Срединная стернотомия и ее малоинвазивные варианты — наиболее распространенный доступ к сердцу, магистральным сосудам и органам средостения. Одной из актуальных проблем кардиоторакальной хирургии является нестабильность грудины после срединной стернотомии. Частота развития нестабильности, по данным литературы, составляет до 8% [1—3], при этом частота развития рецидива нестабильности грудины после попыток реостеосинтеза может возрастать до 25% [4, 5]. По нашим данным, рецидив нестабильности грудины развивается в 6% наблюдений, у большинства таких пациентов в анамнезе отмечено более двух попыток реостеосинтеза.

Среди способов реконструкции грудины выделяют пластику аутоматериалом (мышечными лоскутами и лоскутом большого сальника), алломатериалом (различные способы остеосинтеза) и их комбинациями [6—8]. Среди современных материалов для пластики дефектов грудной локализации свое место занимают титановые сетчатые эндопротезы [6, 7, 9]. Однако работ, оценивающих биологическую совместимость и микроскопическую картину титановых эндопротезов в лечении нестабильности грудины, не найдено.

Представляем два клинических наблюдения пациентов, которым в связи с послеоперационной нестабильностью грудины была выполнена комбинированная торакопластика титановым сетчатым эндопротезом. В отсроченном периоде были выполнены эксплантации эндопротезов.

Цель исследования — изучение морфогенеза процессов репаративной регенерации и оценка интеграции титановых сетчатых эндопротезов при комбинированной торакопластике в окружающие ткани через 1 год и через 5 лет после имплантации.

Материал и методы

Проведено ретроспективное исследование, включившее двух пациентов мужского пола, оперированных в 2014 г. и 2016 г. В анамнезе у обоих выполнены шунтирующие операции на сердце, осложнившиеся развитием нестабильности грудины. В нашем центре в 2014 г. и 2017 г. им выполнена комбинированная торакопластика титановым сетчатым эндопротезом в качестве метода стабилизации грудной стенки. В первом клиническом наблюдении, у больного 66 лет, выполнена эксплантация эндопротеза по поводу болевого синдрома. У второго пациента, 60 лет, в ходе иссечения лигатурного свища выполнена частичная резекция титанового эндопротеза. Оба гистологических материала подвергнуты электронно-микроскопическому исследованию.

Трансмиссионная электронная микроскопия (ТЭМ). Для проведения электронно-микроскопического исследования вырезали кусочки ткани размером приблизительно 1 мм³, фиксировали в 2,5% растворе глутарового альдегида и 1% растворе четырехокиси осмия. Затем материал обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации (50%, 70%, 96% и 100%), после чего пропитывали в смеси «окись пропилена — аралдитовая смола». Капсулы с материалом заливали аралдитовой смолой и помещали в термостат при температуре 60°C на 2 сут. Из полученных блоков готовили полутонкие срезы толщиной 1,5—2 мкм. После этого срезы окрашивали толуидиновым синим. После предварительного светомикроскопического исследования полутонких срезов вырезали пирамидки с таким расчетом, чтобы поверхность среза приходилась на интересующий нас участок. Ультратонкие срезы, толщиной 100—200 нм, получали на ультрамикротоме фирмы LKB (Швеция). Ультраструктурно изучали препараты при помощи электронного микроскопа JEM 100-CX (JEOL, Япония) в трансмиссионном режиме (ТЭМ) при ускоряющем напряжении 80 кВ.

Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ). Для исследования в СЭМ биоптаты фиксировали в 2,5% растворе глутарового альдегида и 1% растворе четырехокиси осмия. Затем материал обезвоживали в растворах ацетона возрастающей концентрации (50%, 70%, 96% и 100%), высушивали, фиксировали на предметном столике, напыляли тонкий слой меди методом ионного напыления в аппарате Vacuum evaporator JE 4C (JEOL, Япония) и изучали с использованием электронного микроскопа EM-ASID-4D ultrahigh resolution scanning system (JEOL, Япония).

Клиническое наблюдение 1

Пациент А., 66 лет, в январе 2013 г. выполнена операция аортокоронарного и маммарокоронарного шунтирования по поводу ишемической болезни сердца. Послеоперационный период осложнился развитием нестабильности грудины, по поводу чего оперирован в объеме реостеосинтеза грудины. Спустя 6 мес после операции у пациента возник рецидив послеоперационной нестабильности грудины с наличием поперечных переломов и с фрагментацией тела грудины. Госпитализирован в НМИЦ хирургии им. А.В. Вишневского Минздрава России, 16.04.14 выполнены удаление металлоконструкций грудины с резекцией ложного сустава и комбинированная торакопластика с применением фиксаторов из никелида титана и титанового сетчатого эндопротеза. Послеоперационный период гладкий. Спустя 6 мес появились болевой синдром и чувство жжения в проекции грудины при физической нагрузке и в покое. Заболевания сердца были исключены. При инструментальных методах исследования грудина конгруэнтна, послеоперационный рубец состоятельный, без признаков воспаления, грудина при пальпации на всем протяжении стабильна. Ввиду нарастания болевого синдрома принято решение выполнить эксплантацию эндопротеза.

Ход операции. Положение больного на спине с приведенными вдоль тела руками. Иссечен послеоперационный рубец. Визуализирован сетчатый титановый эндопротез, плотно сросшийся с поверхностной костной пластинкой грудины и проросший соединительной тканью (рис. 1).

Рис. 1. Интраоперационная фотография: полное формирование фиброзной капсулы по периметру эндопротеза (интеграция эндопротеза).

Под титановым эндопротезом визуализированы стальные титановые лигатуры и фиксатор из никелида титана. Грудина консолидирована на всем протяжении. Выделить титановый эндопротез из сращений не представляется возможным. Эндопротез рассечен над металлическими конструкциями, в нижней трети тела грудины, и удален из сращений единым блоком.

Послеоперационный период гладкий, выписан на 6-е сутки после операции. Боль прекратилась.

Результаты ТЭМ-исследования показали, что через 1 год после имплантации сетчатого эндопротеза из титана тканевый регенерат, заполняющий ячейки титановой сетки, имел фибриллярное строение с большим количеством мелких сосудов и единичными фиброцитами (функционально малоактивными клетками, выполняющими в основном опорную функцию) (рис. 2, а, б). Коллагеновые волокна плотно окружали титановые нити. Признаки воспаления отсутствовали.

Рис. 2. Микрофотографии соединительнотканного регенерата в зоне сетчатого эндопротеза из титана через 1 год после имплантации.

а — интеграция эндопротеза из титана в ткани, округлые дефекты — места нахождения титановых нитей в поперечном сечении, окраска толуидиновым синим; б — фиброцит среди коллагеновых волокон (ТЭМ, ×12 000); в — плотное обрастание имплантата соединительной тканью за счет упорядоченного расположения соединительнотканных волокон (СЭМ, ×500).

При СЭМ установлено, что ячейки титанового эндопротеза заполнены тканевым регенератом. Коллагеновые волокна, образуя своеобразные муфты, интимно прилежали и как бы наползали в составе соединительнотканного регенерата на нити эндопротеза. Прорастание сквозь сетчатую структуру имплантата направленных соединительнотканных пучков обеспечивало стабильность и прочность нахождения сетки в тканевом регенерате (рис. 2, в).

Клиническое наблюдение 2

Пациент С., 60 лет, в 2017 г. выполнено аортокоронарное и маммарокоронарное шунтирование по поводу ишемической болезни сердца. В послеоперационном периоде нагноение послеоперационной раны. Диагноз: послеоперационный остеомиелит грудины, нестабильность грудины. Проведено этапное хирургическое лечение с санацией гнойного очага. Завершающим этапом выполнена комбинированная торакопластика с использованием титанового сетчатого эндопротеза. Через 5 лет появился свищ в проекции верхней трети послеоперационного рубца, с предварительным диагнозом «рецидив хронического послеоперационного остеомиелита грудины» госпитализирован в НМИЦ хирургии им. А.В. Вишневского Минздрава России. Признаков рецидива нестабильности грудины не выявлено (рис. 3).

Рис. 3. КТ-3D-реконструкция грудины.

а — до обращения в центр в 2017 г., б — через 5 лет после торакопластики.

Выполнена КТ-фистулография. По данным фистулографии отмечен затек контрастного препарата в проекции мягких тканей над зоной эндопротеза (рис. 4).

Рис. 4. МСКТ-фистулограмма, сагиттальная реконструкция.

1 — область распространения контрастного препарата; 2 — зона фиксации эндопротеза.

Ход операции. Свищ предварительно прокрашен раствором бриллиантового зеленого. Иссечена верхняя треть послеоперационного рубца, несущая свищ. По ходу свища иссечены мягкие ткани передней грудной стенки. Большие грудные мышцы отсепарованы до парастернальных линий. Выявлен затек в проекции медиального края большой грудной мышцы — лигатурный свищ, его иссекли. Грудина стабильная (см. рис. 4).

Установленный ранее сетчатый эндопротез полностью интегрирован в переднюю костную пластинку грудины. Визуальных признаков наличия остеолитических очагов нет. С целью морфологического исследования выполнена полнослойная биопсия тканей в зоне установки эндопротеза в проекции рукоятки грудины. Далее произведено пластическое закрытие раны лоскутами больших грудных мышц. Время операции 50 мин. Кровопотери не было. Пациент выписан в удовлетворительном состоянии на 9-е сутки после операции.

При проведении морфологического исследования фрагментов тканевого регенерата через 5 лет после имплантации эндопротеза из титана выявлена полная его интеграция в окружающие ткани. Для пучков коллагена была характерна направленность вдоль нитей имплантата с образованием соединительнотканных капсул в виде муфт вокруг титановых нитей. Коллагеновые волокна образовывали в ячейках титановой сетки своеобразную разнонаправленную решетку, что способствовало формированию единого тканевого регенерата с высокой прочностью соединения с имплантатом (рис. 5, а, б).

Рис. 5. Микрофотографии соединительнотканного регенерата в зоне сетчатого эндопротеза из титана через 5 лет после имплантации.

а — разнонаправленные коллагеновые волокна в зоне имплантации (окраска толуидиновым синим); б — соединительнотканная капсула, образованная вокруг титановой нити, светлое пространство — место нахождения нити (ТЭМ, ×14 000); в — тканевый регенерат с интегрированными нитями из титана (СЭМ, ×200).

Таким образом, через 5 лет после имплантации эндопротеза из титана отмечены отсутствие воспаления и реакции на инородное тело и полная его интеграция в окружающие ткани (рис. 5, в).

Обсуждение

При резекциях грудино-реберного комплекса зачастую формируются обширные раневые дефекты. С целью отграничения плевральной полости или переднего средостения применяют сетчатые эндопротезы [6, 7]. Среди них часто используют нерассасывающиеся синтетические эндопротезы, состав которых включает полипропилен, полиэстер или политетрафторэтилен. Отрицательной стороной применения синтетических сетчатых эндопротезов является их инфицирование в 10—25% случаев [7].

Альтернативой синтетическим эндопротезам служат эндопротезы на основе титана и его сплавов. Их используют в реконструкции не только костного каркаса грудной клетки, но и позвоночника, костей лицевого скелета и черепа [9].

Наличие таких свойств, как высокая коррозионная стойкость, сверхэластичность, электрохимическая устойчивость, полная биологическая, биомеханическая и биохимическая инертность, отсутствие проявлений канцерогенности и т.д., из-за которых имплантаты на основе титана относятся к биологически адаптированным материалам нового поколения, позволяет сосуществовать им с тканями организма практически пожизненно, исполняя роль каркаса [10, 11]. Кроме того, в отличие от имплантатов из полимеров эндопротезы на основе титана являются рентгеноконтрастными, что дает возможность контролировать их состояние в послеоперационном периоде.

В работе Т.В. Черепановой (2020) представлен опыт применения титанового сетчатого эндопротеза у пациенток с грыжами передней брюшной стенки. В эксперименте, проведенном на биологических моделях, изучены морфологические изменения тканей в зоне установки титанового сетчатого эндопротеза. Установлено, что регенерация тканей брюшной стенки после операции происходит в том числе за счет активного прорастания тканей в ячеистые структуры эндопротеза. В отдаленном послеоперационном периоде в месте имплантации происходит превращение образованной ткани в плотную соединительную ткань с формированием единого полноценного регенерата, что восстанавливает каркасную функцию брюшной стенки [12].

Опыт применения титановых эндопротезов для пластики дефектов грудной локализации продемонстрировал прорастание соединительной ткани в ячейки, это приводит к армированию грудной стенки и формированию дополнительных точек фиксации [8, 13].

Проведенные нами исследования показали, что и через 1 год, и через 5 лет после имплантации эндопротеза из титана в зоне имплантации сформирована плотная соединительная ткань. По окружности нитей из титана образованы соединительнотканные капсулы, в то же время не выявлено участков гиалиноза и воспаления, что указывает на биосовместимость титановой нити с тканями организма и высокую степень интеграции имплантата. Дополнительно обращала на себя внимание высокая плотность соединительнотканного регенерата, прорастающего сквозь ячейки титановой сетки и фиксирующего ее. Полученные данные дополняют и подтверждают сведения об эффективности применения эндопротезов из титана для формирования дополнительного каркаса при пластике дефектов грудной клетки.

Заключение

Проведенное исследование демонстрирует и дополняет сведения о том, что фиксация титанового эндопротеза сопровождается прорастанием соединительной ткани в ячейки эндопротеза, это приводит к армированию грудной стенки и формированию дополнительных точек фиксации. В ходе исследования подтверждены данные о биосовместимости титановой нити с тканями организма. Эти положения в совокупности свидетельствуют об эффективности применения эндопротезов из титана для формирования дополнительного каркаса при пластике передней грудной стенки и о том, что они могут служить средством снижения частоты рецидива нестабильности грудины и повышения качества жизни пациентов.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.