Применение различных способов пластики передней брюшной стенки с использованием синтетических материалов явилось переворотом в герниологии и стало «золотым стандартом» в лечении больных с вентральными грыжами. Ежегодно в мире производится около 1 млн имплантаций сетчатых протезов. В некоторых странах более 90% всех оперативных вмешательств по поводу грыж выполняется с использованием синтетических сетчатых протезов [2, 4, 6]. До недавнего времени вопрос о неблагоприятных для исхода операции явлениях, провоцируемых эндопротезами, не был в числе обсуждаемых. Однако в литературе все чаще стали публиковаться сведения о том, что имплантация сетчатых протезов запускает каскад сложных гистопатологических процессов, являющихся ответной реакцией организма на внедрение инородного тела. После оптимизма по поводу первого опыта применения синтетических материалов наступило время серьезного изучения механизмов взаимодействия имплантатов с тканями организма и характера регенераторного процесса, с одной стороны, и судьбы имплантируемого материала — с другой [3, 7, 8].

Реакция организма на имплантат определяется в основном его поверхностными свойствами: химическим составом, структурой и морфологией [5, 10]. В связи с этим существующие способы регулирования биологических свойств медицинских изделий направлены на изменение физико-химических свойств поверхности с использованием физических, химических и физико-химических методов модифицирования. Особый интерес представляют методы модифицирования, которые позволяют изменять физико-химические, структурные, функциональные свойства поверхности и не влияют на такие характеристики изделия, как его прочность, эластичность и т. д. [1, 9].

Цель нашей работы — обоснование возможности использования полипропиленовых сетчатых эндопротезов, поверхность которых модифицирована наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием, для пластики дефектов передней брюшной стенки при вентральных грыжах.

Экспериментальные исследования выполнены на 120 лабораторных крысах линии Vistar. Экспериментальные образцы эндопротезов изготовляли в научно-исследовательской лаборатории разработки и внедрения ионно-плазменных технологий Белгородского государственного национального исследовательского университета. С этой целью на хирургический сетчатый эндопротез из полипропилена было нанесено наноразмерное алмазоподобное углеродное покрытие (импульсное вакуумно-дуговое распыление графитового катода, толщина покрытия составляет приблизительно 70 нм). Экспериментальные образцы (размером 1,5×1,5 см) в стерильных условиях помещали подкожно без дополнительной фиксации. Животных выводили из эксперимента на 7, 21 и 180-е сутки. Изъятый материал (участок мышечно-апоневротического слоя передней брюшной стенки с эндопротезом) фиксировали иммерсионным способом в 10% растворе формалина. Кусочки для гистологического исследования вырезали вертикально через все слои вместе с имплантатами и заливали в парафин по стандартной методике. Срезы толщиной 5 мкм, также изготовленные перпендикулярно поверхности брюшной стенки через все ее слои, окрашивали гематоксилином и эозином. Гистологические препараты сканировали с помощью системы для сканирования, архивирования и анализа изображений Mirax Desk («Carl Zeiss»). Анализ микроскопических картин и морфометрию проводили на сканированных микропрепаратах с помощью программы PannoramicViewer 1.14. Средствами этой же программы, а также с помощью программы захвата изображений Fast Stone Capture производили микрофотографирование.

Клинические наблюдения проводили на базе хирургического отделения № 1 Белгородской областной клинической больницы Святителя Иоасафа. Под постоянным наблюдением находились 127 больных с вентральными грыжами. В основную группу вошли 75 больных, которым эндопротезирование выполняли сетчатыми эндопротезами с наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием. Контрольную группу составили 52 пациента, пластику передней брюшной стенки которым выполняли традиционным полипропиленовым сетчатым эндопротезом без покрытия. Большинство больных составили женщины — 58 (45,67%), в трудоспособном возрасте было 64 (50,39%) больных. При обследовании больных отмечали размер и занимаемую область грыжевого выпячивания, возможность свободного вправления в брюшную полость, наличие рецидивов. Использовали классификацию J. Chevrel и A. Rath, согласно которой выделяют грыжи брюшной стенки по локализации, размеру грыжевых ворот и количеству рецидивов (табл. 1).

Всех больных оперировали по способу ненатяжной пластики с расположением протеза inlay в период с 2008 по 2013 г. Оперативное вмешательство заканчивали дренированием области протезирования трубчатыми силиконовыми катетерами. После удаления дренажей проводили ультрасонографический мониторинг области послеоперационной раны, при обнаружении парапротезных скоплений жидкости выполняли пункции с эвакуацией содержимого. В послеоперационном периоде учитывали объем и характер жидкостных скоплений, цитокиновый профиль раневой жидкости (определяли концентрацию цитокинов TNFα, IL-1β, 2, 6, 8, 10 и IL-1RA на 1, 3, и 7-е сутки после имплантации).

При подкожной имплантации экспериментальным животным сетчатых эндопротезов из полипропилена без углеродного покрытия (контрольная группа) совокупность наблюдаемых реакций отражала типичную последовательность изменений в зоне введения инородного тела. При этом воспалительные изменения сохранялись довольно долго — на 14-е сутки имелась грануляционная ткань с признаками неполной зрелости, очаги воспалительной реакции присутствовали даже через 6 мес. На ранних сроках выявлялась гигантоклеточная реакция макрофагов на инородное тело — имплантат, которая нарастала в интервале с 7 до 14 сут. Через 6 мес имплантат полностью инкапсулировался. Однако сформированная соединительнотканная капсула была неоднородной: участки преобладающего фиброза, даже с очагами гиалиноза, сочетались с зонами воспалительной инфильтрации. На внутренней поверхности определялись клетки типа эпителиоидных гистиоцитов. Не наблюдалось полной интеграции структур капсулы в окружающую соединительную ткань — между ними четко прослеживалась граница (рис. 1 и далее).

При подкожной имплантации сетчатых эндопротезов, поверхность которых была модифицирована алмазоподобным углеродным покрытием (основная группа), заметные различия определялись уже на 7-е сутки и проявлялись более ранним формированием фибробластического компонента в грануляционной ткани, что отражали результаты подсчета относительного количества клеточных элементов в составе инфильтратов. На 14-е сутки фибробласты с морфологическими признаками функционально активных форм составляли 60—70%, в этот срок явно определялись зоны формирования аморфного и волокнистого компонентов межклеточного вещества. Одним из наиболее существенных отличий во все сроки наблюдения являлось отсутствие гигантоклеточной трансформации макрофагов и формирования клеток инородных тел. В отдаленные сроки (6 мес) выявлена полная биоинтеграция имплантата в подкожную соединительную ткань в виде ареактивной инкапсуляции соединительной тканью, непосредственно связанной с окружающими структурами. Воспалительных и других реактивных изменений не отмечалось (рис. 2).

Следующим этапом работы стали клинические исследования, направленные на оценку результатов протезирующей пластики при вентральных грыжах с использованием предложенных нами эндопротезов. Первоначально мы провели анализ экссудативной реакции тканей в области хирургического вмешательства в послеоперационном периоде, для чего оценили суточную продукцию отделяемого по дренажам подкожной жировой клетчатки. Сравнительный анализ выявил значительные различия в длительности экссудации у больных исследуемых групп во все сроки наблюдения. Так, в основной группе средний срок экссудации по дренажам составил 3,14±0,2 сут, дренажи были удалены через 3,46±0,4 сут после операции. В контрольной группе эти показатели составили 5,01±0,9 и 5,57±0,9 сут соответственно (р<0,05). При ультразвуковом мониторинге отграниченные жидкостные парапротезные образования выявлены у 18 (34,6%) больных контрольной и у 9 (12%) больных основной группы. Следует отметить, что в контрольной группе для полной санации сером потребовалось выполнить 3,1±0,8 пункции под ультразвуковым контролем, тогда как в основной группе — 1,55±0,2 пункции (р<0,05). В динамике выявлены значительные различия как в объеме эвакуируемой при каждой пункции жидкости, так и в количестве пункций, необходимых для адекватной санации парапротезных скоплений жидкости. Это характеризовалось меньшим объемом аспирируемой жидкости при пункции и достоверно меньшим числом пункций, потребовавшихся для полной санации.

Сравнительный анализ цитокинового профиля в раневом экссудате в 1-е сутки после операции показал, что для больных обеих групп характерны довольно высокие концентрации как про-, так и противовоспалительных цитокинов. При исследовании IL-2 и IL-6, относящихся к группе провоспалительных агентов, у больных основной группы отмечены достоверно более низкие показатели, чем у больных контрольной, тогда как в 1-е сутки послеоперационного периода уровень противовоспалительного IL-1 RA в основной группе оказался значительно выше, чем в контрольной. В дальнейшем различия в динамике цитокинового профиля исследуемых групп становились еще более выраженными. Это характеризовалось прогрессивным достоверным снижением концентраций провоспалительных цитокинов IL-1β и IL-8 у больных основной группы при относительной стабильности их уровней в контрольной группе на протяжении всего срока наблюдения. Концентрация же провоспалительного цитокина IL-6, наоборот, в контрольной группе прогрессивно возрастала и достигала максимальных значений к 7-м суткам, тогда как в основной группе она оставалась практически неизменной во все сроки наблюдения. При анализе динамики противовоспалительных цитокинов IL-10 и IL-1RA в исследуемых группах выявлены определенные закономерности. При относительной стабильности концентрации IL-10 в раневом экссудате больных контрольной группы во все сроки исследования в основной группе происходило незначительное повышение его уровня. Концентрация IL-1RA в раневой жидкости основной группы уже в 1-е сутки достоверно превышала его концентрацию у больных контрольной группы. На 3-и сутки наблюдения у больных контрольной группы происходило его резкое достоверное снижение, достигшее своего минимума по сравнению с показателями в предыдущий срок внутри группы и по сравнению с показателями у больных основной группы. У больных основной группы уровень противовоспалительного IL-1RA на 7-е сутки послеоперационного периода достигает максимальных значений (табл. 2).

Таким образом, сравнительный анализ цитокинового профиля в раневой жидкости у больных после эндопротезирования передней брюшной стенки выявил довольно серьезные различия, которые характеризовались более низким уровнем провоспалительных цитокинов IL-2 и IL-6 и более высоким уровнем противовоспалительного цитокина IL-1RA в основной группе по сравнению с контрольной.

Проведенные нами экспериментальные исследования реакции тканей при подкожной имплантации сетчатых полимерных эндопротезов, поверхность которых модифицирована наноразмерным алмазоподобным углеродным покрытием, показали, что они обладают большей биосовместимостью и лучшей биоинтеграцией в окружающую соединительную ткань в процессе инкапсуляции в отдаленные сроки, чем аналогичный полимерный материал без покрытия. Применение предложенных нами эндопротезов при протезирующей пластике у больных с вентральными грыжами позволило снизить выраженность локальной воспалительной реакции в зоне вмешательства и тем самым сократить число экссудативных осложнений в раннем послеоперационном периоде.