Протяженный рубцовый стеноз гортани и шейного отдела трахеи с облитерацией просвета дыхательных путей по-прежнему относится к числу наиболее тяжелых осложнений, возникающих вследствие травматических поражений шеи с повреждением гортани и трахеи, трахеостомии, продленной оротрахеальной интубации и иных причин [1—4]. В связи с наличием обширных дефектов боковых и передних стенок гортани и шейного отдела трахеи при реконструкции дыхательных путей достаточно часто возникает необходимость в использовании имплантационного материала для замещения функционально несостоятельных элементов гортани и шейного отдела трахеи. Современные хирургические технологии, несмотря на прогресс, до сих пор не обеспечивают адекватного решения этой проблемы [5—7].
Длительное время в реконструктивной хирургии гортани и трахеи использовалась пластика аутотканями с помощью сложных мышечно-костных, костно-кожных, кожно-хрящевых лоскутов и их вариаций [8—11]. Я.С. Бокштейн еще в 1941 г. применил послойное закрытие гортанно-трахеального дефекта окружающими местными тканями, названное способом двойной кожной пластики и считавшееся длительное время «золотым стандартом» этапных реконструктивно-восстановительных пластических операций на гортани и трахее [12].
А.В. Быстренин использовал для восстановления просвета трахеи реберный аутохрящ, предварительно закрепляя его на тефлоновых катушках для придания необходимой полукруглой формы. На первом этапе данную конструкцию помещали подкожно для прорастания местными тканями. На втором этапе хрящевые полукольца имплантировали непосредственно в область трахеального дефекта [13].
Помимо реберного хряща использовали подъязычную кость, помещая ее между рассеченными половинами гортани и трахеи, тем самым увеличивая просвет дыхательных путей [14]. С.А. Шинкарев и соавт. в реконструктивно-пластической хирургии гортани и трахеи использовали мышечно-костный аутотрансплантат, состоящий из ости лопатки на поперечных сосудах и фрагмента трапециевидной мышечной ткани [15—17].
Известен экспериментальный опыт пластики ларинготрахеальных дефектов, выполненной в Клинике болезней уха, горла и носа ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Министерства здравоохранения Российской Федерации. Производилось моделирование волоконным эрбиевым лазером реберного аутохряща с последующей его имплантацией в область ларинготрахеального дефекта. Исследование проведено на 10 кроликах породы шиншилла с последующим наблюдением в течение 3 мес. По результатам гистологического исследования (по истечении срока наблюдения) отмечен рост хрящевой ткани. Продемонстрирована стабильность смоделированной формы аутохрящевого имплантата. Результаты экспериментальных исследований позволили провести успешную пластику ларинготрахеального дефекта пациентке на заключительном этапе оперативного лечения сотрудниками ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Министерства здравоохранения Российской Федерации [18, 19].
Следует отметить, что подобные операции являются технически сложными в исполнении, для их проведения необходимо наличие микрохирургической техники, специального оборудования и микроинструментария. Кроме того, увеличивается количество оперативных вмешательств вследствие необходимости в дополнительном заборе аутоматериала и устранении дефекта в месте забора аутотканей при сильной травматизации донорской области. При выполнении реконструктивно-пластической операции с помощью мышечно-кожных лоскутов в области гортани и трахеи существует высокая вероятность несостоятельности лоскута и пролабирования его в просвет дыхательных путей, что приводит к стенозу гортани и трахеи вплоть до асфиксии и, соответственно, к угрозе жизни пациента и необходимости повторного оперативного вмешательства [20—24].
Среди аллоимплантационных материалов в реконструктивной хирургии гортани и трахеи широкое применение получили реберный и трахеальный хрящи, а также перегородки носа и ушной раковины, элементы подъязычной кости и грудины для закрытия небольших гортанно-трахеальных дефектов [25, 26]. В диссертационной работе Т.И. Викторова описала использование дуги перстневидного хряща в качестве имплантационного алломатериала. Получены хорошие функциональные результаты, однако гистологические исследования в отдаленном послеоперационном периоде показали, что происходит активный процесс резорбции хрящевой ткани — и вновь образованная соединительная ткань на месте имплантированных хрящевых элементов не всегда может адекватно поддерживать просвет дыхательных путей на должном уровне [27].
О.С. Роговая изучала регенеративный потенциал кератиноцитов путем использования живого эквивалента кожи с грудино-подъязычной мышцей при трансплантации в область искусственно смоделированного дефекта трахеи кролика. Использована также титановая пластина для создания необходимой формы и жесткости имплантируемого каркаса. По истечении 30 дней послеоперационного наблюдения произошла полная эпителизация дефекта трахеи, рубцовой деформации не было [28].
На протяжении многих лет в реконструктивно-пластической хирургии гортани и трахеи пробовали использовать синтетические имплантационные материалы. В качестве имплантатов применяли различные металлические конструкции, стекло, нержавеющую сталь, резину, пластмассу. Неудачи связаны с миграцией имплантационного материала вследствие отсутствия прорастания его окружающими тканями. Кроме того, зачастую происходила травматизация окружающих тканей и развивались инфекционно-воспалительные процессы, кровотечения, пролежни. По химическим свойствам материалы также не соответствовали необходимым требованиям, в результате чего наблюдалось постепенное разложение материала в тканях реципиента с дальнейшим его отторжением [28—31]. В современной реконструктивной хирургии гортани и трахеи продолжается поиск имплантационных материалов, способных заменить использование ауто- и алломатериалов при пластике ограниченных и протяженных ларинготрахеальных дефектов [32].
Р.К. Ягудин и К.Ф. Ягудин применили сетчатый имплантат из полипропиленового моноволокна «Эсфил». В исследовании получены удовлетворительные результаты. Однако опыт применения имплантатов из полипропилена свидетельствует о случаях нагноения и миграции сетки в тканях реципиента. Отмечены случаи пролабирования сетки как в просвет гортани и трахеи, так и под кожу, образования свищевых ходов и секвестрации материала. Исследования направлены на уменьшение толщины и объема имплантируемого материала, что должно способствовать снижению риска развития персистирующего воспаления и количества осложнений [24, 33—36].
В различные годы исследователи В.А. Зотов (2001), С.В. Симонов (2011, 2012), М.Р. Мухамедов и соавт. (2003), С.С. Решульский (2011) описывали использование пластин из никелида титана [37—41]. С.В. Симонов предварительно помещал имплантат между кожей и фасцией в области шеи на 2 мес с последующим перемещением лоскута на ножке в область трахеального дефекта [40]. A.A. Gaafar и соавт. также использовали в своем исследовании титановый протез у 12 пациентов. Отмечается биологическая и химическая инертность этого материала, его способность выполнять опорную функцию в тканях организма в течение длительного времени. По данным авторов, тем не менее известны случаи деформации сплавов из никелида титана, смещения имплантата и реакции отторжения, массивного роста грануляционной ткани, препятствующей деканюляции, из-за чего в итоге требуется удаление имплантационного материала.
F. Villegas-Alvarez и соавт. использовали полиэфирную сетку Celanese XRZ4 при исследовании на 40 крысах. Имплантационный материал на силиконовых трубках предварительно на месяц помещали подкожно в область спины животного. Затем конструкцию имплантировали в область искусственно созданного дефекта дыхательных путей протяженностью от второго до шестого полукольца передней поверхности трахеи. При гистопатоморфологической оценке материала по истечении контрольного периода отмечены деформация просвета трахеи в продольном направлении и утолщение стенки трахеи по сравнению с группой контроля, что объясняется обильной неоваскуляризацией и обрастанием имплантата коллагеновыми волокнами. Восстановление реснитчатого эпителия отмечено на 95% поверхности внутрипросветной части трахеи после 4 мес наблюдений. Авторы отметили необходимость повторной операции для лучшей стабилизации имплантата в тканях реципиента и избегания коллапса дыхательных путей [42].
L. Frejo и D.A. Grande провели обзор исследований, связанных с использованием синтетических имплантационных материалов в реконструктивно-пластической хирургии гортани и трахеи. В качестве основного препятствия к использованию искусственных имплантатов авторы выделили потенцирование хронического воспаления в тканях реципиента с разрастанием грануляционной ткани и мигрированием материала в просвет гортани и трахеи или в окружающие ткани. В статье говорится о перспективе использования в качестве имплантатов резорбируемых термопластических биополимеров, таких как полигликолевая кислота, поликапронолактон, с использованием 3D-печати. Отмечается большая схожесть их по физико-химическим свойствам с трахеальным хрящом. Авторы использовали биорассасывающиеся мини-пластины при одноэтапной ларинготрахеопластике у пациентов с ограниченным дефектом в качестве поддержки перстневидного хряща и латеральных стенок при трахеомаляции у детей. При реконструкции дыхательных путей авторы также использовали в экспериментальной модели на кроликах биодеградирующие стенты из полидиоксанона. Однако у экспериментальных животных в некоторых случаях развивались респираторные заболевания и выраженный дистресс-синдром. При циркулярной реконструкции протяженных стенозов гортани и трахеи не получены удовлетворительные результаты вследствие массивного разрастания грануляционной ткани и инфекционно-воспалительных осложнений [43].
D.S. Chan и соавт. в 2009—2019 гг. изучали использование поликапронолактона в реконструктивно-пластической хирургии гортани и трахеи. Поликапронолактон оказался эффективным при замене ограниченных участков гортани и трахеи, биосовместимым, нетоксичным, достаточно прочным для выполнения опорной функции. Тем не менее, рассматривая протяженные стенозы гортанно-трахеального сегмента, авторы отметили гранулирование внутрипросветной поверхности гортани и трахеи вне зависимости от добавления различных клеток и биологических компонентов к синтетическому материалу. Вероятно, это связано с большим количеством времени, которое необходимо для реэпителизации вновь сформированного просвета, и с различными стадиями протекания репаративных процессов на разных участках гортани и трахеи вследствие обширного участка пораженного сегмента [42—47].
Вместе с тем L. Huang и соавт. представили клинический случай успешной трансплантации имплантата из поликапронолактона женщине, страдающей вторичной трахеомаляцией. Период послеоперационного наблюдения на тот момент составлял 3 мес, за это время осложнений не было [48].
R.J. Morrison и соавт. продемонстрировали удовлетворительные результаты трансплантации фрагмента из поликапронолактона 3 детям с терминальной трахеобронхомаляцией. Период послеоперационного наблюдения составлял 38 нед [49].
B. Gao и соавт. создавали искусственный дефект трахеи у кроликов, удаляя 6 полуколец. На их место устанавливали материал из поли-L-молочной кислоты с мышечным лоскутом из грудино-подъязычной мышцы на питающей ножке. Авторы отметили хорошую перспективу использования данного синтетического материала, но и необходимость дальнейших исследований в этой области в связи с осложнениями в виде гранулирования тканей, нарушения процесса эпителизации внутренней выстилки трахеи и потенцирования хронической воспалительной реакции при замене протяженного сегмента дыхательных путей синтетическим материалом [50].
I. Francolini и соавт. использовали двуслойный пористо-плотный полиуретановый имплантат, покрытый полиэтиленгликолем на внутренней его поверхности. При гистологическом исследовании отмечалось прорастание полиуретанового каркаса сосудами и плотной фиброзной тканью, а также надежная фиксация имплантата в тканях. Рост грануляционной ткани не препятствовал нормальному вентилированию и был клинически незначим. Авторы подчеркивают использование полиэтиленгликоля на внутрипросветной поверхности имплантата. Полиэтиленгликоль в данном случае выполнял роль поверхностно-активного вещества, что способствовало нормальной эпителизации слизистой оболочки и препятствовало разрастанию грануляционной ткани. Кроме того, полиэтиленгликоль показал свою резистентность к образованию бактериальных биопленок благодаря эффекту стерического отталкивания, что является существенным преимуществом в условиях хронического персистирующего воспаления. Размер замещаемого дефекта в исследовании, проведенном на 3 экспериментальных животных (собаках), составлял 2×2 см, получены хорошие функциональные результаты, регенерация реснитчатого эпителия, что важно для мукоцилиарного клиренса и адекватного очищения дыхательных путей. Авторы отметили перспективу в использовании материала из полиуретана с полиэтиленгликолем и указали на необходимость дальнейших исследований в этой области [51].
Проведенный анализ данных литературы свидетельствует о том, что поиск оптимальных синтетических материалов, пригодных для использования в реконструктивно-пластической хирургии гортани и трахеи, все еще не дал удовлетворительных результатов. Определенные трудности вызывают протяженность гортанно-трахеального участка, подлежащего замене, иммунологические и инфекционно-воспалительные осложнения, миграция и пролабирование имплантата с развитием дыхательной недостаточности. Операции с использованием синтетических материалов в настоящее время занимают большое количество времени в связи с культивированием ткани, формированием лоскута с питающей ножкой и необходимыми клеточными элементами на поверхности для обеспечения адекватного приживления и питания гортани и трахеи. Сопряженность с дополнительными этапами оперативного вмешательства и необходимость применения микрохирургической техники, в некоторых случаев клеточной инженерии, также вызывают дополнительные трудности широкого использования синтетических имплантатов в реконструктивной хирургии дыхательных путей.
Говоря о разнице в использовании ауто- и алломатериалов, можно сделать вывод в пользу последних. Аллоимплантационный материал можно получить единовременно в достаточном количестве, необходимом реципиенту. Кроме того, сокращается количество этапов операции за счет того, что нет необходимости в предварительном заборе материала у пациента, отсутствуют дополнительная травматизация (донорского участка) и необходимость в пластике дефекта.
Использование аллогенных хрящей при реконструкции переднебоковых стенок гортани и трахеи показало хороший функциональный результат: они адекватно поддерживали просвет дыхательных путей, противодействовали механическим нагрузкам, форсированному дыханию и кашлю, не было миграции имплантата, отсутствовали гнойно-септические осложнения. При рассасывании аллоимплантата происходило его замещение грубоволокнистой соединительной тканью, способной поддерживать просвет дыхательных путей и противодействовать механическим нагрузкам при дыхании и кашле. В ряде случаев отмечался рост грануляционной ткани, не препятствующей адекватному вентилированию дыхательных путей. Подобное осложнение является временным и нивелируется с помощью механического удаления грануляций и туширования с помощью раствора нитрата серебра [51, 52]. Использование аллоимплантационных материалов показало эффективный результат при протяженных ларинготрахеальных стенозах с обширным дефектом переднебоковых стенок гортани и шейного отдела трахеи [21, 53].
Таким образом, можно сделать вывод, что морфофункциональные требования, которым должен отвечать имплантационный материал, следующие:
1) биологическая и химическая инертность имплантационного материала, отсутствие пролиферативной реакции на материал и аканцерогенность;
2) ячеистая структура материала, необходимая для прорастания местными тканями, что способствует надежной фиксации имплантата в тканях реципиента;
3) достаточная пластичность, устойчивость физико-механических свойств и сопротивление механическим нагрузкам при дыхании, кашле, травме;
4) толерантность к условиям персистирующего воспаления в гортани и трахее;
5) сохранение морфофункциональных свойств в отдаленном послеоперационном периоде и в условиях воздействия различных тканевых жидкостей;
6) обеспечение создания опорного скелета для поддержания адекватного просвета гортани и трахеи;
7) восстановление функционирующей слизистой оболочки с мукоцилиарным клиренсом, необходимым для обеспечения самоочищения дыхательных путей [11, 54, 55].
Поиск имплантационных материалов в реконструктивно-пластической хирургии гортани и трахеи по-прежнему является актуальной проблемой, для решения которой необходимы дальнейшие исследования.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.