Исследование свойств новых гемостатических губок на основе коллагена

Авторы:
  • А. И. Бежин
    ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России, Курск, Россия
  • Д. С. Солдатова
    ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России, Курск, Россия
  • Л. П. Истранов
    ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России, Москва, Россия
  • Е. В. Истранова
    ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России, Москва, Россия
  • И. В. Литвиненко
    ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России, Курск, Россия
  • А. С. Рыжов
    ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России, Курск, Россия
Журнал: Оперативная хирургия и клиническая анатомия. 2018;2(4): 11-17
Просмотрено: 825 Скачано: 66

Любое оперативное вмешательство неизбежно сопряжено с кровотечением. При этом основным источником кровопотери в операциях на печени, селезенке и почке при целостности крупных сосудов являются капиллярно-паренхиматозные кровотечения, для остановки которых прибегают к разнообразным гемостатикам: местной гипотермии, термо- и ультразвуковой коагуляции, лазерному облучению, использованию гемостатических пленок, клеев, гелей, губок и т. д. [1].

Применение одних кровоостанавливающих материалов в практической хирургии ограничено вследствие их низкой гемостатической активности, возникновения спаечного процесса в брюшной полости. Токсичность, травматичность и антигенные свойства, а также местно-раздражающее действие других препаратов (например, на основе оксицеллюлозы) способствуют возникновению воспалительного процесса, некроза паренхимы органов, что предрасполагает к развитию инфекции [2]. Однако, по мнению многих авторов, губки на основе коллагена — наиболее известного и давно используемого традиционного гемостатического средства, в комбинации с разнообразными веществами оказываются наиболее эффективными по сравнению, например, с тампонированием марлей (физическим методом гемостаза) и позволяют достичь остановки кровотечения в 1,5—2, иногда и в 3 раза быстрее [3, 4]. В связи с этим разработка и изучение новых гемостатических губок на основе коллагена, содержащих в своем составе различные вещества, влияющие на гемостаз, являются актуальными задачами, преследующими цель повышения скорости наступления гемостаза, а также расширения сферы эффективного применения аппликационных процедур.

Достижение поставленной цели предполагало рассмотрение известных методик оценки эффективности применения местных гемостатических средств.

Однако в ходе изучения проблемы не было выявлено наличия обобщающих показателей, которые позволили бы дать интегральную оценку применению соответствующего метода. По большей части здесь используют количественные показатели, выраженные в виде времени кровотечения, изменения массы губки и тому подобных характеристик. В ходе выполнения настоящей работы других показателей обнаружено не было. В этой связи была поставлена задача разработки методики, позволяющей оценить эффективность применения коллагеновых губок с использованием количественных, качественных и интегральных показателей.

Цель исследования — изучение эффективности новых образцов гемостатических имплантов на основе коллагена и депонированных в них кровоостанавливающих средств; разработка методики оценки эффективности коллагеновых гемостатических губок при остановке паренхиматозных кровотечений в хирургической практике; изучение новых препаратов на основе коллагеновых губок в сравнительном аспекте.

В качестве материалов для экспериментальных исследований были использованы образцы гемостатических коллагеновых губок с длиной, шириной и высотой материала 1 см, взвешенные на торсионных весах, содержащие: гемоблок 2%; гемоблок 5% [5]; гемоблок и транексамовую кислоту; тромбоциты и транексамовую кислоту [6, 7]; криопреципитат 10%; криопреципитат и транексамовую кислоту; хитозан и капрофен [8, 9]; транексамовую кислоту 9%. В качестве сравнительных образцов были использованы гемостатические коллагеновые губки Белкозин и Зеленая Дубрава.

Эксперименты in vivo были выполнены на 110 белых крысах линии Вистар обоих полов массой 180—200 г. Для исследования использованы животные без внешних признаков заболевания, прошедшие карантинный режим в условиях вивария ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет». Все животные содержались в одинаковых условиях на стандартном пищевом режиме.

Эксперименты на животных были проведены в асептических условиях операционного блока кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии им. А.Д. Мясникова ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет».

Операции и манипуляции с животными проводили с использованием общего обезболивания (ксилазина гидрохлорид, золетил), а выведение из экспериментов — путем передозировки средств для наркоза, в соответствии с Конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (принята Советом Европы в 1986 г., Страсбург, Франция), и Директивой Совета 86/609/ЕЕС от 24.11.86 по согласованию законов, правил и административных распоряжений стран-участниц в отношении защиты животных, используемых в экспериментальных и других научных целях.

Для сравнительной оценки времени остановки кровотечения и величины кровопотери в остром эксперименте под общим наркозом крысам выполняли срединную лапаротомию (рис. 1,

Рис. 1. Моделирование раны печени.
2).

Рис. 2. Моделирование раны селезенки.

В операционную рану поочередно выводили печень и селезенку. После тщательного гемостаза краев лапаротомной раны и ее отграничения полиэтиленом под намеченную область травмы органа помещали сухую стерильную салфетку с заведомо известной массой.

Рану печени наносили на одной из ее долей путем отсечения края таким образом, что длина раны составляла 1 см (по касательной к окружности доли печени), а глубина — 0,5 см (в наиболее отдаленном от края месте) (рис. 3).

Рис. 3. Аппликация на область раны печени гемостатического материала.
Рану селезенки на одном из ее полюсов моделировали аналогично (длина — 0,5 см, глубина — 0,3 см) (см. рис. 1, 2).

Возникшее капиллярно-паренхиматозное кровотечение незамедлительно останавливали путем аппликации на область раны гемостатического материала. После эксперимента производили взвешивание губки (см. рис. 3, 4).

Рис. 4. Аппликация на область раны селезенки гемостатического материала.

В качестве контроля использовали вышеизложенную технологию без применения гемостатических материалов, с использованием марлевой салфетки, губки коллагеновой Белкозин, губки коллагеновой Зеленая Дубрава. Одновременно с нанесением раны и аппликацией гемостатического материала начинали отсчет времени с использованием секундомера для регистрации периода остановки кровотечения. Для определения времени окончательной остановки кровотечения отмечали момент прекращения выделения крови из-под препарата или контрольной раны.

Величину кровопотери измеряли по методу Е.М. Левитэ. Для этого определяли разницу в массе стерильного материала до операции и после его пропитывания кровью в ходе операции и вычисляли по выражению:

m2–m1=m,

где m2 — масса материала после полного гемостаза (кровь, изливающаяся из раны, впитывалась в материал); m1 — масса материала до эксперимента; m — величина кровопотери.

Полученные данные были статистически обработаны с вычислением средних величин, стандартных ошибок средних и достоверности различий. Достоверными признавали различия, для которых показатель р был меньше или равен 0,05. Достоверность различий оценивали по критериям Манна—Уитни, а также путем вычисления доверительного интервала [10, 11].

Кроме того, был введен коэффициент наглядности, который позволил в числовом виде выразить способность той или иной губки впитывать кровь в ходе соответствующего физического процесса. Этот коэффициент (в дальнейшем К) рассчитывали как разницу скорости истечения крови (ик) из раны и скорости ее поглощения губкой (пг). При этом скорость истечения крови определяли как объем крови, истекший за единицу времени, а скорость поглощения крови губкой — как отношение разницы в весе губки до и после опыта ко времени кровотечения.

К=СикСпгмг/с;

С целью отслеживания динамики изменения скорости истечения крови за единицу времени нами был введен показатель замедления истечения крови (в дальнейшем — H), который рассчитывали как отношение показателя К ко времени кровотечения.

При изучении в остром опыте на крысах в сравнительном аспекте времени остановки кровотечения на модели экспериментальных травм печени и селезенки с применением исследуемых образцов были получены результаты, представленные в табл. 1,

Таблица 1. Средние показатели времени остановки кровотечения на модели стандартной травмы печени, средние К- и Н-показатели (M±m), статистический анализ Примечание. Здесь и в табл. 2:* — р — достоверность различий средних величин по отношению к контрольным группам (1, 2, 3, 4) рассчитывали с использованием критерия Манна—Уитни. Данные считались достоверными при р≤0,05; ** — достоверные отличия относительно контрольных групп с вероятностью 95% при сравнении доверительных интервалов. ДИ — доверительный интервал, ТК — транексамовая кислота.
2.

Таблица 2. Средние показатели времени остановки кровотечения на модели стандартной травмы селезенки, средние К- и Н-показатели (M±m), статистический анализ

Анализ полученных результатов показал, что препараты обладают кровоостанавливающими свойствами, достоверно уменьшая время кровотечения относительно контроля. После проведения сравнительной оценки был сделан вывод, что высокоэффективным препаратом является губка гемостатическая с транексамовой кислотой 9% (р≤0,05), так как данный препарат получил высокие оценки качественных свойств (табл. 3)

Таблица 3. Оценка качественных свойств препарата Примечание. А — адгезия к раневой поверхности (прилипание); АбП — абсорбционная способность в опытах на печени, мг; АбС — на селезенке, мг; У — удобство применения; * — легкий препарат; ** — крошится, рассыпается при резании, использовании. Оценочная шкала: 1 — отсутствие признака; 2 — неудовлетворительно; 3 — удовлетворительно; 4 — хорошо; 5 — отлично.
и имеет самые низкие К-показатели как в опытах на печени (1,072±0,130832), так и в экспериментах на селезенке (1,08±0,044835) при времени кровотечения 50,7±1,9 с и 68,4±2,9 с соответственно.

Самым низкоэффективным препаратом оказалась губка гемостатическая с хитозаном и капрофером (К=1,981±0,054921, К=2,424±0,135248 для печени и селезенки соответственно), имеющая также низкую оценку при использовании, так как она крошилась, рассыпалась при разрезании, липла к перчаткам, имела крайне малый вес, плохо апплицировалась к раневой поверхности. При этом Н-показатель в экспериментах на печени в обоих случаях был примерно одинаков (≈0,02), тогда как коэффициент К и среднее время кровотечения разнятся практически в 2 раза.

Сложившаяся ситуация свидетельствует о том, что в условиях одного и того же темпа замедления истечения крови губка с хитозаном и капрофером поглощает в 2 раза больший объем крови, так как ей требуется в 2 раза больше времени для создания гемостаза, чем губке с транексамовой кислотой 9%. Данный факт говорит о недостаточной эффективности входящего в состав этой губки действующего вещества. Результаты, полученные в опытах на селезенке, подтверждают этот факт (время кровотечения 131,5±15, К=2,424±0,135248).

Следующим по эффективности препаратом является губка гемостатическая с криопреципитатом 10%, имеющая, кроме прочего, один из самых высоких Н-показателей (Н=0,025) в опытах на модели стандартной травмы селезенки (данные достоверные). Затем следует губка гемостатическая с криопреципитатом и транексамовой кислотой (р≤0,05; недостоверные отличия при травме селезенки при сравнении с Белкозином). С минимальными отличиями далее идет гемостатическая губка с гемоблоком 5%, имеющая, как и губка с криопреципитатом 10%, Н=0,025 в опытах на селезенке. Ей уступает гемостатическая губка с гемоблоком и транексамовой кислотой (недостоверные отличия при травме печени по отношению к Белкозину, Зеленой Дубраве). Несмотря на то что она имеет самый высокий Н-показатель в опытах на печени (Н=0,035), она также обладает довольно высоким коэффициентом К, что говорит о поглощении ею большого объема крови при достаточно быстром замедлении темпа кровотечения из раны (рис. 5).

Рис. 5. Средние значения Н- и К-показателей в опытах на модели стандартной травмы печени.
В опытах на селезенке данный материал демонстрирует себя хуже: имеет одно из самых низких значений Н на фоне высокого показателя К (рис. 6).
Рис. 6. Средние значения Н- и К-показателей в опытах на модели стандартной травмы селезенки.
Несколько хуже показала себя гемостатическая губка с тромбоцитами и транексамовой кислотой (недостоверное отличие данных определяется только относительно Белкозина). На седьмом месте находится гемостатическая губка с гемоблоком 2% (р>0,05 относительно Белкозина; недостоверные отличия определяются при травме селезенки с Белкозином, Зеленой Дубравой).

Результаты проведенных исследований in vivo в остром опыте на крысах при изучении в сравнительном аспекте времени остановки кровотечения, величины кровопотери на модели экспериментальных стандартных травм печени и селезенки, количественных, качественных и интегральных показателей позволяют сделать вывод, что все экспериментальные образцы обладают достоверными кровоостанавливающими свойствами, выраженными в разной степени. Активность последних связана с входящими в состав губок кровоостанавливающими агентами. Вопреки ожидаемым результатам более эффективными оказались монокомпонентные губки: лучше зарекомендовали себя губки гемостатические с транексамовой кислотой 9% и криопреципитатом 10%, затем следовала их комбинация. Та же закономерность выявлена с губками, имеющими в своем составе гемоблок: монопрепарат (гемоблок 5%) оказался более эффективным, чем комбинация гемоблока и транексамовой кислоты. По-видимому, эти явления связаны с механизмом приготовления лекарственных средств, их взаимодействием (разрушением), характером пропитывания субстрата (послойное или сплошное). Низкие кровоостанавливающие свойства гемостатической губки с хитозаном и капрофером можно связать с абсорбционными свойствами входящего в состав полисахарида, которому нужно время для набухания волокон.

Данные образцы могут применяться при операциях на паренхиматозных органах, что значительно снизит послеоперационные осложнения, связанные с наличием отсроченного кровотечения. Однако для принятия окончательного решения необходимо произвести более широкий спектр исследований в целях изучения таких свойств, как биодеградация, биоинертность, выраженность спаечного процесса в месте имплантации, наличие местного и системного эффекта после использования материалов. Разработанная в ходе исследования методика оценки качества гемостатических губок может быть использована при аналогичных исследованиях, а качественный К-показатель может служить критерием для классификации губок и выступать в роли маркера степени сорбции.

По результатам исследования можно сделать вывод, что все представленные образцы достоверно обладают кровоостанавливающими свойствами, в большинстве своем превосходящими имеющиеся на рынке аналоги. Разработана новая методика, позволяющая оценивать в остром эксперименте свойства гемостатических губок с применением интегральных показателей.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Бежин А.И. (Bezhin A.I.) — д.м.н., заведующий кафедрой оперативной хирургии и топографической анатомии им. А.Д. Мясникова КГМУ; Курск, ул. К. Маркса, д. 3, 305041; e-mail: kurskmed@mail.ru

Солдатова Дарья Сергеевна (Soldatova D.S.) — врач — детский хирург КОДБ №2, соискатель кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии им. А.Д. Мясникова КГМУ; Курск, ул. Хуторская, 43 «а» 305029; e-mail: tenx88@mail.ru;

https://orcid.org/0000-0002-9278-2737

Литвиненко И.В. (Litvinenko I.V.) — студентка 3-го курса КГМУ; Курск, ул. К. Маркса, д. 3, 305041; e-mail: kurskmed@mail.ru

Рыжов А.С. (Ryzhov A.S.) — студент 3-го курса КГМУ;

Курск, ул. К. Маркса, д. 3, 305041; e-mail: kurskmed@mail.ru

Истранова Е.В. (Istranova E.V.) — к.фарм.н., ведущий научный сотрудник Института регенеративной медицины Сеченовского университета; Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, 119991;

e-mail: expedition@mma.ru

Истранов Л.П. (Istranov L.P.) — д.фарм.н., проф., главный научный сотрудник Института регенеративной медицины Сеченовского университета; Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, 19991; e-mail: expedition@mma.ru

Список литературы:

  1. Brustia R, Granger B, Scatton O. An update on topical haemostatic agents in liver surgery: systematic review and meta analysis. Journal of Hepato-Biliary-Pancreatic Sciences. 2016;10:609-621. https://doi.org/10.1002/jhbp.389
  2. Gabay M. Absorbable hemostatic agents. Am J Health Syst Pharm. 2006;7:1244-1253. https://doi.org/10.2146/ajhp060003
  3. Jiang X, Wang Y, Fan D, Zhu C, Liu L, Duan Z. A novel human-like collagen hemostatic sponge with uniform morphology, good biodegradability and biocompatibility. Journal of Biomaterials Applications. 2017;8:1099-1107. https://doi.org/10.1177/0885328216687663
  4. Seo YB, Lee JM, Park YR, Yeon YK, Lee JS, Lee YJ, Kim SH, Park CH. In vitro and in vivo evaluation of the duck’s feet collagen sponge for hemostatic applications. Journal of Biomaterials Applications. 2017;4:484-491. https://doi.org/10.1177/0885328217733338
  5. Плоткин А.В., Покровский Е.Ж., Воронова Г.В., Менглет К.А. Оценка эффективности гемостатического действия препарата «Гемоблок» при полостных и лапароскопических вмешательствах. Мультицентровые клинические исследования. Вестник современной клинической медицины. 2015;8(1):56-61.
  6. Yilmaz MB, Beton O. Local tranexamic acid for prevention of bleeding complications during cardiac device implantation of patients on chronic direct oral anticoagulants. Journal of the American College of Cardiology. 2017;11:441-510. https://doi.org/10.1016/S0735-1097(17)33830-5
  7. Misgav M, Lubetszki A, Brutman-Barazani T, Martinowitz U, Kenet G. The hemostatic efficacy of chitosan-pads in hemodialysis patients with significant bleeding tendency. The Journal of Vascular Access. 2017;3:220-238. https://doi.org/10.5301/jva.5000707
  8. Pippi R, Santoro M, Cafolla A. The Use of a Chitosan-Derived Hemostatic Agent for Postextraction Bleeding Control in Patients on Antiplatelet Treatment. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 2017;6:1118-1123. https://doi.org/10.1016/j.joms.2017.01.005
  9. Трухачева Н.В. Математическая статистика в медико-биологических исследованиях с применением пакета Statistica. M.: ГЭОТАР-Медиа; 2012.
  10. Fang J-Q. Handbook of medical statistics. Singapore: World Scientific; 2017.