Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Неспособность сухожилий и связок к полноценному закрытию формирующихся в результате травмы дефектов послужила толчком для поиска материалов, которые могли бы выполнить эту задачу. Использование в качестве пластического материала с целью замещения имеющихся дефектов сухожильно-связочного аппарата аутотрансплантатами приводит к снижению или полному выключению из функции донорской мышцы [GroutsA. et. al., 2000; VictrupL. et. al., 2005].

Общепризнанным является мнение о том, что наилучшими трансплантатами соответствующих тканей являются ткани, взятые из локусов организма реципиента – аутотрансплантаты. При застарелых повреждениях, когда выполнение шва затруднительно, сухожильная пластика остается порой единственным способом восстановления функции сухожилия. Ограниченность в количестве аутотрансплантатов побуждает к поиску новых материалов с качествами, наиболее приближенными к пласцируемым участкам сухожильно-свя зочного аппарата.

Перикард животных (телят) успешно применяется в клинической практике с 1960 года. В последнее время ксеноперикард как биологический материал находит все более широкое применение в клинических и экспериментальных разработках в кардиохирургии [Gupta M. etal., 2002; Manukyan H., 2007]. Несмотря на впечатляющие успехи экспериментальных и клинических исследований по применению ксеноперикарда как биопротеза, ряд принципиальных вопросов нуждается в дальнейшем изучении [Барсегян А.А., 2005].

Целью настоящего исследования являлась оценка возможности применения модифицированного ксеноперикарда для пластики сухожилий и связок человека.

Задачи исследования. Исследовать механические и биологические и морфологические изменения предлагаемого пластического биоматериал на основе модифицированного ксеноперикарда для пластики поврежденных сухожилий и связок.

Внедрить в клиническую практику методики хирургических вмешательств, применяемых при лечении повреждений сухожильно-связочного аппарата.

Материалы и методы исследования

В исследованиях использовались ксеноперикардиальные пластины ООО «КАРДИОПЛАНТ» (г. Пенза). Перикард телят. Модифицированный ксеноперикард представляет собой пластины различного, заданного размера и формы, ограниченные только предельными размерами исходного биологического материала. Пластины имеют гладкую (серозную) и ворсинчатую (фиброзную) поверхности. Серозная поверхность ксеноперикарда макроскопически выглядит гладкой и скользящей наощупь. Фиброзная поверхность ксеноперикарда – шероховатая ворсистая. Толщина пластин варьировалась от 0,5 до 1,5 мм. Пластины представлены волокнитым компонентом, лишенным антигенной структуры (рис. 1).

Рис. 1. Ксеноперикадиальная пластина производства ООО «Кардиоплант»

В эксперименте по замещению дефекта ахиллова сухожилия выполнено 16 имплантаций у 8-ми кроликов. Выведение животных из опыта на 1, 2, 3, 6 и 12 месяц. Морфологическое исследование материала, полученного в эксперименте, производилось посредством программ «Axiovision» и «ImageTool v.3.0» на микрофотографиях проводили подсчет следующих элементов:

– количество нейтрофильных лейкоцитов; лимфоцитов; фибробластов; фиброцитов;

– относительную площадь соединительной ткани;

– относительную площадь новообразованных сосудов микроциркуляторного русла.

Был проведен ряд экспериментов по исследованию сравнительной механической прочности на разрыв сухожилия человека и ксеноперикарда. Из образцов сформированы две группы: в первой группе сравнивались механическая прочность на разрыв с сухожилиями мышц сгибателей пальцев кисти, во второй – на прорезывание с шовным материалом – по 10 шт.

В отделении биомеханики на базе образовательно-научного института наноструктур и биосистем Саратовского государственного университет имени Н.Г. Чернышевского были проведены экспериментальные сравнительные полициклические испытания прочностных характеристик нового биоматериала. Исследовались: предельные прочность и удлинение (растяжимость), модуль упругости, жесткость (модуль Юнга). Все определяемые количественные показатели, а также паспортная часть собирались в виде базы данных с использованием прикладных программ. Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакета прикладных компьютерных программ BLUEHILL-3 INSTRON.

Проведены эксперименты по исследованию сравнительной механической прочности человеческого сухожилия и ксеноперикарда.

Исследование проводили на разрывных машинах INSTRON-3342 и INSTRON-5944 BIO PULS с заданной постоянной скоростью 50 мм/мин (рис. 2)

Рис. 2

По окончании испытаний машина высчитывала окончательный график средних значений «нагрузки – растяжения» и средние значения измеряемых параметров (разрывная нагрузка, предел прочности, растяжимость и модуль Юнга) (табл. 1). В первой серии сравнивались механические свойства сухожилия и ксеноперикарда.

Образцы ксеноперикарда в 5 раз превосходят показатели по механической прочности образцов сухожилий 31.07/155,3 Н. Это явление может быть объяснено различием структуры расположения колагеновых волокон в сухожилии и ксеноперикарде. Таким образом, исходя из принципов доказательной медицины, полученные результаты позволяют считать обоснованным возможность использования модифицированного ксеноперикарда для пластики сухожильно-связочного аппарата.

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты исследования гистологических срезов препарата выявили следующее.

К концу первого месяца эксперимента в тканевом ложе трансплантата отмечаются выраженные пролиферативные процессы. Биоматериал трансплантата имеет однородную структуру, по наружной поверхностиинфильтрирован лимфоцитами и гистиоцитами (рис. 4).

Рис. 3. Результаты исследования образцов сухожилия кисти человека и ксеноперикарда при максимальной нагрузке

Таблица 1

Сравнительные данные механических свойств сухожилия и ксеноперикарда. Напряжение при растяжении, мах нагрузка

Рис. 4. Гистологическая картина трансплантата через 1 месяц после имплантации (наружная поверхность, продольный срез, окраска гематоксилин-эозин): 1 – неизменённые пучки ксеноперикарда; 2 – пучки ксеноперикарда, инфильтрированные лимфоцитами; 3 – клеточный инфильтрат. Лимфоциты, гистиоциты, клетки фибробластического ряда; 4 – новообразованный коллаген; 5 – новообразованные сосуды; 6 – гигантская многоядерная клетка

Трансплатат окружён выраженным инфильтрационным валом. В составе клеточного инфильтрата выявляются лимфоциты, гистиоциты, плазматические клетки, клетки фибробластического ряда. В зоне непосредственного контакта с биоматериалом превалируют лимфоциты и гистиоциты (тканевые макрофаги), на периферии грануляционного вала пролиферирующие фибробласты и очаги новообразованного коллагена. Встречаются единичные гигантские многоядерные клетки. В реактивной зоне вокруг ксеноперикарда определяются новообразованные тонкостенные кровеносные сосуды. Избирательная периваскулизация позволяет формировать единую трофическую систему с биоматериалом.

Таблица 2

Количество клеток соединительной ткани в зоне имплантации (гистологическая картина замещения ксеноперикарда регенератом)

Полученные результаты свидетельствуют о хорошей биоинтегации ксеноперикарда и возможности его использования в качестве пластического материала при устранении дефектов сухожилий и связок.

В основу клинического анализа хирургического лечения 45 больных с застарелыми повреждениями сухожилий и связок, проходивших лечение в клинике ГБУЗ ПОКБ им. Н.Н. Бурденко с 2008 по 2011 годы Количество пациентов – 45. Из них 14 женщин, 31 мужчина. С застарелыми повреждениями ахиллова сухожилия – 26 пациентов, с повреждением сухожилия четырёхглавой мышцы бедра – 3 пациента, с деформаций суставов стоп – 2 пациента, с привычным вывихом плеча –5 пациентов, с повреждением сухожилия сгибателя и разгибателя пальца – 5 пациентов, с повреждением собственной связки надколенника – 1 пациент, с повреждением передней крестообразной и боковых связок – 3 пациента. Средний возраст пациентов составил 38,6 ± 4,7 лет. Анализ особенностей течения послеоперационного периода у больных показал, что у пациентов, оперированных с использованием ксеноперикарда, длительность болевого синдрома, температурной реакции, и отторжения имплантата, в сроки наблюдения от шести месяцев до двух лет выявлено не было.

Выводы

1. Разработанный пластический биоматериал на основе ксеноперикарда можно рекомендовать при замещении дефектов сухожильно-связочного аппарата.

2. После имплантации модифицированного ксеноперикарда через два месяца возникали неспецифические морфологические изменения по типу гранулёматозного воспаления. Через 6 месяцев на наружной поверхности трансплантата отмечалось дегенеративные процессы, проявляющиеся в разрушении биоматериала, разволокнений с лимфогистиоцитарной инфильтрацией. В течение года после имплантации происходило постепенное замещение биоматериала новообразованной тканью. К концу первого года отмечались прорастание соединительной ткани в просвет трансплантата.

3. Предложенный материал продемонстрировал свою состоятельность при замещении дефектов сухожилий и связок. Он был использован в лечении свежих и застарелых повреждений ахиллова сухожилия, сухожилия четырехглавой мышцы бедра, коллатеральных связок коленного сустава, передней крестообразной связки, сухожилия сгибателей и разгибателей пальцев кисти.

Кислов А.И., д.м.н., профессор, ректор, ГБОУ ДПО «Пензенский институт усовершенствования врачей» Минздрава Российской Федерации, г. Пенза;

Моисеенко В.А., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой травматологии и ортопедии, ГБОУ ДПО «Пензенский институт усовершенствования врачей» Министерство здравоохранения Российской Федерации, г. Пенза.

Работа поступила в редакцию 18.02.2014.