Сравнение биомеханических свойств нерезорбируемого и частично резорбируемых сетчатых имплантов, используемых при хирургии недержания мочи и пролапса гениталий (экспериментальное исследование)

Введение

Немаловажную роль в успехе хирургического лечения пролапса тазовых органов (ПТО) и стрессового недержания мочи (СНМ) играет применение сетчатых эндопротезов [1][2]. В свою очередь самым распространённым синтетическим материалом для изготовления сетчатых имплантов является полипропилен [3]. Применение перманентных сетчатых эндопротезов связано со сравнительно высоким риском имплант-ассоциированных осложнений, значительно снижающих качество жизни пациенток. Наиболее часто встречаются эрозия стенок влагалища и хроническая тазовая боль [4]. Доказано, что количество используемого нерассасывающегося синтетического материала напрямую влияет на риск вышеописанных осложнений [5]. Более того, в ряде стран появился запрет на использование трансвагинальных сетчатых имплантов для хирургической реконструкции тазового дна ввиду активной дискуссии вокруг сообщений об осложнениях данного вида хирургии [6]. Таким образом, существует очевидная необходимость разработки нового поколения синтетических имплантов с низким содержанием нерезорбируемого материала, но сохраняющих все преимущества сетчатых имплантов. Ранее нами была проведена оценка механических характеристик частично резорбируемого импланта in vitro [7]. Результаты эксперимента показали, что прочность данного типа имплантов на любом сроке резорбции достаточна в соответствии с потенциальной нагрузкой на имплант в мягких тканях организма человека.

В настоящее время не существует достаточных данных об использовании частично рассасывающихся имплантатов в хирургическом лечении ПТО и СНМ, что в свою очередь требует проведения биомеханических и патоморфологических сравнительных исследований.

Цель исследования: сравнение биомеханических свойств нового поколения частично резорбируемого импланта и нерассасывающегося полипропиленового сетчатого импланта в эксперименте на кроликах.

Материалы и методы

Исследование выполнено в соответствии с этическими нормами обращения с животными, принятыми Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для исследовательских и иных научных целей (CETS 123), Федерацией европейских ассоциаций по науке о лабораторных животных (FELASA), Международным советом по науке о лабораторных животных (ICLAS). Исследование проведено на 39 самцах кроликов породы Шиншилла со средним весом 3200 ± 250 г. Лабораторные животные были получены и размещены в виварии Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова, затем рандомизированы на 3 группы в соответствии с имплантируемым материалом: 15 кроликам (группа 1) имплантирована частично резорбируемая система доставки лигатур «Аксилен»© (ООО «Линтекс», Санкт-Петербург, Россия), состоящая на 98% из полидиоксанона и на 2% из полипропилена, 15 кроликам (группа 2) имплантирована полурассасывающаяся система доставки лигатур «Аксилен Рапид»© (ООО «Линтекс», Санкт-Петербург, Россия) состоящая на 98% из полиглекапрона и на 2% из полипропилена, 9 кроликам (группа 3) имплантирован нерассасывающийся полипропиленовый сетчатый имплант «Урослинг 1» © (ООО «Линтекс», Санкт-Петербург, Россия). Срок резорбции полидиаксанона составляет 4 – 6 месяцев, полиглекапрона — 1 – 2 месяца.

Размер сетчатых имплантов был стандартизован и составил 10,0 × 1,5 см для всех эндопротезов. После имплантации кролики всех 3 групп случайным образом разделены на 3 равные по количеству подгруппы в соответствии со сроком выведения из эксперимента: 14 дней, 60 дней и 180 дней.

После выведения кролика из эксперимента биоматериал был подвергнут 2 исследованиям:

1. оценке макроскопического состояния эксплантированного сетчатого эндопротеза со сформированной капсулой и окружающими тканями;
2. исследованию биомеханических свойств сформированной соединительнотканной капсулы с имплантом.

Описание хирургического вмешательства. Хирургическая методика была стандартизована для всех 3 групп кроликов. После индукции общей анестезии (2 препарата) поверхность живота кроликов выбривалась, операционное поле дважды обрабатывалось антисептиком, все хирургические манипуляции выполнялись стерильным инструментом. На коже передней брюшной стенки симметрично относительно средней линии выполнялись 2 поперечных параллельных разреза длиной 2 см на расстоянии 11 см друг от друга. Далее подкожно выполнялась субфасциальная диссекция тканей в слое над мышцами живота без вхождения в брюшную полость, по проводнику подкожно проводился имплант и фиксировался к мышцам передней брюшной стенки нитью с формированием двух узловых швов с каждого конца имплантата, после чего кожа ушивалась узловыми швами. Фиксация импланта и ушивание кожи выполнялось монофиламентной полипропиленовой нитью USP 3 – 0.

В соответствующий группе срок после имплантации животные выводились из эксперимента. Иссекался участок брюшной стенки 12 × 3 см через все слои до переднего листка брюшины, включая ранее установленный эндопротез.

Полученный биоматериал разделяли на 2 части:

• 1 / 10 часть длины имплантированного эндопротеза с окружающими тканями для морфологического исследования помещался в контейнер с формалином;
• оставшийся материал (9 / 10 частей длины имплантированного эндопротеза) подвергался дополнительной диссекции, с целью выделения импланта со сформированной соединительнотканной капсулой для исследования биомеханических свойств. Материал помещался в контейнер с физиологическим раствором NaCl 0,9%.

Биомеханический анализ. Материал для биомеханического анализа подвергался исследованию в день эксплантации на базе технической лаборатории компании ООО «Линтекс». Биомеханические свойства оценивались на универсальной электромеханической испытательной машине INSTRON серии 5900 («Instron», «Illinois Tool Works» Inc., Glenview, IL, USA). Образцы фиксировались в зажимах разрывной машины с предварительным прошиванием краев лигатурами для предотвращения скольжения. Расстояние между зажимами составило от 3 до 5 см. Регистрировалась одноосная разрывная нагрузка (N / см) и разрывное удлинение (%).

Статистический анализ. Количественные признаки описывались как среднее ± стандартное отклонение (среднеквадратичное отклонение). Для описания качественных признаков использовали абсолютные значения (n) и проценты (%).

При сравнении групп использовался однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA). Для попарного сравнения между группами использовался критерий Tukey's HSD test.

Двусторонний уровень значимости для всех тестов был установлен как р <  0,05. Все вычисления были произведены с использованием R version 4.1.3 («The R Foundation for Statistical Computing», Vienna, Austria) с соблюдением критериев воспроизводимости.

Результаты

Макроскопический анализ. Все 39 кроликов были выведены из эксперимента в установленные сроки. Не было отмечено гибели или значимого снижения массы тела кроликов ни в одной из исследуемых групп. При осмотре не было выявлено абсцессов и гнойно-некротических изменений зоны имплантации. В таблице 1 представлены фотографии кроликов, выведенных из эксперимента на соответствующих сроках с препарированным местом установки имплантов.

На сроке 14 дней в группе 3 у двух из трех животных отмечалась выраженная экссудация в области сформированной капсулы вокруг импланта, сетчатый имплант не был деформирован. На том же сроке в 1 и 2 группах эти признаки отсутствовали и отмечалась лишь формирование капсулы вокруг импланта, более того, в группе 2 визуализировались начальные этапы резорбции рассасывающегося компонента. При этом нерассасывающиеся нити лежали ровно, имплант не был деформирован.

На сроке 60 дней в 3 группе кроликов визуально отмечалось небольшое количество экссудата в области сформированной капсулы импланта. Обращало на себя внимание более жёсткая капсула в сравнении с группами 1 и 2. У всех 3 кроликов определялось умеренное гофрирование сетчатого импланта в латеральном направлении без усадки по длине. В группе 2 наблюдалась сформированная мягкая соединительнотканная капсула и полная резорбция рассасывающегося компонента. Цепочки нитей полипропилена располагались симметрично внутри сформированной соединительнотканной капсулы, с незначительной деформацией, без усадки по длине. Макроскопических признаков воспаления не отмечалось, но определялось незначительное количество прозрачного экссудата. В группе 1 продолжалась резорбция рассасывающегося компонента. Имплант не был деформирован, расположен симметрично в пределах сформированной мягкой соединительнотканной капсулы с незначительным количеством прозрачного экссудата.

На сроке 180 дней в группе 3 у всех кроликов почти отсутствовал экссудат в области плотной соединительнотканной капсулы. Также отмечалось умеренное гофрирование сетчатого импланта в латеральном направлении у всех 3 кроликов без усадки по длине, как и у кроликов на сроке 60 дней. В группе 2 определялось формирование более плотной капсулы в сравнении со сроком в 60 дней, в отношении остальных оцениваемых показателей изменений выявлено не было. В группе 1 также отмечалось формирование более плотной капсулы в сравнении со сроком в 60 дней. Процесс резорбции рассасывающегося компонента был завершён, цепи нитей полипропилена лежали симметрично с незначительной деформацией в латеральном направлении без изменения изначальной длины импланта (рис.).

В таблице 2 представлены макроскопические характеристики всех типов эксплантируемого материала на разных сроках выведения кроликов из эксперимента.

Биомеханический анализ. При сравнительном анализе биомеханических показателей (табл. 3) не было выявлено статистически значимой разницы в разрывном удлинении на всех сроках наблюдения среди представленных групп. Разрывная нагрузка (табл. 4) на сроках 60 и 180 дней между описанными группами также статистически не различалась. На сроке 14 дней выявлена статистически значимая разница в разрывной нагрузке между группой 1 и 3 (p = 0,003).

Обсуждение

Результаты данного эксперимента in vivo показали, что нет значимой разницы в разрывной нагрузке между частично резорбируемыми и нерассасывающимися полипропиленовыми имплантами на сроках 60 и 180 дней, несмотря на то что количество перманентного материала несопоставимо на данных сроках. Этот факт позволяет предположить, что прочность обеспечивается не только несколькими непереплетёнными нитями полипропилена, но и сформированной капсулой импланта. Результаты макроскопического анализа в свою очередь демонстрировали более выраженную экссудативную реакцию организма кролика в ответ на большее количество перманентного материала, что сопоставимо с результатами ранее проведённых исследований.

Так, в исследовании D. O’Shaughnessy et al. Сравнивались биомеханические показатели полностью резорбируемого импланта из поли-4-гидроксибутирата и полипропиленового сетчатого импланта в эксперименте на кроликах. По результатам исследования также не было выявлено статистически значимой разницы в прочности рубца между имплантатами [8]. Безусловным недостатком полностью рассасывающегося импланта является отсутствие субстрата для поддержания фиброза тканей. Нет достаточного количества данных об исследовании резорбируемых имплантатов в хирургии тазового дна при ПТО и СНМ, однако такие имплантаты получили распространение в герниохирургии. Так, клинические исследования полностью рассасывающихся герниоимплантатов показали, что, несмотря на значительное снижение риска хронической боли через 3 года наблюдения, показатель рецидива достигал 37,5 – 44,0%, что, безусловно, является высоким для данного вида хирургии [9][10]. В исследовании J. M. Bellónet et al. Сравнивались биомеханические характеристики частично рассасывающихся имплантов Vypro II, Ultrapro («Ethicon Inc.», Johnson & Johnson Company, Cincinnati, OH, USA) и полипропиленовых имплантах в эксперименте на кроликах. По результатам эксперимента также не было выявлено значимой разницы в показателях разрывной нагрузки [11]. Однако полипропиленовые нити имплантов Vypro II и Ultrapro представляют собой сетчатую структуру, что не лишает их специфических для сетчатых имплантов осложнений. Так, по результатам исследований, процент экструзии сетки Vypro II в полость влагалища составил 14%, а развитие имплант-ассоциированной тазовой боли, требующей удаления — 18% [12][13].

Наш эксперимент — первое в своём роде исследование подобного типа резорбируемого импланта. Вероятно, требуются большая выборка и более длительный срок наблюдения для выявления значимой разницы в биомеханических свойствах имплантов, представленных в нашем исследовании.

Заключение

Таким образом, в ходе биомеханического эксперимента на кроликах соединительнотканная капсула, сформированная на частично резорбируемом импланте, не уступала по разрывной нагрузке аналогичному показателю у нерассасывающегося образца.

Малое количество перманентного материала в тканях и отсутствие сетчатого форм-фактора в отдалённом послеоперационном периоде снижает риск специфических осложнений, присущих для полипропиленовых сетчатых имплантов. Данный факт обусловливает большой потенциал применения частично резорбируемых имплантов в реконструктивной хирургии ПТО и СНМ. Требуются дальнейшие сравнительные морфологические исследования для оценки реакции ткани in vivo на имплантацию резорбируемых имплантов и клинические исследования применения такого типа имплантов.