Методы остеосинтеза грудины в лечении и профилактике осложнений срединной стернотомии

Срединная стернотомия остается доступом выбора при операциях на сердце, магистральных сосудах, крупных воздухоносных путях и одномоментных, двусторонних операциях на легких [7, 15]. Согласно данным мировой литературы, такие послеоперационные осложнения после срединной стернотомии, как несостоятельность швов грудины, острый медиастинит и остеомиелит грудины и ребер формируются у 2–6% пациентов [13, 15]. Послеоперационное расхождение грудины может привести не только к дискомфорту и дыхательной дисфункции, но и способствовать развитию инфекции, как поверхностной, так и медиастинальной. Расхождение грудины – это одно из самых тревожных кардиохирургических осложнений. Несращение грудины после стернотомии требует существенных экономических затрат из ресурсов службы здравоохранения и оказывает большое влияние на выживание пациента [13, 17, 32].

Существенное значение имеют такие интраоперационные факторы риска развития осложнений срединной стернотомии, как методики ушивания и фиксации грудины, а также тип используемого шовного материала [23]. Среди этиологических факторов необходимо отметить использование стальных проволочных швов. Плановое закрытие срединной стернотомии у взрослых пациентов часто проводится с применением 5–9 проволочных швов, изготовленных из некорродирующего металла. M.D. Meeks [34] et al. обнаружили переломы стальных стернальных швов у 26% пациентов с послеоперационным СМ. Разрушение стальных швов проявляется клинически еще до появления медиастинита (87,5%). Среднее время до разрушения стальных швов составляет 14 дней (до 48 дней). Переломы швов чаще происходили в головной части шва, имеющей форму восьмерки [34]. Риск прорезывания проволоки через кость зависит от диаметра проволоки и увеличивался при остеопорозе, при неточной костной аппозиции, а также при избыточной подвижности грудной клетки у пациентов с заболеваниями дыхательных путей [3, 10]. Разрыв стальной проволоки наблюдался при физической активности молодых пациентов. Поэтому выбор метода и материала для первичного закрытия грудины после операций с доступом через срединную стернотомию важен, особенно у пациентов группы риска развития послеоперационного СМ.

У больных с неинфицированным послеоперационным диастазом грудины и ее нестабильностью либо у больных с послеоперационным СМ как завершающий этап лечения (после купирования инфекционного процесса путем хирургических обработок с санацией грудины и переднего средостения, корректной антибиотико-терапии, вакуумного лечения либо проточно-промывного дренирования и перевязок) целесообразным является восстановление целостности каркаса грудины. Это положительно влияет на биомеханику дыхания и препятствует развитию таких осложнений, как, например, грыжи передней грудной стенки.

Методы восстановления целостности каркаса грудины

Наиболее распространенным методом стернорафии является шов стальной проволокой (существуют различные схемы) или полиэфирным материалом в различных модификациях, однако при использовании данных материалов, особенно при повторной стернорафии, нередким является рецидив несостоятельности шва грудины с фрагментацией грудины [14]. В литературе имеются данные, указывающие на то, что при развитии послеоперационной несостоятельности шва грудины попытки восстановления целостности каркаса грудины стандартными методами (стернорафия металлической проволокой) в большинстве случаев не достигают поставленной задачи, а лишь способствуют дальнейшей фрагментации грудины [18, 34]. Широко известна техника закрытия грудины, разработанная Robicsek, при которой происходит укрепление шва грудины швами, расположенными парастернально вокруг реберных хрящей [41], также известны другие модификации проволочного шва [5, 25]. Однако в связи с неудовлетворенностью результатами лечения послеоперационной несостоятельности шва грудины с использованием обычной металлической проволоки в последние годы были разработаны различные альтернативные методы восстановления целостности грудины.

Применение различных альтернативных металлических конструкций для стернального ресинтеза. Одним из наиболее известных альтернативных методов стернального ресинтеза является метод стернального закрытия с использованием термореактивных зажимов, изготовленных из нитинола (NiTi). Было показано, что использование таких термореактивных зажимов снижает частоту местных осложнений и является более безопасным и менее инвазивным методом стернального ресинтеза по сравнению с проволочной фиксацией [21, 28, 31, 38, 43, 48, 49].

При стернальном закрытии с помощью таких зажимов (thermoclips) распределение давления осуществляется через более широкую площадь, чем при применении проволочных лигатур, потому что зажимы имеют больший диаметр в точке контакта с тканью [38, 43]. Этот метод обеспечивает сравнительно легкую фиксацию и относительно быстрое удаление зажимов. После хирургической обработки и последующего консервативного ведения (возможно, с использованием вакуумного метода закрытия раны) удаляют инфицированные сосудистые протезы или заменяют трансплантаты. Если ресинтез грудины достижим, то использование термореактивных зажимов предпочтительнее стальной проволоки. Зажимы изготавливают из нитинола (Ni-Ti), сплава, который содержит примерно одинаковую пропорцию никеля и титана и является термореактивным. Каждый зажим измеряется, и выбор осуществляется на основании того, что зажим должен быть на 5–8 мм меньше, чем ширина грудины [31]. Зажим вставляется в межреберья через отверстия, близко расположенные к краю грудины. Обычно 3–4 зажима достаточно для достижения стабильности грудины. Метод может использоваться в комбинации с проволочными швами в верхней и нижней третях грудины [28, 38]. Vohra et al. опубликовали статью о применении термореактивных нитиноловых зажимов Flexigrips (Preasidia SRL, Bologna, Italy) для лечения стернальной нестабильности без доступа в средостение. Четыре зажима Flexigrips (1 на рукоятку и 3 на тело грудины) накладывают с использованием специального аппликатора [47], что является главным преимуществом этой техники.

Однако применение зажимов из никелида титана не лишено своих недостатков, и при их использовании в лечении послеоперационного СМ и расхождения грудины развитие осложнений все же возможно [12, 35]. Одним из осложнений является отделение термореактивных зажимов от грудины в позднем послеоперационном периоде в связи с неправильным измерением расстояния между межреберьями [16]. Техника измерения грудины до стернотомии, описанная Ooi et al., отчасти помогает преодолеть эти проблемы [32]. M. Tavlasoglu et al. разбирают клинический случай, свидетельствующий о чрезвычайной важности правильного выбора размеров зажимов, изготовленных из никелида титана [16]. Авторы подчеркивают, что при неадекватном подборе размера зажимов возможно их смещение и открепление от грудины с последующим расхождением и инфицированием грудины [16]. Для предотвращения нового расхождения грудины и повторной стернальной ревизии авторы предлагают модифицированную технику Робишека (the Robicsek modification technique) [41], при которой свободный латеральный край грудины усиливают вертикальными стальными швами, так что наложение зажимов становится более прочным [16]. M. Tavlasoglu et al. полагают, что измерения с использованием зажима Бакхауса более точные, и советуют использовать зажим Бакхауса, а не кронциркуль, чтобы измерять поперечный диаметр между свободными краями грудины на уровне межреберий, потому что использование кронциркуля может вести к завышенным размерам, особенно в процессе обучения [16].

С одной стороны, использование зажимов менее трав- матично по сравнению с проволочными швами, так как не требуется полной диссекции ретростернального пространства, но, с другой стороны, эффективность зажимов может быть снижена из-за того, что они не могут быть помещены полностью вкруговую вокруг тела грудины, что повышает риск смещения зажимов [31]. Безусловно, поверхность соприкосновения у зажимов больше, чем у проволочных швов [38], но этого все же может быть недостаточно для полной стабилизации. А. Plass et al. сообщают, что термореактивные зажимы были использованы у трех пациентов вместо обычных стальных проволочных швов. У этих трех пациентов не было никаких специфических факторов риска осложнений заживления раны, однако у одного пациента возникло осложнение, когда левые части зажимов полностью оторвались и прорвали кость с левой стороны грудины. А. Plass et al. ставят вопрос о показаниях для использования термореактивных зажимов. Авторы отмечают, что качество костной ткани грудины является важным фактором особенно при наличии сильного остеопороза или множественных переломов [29].

Несмотря на малую травматичность, зажимы из ни-келида титана, установленные через отверстия в межреберьях, особенно с левой стороны, могут повреждать левое легкое с возможным развитием пневмоторакса [47]. Если в ретростернальном пространстве присутствует выраженный спаечный процесс, эффективность зажимов может быть снижена, и их установка может вызвать серьезное ретростернальное кровотечение, если произойдет повреждение аортокоронарных шунтов или спаек [29].

J. Broadhurst et al. приводят клинический случай использования термореактивных зажимов у 83-летнего пациента, имевшего высокий риск. Исходное послеоперационное восстановление пациента было не осложненным. Однако на 7-й день пациент упал и ударился о металлический край кровати, что привело к прямой травме грудины. Клиническое исследование и рентгенограмма подтвердили повреждение грудины с переломом нижнего термозажима. Пациенту была проведена повторная операция, где было обнаружено, что нижний термозажим сломан, средний выбит, верхний был еще in situ . В связи со множественными переломами грудина была воссоединена с помощью стальных проволок. Приведенный выше случай демонстрирует, что при сильном механическом воздействии на грудину термозажимы могут сломаться [12].

Еще одним методом восстановления целостности каркаса грудины, при котором применяется конструкция из никелида титана, является метод восстановления целостности каркаса грудины с использованием трубчатого плетеного имплантата из никелида титана, изготовленного из нитей сплава марки ТН-10. Положительными чертами данного метода является относительная эластичность имплантата, препятствующая прорезыванию половин грудины, способность имплантата к миллионам циклов обратимой деформации, предотвращающая разрывы конструкции, а также пористая структура, способствующая прорастанию имплантата окружающими тканями и надежной фиксации имплантата. Однако, как и большинство методов остеосинтеза грудины, метод не применим у больных с выраженной фрагментацией половин грудины, а также у больных с наличием воспалительного процесса [1, 2].

Другим альтернативным методом восстановления целостности каркаса передней стенки грудной клетки у пациентов с осложнениями срединной стернотомии является использование различных специальных металлических пластин, которые могут крепиться к ребрам с помощью шурупов либо закрепляться с помощью проволоки. Данный метод не требует массивной ретростернальной диссекции, однако эта техника требует формирования значительных тканевых лоскутов, чтобы обнажить ребра. Принципам и манипуляциям с пластинчатой системой легко обучиться, хотя эта система должна быть использована очень осторожно, так как возможно серьезное повреждение сердца и легких [29]. “Мостовое” соединение поверх отсутствующих костных структур возможно лишь с использованием стернальных пластинок [26].

Были изучены результаты реконструкции грудины с использованием Modular Sternal Cable System© (MSCS) у 11 пациентов с диастазом грудины после кардиохирургических операций. 73% пациентов имели в анамнезе инфекцию грудины. В результате лечения у 6 пациентов (54,5%) развилась глубокая инфекция стернальной раны, что во всех случаях привело к необходимости удаления конструкции. Еще в одном случае потребовалось удаление конструкции в связи с длительно сохраняющейся болью в области оперативного вмешательства. В данном исследовании авторы предположили, что высокая частота развития раневой инфекции при применении данного приспособления может быть связана с дизайном конструкции, приводящим к нарушению костной микроциркуляции [52].

Недавно был внедрен новый прибор Sternal Talon (KLS Martin, Jacksonville, FL) для остеосинтеза грудины. Использование этого прибора у 24 пациентов с осложнениями срединной стернотомии (из них в 8 случаях одновременно с пластикой мышечным лоскутом) позволило достичь соединения грудины у 23 из 24 пациентов; однако 4 пациентам потребовалась повторная операция. Производитель заявляет, что перед применением данного устройства необходимо измерять ширину и толщину грудины, и адекватная фиксация может быть достигнута только при правильном подборе имплантата; у некоторых пациентов на основании результатов измерения ширины грудины, толщины грудины либо межреберных расстояний должно быть принято решение о необходимости использования иных методов закрытия грудины [27, 44].

Использование костных трансплантатов для закрытия дефектов передней стенки грудной клетки после стернотомии. M. Lusini et al. впервые сообщили о технике стернального ресинтеза в кардиохирургии с использованием аутологичного костного имплантата и аутологичного геля, полученного из тромбоцитов, и описали послеоперационное ведение и исход лечения пожилого пациента. Контрольное обследование через 4 мес. после операции подтвердило полное заживление места расхождения грудины с образованием твердой соединяющей кости [40].

Был описан метод восстановления целостности грудной клетки у пациента с массивным дефектом после остеомиелита грудины после кардиохирургической операции с использованием аутологичного фрагмента лопа- точной кости на сосудистой ножке, который был фиксирован пластинами к ребрам и ключицам. Авторы сообщают о хорошем функциональном и эстетическом результате через 5 лет наблюдения [45].

C. Ersoy et al. описали воспроизводимый сэндвич-метод с использованием аллографта малой берцовой кости. Метод облегчает наложение металлических швов, создавая билатеральные зоны посадки для швов с обеих сторон грудины [19].

Описан метод лечения обширных дефектов передней стенки грудной клетки после глубоких осложнений срединной стернотомии с применением аллогенного костного трансплантата грудины, не содержащего живых клеток костного мозга. Для поперечной стабилизации были использованы титановые пластины. Авторы сообщают о применении данного метода у 10 пациентов с массивными пост-стернотомическими дефектами. При этом у 6 пациентов заживление произошло без осложнений, в 3 случаях потребовалось наложение вторичных швов на мягкие ткани, 1 пациент с отсутствием заживления раны и тяжелыми сопутствующими осложнениями умер через 6 мес. после операции. Авторы утверждают, что им удалось добиться хорошей стабильности грудной клетки и удовлетворительного косметического эффекта за время наблюдения с медианой 14,1 мес., однако отмечают необходимость сравнительных исследований с другими методами и оценки долгосрочных результатов [39, 46].

Примеры комбинированных методов пластического закрытия при послеоперационном СМ. Выполнение первичного закрытия осложненных дефектов грудины часто невозможно. M.H. Zor et al. опубликовали опыт лечения 5 пациентов с тяжелым остеомиелитом грудины и деструкцией грудины после реваскуляризации миокарда, согласно которому техника с использованием ячеистого титанового имплантата в сочетании с торакоомен-топластикой и пластикой лоскутом прямой мышцы живота позволяет выполнять жесткое и стабильное закрытие грудины в осложненных случаях [42].

Sansone et al. описали использование лоскутной пластики в сочетании с применением металлических пластинок для стабилизации грудной стенки у пациентов с обширной резекцией грудины по поводу послеоперационного остеомиелита. В 3 случаях (60%) рукоятка грудины была полностью удалена: в случае верхней стернэк-томии стабильность грудной стенки была достигнута без металлических пластин; в 2 случаях для стабилизации грудной стенки потребовалось использование 3 металлических пластинок (STRATOS™ System) у каждого пациента, зафиксированных на 2, 3 и 4-м ребрах. Пластинки были проведены сквозь сальниковый лоскут с целью частичного покрытия устройств. Авторы заключили, что использование трансоментальных титановых пластинок может обеспечить стабильность грудной стенки после обширной резекции грудины [51].

При сохранении целостности половин ранее рассеченной грудины можно осуществлять комбинированный реостеосинтез зажимами из нитинола с эффектом памяти формы, стальной проволоки или полиэфирными лигатурами и сетки из титана, которая служит ранним фиксирующим компонентом и основой прочного соедини- тельно-тканного рубца передней грудной стенки в сочетании с пластикой мышечными лоскутами [50].

Профилактика развития послеоперационного СМ и нестабильности грудины. В литературе имеются данные о профилактической целесообразности фиксации грудины после кардиохирургических операций различными альтернативными методами (например, пластины SternaLock – производства Biomet, или Engimplan; конструкции Talon; зажимы из никелида титана Flexi-Grip; система ZipFix), особенно у пациентов группы риска развития послеоперационной нестабильности грудины и СМ [6, 8, 27, 36].

Например, J. Bejko et al. [30] оценили эффективность стандартной техники стернорафии проволочными швами и метода с использованием термореактивных нити-ноловых зажимов (Flexigrip; Praesidia SRL, Bologna, Italy). Общая встречаемость осложнений стернальной раны была выше в группе проволочных швов [30]. В другом исследовании C.W. Snyder et al. [37] начали выполнять первичное закрытие грудины титановыми пластинами по следующим показаниям: ожирение, физически тяжелая работа, остеопороз грудины или интраоперационный поперечный перелом грудины. Пациентов, которым было проведено такое закрытие, сравнивали с группой контроля, в которую входили пациенты с высоким риском, которым для закрытия грудины использовали проволочный шов. Было сделано заключение, что закрытие с помощью пластин имеет преимущества по сравнению с закрытием проволочными швами в раннем послеоперационном периоде, но не предотвращает поздние осложнения со стороны раны у пациентов с остеопорозом или сильным ожирением [37].

Было разработано устройство для фиксации грудины посредством 8-образных швов, изготовленных из плоской проволоки. Использование этого прибора (FlatWire Figure 8 sternal fixation device, Penn United, USA) может уменьшить частоту развития осложнений срединной стернотомии за счет положительных биомеханических свойств создаваемых швов [9]. A.N. Boustany et al. подчеркивают, что нужно продолжать исследования этого метода для подтверждения отдаленных исходов [11].

В исследовании по изучению результатов применения Sternumband® – Ethicon® в сравнении с применением обычной стернорафии металлической проволокой у пациентов группы риска развития СМ после кардиохирургических операций было обнаружено статистически значимое снижение частоты развития диастаза грудины в группе пациентов, у которых стернорафия выполнялась с использованием steel bands. Статистически значимых различий в частоте развития медиастинита не было обнаружено [53].

Профилактическое применение альтернативных приспособлений для жесткой фиксации грудины не лишено недостатков. Например, было обнаружено, что закрытие грудины с использованием ленточных швов (sternal bands) в сочетании со стальной проволокой, в сравнении с использованием только стальной проволоки, значительно чаще приводило к необходимости удаления материалов, использованных для закрытия грудины в свя- зи с раздражением кожи и дискомфортом, связанным с кончиком имплантированной ленты [24].

Имплантаты, изготовленные из биодеградируемых материалов, для первичного закрытия грудины после кардиохирургических операций. Как альтернативу для закрытия раны при полной срединной стернотомии используют рассасывающиеся швы и спицы. По данным компьютерной томографии, после данных операций у пациентов с факторами риска тоже иногда происходит расхождение грудины, но оно не требует повторной операции. Использование этой техники эффективно у правильно подобранных пациентов без факторов риска [22].

Биорассасывающиеся поли-L-лактидные (П-L-ЛА) стержни применяют для укрепления закрытия стернальной раны во время кардиохирургических операций. Однако у этих стержней нет остеокондуктивности. Были разработаны новые биорассасывающиеся стернальные стержни с остеокондуктивностью, изготовленные из некальцинированного гидроксиапатита и П-L-ЛА (НКГА-П-L-ЛА) [4].

H. Iida et al. накладывали на грудину три рассасываемых 8-образных шва. Краниальную сторону шва накладывали через рукоятку грудины, остальные – через межреберные пространства. Завязывали швы 6–7 раз. Использовали полиглактиновые швы № 2 (n=150) и двойные петлевые монофиламентные полигликонатные швы № 1 (n=150). Оба вида швов коммерчески доступны. Никому из пациентов не потребовалась ревизия грудины из-за кровотечения и тампонады, и ни у кого не развилась инфекция и медиастинит. У 5 пациентов возникла серома и/или нестабильность грудины в сроки более 2 недель после операции, но никому из них не понадобилась хирургическая повторная фиксация грудины; эти пациенты имели диабет, хроническую почечную недостаточность, аутоиммунное заболевание и/или хронические заболевания легких. Ни у кого из группы полигликоната не возникли проблемы с грудиной [20].

Заключение

Различные альтернативные приспособления для закрытия грудины были разработаны в связи с недостатками рутинной методики стернорафии металлическим швом. Новые методы и приспособления снижают риск развития диастаза грудины, однако ни одно из разработанных устройств не лишено недостатков, и далеко не все они могут быть с успехом использованы для повторной реконструкции грудины при уже развившемся СМ.

Таким образом, проблема профилактики и лечения послеоперационного диастаза грудины по-прежнему актуальна. Несмотря на то, что к настоящему времени разработаны различные альтернативные приспособления для реостеосинтеза грудины, результаты лечения данной категории больных далеки от удовлетворительных. Объемные и массивные конструкции для ресинтеза грудины, обладающие сложной конфигурацией и большой площадью поверхности, могут поддерживать персистенцию воспалительного процесса в инфицированной об- ласти у пациентов со СМ. Поэтому совершенствование методов профилактики и лечения послеоперационного диастаза грудины, разработка методов остеосинтеза грудины после срединной стернотомии являются перспективными задачами современной кардиоторакальной хирургии.

Исследование частично выполнено при поддержке государственного задания “Наука”, № проекта 4.1660.2016.