Изучение зависимости биомеханических и морфологических свойств протезирующей аллопластики от методики подшивания сеточного импланта

Вопросы хирургического лечения вентральных грыж до сих пор остаются в ряду самых важных проблем абдоминальной хирургии [1–3]. На современном этапе развития аллопластики сформирована четкая позиция о недостаточной надежности аутопластических методик при отсутствии дифференцированного подхода к их применению [4, 5]. Так, замещение грыжевого дефекта и неполноценных собственных тканей сеточными имплантами несомненно снижает частоту рецидивов [6, 7].

В связи с чем, является бесспорным, что в условиях продолжающихся научных дебатов о наилучших способах аллопластики послеоперационных грыж передней брюшной стенки необходимы и важны дальнейшие исследования, которые внесут дополнительный вклад в улучшение результатов лечения этих пациентов.

Цель исследования. Изучение зависимости биомеханических и морфологических свойств протезирующей аллопластики от методики подшивания сеточного импланта.

Материалы и методы

Исследование выполнено на базе кафедры факультетской хирургии и онкологии ФГБОУ ВО «Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского» Минздрава России. Разрешение проведения эксперимента отражено локальным этическим комитетом (ЛЭК) Саратовского государственного медицинского университета им. В.И. Разумовского (протокол ЛЭК номер 2 от 18.09.2023). Уход за животными и проведение экспериментов осуществлялись согласно основным морально-этическим принципам проведения биомедицинских экспериментов на животных, сформулированных в следующих документах: «Правила лабораторной практики в

РФ», утвержденные приказом Министерства здравоохранения и социального развития от 23.08.2010 № 708н, и «Международные рекомендации по проведению биомедицинских исследований с использованием животных», принятые Международным советом медицинских научных обществ (CIOMS) в 1985 г. В качестве биологических моделей в эксперименте использовались 36 лабораторных животных – крыс, породы «Стандарт», массой 400±50 г. В условиях экспериментальной операционной животным под общей анестезией в асептичных условиях выполнялась аллопластика сетчатым имплантом (Эсфил, РФ) по технологии sublay. Для этого после рассечения передней стенки влагалища прямых мышц живота формировали ре-тромускулярное ложе и размещали имплант размером 2х2 см, имитируя заднюю сепарационную аллопластику. Для восстановления белой линии живота укрывали имплант прямыми мышцами и передними пластинками их влагалищ. Формировали 2 группы наблюдения (по 18 оперированных крыс в каждой группе) в зависимости от способа аллопластики. В 1-ой группе производили аллопластику с фиксацией импланта сквозными П-образными швами, проведенными через мышечный массив латеральнее спигелевой линии живота, во 2-ой группе – без фиксации.

На 21-е сутки производился забор материала для биомеханического и морфологического исследований. Оценка биомеханических свойств производилась на разрывной машине «INSTRON-5944». С целью анализа данных испытаний брюшной стенки на растяжение, строили графики зависимости напряжений и деформаций от времени. Анализировали напряжение (параметр, необходимый для сравнения напряженности структурных элементов ткани, полученный путем произведения относительной разрывной нагрузки на плотность ткани; Мпа), деформацию, с максимальным значением нагрузки (Н) и модуль Юнга (модуль упругости) (Па) в момент смены фаз биомеханического поведения и в момент максимальной деформации, предшествовавшей разрыву лоскута.

Морфологическому исследованию подвергались образцы тканей из фрагментов брюшной стенки, содержащих имплантаты. Срезы окрашивали гематоксилином и эозином и пикрофуксином по Ван-Гизону для оценки общей морфологической картины.

Полученные цифровые данные с разрывной машины «INSTRON-5944» были обработаны методами вариационного математического анализа. Количественные данные в исследуемых группах были представлены в виде среднего арифметического (М), и среднеквадратического отклонения (SD; σ). Коэффициент доверия определяли как предельную ошибку выборки ∆Xср., вычисляемую по формуле ∆Xср.=tμср., т.е. предельная ошибка выборки равна t-кратному числу средних ошибок выборки [8–10]. Различия интерпретировались как достоверные при вероятности ошибки менее 5 % (p<0,05), т.е. если p>0,05, нулевая гипотеза – не отвергалась.

Результаты

В результате сравнения показателей биомеханических свойств брюшной стенки в 1-ой группе (при фиксации сеточного импланта) были получены следующие усредненные значения нагрузки (Н), напряжения (Мпа) и модуля Юнга (Па): (Н): 6,20±4,61 (σ = 3,26), (Мпа): 0,06±0,13 (σ = 0,11) и модуль Юнга (Па): 0,38±0,13 (σ = 0,10); во 2-ой группе (без фиксации сеточного импланта): (Н): 8,96±4,02 (σ = 3,15), (Мпа): 0,08±0,12 (σ = 0,10) и модуль Юнга (Па): 0,23±0,11 (σ = 0,09), что будет показано на рисунках 1–4.

Рис. 1. График зависимости деформации от времени при растяжении трех наилучших образцов 1-ой группы (с фиксацией сеточного импланта)

Fig. 1. Graph of the strain versus time dependence in tension of the three best specimens of Group 1 (with mesh implant fixation)

Исходя из данных, представленных на рисунках 1–4, следует уточнить, что до 35 секунд исследуемый материал вел себя как упругопластический, а после – уже были выявлены неупругие процессы разрушения. В связи с чем, сравнению подлежали характеристики до 35 секунд. Представляем сравнение деформаций при растяжении различных образцов:

• 1    и 2 образцы: Statistics 0.283, p-value (p-уровень значимости) 5.946e-01. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 1    и 3 образцы: Statistics 1.254, p-value (p-уровень значимости) 2.628e-01. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 1    и 4 образцы: Statistics 2.825, p-value (p-уровень значимости) 9.280e-02. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 1    и 5 образцы: Statistics 3.037, p-value (p-уровень значимости) 8.138e-02. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 1    и 6 образцы: Statistics 2.825, p-value (p-уровень значимости) 9.283e-02. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 2    и 3 образцы: Statistics 0.302, p-value (p-уровень значимости) 5.826e-01. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 2 и 4 образцы: Statistics 1.227, p-value (p-уровень значимости) 2.679e-01. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 2 и 5 образцы: Statistics 1.378, p-value (p-уровень значимости) 2.404e-01. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 2 и 6 образцы: Statistics 1.233, p-value (p-уровень значимости) 2.669e-01. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 3 и 4 образцы: Statistics 0.314, p-value (p-уровень значимости) 5.752e-01. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 3 и 5 образцы: Statistics 0.415, p-value (p-уровень значимости) 5.194e-01. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 3 и 6 образцы: Statistics 0.303, p-value (p-уровень значимости) 5.822e-01. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 4 и 5 образцы: Statistics 0.008, p-value (p-уровень значимости) 9.278e-01. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 4 и 6 образцы: Statistics 0.012, p-value (p-уровень значимости) 9.113e-01. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается);

• 5 и 6 образцы: Statistics 0.015, p-value (p-уровень значимости) 9.034e-01. Различий нет (Нулевая гипотеза принимается).

  

  Рис. 2. График зависимости напряжения от времени при растяжении трех наилучших образцов 1-ой группы (с фиксацией сеточного импланта)

  Fig. 2. Graph of stress versus time dependence in tension of three best specimens of group 1 (with mesh implant fixation)

  
  
  

  Рис. 3. График зависимости деформации от времени при растяжении трех наилучших образцов 2-ой группы (без фиксации сеточного импланта)

  
  

  Fig. 3. Graph of the strain versus time dependence in tension of the three best specimens of group 2 (without mesh implant fixation)

  
  
  

  Рис. 4. График зависимости напряжения от времени при растяжении трех наилучших образцов 2-ой группы (без фиксации сеточного импланта)

  
  

При морфологическом исследовании среди соединительной ткани, были выявлены кистозные полостные образования, ограниченные хорошей соединительнотканной капсулой, что, по данным биомеханического исследования, и обеспечило наибольшую прочность и стабильность (рис. 5). Такое соотношение компонентов свидетельствует также о наличии у гладкой мезотелиальной поверхности антиадгезивных свойств, способствующих сохранению функциональной подвижности мышц живота.

Fig. 4. Graph of stress versus time in tension of three best specimens of group 2 (without mesh implant fixation)

Обсуждение результатов

Таким образом, в ходе проведения хирургического эксперимента была подтверждена способность к формированию полноценной соединительной ткани в области дефекта. При выборе оптимальной хирургической методики пластики брюшной стенки, несомненно, следует придерживаться дифференцированного подхода к лечению, учитывающего ширину грыжевых ворот, относительный объем грыжи и показатели внутрибрюшного давления.

Рис. 5. Морфологические картина образцов тканей из фрагментов брюшной стенки, содержащих имплантаты (1-ой и 2-ой группы, соответственно) Примечание. 1) Срезы окрашены гематоксилином и эозином и пикрофуксином по Ван-Гизону; 2) Увеличение 200

Fig. 5. Morphologic patterns of tissue samples from abdominal wall fragments containing implants (Group 1 and Group 2, respectively) Note. 1) Sections were stained with hematoxylin and eosin and Van-Gizon picrofuchsin; 2) Magnification 200

Однако изучение методов установки сеточного импланта с фиксацией или без его фиксации при аллопластике передней брюшной становится все более открытым и актуальным.

При сравнении биомеханических свойств прочности протезированной брюшной стенки после фиксации импланта к мышцам и без нее было продемонстрировано, что механическая прочность брюшной стенки при моделировании задней сепарационной аллопластики по истечении 3-х недель после операции не зависит от способа фиксации импланта к мышцам. Более того, было установлено, что только до 35 секунд исследуемый материал ведет себя как упругопластический, а после – уже наблюдаются неупругие процессы разрушения.

Заключение

Ввиду внедрения разнообразных методов аллопластики передней брюшной стенки, а также отсутствия патогенетического обоснования показаний к каждому из них нами выполнена работа по изучению зависимости биомеханических и морфологических свойств протезирующей аллопластики от методики подшивания сеточного импланта. В остром эксперименте нами было доказано, что механическая прочность протезированной брюшной стенки в срок по истечении 3-х недель после операции не ухудшается при отказе от фиксации импланта к мышцам [8–10]. Однако, в связи с малой экспериментальной выборкой для дальнейшей верификации результатов необходимо увеличить количество наблюдений и продолжить экспериментальное исследование.