнении с ручным и механическим швами.

8. Разработать способы замещения пострезекционных дефектов перикарда и грудной стенки имплантатом на основе никелида титана.

Научная новизна.

подвижности трахеальной стенки при трахеомаляции, замещения окончатых и циркулярных дефектов трахеи с использованием армирующего имплантата на основе никелида титана. Показано, что для придания каркасных свойств аутолоскутам при замещении дефектов трахеи, устранения патологической подвижности трахеальной стенки оптимально использовать в качестве армирующей структуры пористые и сетчатые имплантаты из никелида титана, что позволяет эффективно восстанавливать целостность и адекватный просвет дыхательных путей. Изучены особенности интеграция имплантатов на основе никелида титана с окружающими тканями. Оригинальность этих технологий подтверждена 4 патентами Российской Федерации на изобретение (патенты РФ № 2376949, 2440789, 2445008, 2449740).

Разработан способ диагностики трахеомаляции с помощью оптикоэлектронной системы, зондирующей эндотрахеально инфракрасным излучением, доказана его эффективность в эксперименте и клинике.

Оригинальность технологии подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение (патент РФ №2449726).

Разработан способ контроля аэрогерметичности при операциях в торакальной хирургии с помощью лазерного оптико-акустического газоанализатора и индикаторного средства гексафторида серы. Показано, что интраоперационно можно с высокой точностью локализовать дефект в бронхолегочной системе, а также судить о его размере в режиме реального времени. Оригинальность технологии подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение (патент РФ № 2489971).

Разработаны компрессионные имплантаты из никелида титана с памятью формы для сдавления мягких тканей, обеспечивающие дозированную компрессию, что улучшает герметичность созданного соустья и уменьшает воспалительные реакции. Оригинальность технологии подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение (патент РФ № 2229854).

Разработан способ хирургического лечения трахеопищеводных свищей неопухолевого генеза с использованием жирового лоскута на питающей ножке и компрессионной конструкции из никелида титана с памятью формы, позволяющий надежно разобщить патологическое соустье. Компрессионный шов трахеи и пищевода на уровне свища создает наиболее благоприятные условия для заживления с восстановлением эпителиальной выстилки воздухоносных путей и пищевода. Оригинальность технологии подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение (патент РФ № 2421161).

Разработан способ профилактики и лечения рубцовых стенозов трахеи, включающий регионарную лимфотропную терапию. Показано, что околотрахеальное лимфотропное введение лекарственных средств повышает эффективность лечения пациентов с рубцовыми стенозами трахеи. Также установлено, что регионарная лимфотропная антибиотикотерапия при анастомозите купирует воспаление в короткие сроки, что предупреждает стенозирование трахеальных и бронхиальных анастомозов. Оригинальность технологии подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение (патент РФ № 2388477).

Разработан способ обработки культи бронха имплантатами из никелида титана, в котором для закрытия культи применена компрессионная конструкция из никелида титана с памятью формы, а для оптимизации репаративных процессов в культе предложены пористые гранулы из никелида титана. Оригинальность технологии подтверждена патентом Российской особенности заживления культи бронха при формировании ее имплантатами из никелида титана в сравнении с ручным и механическим швами. Показано, что компрессионный шов культи бронха создает наиболее оптимальные условия для заживления. В сравнительном аспекте на большом клиническом материале показано, что способ обработки культи бронха сдавлением извне имплантатом с памятью формы предотвращает ее несостоятельность при злокачественных новообразованиях и гнойно-воспалительных заболеваниях легких в отличие от ручного и механических швов, при которых она возникла соответственно у 2,3% и 8,8% оперированных.

анатомических структур грудной клетки с использованием сетчатого имплантата из никелида титана, изучены особенности его интеграции с окружающими тканями. Показано, что сетчатый имплантат позволяет замещать обширные дефекты перикарда и грудной стенки, сформированный в области дефекта регенерат не затрудняет работу сердца, экскурсию грудной стенки, обеспечивая анатомо-физиологическое восстановление данной области. Оригинальность этих технологий подтверждена 2 патентами Российской Федерации на изобретение (патенты РФ № 2400152, 2400153).

Практическая значимость. Применение имплантатов на основе никелида титана в качестве армирующих структур для устранения патологической подвижности трахеальной стенки при трахеомаляции и для замещения аутолоскутами обширных дефектов трахеи позволяет надежно восстановливать целостность и адекватный просвет дыхательных путей с минимальным анатомо-функциональным и косметическим ущербом для донорской зоны.

Разработана и внедрена в клиническую практику методика регистрации динамического изменения просвета трахеи с помощью оптико-электронного диагностического комплекса, позволяющая достоверно определить наличие трахеомаляции.

Предложен способ контроля аэрогерметичности трахеобронхиальных анастомозов, швов культи бронха и легочной ткани, позволяющий с высокой точностью локализовать участок негерметичности и судить о его размере в режиме реального времени. Это дает возможность осуществить надежный интраоперационный пневмостаз, что способствует снижению послеоперационных бронхоплевральных осложнений.

Разработаны имплантаты из никелида титана с памятью формы, обеспечивающие дозированную компрессию на ткани, что улучшает герметичность созданного соустья и уменьшает воспалительные реакции.

Предложен способ хирургического лечения трахеопищеводных свищей неопухолевого генеза позволяющий надежно разобщить патологическое соустье с помощью конструкции из никелида титана с памятью формы.

Компрессионный шов трахеи и пищевода в области свища создает благоприятные условия для заживления с восстановлением эпителиальной выстилки воздухоносных путей и пищевода.

Предложено и внедрено в клиническую практику комплексное лечение рубцовых стенозов трахеи с использованием криохирургической и лимфотропной технологий, позволяющее провести медицинскую реабилитацию и получить хороший и удовлетворительный результат у 97,4% больных. Применение регионарной лимфотропной антибиотикотерапии при анастомозите купирует воспаление в короткие сроки, что предупреждает стенозирование трахеальных и бронхиальных анастомозов.

Внедренный в клиническую практику способ закрытия культи бронха имплантатами из никелида титана создает наиболее оптимальные условия для заживления культи, тем самым предотвращает несостоятельность культи бронха после резекции или удаления легкого в отличие от ручного и механического швов, при которых она возникла соответственно у 2,3% и 8,8% оперированных.

Предложенный сетчатый имплантат из никелида титана является хорошим пластическим материалом и позволяет замещать обширные пострезекционные дефекты перикарда и грудной стенки. Сформированный регенерат обеспечивает анатомо-физиологическое восстановление данной области, не затрудняет работу сердца и экскурсию грудной стенки.

разработка биоадаптивных имплантатов из никелида титана способствовали существенному улучшению непосредственных и отдаленных результатов лечения, снижению потребности в повторных реконструктивных операциях и более ранней медико-социальной реабилитации больных.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Для придания каркасных свойств аутолоскутам при замещении дефектов трахеи, устранения патологической подвижности трахеальной стенки при трахеомаляции оптимально использовать в качестве армирующей структуры имплантаты на основе никелида титана, что позволяет эффективно восстанавливать целостность и адекватный просвет дыхательных путей.

2. Динамическое изменение просвета трахеи в норме и при патологии, в частности при трахеомаляции, можно регистрировать оптико-электронной системой, зондирующей инфракрасным излучением.

редложенный способ контроля аэрогерметичности при операциях в торакальной хирургии с помощью лазерного оптико-акустического газоанализатора и индикаторного средства гексафторида серы позволяет с высокой точностью локализовать дефект в бронхолегочной системе, а также судить о его размере в режиме реального времени.

4. Способ хирургического лечения трахеопищеводных свищей неопухолевого генеза с использованием жирового лоскута на питающей ножке и компрессионной конструкции из никелида титана с памятью формы позволяет надежно разобщить патологическое соустье. Компрессионный шов трахеи и пищевода на уровне свища создает наиболее благоприятные условия для заживления с восстановлением эпителиальной выстилки воздухоносных путей и пищевода к 14 суткам после операции.

5. Предложенный лечебный комплекс, включающий криохирургическую и регионарную лимфотропную технологии, повышает эффективность лечения рестенозирование.

6. Компрессионные имплантаты из никелида титана с памятью формы обеспечивают надёжную герметизацию культи бронха, что благоприятно влияет на заживление. Компрессионный шов создает оптимальные условия для заживления по сравнению с традиционными ручным и механическим швами, при которых заживление происходит вторичным натяжением.

Обработка культи бронха имплантатами из никелида титана предупреждает развитие послеоперационных бронхоплевральных свищей.

7. Имплантат на основе сверхэластичных никелид-титановых нитей является хорошим пластическим материалом и позволяет замещать обширные пострезекционные дефекты перикарда и грудной стенки. В области дефекта формируется единый регенерат, который обеспечивает анатомофизиологическое восстановление данной области, не затрудняет работу сердца и экскурсию грудной стенки.

Реализация и внедрение результатов исследования.

диагностические и оперативные технологии внедрены в клинике госпитальной хирургии имени А.Г. Савиных ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, общей онкологии и торакоабдоминальном отделениях ФГБУ «НИИ онкологии» СО РАМН, хирургических торакальных отделениях ОГАУЗ «Томская областная клиническая больница» и КГБУЗ «Красноярский краевой клинический онкологический диспансер имени А.И. Крыжановского». Результаты работы используются в педагогической деятельности сотрудников кафедры госпитальной и факультетской хирургии ГБОУ ВПО СибГМУ Минздрава России, кафедры онкологии ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого»

Минздрава России.

Личный вклад автора. Личный вклад автора состоит в непосредственном участии при получении исходных данных, в проведении и оценке результатов исследования, определении тактики лечения и выполнении хирургических вмешательств, обработке и интерпретации полученных результатов, подготовке научных публикаций.

Апробация работы. Основные положения работы представлены на научной конференции «Современные методы диагностики и лечения заболеваний в международном конгрессе Европейского респираторного общества, Мюнхен, Германия, 2006 г.; научно-практической конференции «Современные методы лечения при осложнениях в хирургии», Новосибирск, 2006; научнопрактической конференции, посвященной 60-летию Поликлиники №1 РАН «Переход на новую модель здравоохранения. Медицинские и другие технологии», Троицк – Москва, 2006 г.; 25 сессии Общего собрания СО РАМН «Современные методы хирургии», Новосибирск, 2006 г., на I международной конференции по торако-абдоминальной хирургии, посвященная 100-летию со дня рождения Б.В. Петровского, Москва, 2008 г.; научной конференции «Нейрогуморальные механизмы регуляции висцеральных органов и систем в норме и при патологии», Томск, 2009; III, IV съезде хирургов Сибири и Дальнего Востока, Томск, 2009; Якутск, 2012; II научно-практической конференции «Спорные и сложные вопросы хирургии», Новокузнецк, 2009;

международном онкологическом научно-образовательном форуме Онкохирургия-2010 «В будущее через новые технологии», Москва, 2010; XI, XII конгрессе молодых ученых и специалистов «Науки о человеке», Томск, экспериментальной и клинической онкологии», 2010, Томск; международной технологии», Томск, 2010; 17-й межрегиональной научно-практической конференции с международным участием, посвященной 60-летию организации онкологической службы в Якутии «Актуальные проблемы клинической онкологии и преканцерогенеза», Якутск, 2010; научно-практической конференции, посвященной 80-летию городской клинической больницы № здравоохранения», Новокузнецк, 2010; Всероссийском форуме «Пироговская хирургическая неделя», Санкт-Петербург, 2010; заседании областного общества хирургов, Томск, 2012; I, II, III Международном конгрессе «Актуальные направления современной кардио-торакальной хирургии», СанктПетербург, 2009, 2012, 2013; Российской научно-практической конференции с международным участием «Современные аспекты диагностики и лечения рака легкого», Томск, 2013.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ И СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ ПРИ

РЕКОНСТРУКТИВНЫХ ВМЕШАТЕЛЬСТВАХ В ТОРАКАЛЬНОЙ ХИРУРГИИ

(обзор литературы) Торакальная хирургия сегодня – это динамично развивающийся на стыке многих медицинских дисциплин высокотехнологичный раздел хирургии.

Широкое распространение получили резекционные вмешательства на легких и структурах средостения, в том числе сложные комбинированные вмешательства на органах грудной клетки у онкологических больных, результатом которых является формирование обширных пострезекционных дефектов с функциональными и эстетическими нарушениями. Также стали более доступны отдельные операции, касающиеся трахеобронхиальной хирургии [3, 13, 31, 79, 92, 128, 130, 137, 142, 143, 145, 150, 154, 161, 168, 325].

Благодаря развитию анестезиологии и интенсивной терапии существенно расширились показания для продолжительной респираторной поддержки с интубацией трахеи и трахеостомии при неотложных состояниях, что в свою очередь способствовало появлению постинтубационных трахеальных осложнений, среди которых наиболее грозными считаются трахеомаляция, рубцовый стеноз трахеи и трахеопищеводный свищ [43, 49, 68, 85-88, 96, 101, 125-130, 136, 146, 152, 160, 164, 167, 237, 292, 339, 340, 343, 370].

Однако внедрение сложных оперативных вмешательств на органах грудной клетки, коррекция пострезекционных дефектов и постинтубационных трахеальных осложнений невозможны без разработки принципиально новых материалов и имплантатов, а также подходов к их применению в торакальной хирургии.

1.1. Проблемы реконструкции дефектов трахеи Основным видом хирургических вмешательств на трахеобронхиальном дереве являются окончатая и циркулярная резекции, которые выполняются по поводу новообразований трахеи, местно-распространенного рака легкого, пищевода, щитовидной железы, а также при рубцовых стенозах трахеи [2, 3, 40, 79, 86, 90, 92, 113, 125, 130, 131, 137, 146, 159, 167, 168, 281, 332]. Для реконструкции грудного отдела и бифуркации трахеи, укрытия культи главного бронха после расширенной пневмонэктомии широко используют аутолоскуты на питающей ножке, выкроенные из различных анатомических структур грудной клетки [25, 27, 45, 52, 56, 71, 141, 149, 182, 183, 202, 204, 260, 302, 317]. В качестве донорской структуры может выступать перикард, успешно используют несвободные лоскуты мышечно-надкостничные либо плевро-мышечные, укрепленные реберными хрящами. После забора аутотканей возникают пострезекционные дефекты перикарда или грудной стенки, которые также требуют пластического замещения [283, 242, 330].

В большинстве случаев устранение окончатых дефектов шейного отдела трахеи является завершающим этапом реконструктивно-пластических операций при рубцовых стенозах трахеи [40, 85]. Для их устранения используются кожно-мышечные, трехслойные кожно-мышечно-кожные аутолоскуты, сформированные из разных областей шеи или перемещенные на питающей ножке с верхней половины грудной клетки. Однако отсутствие в некоторых случаях на шее и верхней половине грудной клетки пригодных для реконструктивно-восстановительных вмешательств мягких тканей не позволяет использовать лоскуты, взятые из этих анатомических областей [65, 104, 248].

В тоже время для пластики дефектов стенок трахеи требуются не только мягкие, но и опорные ткани [15, 50, 104, 142, 163, 174, 180, 203, 283, 306, 311, 350]. В качестве каркасной структуры для аутотрансплантата при замещении дефектов трахеи предлагались различные имплантаты: сетки из медицинской политетрафторэтилена и др. [1, 40, 87, 163, 247]. Недостатками этих имплантатов являются низкая биохимическая и биомеханическая совместимость. После врастания и созревания соединительной ткани они становятся ригидными, деформируются, способствуют избыточному росту соединительной ткани, что может привести к рестенозу дыхательных путей.

Эти имплантаты не устойчивы к инфекции, вызывают пролежни прилежащих сосудов и аррозивное кровотечение [40, 85].

В последние годы появились сообщения об успешном использовании в реконструктивной хирургии гортани и трахеи укрепляющего материала на основе биоадаптивных сплавов из никелида титана [33, 73, 82, 117, 376].

Существуют методики устранения дефектов трахеи с помощью сложных аутотрансплантатов, в том числе предварительно подготовленных путем имплантации ауто- или аллоткани (хряща реберной дуги, ушной раковины, носовой перегородки и т.д.) [67, 87, 104, 180, 203, 260, 277]. Недостатками способов являются высокая травматичность, связанная с забором опорных аутотканей (кость, хрящ), вероятность резорбции костного или хрящевого опорного компонента и потеря каркасных свойств трансплантата в отдаленном периоде, что может привести к рестенозу трахеи, либо пролабированию лоскута в просвет дыхательных путей. Способам с предварительной имплантацией хряща или кости присущи многоэтапность и продолжительность лечения, что снижает качество жизни больных. Кроме того, при использовании собственного хряща реберной дуги, ушной раковины или носовой перегородки возникают анатомо-функциональный и косметический дефекты в донорской зоне, пластическая реконструкция их также может быть необходима [242].

Оптимальным вариантом завершения циркулярной резекции трахеи является наложение ларинготрахеального или межтрахеального анастомоза [2, 87, 88, 90, 101, 146, 179, 279, 289, 331, 340]. Однако у части больных это невыполнимо ввиду распространенного поражения трахеи и невозможности создания прямого анастомоза после радикального удаления патологического участка, формирование трахеального анастомоза при таких условиях сопровождается высокой частотой несостоятельности. Единственным вариантом устранения циркулярного дефекта трахеи в таких случаях остается его протезирование [78, 85, 93, 105, 161, 242, 371].

Разработаны способы замещения циркулярных дефектов трахеи аллотрансплантатами (консервированная и неконсервированная трахея, твердая мозговая оболочка, перикард, свежая и декальцинированная кость, фрагмент аорты или нижней полой вены и т.д.) [1, 57, 79, 195, 208, 210, 230, 250, 354, 355, 359, 360, 363-365, 375]. Недостатками способов являются низкая биосовместимость аллотрансплантата с тканями и, как следствие, его лизирование и потеря каркасных свойств после операции. Возникающая воспалительная реакция тканей на трансплантат способствует избыточному формированию соединительнотканного регенерата, что может стать причиной стеноза на уровне замещенного участка [87, 248, 371].

В качестве пластического материала для замещения циркулярных дефектов трахеи предлагались различные монолитные и пористые синтетические материалы (плексиглаз, стекло, ивалон, капрон, полиэтилен, хлорвинил, марлекс, дакрон, политетрафторэтилен и т.д.) [1, 2, 78, 161, 231, 362, 374]. Реакция тканей на эти материалы, как на инородное тело, способствует избыточному формированию соединительной ткани с развитием стеноза на уровне замещенного участка трахеи. Кроме того, синтетические материалы не устойчивы к инфекции и поддерживают воспаление в дыхательных путях, большинство из них обладают низкой интеграцией с тканями трахеи, в результате чего нередко развиваются несостоятельность анастомоза трахея-имплантат, аррозивные кровотечения. Протезы из монолитного материала зачастую мигрируют в просвет и вызывают обтурацию дыхательных путей, пористые – недостаточно ригидные и не поддерживают просвет трахеи, через них просачивается воздух, что препятствует их применению для пластики грудного отдела трахеи в связи с угрозой развития напряженного пневмоторакса [85, 247].

танталовыми и стальными сетками, снаружи покрытыми аутофибрином, свободным кожным и фасциальным аутолоскутом [1, 2, 228, 242]. Сетка непосредственно контактирует с просветом трахеи, инфицируется, формируя грануляционной ткани на металлической сетке и замедленной эпителизации.

Поэтому эпителий, идущий с краев дефекта трахеи, не успевает выстлать значительную внутреннюю поверхность замещенного участка трахеи, что приводит к беспрепятственному росту грануляционной ткани в просвет трахеи малоэффективны для замещения грудного отдела трахеи, т.к. первоначально ненадежно аэрогерметичны, либо становятся воздухопроницаемыми в раннем пневмомедиастинуму и напряженному пневмотораксу [248].

Известны способы замещения циркулярных дефектов трахеи сетчатыми использовали синтетические материалы: сетку из марлекса, капрона, тефлона, которые предварительно имплантировали между кожей и фасцией бедра, под кожу спины, в грудинно-ключично-сосцевидную или прямую мышцу живота, большой сальник, а уже проросший соединительной тканью трансплантат использовали для замещения шейного и грудного отделов трахеи [2, 79, 194, 296, 252, 255, 346]. Недостатки этих способов связаны с недостаточной большинство из них обладают низкой интеграцией с тканями, что приводит к неравномерному и неконтролируемому формированию соединительнотканного регенерата на поверхности протеза. На внутренней поверхности протеза, препятствующая избыточному росту грануляционной ткани в просвет трахеи и развитию стеноза замещенного участка трахеи [242, 247, 248, 371].

Наиболее перспективным для замещения окончатых и циркулярных дефектов трахеи является применение аутотрансплантатов, обладающих необходимой ригидностью для поддержания просвета дыхательных путей и препятствующую разрастанию грануляций и развитию стеноза в отдаленном послеоперационном периоде [195, 197, 225, 232, 264, 367].

Появление микрохирургических технологий и накопленный опыт аутотрансплантации реваскуляризируемых комплексов тканей позволили замещать самые разнообразные дефекты анатомических структур человеческого тела, в том числе трахеи [5, 35, 67, 120, 161, 226, 241, 251, 381].

К настоящему времени разработаны и применены в клинике способы устранения дефектов трахеи на основе реваскуляризируемых кожно-костных, армированных или префабрикованных кожно-фасциальных и кожномышечных аутотрансплантатов [104, 308, 358, 382].

аутотрансплантатами (мышечно-реберным и мышечно-надкостничным лоскутом, сегментом толстой и тонкой кишки, пищеводом, фрагментом аорты и полой вены, стенкой желчного и мочевого пузыря) [173, 178, 197, 226, 227, 232, 264, 290, 326, 345, 346, 356, 357, 361, 367]. Однако эти аутотрансплантаты с эпителиальной выстилкой не обладают необходимой ригидностью для поддержания просвета дыхательных путей и адекватного дыхания. Кроме того, способы замещения дефектов трахеи стенкой пищевода, магистральных сосудов, мочевого пузыря технически сложны в исполнении и связаны с высокой травматичностью, обусловленной забором этих аутотрансплантатов и необходимостью повреждения важных и изначально интактных анатомических структур, что потенциально может привести к их патологии, развитию жизнеугрожающих осложнений [242, 247]. Все чаще появляются сообщения об использовании аутоперикарда в качестве универсального пластического материала для закрытия пострезекционных дефектов различных анатомических структур грудной полости [150, 244, 286, 288, 329].

трансплантологии и тканевой инженерии появилась возможность на современном уровне проводить активные исследования в данной области и разрабатывать протезы трахеи нового поколения [165, 177, 242, 266, 272, 348, 371]. Предложены способы замещения дефектов трахеи, где после особой аллотрансплантат трахеи [201], либо синтетический протез [242, 347, 349], покрытые собственными стволовыми клетками. Фрагмент кишки, аллотрахея или протез выступают в роли каркасной основы и матрицы, на которой регенерируют собственные ткани. После нанесения стволовых клеток протез трахеи помещают в биоинкубатор или подсаживают непосредственно в ткани донора, затем через некоторый промежуток времени сформированным трансплантатом замещают дефект трахеи. Это позволяет не использовать иммуносупрессивную терапию без риска отторжения в послеоперационном периоде, снижает риск послеоперационных осложнений, обеспечивает анатомо-физиологическое восстановление данной области. К настоящему времени существует уже целый ряд сообщений об успешном применении методики как в эксперименте [242, 310], так и в клинике [201, 239].

1.2. Замещение пострезекционных дефектов перикарда и грудной стенки Необходимость замещения дефектов перикарда и грудной стенки возникает после обширной резекции этих анатомических структур в ходе комбинированных вмешательств при местно-распространенном раке легкого, злокачественных новообразованиях средостения, плевры, грудной стенки [3, 122, 129, 143, 145, 192, 215, 245, 323]. Также приходится устранять пластического материала для реконструкции верхней полой вены, легочной артерии и других структур [244, 288, 329]. Пластическое восстановление целостности грудной стенки проводится после её резекции по поводу доброкачественных новообразований, травматических и радиационных повреждений, воспалительных процессов грудной стенки и органов грудной клетки, при врождённых аномалиях строения [142, 148, 150].

дислокация сердца с развитием необратимого расстройства кровообращения, когда только незамедлительная реторакотомия с вправлением сердца и пластикой перикарда является единственным способом восстановления стабильной гемодинамики [122, 131, 150, 191, 278, 327]. У всех больных после обширных резекций рёбер без восстановления целостности костно-хрящевого каркаса развиваются нарушения внешнего дыхания и сердечной деятельности.

При этом затруднена социальная адаптация данной категории больных в связи с наличием косметического дефекта грудной клетки [142, 145, 311, 324].

Существует способ пластики дефекта перикарда и грудной стенки путем выкраивания и перемещения аутотрансплантата. Для пластики перикарда используют свободный лоскут широкой фасции бедра, лоскуты большой грудной, широчайшей мышцы спины, диафрагмы, париетальной плевры или перикардиального жира на питающей ножке [150, 270, 285]. Для закрытия дефектов грудной стенки применяют мышечный и кожно-мышечный лоскуты из широчайшей мышцы спины, прямой, поперечной и наружной косой мышц живота, большого сальника на питающей ножке или на микрососудистых анастомозах [142, 245, 311, 324]. Однако свободные аутолоскуты лишены кровоснабжения, поэтому лизируются и теряют каркасные свойства в послеоперационном периоде, особенно в условиях химиолучевой терапии, поэтому метод малоэффективен. Способы, основанные на закрытии дефектов свободными реваскуляризированными аутолоскутами или на питающей ножке, сложны в исполнении, оперативные вмешательства продолжительны и травматичны. Существует вероятность тромбоза питающих сосудов с нарушением кровоснабжения трансплантата и его резорбцией с потерей каркасных свойств. В отдаленные сроки после операции мышечные лоскуты атрофируются, что может привести к повторному возникновению дефекта.

Кроме того, создается анатомо-функциональный или косметический дефекты в донорской зоне, реконструкция которых также может быть необходима [150].

Применение консервированных гомо- и ксенотрансплантатов (бычий перикард, твердая мозговая оболочка) для пластики дефектов этих анатомических структур не получило распространения [142, 161, 328]. Связано это с низкой устойчивостью к инфекции и отторжением пластического материала вследствие недостаточной биосовместимости, лизированием и потерей его прочностных свойств в отдалённые сроки после операции.

В последнее время все большую привлекательность приобретает использование синтетических материалов и это неслучайно. Применение имплантатов позволяет технически упростить и стандартизировать реконструктивный этап, уменьшить продолжительность и травматичность оперативных вмешательств. При этом отсутствует ряд проблем, связанных с пересадкой тканей, например, недостаток пластического материала или риск передачи трансмиссивных инфекций. Кроме того, не возникает юридических и этических вопросов, связанных с аллотрансплантацией [143, 200,298, 323, 342].

Активное использование металлов и полимеров в качестве пластического материала при реконструктивных операциях позволяет во многом успешно решать проблему закрытия дефектов различных анатомических структур грудной клетки. Наиболее часто для этих целей используют сетки и ткани из тефлона, викрила, нержавеющей стали, титана, поликапромида (Ампоксен), полипропилена (Marlex), мерсилена, политетрафторэтилена (Gore-tex) [143, биосовместимости имплантатов снижает эффективность способов, ограничивая область их применения. После врастания и созревания соединительной ткани они становятся ригидными и деформируются, что затрудняет нормальную работу сердца и грудной стенки, нарушает биомеханику дыхания. Кроме того, синтетические материалы неустойчивы к инфекции и в случае гнойных осложнений поддерживают и затрудняют санацию гнойного очага.

С появлением и активным использованием в практической медицине сетчатых имплантатов из никелида титана, биосовместимость которых широко известна, появилась возможность разработки новых способов пластической реконструкции перикарда и грудной стенки при их обширных дефектах.

бронхиальных свищах Клиническая эффективность резекционных вмешательств на легком существенно зависит от послеоперационных бронхоплевральных осложнений, жизнеугрожающим из них является несостоятельность культи бронха с развитием бронхиального свища и эмпиемы плевры [9, 13, 31, 34, 92, 139, 150, 166, 170, 185-187, 202, 219, 236, 258, 274, 295, 379]. В большинстве ситуаций это свищи культи главного бронха после пневмонэктомии, особенно в её комбинированном и расширенном варианте [143, 149, 198, 207, 257, 271, 287, 291, 314, 317]. В этом случае возникают благоприятные условия для развития трахеобронхиальным деревом и остаточной плевральной полостью, нарушение ее герметичности приводит к инфицированию внутриплеврального экссудата и зачастую к формированию бронхоплеврального свища [4, 24, 38, 166, 198, 205, 243, 259, 261, 293, 335, 372].

Несмотря на современные успехи в медицине, частота бронхиальных свищей достигает 16% из числа оперированных больных и летальность остается по-прежнему крайне высокой [150, 169, 171, 185, 193, 198, 221, 222, 243, 257, 262, 274, 313, 379]. Профилактика этого прогностически неблагоприятного осложнения имеет не только медицинское, но и социальноэкономическое значение.

К факторам, способствующим возникновению несостоятельности культи бронха, относят технические погрешности формирования культи, острый воспалительный процесс в стенке бронха, нарушение кровоснабжения культи при её избыточном скелетировании, закрытие культи бронха в условиях эмпиемы плевры, у больных сахарным диабетом, истощенных и со сниженной реактивностью организма [13, 16, 19, 24, 28, 92, 107, 110, 144, 147, 150, 166, 170, 181, 184, 186-188, 198, 217, 219, 262, 312, 319-321].

При формировании культи главного бронха необходимо учитывать его анатомо-физиологические особенности. Каркасной основой главным бронхам служат хрящевые полукольца, которые при изменении первоначальной формы создают упругость, поэтому для надёжной герметизации культи следует нивелировать их эластическое сопротивление. При ушивании бронх деформируется и подобно сжатой пружине стремится расправиться, вследствие чего возникает натяжение краёв культи, нарушается ее лимфо- и кровоток, что в свою очередь приводит к прорезыванию швов и несостоятельности культи [6, 22, 26, 36, 42, 76, 89, 92, 124, 198, 214].

Немаловажно во время операции минимизировать бактериальное обсеменение плевральной полости для снижения риска возникновения эмпиемы в послеоперационном периоде. Интраоперационно плевральная полость инфицируется при повреждении легочной ткани, рассечении спаек, пересечении бронха и вскрытии гнойных полостей [38, 56, 233, 299, 300].

После операции чаще всего источник инфицирования - негерметичная культя бронха, через которую бактерии распространяются из трахеобронхиального дерева в плевральную полость. Другие пути бактериального обсеменения, такие как нагноение операционной раны, лимфогенный или гематогенный путь распространения, незначимы [24, 26, 34, 57, 129, 204]. Поэтому для предотвращения инфицирования плевральной полости и послеоперационной эмпиемы плевры огромную роль оказывает надежное закрытие культи бронха.

Развитие и становление торакальной хирургии неразрывно связано с совершенствованием способов формирования культи бронха после резекционных вмешательств на легком. Известно более 200 способов обработки культи бронха и бронхиального шва, их модификаций, что свидетельствует о несовершенстве предложенных методов и наличии в них тех или иных недостатков [20, 22, 26, 42, 46, 71, 72, 76, 84, 107, 181, 183, 240, 313].

К настоящему времени наиболее распространены проникающий ручной и механический швы, недостатки которых обусловлены технологией шва, формированием лигатурных бронхоплевральных сообщений. Неравномерная компрессия и деформация культи главного бронха, возникающие при ушивании, ухудшают микроциркуляцию и отрицательно влияют на репаративные процессы в культе. Эти факторы способствуют заживлению культи бронха вторичным натяжением [39, 44, 89, 135, 169, 185, 206, 240, 246, 249, 269].

В связи с этим были разработаны методики закрытия культи бронха без наложения швов. Среди них перспективен способ сдавления бронха извне, который предотвращает инфицирование стенки бронха и плевральной полости.

Для этого было предложено использовать циркулярную лигатуру, ужимающую бронх по окружности, или специальные зажимы для сближения стенок бронха и герметизации культи [46, 61, 107, 135, 189].

Впервые Gerulanos (1897) использовал кетгут для циркулярного лигирования культи бронха. В эксперименте на животных M. Tiegel (1907) получил некротизирование дистальной части культи бронха после перевязки круговой лигатурой, поэтому предложил накладывать проксимально не затянутую туго одну лигатуру, для ослабления воздушного потока при кашле, и вторую дистальнее – до полного сжатия бронха. G. Heuer, G. Dunn (1920) экспериментально доказали возможность надёжной герметизации бронха циркулярным лигированием и установили, что метод неприменим для обработки культи главного бронха из-за плотности хрящевых полуколец и короткой культи. Лигирование сегментарных бронхов в клинической практике осуществляли R. Overholt (1950), И.С. Колесников (1951), Л.К. Богуш (1956), Н.И. Герасименко (1960), Хасанов Р.М. и соавт. [135]. Вишневский А.А. и соавт. (1954), Перельман М.И. (1962) циркулярно лигировали главный бронх и затем прошивали, превращая в проникающий метод [71, 72, 118].

Показано, что для сближения передней и задней стенок главного бронха до полного герметизма необходимо усилие 100-120 мм. рт. ст., при закрытии того же бронха лигатурой – 180-200 мм. рт. ст., что неблагоприятно отражается на заживлении культи бронха [6].

Хасанов Р.М. и соавт. [135, 156] отметили, что в предотвращении несостоятельности культи бронха наиболее эффективным является лигирование долевых и сегментарных бронхов в сравнении с механическим швом. Б.М. Гиллер (1981) обосновал и апробировал в эксперименте и клинике полиспастно-циркулярный шов для герметизации главного бронха после пневмонэктомии, однако в 2% случаев отметил ее несостоятельность в результате соскальзывания лигатуры с короткой культи. По мере накопления собственного опыта Б.М. Гиллер и Д.Б. Гиллер стали накладывать аппаратный скрепочный шов дистальнее полиспастно-циркулярной лигатуры, которую герметично не затягивали [22]. Лигатура снижала силу воздушного потока во время кашля, а герметичность обеспечивал скрепочный шов. Однако авторы указали на недостатки – наличие длинной культи и массивного инородного тела на бронхе. Кроме того, между лигатурой и механическим швом формируется слепой карман, и метод становится проникающим.

В 1948 году C. Hanlon применил для сдавления бронха извне желатиновый тампон [72]. А. Busto и Е. Bucherl использовали для этой цели клипсы из серебра и нержавеющей стали [189]. П.Х. Гайдук осуществил закрытие культи бронха двумя пластмассовыми пластинками, концы которых стягивал лигатурами. В дальнейшем из-за развития пролежней в зоне компрессии автор стал применять ауто- и гомохрящ [20]. Л.К. Богуш и Г.М.

Кагаловский предложили клипировать культю бронха костной клеммой [46].

Лишенко В.В. предложил на культю главного бронха, обработанную по Оверхольту, накладывать специальные клипсы, располагая их по торцевому краю бронхиального хряща [61]. Предложенный способ с дополнительным укрытием культи бронха перикардиальным жиром на сосудистой ножке апробирован в клинике, несостоятельности культи бронха не отмечено [62].

Однако методы закрытия культи бронха сдавлением извне не получили распространения из-за сложности изготовления клипирующих устройств, низкой биосовместимости используемых материалов и ненадежности герметизации.

Появление компрессионных имплантатов на основе никелида титана и успешное применение их в медицине позволили на качественно новом уровне реализовать идею клипирования культи бронха. К настоящему времени предложено несколько вариантов клипирующих устройств из никелида титана с памятью формы для сдавления культи бронха. Наиболее оптимальные апробированы в эксперименте и клинике [32, 118, 119, 133, 212]. Конструкция на основе никелида титана, обладая биохимической и биомеханической совместимостью, осуществляет дозированное эластичное прижатие противоположных стенок бронха, а технология оперативного вмешательства обеспечивает благоприятные условия для заживления культи бронха и проста в применении. Однако клиническая апробация показала, что конструкция с линейными браншами значительно деформировала главный бронх и иногда наблюдалась избыточная подвижность конструкции после ее установки, что в последующем могло привести либо к нарушению кровоснабжения, либо к соскальзыванию с культи с развитием ее несостоятельности.

Одновременно с совершенствованием способов закрытия культи резецированного бронха предлагались методики ее пластического укрытия различными тканями и материалами, преследуя цель улучшить герметичность и васкуляризацию культи. Предложены свободные и несвободные способы укрытия культи бронха. В качестве пластического материала применялись ауто-, гомо-, гетероткани и синтетические материалы [25, 27, 39, 52, 56, 71, 72, 107, 124, 162, 183, 202, 204, 260, 262, 268, 302]. Разнообразие вариантов укрепления культи бронха указывает на их несовершенство, что предполагает поиск новых более эффективных методов.

Оптимальный пластический материал должен улучшать кровоснабжение культи, быть биосовместимым и устойчивым к инфекции, обладать достаточным объемом. Наиболее эффективно укрытие прилежащими тканями (клетчаткой средостения, медиастинальной плеврой, перикардиальным и диафрагмальным лоскутами и т.д.) и прядью большого сальника [27, 45, 56, 150, 182, 202, 255, 268, 270, 302, 317]. Однако в некоторых случаях невозможно использовать их в качестве пластического материала, например, после расширенно-комбинированной пневмонэктомии по поводу местнораспространенного злокачественного новообразования легкого, в этом случае культя бронха скелетируется, либо после плевропневмонэктомии при гнойнодеструктивных заболеваниях легкого, где перибронхиальные ткани склерозированы. Применение диафрагмального лоскута и большого сальника в качестве укрепляющего пластического материала заметно увеличивает продолжительность и травматичность оперативного вмешательства и не исключает развитие бронхоплеврального свища.

Возникновение свищей отмечено при разных способах ушивания культи бронха, что привело к необходимости изучить процессы её регенерации.

Основные этапы заживления ран любой локализации, согласно универсальным законам воспаления, не отличаются, а наиболее благоприятным является заживление первичным натяжением. Показано, что регенерация культи бронха первичным натяжением при использовании традиционных швов происходит лишь в 18% случаев. Вследствие сложности адаптации краев слизистой оболочки и надежной фиксации в герметичном состоянии из-за сопротивления хрящевого каркаса заживление культи главного бронха наиболее часто происходит вторичным натяжением. Швы поддерживают герметичность культи бронха в ранние сроки до созревания соединительной ткани. В обнаруживаются снаружи в рубцах. При этом пациенты нередко откашливают с мокротой лигатуры или металлические скобки [6, 19, 42, 139, 156, 214, 240].

Для стимуляции образования тканей и герметизирующей фибринной спайки в области культи бронха предлагалось использовать фибриноген [28], карнозин [36], эмбриональные фибробласты или тахокомб [162, 216]. Такого рода воздействие усиливает пролиферацию фибробластов, активность клеточных элементов в стенке бронха, коллагенообразование и в результате заживление происходит в более короткие сроки. Однако карнозин и эмбриональные фибробласты использовались только в экспериментах на животных, применение фибриногена может привести к некрозу культи бронха, появлению аллергических осложнений или заражению трансмиссионными инфекциями.

Таким образом, учитывая недостатки шовных методик, наиболее перспективным представляется метод сдавления бронха извне, который сохраняет биологическую герметичность культи и предотвращает инфицирование бронхиальной стенки и плевральной полости. Появление материалов на основе никелида титана, их успешное применение в разных областях хирургии создали новые предпосылки для реализации этой идеи.

1.4. Биосовместимые материалы и имплантаты из никелида титана в Одним из важных открытий является обнаружение закона запаздывания и закономерностей поведения биологических систем в природе [29, 66].

Способность живых тканей с запаздыванием реагировать на какое-либо воздействие проявляется во многих явлениях окружающей среды. Важность закона запаздывания заключается в том, что гистерезисное эластичное поведение тканей организма предъявляет определённые требования к выбору имплантируемого в организм материала, который по своим физикохимическим характеристикам должен соответствовать этому закону. Причем величина гистерезиса различных биологических тканей имеет конкретное числовое значение. Установлено, что обратимая деформация и эластичность биологических тканей составляет 5-10%. Это указывает на то, что живая ткань может изгибаться, растягиваться, сжиматься и возвращаться в исходное состояние с сохранением своей структуры. В свою очередь обратимая деформация у неживых материалов (полимеры, металлы) не превышает 0,2%, поэтому по биомеханическим характеристикам они не отвечают критериям, предъявляемым к имплантатам [66, 75, 114, 212].

Оптимальный пластический материал должен проявлять заданные высокоэластические свойства, иметь соответствующую смачиваемость, пористость, проницаемость, обладать величиной формовосстановления максимально приближенной к степени восстановления формы биологических тканей 29, 75. Эффективность лечения при применении конструкцийимплантатов зависит в первую очередь от их биохимической и биомеханической совместимости с тканями организма, которые представляют собой сложную биологическую систему, реагирующую на имплантат изменением собственной структуры вплоть до разрушения [66, 77, 100].

реконструктивно-пластической хирургии для замещения пострезекционных дефектов, имеют сетчатую или тканевую структуру с различным типом вязки и размером ячеи. При производстве этого типа имплантатов используется нить с заданными физико-техническими свойствами и осуществляется ее плетение или вязание по петельному образцу, что позволяет управлять свойствами имплантата. Толщина сетки или ткани имеет существенное влияние на ее характеристики. Ткань из более тонкой нити имеет гораздо лучшее качество.

Для прорастания ячеек имплантата соединительной тканью крайне важно учитывать их размер и структуру нити. Считается, что оптимальный размер пор для надежной фиксации и прорастания соединительной тканью должен быть в пределах 50-200 мкм. Объясняется это тем, что основной клеточный элемент соединительной ткани – фибробласт – имеет размеры 5015 мкм и должен иметь возможность беспрепятственно проникать в ячейки сетчатого или тканевого имплантата. Кроме этого, следует учитывать способность фибробластов закрепляться на поверхности хирургических имплантатов и в тоже время быть функционально активными, а именно, синтезировать соединительнотканные волокна необходимого количества и качества. Также существенное значение в этом типе имплантатов имеют характеристики самой нити и структура ее поверхности, которые влияют на особенности воспалительной реакции тканей и свойства сформированной соединительной ткани [41, 99, 212].

пластических материалов, которые проявляют эластичные свойства, имеют заданный гистерезис на деформационной диаграмме «нагрузка-разгрузка» и вызывают минимальную реакцию окружающих тканей, обеспечивая длительное гармоничное функционирование имплантата. Для оптимальной адаптации и фиксации в тканях имплантат должен быть проницаем для клеточных элементов и биологических жидкостей, что позволяет тканям врастать в его структуру [66, 114, 212].

Этим требованиям соответствует имплантат, изготовленный из сплавов на основе никелида титана. Особенностью этого материала является возможность при контакте с тканями организма формировать прочные биологические связи. Благодаря пористой или ячеистой структуре материала создается шероховатая поверхность с большим количеством микропор, обладающая выраженными адгезивными свойствами. При контакте поверхности материала с биологическими тканями происходит сцепление шероховатой пористой структуры имплантата с контактирующей средой.

Благодаря влажной поверхности интраоперационных тканей при их соприкосновении с мелкопористой или ячеистой структурой имплантата возникает эффект капиллярности, дополнительно усиливающий физическую связь комплекса «ткань–имплантат». Спустя определенное время после имплантации поры заполняются клеточными элементами, тканевой жидкостью и вновь образованными тканями. Проницаемая структура имплантата взаимодействует с тканями и жидкостями организма, что обеспечивает его надежную фиксацию и интеграцию, гармоничное функционирование как единая система «ткань–имплантат» [66, 75, 77, 114, 212].

Коллектив исследователей под эгидой НИИ медицинских материалов и имплантатов с памятью формы (г. Томск) разработал огромное количество конструкций-имплантатов и изделий медицинского назначения, используемых в стоматологии, травматологии, гинекологии, урологии, нейрохирургии, абдоминальной и сердечно-сосудистой хирургии, показана их эффективность [32, 33, 41, 66, 73, 77, 83, 106, 114, 212].

Материалы на основе никелида титана тщательно изучены, подтверждена их инертность для живых тканей и отсутствие канцерогенного воздействия.

Стабильность физико-механических свойств монолитных, пористых, сетчатых возложенную на них функциональную задачу, но и являться неотъемлемой частью структуры организма. Имплантированная в организм конструкция из такого сплава деформируется в соответствии с закономерностями эластичного поведения тканей организма, обеспечивая гармоничное функционирование всей системы «ткань–имплантат» [66, 77, 114, 212].

принципиально новое поколение имплантатов и высокоэффективных хирургических технологий на их основе, способных решать на качественно новом уровне широкий круг задач в торакальной хирургии.

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-КЛИНИЧЕСКОГО

МАТЕРИАЛА И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

пролеченных, в том числе, с использованием оригинальных оперативных вмешательств, лимфотропных и криохирургических технологий, разработанных и обоснованных в эксперименте на 12 крысах-самцах линии Вистар и 130 беспородных собаках. Для определения медико-технических требований к конструкции для клипирования бронхов использовали органокомплекса и 4 нефиксированных трупа взрослых людей. Все действия на трупном материале проводили в соответствии с Законом Российской Федерации № 4180.1 от 22.12.92 г. и приказом по областному управлению здравоохранения Томской области № 49 от 19.02.93 г. Исследование на животных проводилось согласно этическим принципам, изложенным в Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей (Страсбург, 1986). В соответствии с Приказом МинВУЗ СССР №742 от 13.11.84г. Об утверждении правил проведения работ с использованием экспериментальных животных, утвержденных Приказом №48 от 23.01.85г. О контроле за проведением работ с использованием экспериментальных животных, все манипуляции и выведение животных из опытов проводили под общей анестезией.

Исследование согласовано с этическим комитетом ГОУ ВПО СибГМУ.

Экспериментальная часть работы выполнена на животных на базе сектора экспериментальной хирургии и физиологии Центральной научноисследовательской лаборатории Сибирского государственного медицинского университета (директор доктор медицинских наук, профессор А.Н. Байков;

ректор - доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, заслуженный деятель науки РФ В.В. Новицкий), НИИ биологии и биофизики Томского государственного университета (директор доктор биологических наук, профессор Н.А. Кривова; ректор доктор физико-математических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Г.В. Майер). Исследования на кадаврах проведены в Областном бюро судебной медицинской экспертизы г.

Томска (зав. бюро Е.В. Калянов). Структурные исследования и сканирующая электронная микроскопия проведены на базе Томского государственного университета при участии канд. физико-математических наук В.Н. Ходоренко.

Морфологические исследования выполнены на базе лаборатории лекарственной токсикологии НИИ фармакологии г.Томска (директор доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, заслуженный деятель науки РФ А.М. Дыгай) при участии ст. науч. сотрудника, кандидата медицинских наук Т.И. Фоминой. Клиническая часть работы выполнена в Госпитальной хирургической клинике им. А.Г. Савиных (зав. клиникой доктор медицинских наук, профессор А.Н. Вусик) и в Томской областной клинической больнице (гл. врач – М.А. Лукашов). Для проведения эксперимента и в клинической работе использовались имплантаты на основе никелида титана, изготовленные в НИИ медицинских материалов и имплантатов с памятью формы (директор – доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ В.Э. Гюнтер). Раздел исследования по внедрению достижений лазерной спектроскопии в торакальную хирургию осуществлен совместно с лабораторией атмосферной абсорбционной спектроскопии Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН (зав. лабораторией – доктор физ.-мат. наук, профессор Ю.Н. Пономарев; директор – доктор физико-математических наук, профессор Г.Г. Матвиенко).

2.1. Характеристика материала и имплантатов на основе никелида титана Имплантаты были изготовлены из сверхэластичного монолитного, пористого, сетчатого и композиционного никелида титана, разработанного НИИ медицинских материалов и имплантатов с памятью формы (г. Томск).

Компрессионные конструкции изготавливались из сверхэластичного монолитного никелида титана марки ТН-10, пористые имплантаты и гранулы из никелида титана марки ТН-1П.

Материалы на основе никелида титана удовлетворяют критериям биохимической и биомеханической совместимости. Изготовленные на их основе конструкции обеспечивают дозированный компрессионный эффект, что улучшает герметичность созданного соустья и уменьшает воспалительные реакции. Имплантационный пористый материал из никелида титана включает систему взаимосвязанных мелких пор, что значительно улучшает его биосовместимость с биологическими тканями за счет большой площади взаимодействия и малой массы [66, 75, 77, 114, 212].

Сетчатые имплантаты для укрепления аутотрансплантатов и пластики пострезекционных дефектов представляют собой тонкопрофильную ткань, машинно-плетенную по текстильной и трикотажной технологии из сверхэластичной никелид-титановой нити толщиной 40-60 мкм, размерами ячеек 200-500 мкм (рис. 1).

Рис. 1. Имплантаты для пластики пострезекционных дефектов Интервал между соседними нитями был выбран с учетом оптимальных условий для образования и прорастания биологической ткани. Нить была изготовлена из композиционного материала, включающего сердцевину из наноструктурного монолитного никелида титана и пористый поверхностный слой (5-7 мкм) оксида титана (рис. 2). Присутствие монолитного никелида титана внутри оксидной оболочки значительно улучшает прочностные свойства материала, а тонкая пористо-проницаемая оболочка придает ей высокую адаптивность в тканях организма. Имплантат обладает капиллярными свойствами, что позволяет насыщать его антимикробными растворами путем замачивания и применять в условиях инфицированной раневой поверхности [75, 99].

В плетении сетчатого имплантата может применяться не только мононить, но также 2-4 нити или нити большего диаметра. Кроме того, их можно использовать внахлест в виде черепицы, регулируя прочностные характеристики и подбирая соответствующую конфигурацию. Меняя характер плетения можно регулировать растяжимость сетки. Также возможно устанавливать параметры, которые позволяют имплантату деформироваться в заданном направлении, что определено особенностями анатомической области имплантации. Технология и характер плетения ткани позволяют на порядок уменьшить удельный вес имплантата, а также легко и просто выкраивать имплантат определенной конфигурации с помощью хирургических ножниц непосредственно во время оперативного вмешательства.

Рис. 2. Сверхэластичная никелид-титановая нить: а – образцы нити различного диаметра, б – поверхностная структура нити. Ув. Моделирование показало, что сетчатый имплантат из никелида титана после имплантации находится в сложном взаимоотношении с тканями организма. После деформации в изотермических условиях ниже температуры тела человека (при 0°С – синий график) и последующем нагреве до температуры тела (желтый график) сверхэластичный имплантат находится в соприкосновении и взаимодействии с эластичной тканью организма, а именно, в знакопеременном напряженно-деформационном состоянии изменения формы (оранжевый график) (рис. 3).

Рис. 3. Поведение системы «ткань–имплантат из никелида титана» в условиях изменения температуры и напряжения и деформации Изменение деформации (изменение формы) и изменение уровня напряжения имплантата и тканей соответствуют определенному по величине взаимодействия системы «имплантат–ткань» наиважнейшим. Если напряжение изменения формы имплантата будет больше по величине чем у тканей, тогда на этом участке имплантат будет смещать ткань без учета ее возможностей деформироваться. Наиболее благоприятной является ситуация, когда напряжение деформации имплантата по величине соответствует или чуть ниже уровня напряжения деформации тканей. В этом случае именно ткань будет возможностями функционирования. Для «гармоничного» функционирования имплантата его критические напряжения при изменении формы должны соответствовать уровню напряжения тканей, а ресурс величины деформации, наоборот, больше, чем у тканей.

Существует возможность программировать у сетчатых имплантатов как механические характеристики, так и биологические свойства, воздействуя через имплантат на реакцию окружающих тканей биологической системы, используя пористые гранулы из никелид титана (рис. 4). Нанесение мелкогранулированного никелида титана с размером гранул 10–100 мкм по краю имплантата стимулирует образование соединительной ткани в зоне имплантации с необходимой ориентацией и соотношением эластических и коллагеновых волокон, повышая прочностные характеристики в области фиксации имплантата.

Рис. 4. Мелкогранулированный пористый никелид титана: а пористые гранулы;

б – рельеф гранул. СЭМ. Ув. Стерилизация имплантатов может осуществляться всеми доступными стандартными методами, включая и сухожарочную обработку. В настоящее время для удобства и постоянной готовности к применению их помещают в стерилизационные самоклеящиеся пакеты и проводят паровую, газовую или радиационную обработку, что позволяет в дальнейшем хранить имплантаты без угрозы контаминации, как любое изделие медицинского назначения.

2.2. Экспериментальная часть исследования 2.2.1. Характеристика групп экспериментальных животных Для выяснения закономерностей распределения препаратов, введенных посредством надгрудинной околотрахеальной инъекции, была выполнена серия экспериментов на 12 взрослых крысах-самцах линии Вистар массой тела 200-250 г, которым вводили лимфотропное средство метиленовый синий. При выборе объекта исследования для решения этой задачи учитывали идентичность анатомического строения всех млекопитающих, а также литературные данные по экспериментальной лимфологии, касающиеся особенностей распределения лимфотропных средств при различных путях введения [64, 83, 119]. Мелкие лабораторные животные наиболее доступны и на них возможно моделирование большинства заболеваний и патологических процессов с благоприятными исходами при минимальных экономических затратах. Кроме этого, при планировании дизайна исследования исходили из современных биоэтических положений и принципов, регулирующих организацию и проведение экспериментальных исследований на животных.

До начала эксперимента животных выдерживали на двухнедельном карантине в условиях вивария с учетом требований их содержания.

Производилось дозирование режима освещения (12:12, свет с 8.00 часов).

После однократного внутримышечного введения наркозного препарата «Zoletil-50» (Virbac, Франция) из расчета 2 мг/кг массы тела лабораторную крысу фиксировали на спине, в условиях спонтанного дыхания продольным разрезом рассекали кожу на передней поверхности шеи и верхней половине грудной клетки, обнажали рукоятку грудины и надгрудинно по срединной линии на глубину до 3 мм вводили 0,25 мл 0,2% водного раствора метиленового синего через инсулиновую иглу 26G (0,45 мм). Переднюю поверхность шеи орошали теплым (37-38°С) 0,9% раствором натрия хлорида и затем укрывали мобилизованным кожным лоскутом. В течение одного часа наблюдали визуально распространение красящего вещества и фиксировали сериями снимков закономерности распространения лимфотропного красителя в тканях. Контроль глубины наркоза проводился по частоте дыхания и сердечных сокращений, двигательным и звуковым реакциям, мышечному тонусу, цвету слизистых оболочек ротовой полости. Животных выводили из опыта передозировкой наркозного средства. При аутопсии изучали закономерности распространения лимфотропного красителя (раствора метиленового синего) на шее и в грудной полости.

Для создания экспериментальной модели дефектов трахеи, перикарда, грудной стенки, трахеомаляции, трахеопищеводных свищей, а также для оценки эффективности метода контроля пневмостаза в торакальной хирургии в качестве экспериментального животного были выбраны собаки, так как их дыхательная и сердечно-сосудистая системы подобны таковым у человека [70].

Всего в исследование было включено 130 беспородных половозрелых собак обоего пола, массой тела 10-16 кг. Критериями исключения животных из исследования являлись агрессивность, наличие кожных и других заболеваний, беременность.

По условиям исследования на животных было проведено 7 серий опытов.

В первой серии опытов (n=16) разрабатывали способы замещения дефектов трахеи. В зависимости от вида дефекта экспериментальные животные были разделены на две группы. В I группе (n=8) моделировали окончатый дефект шейного отдела трахеи на протяжении 5 хрящевых полуколец, который замещали сразу или через 3 месяца после формирования стойкой трахеостомы свободным реваскуляризированным паховым кожно-фасциальным аутотрансплантатом, к которому для придания каркасности фиксировали сетчатый имплантат на основе никелид-титановой нити. Забор свободного кожно-фасциального пахового лоскута производился по стандартной методике F. Finseth (1976). Реваскуляризацию питающей сосудистой ножки аутотрансплантата осуществляли при помощи микрохирургических технологий, используя налобный светодиодный осветитель с бинокулярными лупами с оптическим увеличением 6.0 (HEINE, Германия). Сосудистые анастомозы накладывали между питающей веной аутотрансплантата и наружной яремной веной, питающей артерией и щитовидной ветвью общей сонной артерией по типу «конец в конец» 8/0 или 9/0 атравматичной нитью «Prolene». После пуска кровотока проверяли кровенаполнение аутотрансплантата и пульсацию сосудистой ножки. Для предупреждения сосудистого спазма и тромбоза питающей ножки в околовазальное пространство вводили раствор папаверина. Рану шеи ушивали, при этом старались изолировать питающую ножку аутотрансплантата от области трахеального дефекта. В дальнейшем сосудорасширяющие препараты назначали парентерально. Во II группе (n=8) моделировали циркулярный дефект шейного отдела трахеи протяженностью до 7 см и замещали его комбинированным трансплантатом на основе аутоперикарда и сетчатого имплантата из никелида титана.

Во второй серии опытов (n=15) исследовали изменение просвета интактной трахеи при дыхании с помощью оптико-электронной системы регистрации, а также в условиях экспериментальной трахеомаляции и после ее коррекции имплантатом из никелида титана. В соответствии с поставленной задачей эксперимент состоял из трех этапов. Для достоверности эксперимента все этапы проводились одному и тому же животному на одном и том же участке трахеи. На первом этапе проводили исследование интактной трахеи на всем протяжении от подскладочного пространства до бифуркации трахеи. На втором этапе моделировали трахеомаляцию из трансцервильного доступа путём подслизистой резекции 4-х хрящевых полуколец [11, 234]. В результате этого вмешательства стенка трахеи была представлена только слизистоподслизистым слоем, поэтому становилась стойко избыточно подвижной на ограниченном по протяженности участке, что приводило к визуально легко заметному функциональному стенозу трахеи. На третьем этапе укрепляли извне смоделированный участок трахеомаляции пористо-проницаемым имплантатом на основе никелида титана по оригинальной методике. На укрепленном участке трахеи регистрировали изменение просвета трахеи с последующей оценкой полученных результатов.

моделировали трахеопищеводный свищ на уровне шейного отдела трахеи. Для энтерального питания животному накладывали желудочную фистулу по методике В.А. Басова в сочетании с антирефлюксным вмешательством на уровне пищеводно-желудочного перехода. После стихания острого воспалительного процесса на уровне трахеопищеводного свища осуществляли его разобщение при помощи компрессионной конструкции из никелида титана с памятью формы.

В четвертой серии опытов (n=44) осуществляли левостороннюю пневмонэктомию с раздельной обработкой элементов корня легкого и по одному из изучаемых способов обрабатывали культю бронха. В зависимости от способа закрытия культи бронха животные были разделены на три группы. В I группе (n=9) – использовали аппаратный шов; во II группе (n=9) – использовали ручной шов по методу Суита; в III группе (n=26) – закрытие культи бронха производили сдавлением извне конструкцией из никелида титана с памятью формы, из них у 8 дополнительно обрабатывали пористыми гранулами из никелида титана.

При закрытии культи бронха конструкцией с памятью формы в сочетании с мелкогранулированным никелидом титана осуществляли лигирование бронхиальных артерий, удаляли трахеобронхиальные слева и бифуркационные лимфатическими узлами вместе с медиастинальной клетчаткой, скелетируя бифуркацию трахеи. Этим создавали неблагоприятные условия для заживления культи с целью оценить влияние гранул. После клипирования культи бронх пересекали и удаляли легкое. Затем укрывали бифуркацию трахеи и культю бронха мелкими гранулами из пористого дополнительно обрабатывали 5 % спиртовым раствором йода.

В пятой серии опытов (n=20) моделировали пострезекционные дефекты перикарда или грудной стенки и пластически замещали их сетчатым имплантатом на основе никелид-титановой нити. В зависимости от локализации дефекта животные были разделены на две группы. В I группе (n=10) выполняли комбинированную пневмонэктомию с раздельной обработкой элементов корня легкого и резекцией перикарда, образовавшийся дефект размером ~ 44 см, пластически устраняли. Закрытие культи главного бронха осуществляли путем сдавления извне конструкцией с эффектом памяти формы. Во II группе (n=10) осуществляли окончатую резекцию и пластику переднебоковой поверхности грудной стенки. В проекции дефекта грудной стенки сохраняли кожу и поверхностные мышцы, удаляемый фрагмент тканей включал костную часть близлежащих трех рёбер и подлежащие ткани с париетальной плеврой, причем по линии резекции рёбра удаляли поднадкостнично. По краю дефекта создавали туннель между глубокими мышцами грудной стенки и наружной поверхностью соседних рёбер, в котором размещали свободный край имплантата. Имплантат фиксировали с натяжением по периметру дефекта перикостально, к сохраненной надкостнице резецированных ребер и к мягким тканям грудной стенки.

В шестой серии опытов (n=23) осуществляли поднадкостничную резекцию костной части трех ребер, затем замещали пострезекционные дефекты протезами. В I группе (n=13) для пластики использовали имплантаты из никелида титана, во II группе (n=10) протезы из самотвердеющей пластмассы Протакрил-М (Стома, Украина).

аэрогерметичности при операциях в торакальной хирургии. Для этого моделировали дефект легочной ткани, культи бронха после лобэктомии и пневмонэктомии, межтрахеального анастомоза на уровне шейного отдела трахеи и определяли аэрогерметичность швов при помощи лазерного оптикоакустического течеискателя и индикаторного средства гексафторида серы.

2.2.2. Методика эксперимента Предоперационная подготовка, анестезиологическое обеспечение и ведение послеоперационного периода у всех животных были одинаковыми.

Перед операцией животным в течение одних суток не давали пищу, разрешали пить только воду. Премедикацию осуществляли за 20-40 минут до наркоза путем внутримышечного введения медикаментозного коктейля следующего состава: 0,25% раствор дроперидола из расчета 0,5 мг/кг, 1% раствор димедрола 1,5 мг/кг, 50% раствор анальгина 50-70 мг/кг, 1% раствор атропина 0,1 мг/кг массы тела животного [151]. Спустя 15-20 минут животное становилось вялым, почти не реагировало на окружающую обстановку и слабые раздражители, ложилось и приходило в полусонное состояние, его доставляли в операционную и укладывали на стол, не фиксируя.

Вводный наркоз осуществляли внутримышечным введением 2% раствором ксилазина (рометара) из расчёта 3 мг/кг массы тела животного [97]. После наступления наркоза с соблюдением правил асептики производили пункцию v.сephalica на правой передней конечности, специальной канюлей типа Vasofix (Braun, Германия). Катетер фиксировали к конечности и подключали к нему систему для внутривенных вливаний с изотоническим раствором хлорида натрия или раствором Рингер-Локка. На фоне капельного вливания этих растворов через внутривенный катетер вводили струйно 0,5-1,0 мл 2% раствор ксилазина. После достижения необходимой глубины наркоза выполняли эндотрахеальную интубацию, переводили в режим искусственной вентиляции легких (ИВЛ) с помощью аппарата РО-5 или ФАЗА-5 с частотой дыхания 15-20 в минуту. Затем животное в положении на спине или на боку фиксировали к операционному столу. Для поддержания анестезии использовали комбинированный неингаляционный наркоз (внутривенно дробно раствор ксилазина, пропофола, анальгина). Мониторинг глубины наркоза проводили по следующим признакам: ширина зрачка и его реакция на свет, роговичный рефлекс, слезотечение, положение глазного яблока, цвет слизистых оболочек языка, мышечный тонус, частота сокращений сердца, артериальное давление, звуковые и двигательные реакции [97, 151]. После выстригания шерсти область операционного поля обмывали теплой водой с мылом, просушивали и обрабатывали антисептиком. Затем послойно осуществляли доступ к заинтересованному органу или анатомической структуре. На этапе реконструкции трахеи ИВЛ по необходимости проводили посредством шунт-дыхания, межтрахеальные анастомозы формировали в гипервентиляцией 100% увлажненным кислородом [211, 336]. На этапе выведения животного из медикаментозного сна вводили внутривенно дробно 0,5-1,0 мл кордиамина, 1,0-2,0 мл аскорбиновой кислоты, 1,0-2,0 мл 2,4% эуфиллина и выполняли при помощи отсоса аспирацию крови и слизи из ротовой полости и трахеобронхиального дерева. После восстановления адекватного спонтанного дыхания, мышечного тонуса, рефлекторной активности выполняли экстубацию животного.

В послеоперационном периоде осуществляли клиническое наблюдение, лучевой и эндоскопический мониторинг. Состояние животных оценивали по их поведению, отношению к приему пищи, изменениям частоты дыхания и послеоперационном периоде назначали антибиотики широко спектра действия, ненаркотические анальгетики и инфузионную терапию.

Животных выводили из эксперимента под общей анестезией в различные сроки после операции, выбор которых был обусловлен как особенностями репаративных процессов на конкретной анатомической структуре, так и опытом предшествующих исследований подобного плана.

2.2.3. Инструментальные исследования В послеоперационном периоде состояние структур шеи и органов грудной клетки оценивали полипозиционной рентгенографией. У животных Рентгенографические исследования выполняли на аппарате «CD-PA» с трубкой «SRO 25 50 – ROT 350 (MEDIO 50 CP)», «Philips» (Нидерланды). Для детального уточнения локализации имплантата, состояния окружающих органов и тканей «EXCELART Vantage AGV», «ТОSHIBA» (Япония) с магнитным полем 1,5 Т.

Животным из четвертой серии опытов в группе компрессионного шва культи бронха на 14, 30-е сутки и через 12 месяцев после операции с целью изучения формы культи бронха сразу после выведения из эксперимента выполняли бронхографию по следующей методике: интубировали трахею и устанавливали силиконовый катетер над бифуркацией трахеи. В качестве контрастного вещества использовали йодолипол. После установки катетера шприцом вводили 5 мл контраста. Затем выполняли рентгенограмму в прямой, боковой и косой проекциях.

Эндоскопические исследования осуществили животным из второй серии опытов после экстратрахеального укрепления стенки трахеи участка экспериментальной трахеомаляции, а также в четвертой серии опытов после закрытия культи бронха различными способами. Бронхоскопию производили спонтанного дыхания [14, 17]. Для снижения саливации, секреции премедикацию обязательно включали атропин в дозе 0,1 мг/кг массы тела животного. Животное интубировали в улучшенном положении Джексона при максимальном сближении осей рта, глотки и трахеи. Клинок бронхоскопа в ротоглотке ориентировали по средней линии, продвигали по спинке языка до надгортанника. Его приподнимали, как бы отдавливая к корню языка, проводили за голосовую щель в положении на боку, при котором конец инструмента раздвигал голосовые складки, не травмируя их, и попадали в трахею. Дойдя до киля бифуркации трахеи, приступали к ориентировочному исследованию. Особое внимание обращали на конфигурацию, размеры и состояние просвета на интактном и экспериментальном участке трахеи в различные фазы дыхательного цикла, отмечали наличие грануляций, отека, гиперемии, застоя мокроты, признаков бронхита. Выполнялась инструментальная пальпация слизистой над имплантатом на предмет подвижности трахеи и конструкции.

В четвертой серии опытов последовательно выполняли бронхо- и торакоскопию. При осмотре обращали внимание на конфигурацию и состояние карины бифуркации трахеи, на тонус мембранозной части и её движения во время выдоха, форму просвета и размеры культи бронха, отмечали наличие грануляций и мокроты, отека, гиперемии, деформации хрящей, признаки трахеобронхита. Торакоскопию осуществляли по стандартной методике [131].

Животных фиксировали к столу в положении "на здоровом боку" и обрабатывали операционное поле. В четвертом межреберье по средней подмышечной линии делали разрез кожи параллельно ходу ребер, тупо раздвигали мышцы и плавно вводили троакар. После этого через гильзу троакара в плевральную полость проводили оптическую систему торакоскопа и последовательно осматривали остаточную плевральную полость, особое Заканчивали осмотр фотографированием. Исследование выполняли аппаратом фирмы «VEB MLW Medizinisсhe Gerate Berlin» (Германия). Работу эндоскопа обеспечивали проектор света, подогреватель оптических систем, импульсная лампа для фотографирования, фотокамера "Praktica МTL5" (Германия).

Динамическое изменение просвета трахеи регистрировали с помощью оптико-электронного диагностического комплекса, разработанного в НИИ медицинских материалов и имплантатов с памятью формы (г.Томск). Комплекс состоит из диагностического зонда и электронного блока, подключенного к персональному компьютеру для обработки сигнала (рис. 5).

Рис. 5. Общий вид оптико-электронной системы регистрации При разработке конструкции зонда как части диагностического комплекса, непосредственно контактирующего с биологическими тканями, учитывались требования устойчивости к температурным воздействиям, конструировании и выборе материала особое внимание уделялось исключению возможности повреждения зондом стенки органа. Зонд представляет собой минимизированную по габаритам светодиодов (рис. 6). Один из них является источником, а другой - приемником ИК-излучения. Светодиоды располагаются в силиконовой трубке меньшего диаметра (около 2 мм) и длиной 15 мм, благодаря чему они находятся в четко зафиксированном положении. Между источником и приемником ИК-излучения установлен металлический шарик, покрытый матовой оболочкой, способствующий равномерному рассеянию ИК-излучения.

Рис. 6. Общий вид рабочей части диагностического зонда Дистальная часть зонда закрывается специальной конусообразной заглушкой с гладкой поверхностью. Заглушка выполнена из биосовместимого материала, не вступающего в химическую реакцию с биологическими жидкостями. Благодаря наконечнику происходит утяжеление рабочей части зонда, что препятствует скручиванию силиконовой трубки и позволяет беспрепятственно ввести зонд в трахеобронхиальное дерево. В качестве оптических преобразователей применены светодиоды ИК-излучения с длиной волны излучаемого сигнала 960 нм, мощностью излучаемого сигнала 10 МВт, частотой следования импульсов 10 Гц. Электронный блок предназначен для обработки поступающей с диагностического зонда информации, где сигнал подвергается аналоговой обработке и преобразованию в выходной сигнал, пригодный для хранения и цифровой обработки. Затем информация поступает на персональный компьютер и отображается в удобной для пользователя форме, либо на самопишущее устройство. В ходе регистрации излученный генерирующим диодом импульс зондирующего светового сигнала падает на стенку трахеи или одного из главных бронхов и, отраженный от нее, возвращается в фотоприемник, затем преобразуется в электрический импульс, усиливается и регистрируется на экране монитора в виде диаграммы.

Амплитуда сокращения, зависящая от расстояния между стенкой трахеи и диагностическим зондом, позволяет по величине сигнала судить об изменении просвета трахеи. На диаграмме определяется рассеивающийся оптический сигнал с временным сдвигом по оси Х, измеряющийся временными интервалами, равными 1 с., и степень отражения сигнала по оси Y, измеряющаяся в миллиметрах подвижности исследуемой стенки. Благодаря графической системе программирования LabView, существует возможность регистрации и сохранения больших массивов данных для ретроспективного анализа и статистической обработки полученных результатов.