авторефераты диссертаций www.z-pdf.ru
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
 

На правах рукописи

ЛЮБУШКИН АЛЕКСЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ БИОИНЕРТНОСТИ СТЕНТОВ КАК ФАКТОР СНИЖЕНИЯ

РИСКА ХИРУРГИЧЕСКИХ ОСЛОЖНЕНИЙ

14.01.17 – хирургия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учѐной степени

кандидата медицинских наук

Курск– 2015

Работа

выполнена

в

федеральном

государственном

автономном

образовательном учреждении

высшего

профессионального образования

«Белгородский государственный национальный исследовательский университет»

Министерства образования и науки Российской Федерации

Научный руководитель:

кандидат медицинских наук, доцент Шкодкин Сергей Валентинович

Официальные оппоненты:

Израилов Роман Евгеньевич доктор медицинских наук, профессор,

Государственное

бюджетное

образовательное

учреждение

высшего

профессионального

образования

«Московский

государственный

медико-

стоматологический

университет

им.

А.И.

Евдокимова»

Министерства

здравоохранения Российской Федерации, профессор кафедры факультетской

хирургии №2

Маады Аяс Сергеевич доктор медицинских наук, доцент,

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медико-

хирургический Центр им. Н.И. Пирогова» Министерства здравоохранения

Российской Федерации, кафедра хирургии с курсом травматологии и ортопедии,

доцент кафедры

Ведущая организация: Государственное бюджетное учреждение здравоохранения

«Московский клинический научно-практический центр Департамента

здравоохранения г. Москвы» Центральный научно-исследовательский институт

гастроэнтерологии.

Защита состоится «___» __________ 201__ года в __.__ часов на

заседании диссертационного совета Д 208.039.02 при Государственном

бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального

образования «Курский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения Российской Федерации (305041, г. Курск, ул.

Карла Маркса, 3).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ГБОУ

ВПО КГМУ Минздрава России ( http://www.kurskmed.com ) а с авторефератом на

сайте ВАК: vak.ed.gov.ru

Автореферат разослан «___» ________ 201__ г.

Учѐный секретарь

диссертационного совета

Маль Галина Сергеевна

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Темп роста числа оперативных вмешательств в

абдоминальной хирургии и урологии не имеет тенденции к снижению, а в группе больных с

сердечной недостаточностью, атеросклерозом, диабетической ангиопатией увеличивается год от

года (Baron T.H., 2011). Острота проблемы, на наш взгляд, состоит в том, что на фоне этого

стремительного

роста

объема

хирургических

вмешательств,

не

снижается

риск

несостоятельности анастомозов данной локализации (Магер В.О., 2011; Корнилов М.Н., 2013).

Сохраняются высокими, частота недостаточности и стриктур билиодегистивных анастомозов

4,5-28,3% (Роман Л.Д., 2011; Karakayalı F., 2013; et al., 2013). Несостоятельность и

обструктивные осложнения со стороны мочеточникового анастомоза регистрируется с частотой

6,2-19,4% (Maruschke M., 2013; Kim K.S., 2014). Вариантом профилактики этих осложнений при

выполнении таких технически сложных операций, как трансплантация печени и почки, хирургия

мочеточника и гепатопанкреатодуоденальной зоны, является дренирование сформированных

соустий путем установки стента (Винник Ю.С., 2012; Jaganmohan S., 2013). Для исключения

развития осложнений необходимо не только совершенствовать технику формирования

анастомозов, но и уделить внимание выбору способа дренирования сформированных соустий

(Веденин Ю.И., 2009; Modi A.P., 2010).

Степень разработанности темы иследования. Для сохранения барьерных функций

необходима адекватная работа естественных сфинктеров (Корнилов М.Н., 2013; Fernández-Cruz

L., 2012). Поэтому вопросы

выбора между прямыми анастомозами

и анастомозами с

антирефлюксной защитой все еще остаются спорными (Pfau P.R., 2013; Zoeller C., 2014). Так, в

пользу антирефлюксного анастомоза

в абдоминальной хирургии

говорят результаты

диссертаций и научных работ, вышедших на протяжении последнего десятка лет (Jaganmohan

S., 2013; Haapamki C., 2014). Также ведутся споры по поводу необходимости дренирования

сформированного соустья (Fernández-Cruz L., 2012). Помимо этого, проблема ранних

послеоперационных осложнений в абдоминальной хирургии и урологии является по-прежнему

очень важной, несмотря на то, что техника наложения анастомозов из года в год все более

совершенствуется (Харитонов Б.И., 2007; Мойсюк Я.Г., 2008). Использование стентов не лишено

недостатков, что может приводить к развитию уже дренажных осложнений: обструкции и

миграции стента, рефлюксу и восходящей инфекции, склерозу стенки дренируемого органа

(Чепуров А. К., 2009; Barnes K. T., 2014; Barut I., 2014). Повышение биоинертности материала

стента является одним из наиболее перспективных способов профилактики данных осложнений

(Корнилов М. Н., 2013; Chatterjee S., 2014)

Таким образом, все вышеизложенное, а также практическая необходимость и слабая

изученность ряда важных вопросов, дали основание для написания данной работы и проведения

ряда экспериментальных исследований.

Цель исследования: снизить частоту хирургических осложнений при стентировании в

эксперименте путем повышения биологической инертности и биомеханической совместимости

стента.

Задачи исследования:

1. В сравнительном аспекте изучить цитотоксичность, фагоцитарную активность нейтрофилов,

спонтанную цитотоксическую активность естественных киллеров, стимулированную цитокин-

продуцирующую

активность

в

отношении

интерферона-гамма,

интерлейкина-1-бета,

интерлейкина-2, интерлейкина-8 и фактора некроза опухоли-альфа лейкоцитарного концентрата

3

человека в присутствии экспериментальных покрытий (наноструктурного покрытия на основе

аморфного углерода, наноструктурного покрытия на основе аморфного углерода и атомарного

серебра) и традиционно используемого никелида титана.

2. Оценить выраженность системной лейкоцитарной реакции и цитокинемии (интерлейкин-1-

бета, интерлейкин-8 и трансформирующий фактор роста-1-бета) при имплантации лабораторным

животным никелида титана без покрытия

и защищенного наноструктурным покрытием на

основе аморфного углерода и атомарного серебра.

3. Экспериментально обосновать жесткость спирали наноструктурного спирального стента на

основании показателей механической прочности пищевода, тонкой, толстой кишки и изучить

возможность его удаления через стенку тощей, подвздошной и сигмовидной кишки.

4. Оценить дренажные свойства, биологическую инертность и биомеханическую совместимость

наноструктурного спирального стента на экспериментальной модели стентированного пищевода.

Научная новизна исследования. Впервые:

1. изучены

иммунологические

аспекты

биологической

инертности

экспериментальных

наноструктурных покрытий (наноструктурного покрытия на основе аморфного углерода и

наноструктурного покрытия на основе аморфного углерода и атомарного серебра) на in vitro и in

vivo моделях в сравнении с никелидом титана;

2. экспериментально на секционном материале подтверждена гипотеза биомеханической

совместимости спирали наноструктурного спирального стента;

3. исследованы тканевые реакции, изменения гемодинамики стенки и биомеханическая

совместимость наноструктурного спирального стента на модели стентированного пищевода

(патент Российской Федерации на полезную модель №112045 от 10.01.2012 «Спиральный стент

с памятью формы»);

4. экспериментально подтверждена безопасность удаления наноструктурного спирального

стента через стенку желудка («Способ установки спирального стента» свидетельство №74,

зарегистрировано в депозитарии «ноу-хау» от 27.04.2012)

Теоретическая

и

практическая

значимость

исследования.

Экспериментально

получены новые данные о цитокин – продуцирующей активности, выраженности клеточных

реакций (фагоцитарная активность нейтрофилов, спонтанная цитотоксическая активность

естественных киллеров) и цитотоксичности в присутствии исследуемых материалов в

лейкоцитарном концентрате человека; выявлена минимальная активность иммунологических

реакций в присутствии наноструктурного покрытия на основе аморфного углерода и атомарного

серебра в сравнительном аспекте. Доказано, что имплантация наноструктурного покрытия на

основе аморфного углерода и атомарного серебра, сопровождается меньшей системной

цитокинемией в отношении гамма интерферона, интерлейкина-1-бета, интерлейкина-8 и

трансформирующего фактора роста-1-бета, что обеспечивает лучший профиль биологической

инертности над традиционно используемым никелидом титана. На основании механических

испытаний обоснован выбор жесткости спирали наноструктурного спирального стента.

Экспериментально доказаны лучшие дренажные свойства наноструктурного спирального стента,

его преимущества по биомеханической и биологической инертности на модели стентированного

пищевода.

Результаты научных исследований внедрены в учебный процесс кафедры госпитальной

хирургии

ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский

университет» Минобрнауки России; кафедры хирургических болезней №1 ГБОУ ВПО «Курский

4

государственный медицинский университет» Минздрава России; кафедры урологии ГБОУ ВПО

«Воронежский государственный медицинский университет им Н.Н. Бурденко» Минздрава

России. Также получено независимое заключение Росздравнадзора о безопасности исследуемого

покрытия — Токсикологическое заключение №169-13 от 13.12.2013 и результаты внедрены в

практику урологического отделения ОГБУЗ «Белгородская областная клиническая больница

Святителя Иоасафа».

Методология и методы исследования.

Основой диссертационного исследования стали труды отечественных ученых (В.Э.

Гюнтер, 2001, 2004; С.В. Шкодкин, 2011; А.Я. Колпаков, 2011). В диссертационной работе

использованы гематологические, биохимические, иммунологические, гистологические, а также

основные правила работы с экспериментальными животными.

Для проведения практических работ было получено одобрение Этического комитета

ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»

(НИУ «БелГУ») – протокол №5 от 19.03.2013.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Стимулированная цитокин-продуцирующая активность в отношении интерферона-гамма,

интерлейкина-1-бета,

интерлейкина-2

и

клеточные

реакции

(фагоцитарная

активность

нейтрофилов и спонтанная цитотоксическая активность естественных киллеров) в invitro модели

лейкоцитарного

концентрата

человека

определяются

используемым

материалом,

наноструктурное покрытие на основе аморфного углерода и атомарного серебра обладает

минимальной способностью к цитокин-продуцирующей активности, не вызывает цитолиза и

угнетения функциональной активности нейтрофилов и естественных киллеров всравнении с

никелидом титана.

2. Имплантация лабораторным животным материала с наноструктурным покрытием на основе

аморфного углерода и атомарного серебра не сопровождается системным лейкоцитозом и

ростом сывороточных значений интерлейкина-1-бета, интерлейкина-8 и трансформирующего

фактора роста-1-бета в отличие от никелида титана.

3. Механическая прочность кишечной трубки коррелирует с величиной модуля упругости

Юнга. Четырехкратное снижение жесткости спирали наноструктурного спирального стента

относительно величины модуля упругости Юнга обеспечивают удаление стента через стенку

полого органа с сохранением ее механической прочности в опытах ex vivo.

4. Наноструктурный спиральный стент обеспечивает адекватные дренажные свойства, не

вызывает выраженных воспалительных изменений и микроциркуляторных расстройств, снижает

число

перфораций

стентированного

пищевода

и

послеоперационную

летальность

в

эксперименте.

5. Использование наноструктурного спирального стента обеспечивает атравматичное удаление

его, не нарушая целостности желудка, сохраняет герметичность, предупреждая развитие

перитонита.

Степень достоверности и апробация результатов диссертации. Основные положения и

материалы работы представлены и доложены на:

1. Международных конгрессах, форумах и конференциях: Конференция онкоурологов стран

СНГ:

«Актуальные

вопросы

диагностики

и

лечения

местно-распространенного

и

метастатического рака почки, мочевого пузыря и предстательной железы» (Украина, Киев 6-7

апреля 2012); III Российско-Кубинский конгресс по андрологии (Куба, Гавана 7-15 апреля 2013);

5

Международная научно-практическая конференция «Урология, андрология, нефрология – 2013»

(Украина, Харьков 30-31 мая 2013);

2. VIII - X межрегиональные с международным участием научно-практические конференции

клинических ординаторов, интернов и молодых ученых «Актуальные вопросы современной

клинической и экспериментальной медицины» (Белгород, 2010-2012 гг.); Межкафедральные

заседания кафедр хирургического профиля в рамках научной сессии НИУ «БелГУ» (Белгород,

2012-2014 гг); III Российский конгресс по эндоурологии и новым технологиям (Ростов-на-Дону,

13-15 июня 2012); II Конгресс урологов Сибири с международным участием (Томск, 25-26

апреля 2013); IX конгресс "Мужское здоровье" (Санкт-Петербург, 1-3 июля 2013); XIII конгресс

Российского общества урологов (Москва, 6-8 ноября 2013); VII Всероссийский съезд

трансплантологов (Москва, 28-30 мая 2014). XV конгресс Российского общества урологов и

Европейской ассоциации урологов (Санкт-Петербург, 18-20 сентября 2015).

3. Межкафедральная научно - практическая конференция кафедр госпитальной хирургии, общей

хирургии с курсом оперативной хирургии и топографической анатомии, факультетской

хирургии

Медицинского

института

НИУ

«БелГУ»

(Белгород,

27

января

2015);

Межкафедральная научно - практическая конференция кафедр хирургических болезней №1 и

№2, общей хирургии, оперативной хирургии и топографической анатомии, морфологии ГБОУ

ВПО КГМУ Минздрава России (Курск, 3 сентября 2015).

Результаты исследования внедрены в клиническую практику и используются в лечебно-

диагностическом

процессе

урологического

отделения

ОГБУЗ

Белгородская

областная

клиническая больница Святителя Иоасафа, Исследуемое покрытие прошло независимую

токсикологическую экспертизу и использовано в промышленном производстве стентов ООО

«МИТ ltd» г. Железнодорожный Московской области.

Избранные материалы диссертационной работы включены в лекции, практические и

семинарские занятия и на постоянной основе используются в учебном процессе, проводимом

кафедрами госпитальной хирургии НИУ БелГУ, кафедрой хирургических болезней №1 ГБОУ

ВПО КГМУ Минздрава России, кафедрой урологии ГБОУ ВПО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко

Минздрава России.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Научные положения диссертации соответствуют формуле специальности 14.01.17 –

хирургия.

Результаты

проведенного

исследования

соответствуют области

исследования

специальности

14.01.17

«Разработка

и усовершенствование методов диагностики и

предупреждения хирургических заболеваний».

Связь с планом научных исследований. Диссертационная работа выполнена в

соответствии с планом научно-исследовательских работ ФГАОУ ВПО «Белгородский

национальный исследовательский университет» Минобрнауки РФ, номер государственной

регистрации-115011560046. Проводимые исследования поддержаны двумя государственными

контрактами и одним государственным заданием: «Биомедицинское исследование изменений

структур органов и тканей при имплантации стентов нового поколения», номер государственной

регистрации

№14.740.11.0182;

«Исследование

закономерностей

воспалительной

и

иммунологической реакции на импланты из наноструктурированных материалов и материалов

без модифицирования свойств», номер государственной регистрации – №01201252133; «Оценка

влияния имплантов из новых оригинальных наноструктурированных и нанокомпозитных

материалов

медицинского

назначения

на

различные

биологические

ткани»,

номер

6

государственного задания – №2014/420.

Публикации

результатов

исследования.

Результаты

данного

диссертационного

исследования изложены в 27 печатных работах, из них 11 печатных работ опубликованы в

рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Личный вклад соискателя. Диссертантом проведен анализ источников отечественной и

зарубежной научной литературы, которые послужили основанием для

определения

актуальности исследования и составления

литературного обзора. При непосредственном

участии автора

были определены цели, задачи, объем диссертационной работы, дизайн

экспериментального раздела исследования, выбраны методы регистрации и статистического

анализа результатов исследования. Автором лично выполнены все серии опытов, принято

непосредственное участие в проведении и интерпретации результатов инструментальных и

лабораторных методов исследования. Полученный первичный материал исследования автором

сведен в электронную базу, проведена статистическая обработка и обобщение полученных

результатов. Результаты исследования освещены в научной печати, доложены диссертантом на

международных, всероссийских и региональных конференциях.

Объем

и

структура

диссертации.

Диссертация

изложена

на

126

страницах,

машинописного текста, состоит из: введения, обзора литературы, главы материалов и методов, 4

глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка

литературы (45 отечественных и 211 зарубежных источников). Работа содержит 10 таблиц, 32

рисунка, включающие диаграммы, графики, фото микропрепаратов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Практический раздел исследования выполнен в период с января 2009 года по апрель 2013

года в подразделениях

НИУ «БелГУ», и лабораториях ОГБУЗ БОКБ Святителя Иоасафа,

проведение одобрено Этическим комитетом ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный

национальный исследовательский университет» протокол №5 от 19.03.13г.

Для сравнительного анализа наноструктурных материалов и покрытий в экспериментах

in vitro в качестве контрольного был использован сплав никелида титана (Ti-Ni). В основную

группу вошли наноструктурные покрытия на основе аморфного углерода (н-С) и на основе

аморфного углерода и атомарного серебра (н-САg). Покрытия были нанесены методом ионно-

плазменного напыления с напряжением разряда 2 кВ и током разряда 80 мА на никелид титана

после его предварительной подготовки.

Электронно-микроскопическое изучение покрытий выполнено при помощи микроскопа

QUANTA 600. Микрофотографии наноструктурного покрытия на основе аморфного углерода и

атомарного серебра приведены рисунке 1. видно, что углеродное покрытие толщиной 70 нм и

содержащее 11,94 ат.% серебра состоит из упорядоченных структурных элементов, имеющих

размеры до 7 нанометров (рисунок 2).

Дизайн

исследования

включал

четыре

экспериментальных

этапа

(рисунок

2):

сравнительный анализ биоинертных свойств исследуемых материалов в опытах invitro;

иммунологические аспекты биологической инертности

материалов в эксперименте invivo;

обоснование выбора механических характеристик спирали наноструктурного спирального

стента (НСС); исследование биологической и биомеханической инертности НСС в эксперименте

in vivo.

7

механическая прочность

пищевода, тонкой и

толстой кишки крыс по

75 проб с каждым

биологическим объектом

4 этап

исследование биологической инертности и биомеханической совместимости на

модели стентированного пищевода, две группы сравнения и контрольные точки

(14 и 30 сутки); 40 крыс

Рисунок 2 – Дизайн исследования.

8

Рисунок 1. Наноструктурное покрытие на основе аморфного углерода и атомарного серебра: a - электронно-

микроскопический снимок; b – объемное изображение поверхности; с – гистограммы распределения нановыступов

по ширине.

биологическая инертность

наноструктурных покрытий

1 этап

модель лейкоцитарного

концентрата человека;

две контрольные точки

(12 и 24 часа)

стимулированная

прямая

цитокин -

цитотоксичность

продуцирующая

и клеточные

биомеханическая

совместимость стента

2 этап

3 этап

Стимулированная

цитокин –

продуцирующая

активность in vivo;

два материала (Ti-

Ni, н-САg); три

контрольные

точки (14, 21 и 30

сутки); 80 крыс

механическая

прочность тощей,

подвздошной и

сигмовидной кишки

человека по 75 проб с

каждым

объектом

активность в

отношении IFNγ,

TNFα, IL-1ß, IL-2 и

IL-8; три материала

(Ti-Ni, н-С, н-САg);

проб - 184

реакции (ФАН,

СЦАЕК); два

материала (Ti-Ni,

н-САg); проб -

124

выбор материала для изготовления стента

выбор коэффициента жесткости спирали

стента

исследование

механической

герметичности стенки

полого органа после

удаления стента ex vivo

на тощей, подвздошной

и сигмовидной кишки

человека по 75 проб с

каждым биологическим

объектом

биологическим

1 этап. Сравнительный анализ биоинертных свойств исследуемых материалов в опытах

in vitro проведен на основании определения стимулированной цитокин-продуцирующей

активности, прямой цитотоксичности и активности неспецифического звена иммунитета

лейкоцитарного концентрата, полученного из цельной крови четырех здоровых доноров второй

А(II) группы крови по системе АВ0, резус фактор положительный Rh (пол), приготовленного

extempore и стандартизированной по уровню лейкоцитов 15х109 /мл. По 10 образцов каждого

материала площадью поверхности в 1 см2 инкубировали в объеме 0,5 мл лейковзвеси каждого из

доноров в течение 24 часов при температуре 37ºС. Уровень цитокинов оценивали методом

твердофазного ИФА с помощью набора реагентов ЗАО «Вектор Бест» (г. Москва), определяли

уровни гамма-интерферона (IFNγ), фактора некроза опухоли альфа (TNFα), интерлейкина-1-бета

(IL-1ß), интерлейкина-2 (IL-2) и интерлейкина-8 (IL-8) через 12 и 24 часа инкубации.

Изучение прямой цитотоксичности и активности неспецифического звена иммунного

ответа проведено по выше представленному дизайну в отношении н-САg в сравнении с Ti-Ni.

Количественные показатели субпопуляций лимфоцитов определяли методом проточной

цитометрии, исследовали фагоцитарную активность нейтрофилов (ФАН) и спонтанную

цитотоксическую активность естественных киллеров (СЦАЕК) на сроках инкубации 12 и 24

часа.

В качестве лабораторных животных использовали крысы линии Wistar, половозрелые

особи обоего пола с массой 235-317 граммов. В процессе эксперимента были

соблюдены

правила гуманного обращения с животными в соотвествии с «Конвенцией по защите

позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей»,

принятой Советом Европы (Strasbourg, Франция, 1986) и директивой Совета 86/609/ЕЕС от

24.11.1986 «По согласованию законов, правил и административных распоряжений стран-

участниц в отношении защиты животных, используемых в экспериментальных и научных

целях».

Иммунологические аспекты биологической инертности материалов в эксперименте in

vivo были изучены на 2 этапе по уровню стимулированной цитокин – продуцирующей

активности Ti-Ni (контрольная группа) и н-САg (основная группа) при имплантации проволоки

80 крысам линии Wistar. Создавали нагрузку материалом до 5% от массы животных.

Имплантировали отрезки проволоки длиной 7 и диаметром 0,25 мм: в паренхиму печени

установлено (4 импланта), в каждую из почек (по 2 импланта), в плевральную полость (2

импланта), предбрюшинно (2 импланта), парааортально и паракавально (по 1 импланту). Далее

на 14, 21 и 30 сутки были исследованы показатели гемограммы и системной цитокинемии

(интерлейкин-1-бета, интерлейкин-8

и трансформирующий фактор роста-1-бета). Создание

контрольной группы без установки импланта, было необходимо для анализа величины

хирургической травмы таблице 1.

Таблица 1 – Стимулированная цитокин - продуцирующая активность исследуемых

материалов в опытах in vivo, распределение животных по группам

Сроки наблюдения

Группа

наблюдения

Контрольная (Ti-Ni)

Основная (н-САg)

0 сутки

14 сутки

21 сутки

30 сутки

всего

10

10

10

30

10

10

10

30

5

5

5

20

25

25

25

80

9

Без материала

5

ИТОГО

5

Кровь для лабораторных исследований получали при выведении животного из

эксперимента из задней полой вены. Цитологический состав изучен в автоматическом режиме и

с ручным контролем (окраска по Романовскому-Гимзе), сывороточные показатели цитокинов

(интерлейкин-1-бета, интерлейкин-8 и трансформирующий фактор роста-1-бета) с помощью

метода количественного твердофазного иммуноферментного анализа реагентами фирмы

CUSABIO BIOTECH.

3 этап. Обоснование выбора механических характеристик спирали НСС выполнено на

основании изучения механической прочности кишечной трубки крыс, секционного материала,

сохранения герметичности последних после извлечения НСС. Механические испытания

прочности стенки полого органа выполнены на электродинамической испытательной машине

InstronElectroPuls E3000 (США) с датчиком усилия растяжения/сжатия, и

диапазоном

измеряемых нагрузок 0 - 250 Н, с точностью измерения 0,5% для торакального отдела пищевода,

проксимального отдела тонкой кишки и дистального отдела толстой кишки изъяты у 25

лабораторных крыс линии Wistar, а так же для подвздошной, тощей и сигмовидной кишки на 25

трупах мужского пола, которые умерли насильственной смертью в возрасте 31 – 46 лет, время

смерти от 5 до 13 часов до секции. Предварительно материал был отмыт в физиологическом

растворе, в формалине фиксирован не был, для исследования нарезан кольцами шириной 10 мм

перпендикулярно продольной оси.

Гипотеза о возможности удаления НСС заключалась в том, трехкратный запас по

коэффициенту жесткости спирали относительно величины модуля упругости Юнга стенки

обеспечит атравматичное удаление НСС через последнюю. Герметичность стенки подтверждена

пневмопрессией на секционном материале тощей, подвздошной, сигмовидной кишок.

Допустимой механической герметичностью считали показатели пневмопрессии, превышающие

50 мм рт.ст. (Шотт А. В., 1983; Егоров В.И., 2001; Егиев В.Н., 2002; Fernández-Cruz L., 2012;

Xiong J.J., 2012; Biecker E., 2013;).

Подходящую жесткость спирали и геометрические размеры, соответствующие пищеводу

крысы, имел НСС, представленный на рисунке 3, диаметром 8 Сh (около 3 мм), выполненный из

проленовой нити, диаметром USP 2 (около 0,6 мм), защищенный н-САg.

4 этап. Исследование биологической инетрности и биомеханической совместимости

экспериментального наноструктурного спирального стента(НСС), возможность его удаления

через стенку полого органа изучена при имплантации в интактный пищевод белых лабораторных

крыс линии Wistar мужского пола массой 268 - 306 граммов из гастротомического доступа. В

контрольной группе установлен спиральный стент 8 Ch длиной 4 см из проволоки Ti-Ni

диаметром 0,25 мм –

20 животных. В основной – НСС с идентичными наружными

геометрическими параметрами, имеющий неспиральную часть (патент РФ №2300399, патент РФ

на полезную модель №112045), изготовленный из проленовой нити диаметром USP 2 (0,6 мм),

поверхность которого была защищена оригинальным н-САg («Медицинское покрытие на основе

аморфного углерода» свидетельство №44, зарегистрировано в депозитарии «ноу-хау» от

17.06.2011) – 20 животных. Для исключения миграции дистальные концы стентов фиксировали

узловым швом полисорб 5-0 через все слои стенки в области кардиального жома, который

перитонизировали серозно-мышечным Z-образным швом той же нитью. Неспиральную часть,

используемую для извлечения стента в основной группе, выводили через стенку желудка,

мышцы нижней брюшной стенки, свободный конец 2 см имплантировался подкожно («Способ

10

установки спирального стента» свидетельство №74, зарегистрировано в депозитарии «ноу-хау»

от 27.04.2012). Животных выводили из эксперимента на 14 и 30 сутки. Выбор материала для

изготовления стентов в контрольной группе обусловлен тем, что именно такого диаметра

проволока из сплава Ti-Ni используется в производстве пищеводных и билиарных стентов.

Спираль из материала в основной группе соответствовала критериям биомеханической

совместимости, полученным в предыдущей серии опытов. Показатели микроциркуляторных

расстройств в стенке стентированного абдоминального пищевода изучены с помощью лазерной

допплеровской

флоуметрии

(LDF)

на

аппарате

BiopacsystemsMP100

с

инвазивным

аппликационным датчиком TSD144 на 14 и 30 сутки эксперимента в сравнении с исходными

показателями. При выведении из эксперимента животных для оценки перитонеальной

воспалительной реакции был произведен скарификационный соскоб с висцеральной брюшины

левого подпеченочного пространства с окраской по Романовскому-Гимзе. После удаления стента

у животных основной группы для оценки герметичности выполнена рентгеноскопия желудка на

давлении 70 мм рт.ст. Для морфологического исследования изъят пищевод.

с

а

b

Рисунок 3 – Фото. Наноструктурный спиральный стент: а – кожух (система доставки) содержит спиральный стент

(b), струну проводник (с) и толкатель.

Рентгеноскопию

желудка

после

извлечения

НСС

из

пищевода

выполняли

с

использованием манометрического катетера и при заполнении контрастом Ультравист 300 в

разведении 1:4 на давлении 70 мм рт.ст.

Подготовку блоков, срезов и их окраску при морфологическом исследовании выполняли

на роботизированном комплексе Microm International GMbH (Германия). Описательное

исследование гистологических препаратов проводили под микроскопом Axio Scope A1 (Carl

Zeiss

MicroimagingGMbH,

Германия)

и

с

помощью

полуавтоматического

сканера

микропрепаратов Mirax Desk (Carl Zeiss Microimaging GMbH, Германия). Увеличение на

микрофотографиях и изображениях при анализе варьировало от х20 до х800.

Статистическая обработка Полученные данные обрабатывали на ПК с использованием

пакета прикладных программ Statistica 6.0 (StatSoft, США) и MSOfficeExcel (MicroSoft, США).

Распределения полученных количественных переменных оценивали тестами на нормальность.

Различия считали достоверными при вероятности большей

95%. Для определения

достоверности различий качественных и ненормально распределенных количественных

параметров использованы непараметрические методы с определением U-критерия Манна-Уитни,

Фишера и Вилкоксона.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1 этап. Сравнительный анализ биоинертных свойств исследуемых материалов в опытах

in vitro. Плазменные концентрации цитокинов доноров не выходили за средние популяционные

значения и имели нормальное распределение. Групповые различия в стимулированной секреции

получены для провоспалительных цитокинов IFNγ, IL-1ß и IL-8 через 24 часа инкубации.

Содержание последних статистически достоверно преобладало в группе Ti-Ni (р0,05, рисунок

4). Минимальные уровни стимулированной секреции этих цитокинов отмечены в группе н-САg.

11

IL-1ß пг/мл

250

200

2-5*

150

100

1,5*

50

1,5*

1-4*

0

IL-8 пг/мл

1200

1000

800

600

400

200

1-5*

0

IFNγ пг/мл

1200

1000

2-5*

800

600

400

200

0

2-5*

1,2-5*

1,2,5*

1,3-5*

1,2,4,5*

1-3,5*

1,5*

1-4*

Ti-Ni (1)

н-С (2)

н-САg (3)

Контроль (4)

Исходное

содержание

(5)

материалы

Ti-Ni (1)

н-С (2)

н-САg (3)

Контроль (4)

Исходное

содержание

(5)

материалы

Ti-Ni (1)

н-С (2)

н-САg (3)

Контроль (4)

Исходное

содержание

(5)

матьериалы

а

b

c

Рисунок 4 - Стимулированная цитокин-продуцирующая активность лейковзвеси в отношении a (IFNγ), b

(IL-1ß) и c (IL-8) через 24 часа. * – имеются статистически значимые различия между группами (p0,05)

Изменения в стимулированной секреции IL-2 заключались в отсутствии достоверных

различий на 12 часовом интервале и статистически достоверном увеличении его содержания в

сравнении с контролем (27,1±7,8 пг/мл) в группе н-CАg (57,2±15,4 пг/мл) через сутки

наблюдения (p0,05). При сравнении стимулированной секреции IL-2 между исследуемыми

материалами не установлено статистически достоверных различий (р0,05).

В течение 12 часов инкубации в исследуемых группах не выявлено прямой

цитотоксичности и изменений ФАН и СЦАЕК. Однако через 24 часа инкубации в группе Ni-Ti

зарегисттирован статистически значимый цитолиз лейкоцитов до 10,75±0,65 х 109/л по

сравнению с группой н-САg и контролем 13±0,18 х 109/л и 13,48±1,12 х 109/л соответственно

(р0,05). Данные показатели были связаны со снижением уровня гранулоцитов и естественных

киллеров при статистически недостоверных колебаниях уровня других субпопуляций

агранулоцитов. Абсолютное содержание первых в группе Ti-Ni составило 4,56±0,25 х 109/л и

0,28±0,11 х 109/л, что достоверно ниже группы н-САg 5,6±0,32 х 109/л и 0,9±0,04 х 109/л и

контроля 5,85±0,67 х 109/л и 0,72±0,25 х 109/л соответственно (р0,05). Что на этом временном

интервале сопровождалось угнетением ФАН и СЦАЕК в группе Ti-Ni. Для этой группы

наблюдения ФИ120, ФЧ120 и СЦАЕК составили 51,93±2,99, 7,11±0,76 и 22,62±3,28, что достоверно

ниже, чем в группе н-САg – 78,14±2,82, 10,38±1,59 и 30,6±2,28 и в контроле – 76,59±6,91,

11,04±1,63 и 30,24±3,56 соответственно (р0,05).

2 этап. При изучении Иммунологических аспектов биологической инертности

материалов в эксперименте in vivo не отмечено колебаний плазменных уровней билирубина,

мочевины, креатинина, общего белка по отношению к контролю

и исходным показателям

(р0,05), что связано с отсутствием нефро- и гепатотоксичности у исследуемых материалов.

Лейкоцитарная реакция с 14 суток не имела выраженной специфичности и преобладала в группе

Ti-Ni в виде смешанного лейкоцитоза 13,3±2,8х109/л, что достоверно больше контроля и группы

н-САg: 5,1±1,4х109/л 6,1±1,3х109/л, соответственно (р0,01). Колебания системного уровня

цитокинов сопоставимы и более специфичны, чем показатели гемограммы и характеризовались

повышением плазменной концентрации провоспалительных цитокинов IL-1ß и IL-8 на

протяжении всего периода наблюдения (рисунок 5а,b). Это характерно для цитокинов «первой

12

(р0,05, рисунок 4). Стимулированная цитокин-продуцирующая активность в отношении TNFα,

в группах наблюдения преобладала над спонтанной его секрецией (р0,05) на протяжении всего

срока наблюдения. В группе н-САg значения данного цитокина на интервале 24 часа было

достоверно выше по сравнению с другими группами наблюдения (р0,05).

1,2,5*

61,3±23,9*

29,7

,

27,0±7,2*

15,8 4,1

,

, *

284,4±79,8*

129,7±30,2*

a

b

c

Рисунок 5 - Динамика уровня цитокинов плазмы в группах наблюдения a - IL-1, b - IL-8, c - TGF-β1.

Примечание: * – имеются статистически значимые различия в сравнении с контролем (p0,05).

3 этап. Обоснование выбора коэффициента жесткости спирали наноструктурного

спирального стента (НСС). Исследованию биомеханической совместимости медицинских

стентов в литературе посвящено небольшое количество публикаций (Hourneaux de Moura E.G. et

al., 2013; Zhang M.Q. etal., 2014), данные показатели активно изучаются в хирургической

ортопедии применительно к артропротезированию. Механическая прочность стенки желудочно-

кишечного тракта определялась типом биологического объекта. Наибольшую специфичность

при измерении механической прочности имело определение модуля упругости (Юнга)

исследуемых тканей (рисунок 6а,b).

Рисунок 6 a – данные механической прочности различных отделов желудочно-кишечного тракта крыс, * – имеются

статистически значимые различия в сравнении с пищеводом, ^ – имеются статистически значимые различия в

сравнении с тонкой кишкой (p0,05); b – показатели модуля упругости трупного материала, * – имеются

статистически значимые различия в сравнении с группами наблюдения (p0,05); с – показатели пневмопрессии

секционного материала после извлечения наноструктурного спирального стента, * – имеются статистически

значимые различия в сравнении с минимально допустимым значением в 50 мм рт.ст. (p0,05).

Трехкратное снижение жесткости спирали НСС позволяет удалить его за неспиральную

часть через стенку полого органа без нарушения механической герметичности последней, что

подтверждено данными пневмопрессии (рисунок 6с). Количественные показатели герметичности

стенки полого органа, полученные при пневмопрессии, зависели от ее толщины и, вероятно,

способности слоев смещаться при растяжении, что превысило минимальные допустимые

значения от 1,5 до 4,3 раза (рисунок 6с).

13

пищевод

тонкая

толстая

кишка

кишка

*^

*

сигмовидная

*

*

*^

234,8±58,3

196,2±65,8*

108,9±17,9*

74,0±15,6

38,1±12,5

594,7±66,2

298,3±48,6

*

300

250

200

150

100

50

0

тощая кишка

подвздошная

кишка

800

645,9±51,2

700

600

500

400

300

200

100

0

800

700

600

500

400

300

200

100

0

263±40,5*

201, ±71,8

181, ±71,6

122 5±30,

0 сутки

14 сутки

21 сутки

30 сутки

0 сутки

14 сутки

21 сутки

30 сутки

0 сутки

14 сутки

21 сутки

30 сутки

53,6±15,3

11,9±2,5

14,4±3,9

,5 3,

13,4±4,7

,

,

11

±2

*

69,8±17,0

16,6±7,3

волны» секреции (Глыбочко П.В. и соавт., 2011; Gianfrancesco F., 2012). Рост содержания такого

противовоспалительного хемокина как TGF-β1 отмечен в группе Ni-Ti с 14 суток (рисунок 5с),

сопоставим как с секрецией провоспалительных цитокинов, так служит и предиктором

коллагеногенеза и выраженных склеротических изменений вокруг имплантов (Сизонов В.В.,

Коган М.И., 2012; Madsen M.G., 2011; Almodhen F., 2009).

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

304,5 7,7

284,0±83,8*

319,5±82,5*

233,2±69*

178,8±34,5

6 6

8,9*

контроль

Ti-Ni-(X)

β-сплав

нпСAg№2

25,5±6,3*

14,2±,3

291,6±74,1*

110,3±21,7

94,2±14,5

,

312 0±66 5

± 6 *

5

±1

*

2

*

*

±6 8*

0

*

,

5

3 5

4 9

±

12 ± 2

4

кишка

с

модуль упругости Юнга, кПa

предел прочности, кПa

тощая кишка

подвздошная

сигмовидная

кишка

кишка

а

b

106,1±25,5

92,9±19,2

15,9±6,1

основная группа 14 сутки

контрольная группа 14 сутки

основная группа 30 сутки

контрольная группа 30 сутки

4 этап. Исследование биологической инертности и биомеханической совместимости

экспериментального наноструктурного спирального стента (НСС) на модели стентированного

пищевода выявило, что нарушения микроциркуляции, воспалительные изменения и частота

перфораций стенки пищевода при идентичных геометрических характеристиках связаны с

механической жесткостью спирали стента. Летальных исходов в основной группе наблюдения

отмечено не было. В контрольной группе наблюдения отмечены летальные исходы, связанные с

перфорацией в области проксимального конца стента. На 13, 16, 17 и 19 сутки погибло пятеро

животных, что составило 25%. На вскрытии у всех животных картина гнойного медиастинита.

Оба стента обладали адекватной дренажной функцией, обеспечив проходимость пищевода в

течение месяца. Наличие стента явилось причиной нарушений микроциркуляции в стенке

пищевода в обеих группах наблюдения в сравнении с исходными данными, но в контрольной

группе отмечены более выраженные прогрессирующие перфузионные нарушения (рисунок 7а).

1200

1000

800

600

400

200

0

100%

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

*

*

полиморфноядерные

лейкоциты

*

*

исходные

14 сутки

30 сутки

основная группа

контрольная группа

*

лимфоциты

а

b

Рисунок 7 a – лазерная доплеровская флоуметрия стенки пищевода крыс; b – цитологическая картина скарификатов

висцеральной брюшины, * – имеются статистически значимые различия в группах наблюдения (p0,05).

Воспалительная реакция со стороны брюшины была специфичной (главным образом за

счет содержания полиморфноядерных лейкоцитов) для исследуемых групп наблюдения и

определялась сроками, прошедшими с момента операции (рисунок 7b).

Морфологическое исследование пищевода в контрольной группе на временном

интервале 14 суток продемонстрировало, что во всех слоях его стенки произошли выраженные

гипертрофические

и

воспалительные

изменения

с

образованием

псевдополипов,

что

сопровождалось инвазией бактерий в толщу слизистой, при этом ее толщина составила

142,5±20,9 мкм (рисунок 8а). Данным фактом можно объяснить выраженную воспалительную

инфильтрацию стенки пищевода с развитием параэзофагита и его перфораций что обусловило

летальность в контрольной группе. Цитологическая картина лейкоцитарных инфильтратов

говорит о выраженной воспалительной реакции (рисунок 8b). Лейкоцитарные инфильтраты

были представлены главным образом полиморфно-ядерными лейкоцитами с ацидофильной

цитоплазмой - 286±51 кл. в п/з, а количество малых лимфоцитов и гистиоцитов в инфильтратах

было не выше 41±20 кл. в п/з и 27±11 кл. в п/з соответственно.

На следующем временном интервале эксперимента (30 сутки) в контрольной группе для

микроскопической картины пищевода выживших животных было присуще уменьшение

выраженности воспалительных клеточных реакций, отека и, как следствие этого, толщины

стенки

пищевода.

Наибольшая

распространенность

склеротических

изменений

была

сосредоточена в подслизистом слое, толщина которого составила 186,1±43,6 мкм (р0,05), что

14

не имело статистически достоверных различий по сравнению с предыдущим временным

интервалом. В отношении слизистой продолжал сохраняться псевдополипоз, а также

дистрофические изменения с вакуолизацией цитоплазмы клеток росткового слоя (рисунок 8с).

На этом сроке эксперимента в контрольной группе статистически недостоверно сократилась

толщина слизистой до 118,5±9,8 мкм (р0,05). На значительное стихание воспалительного

процесса в контрольной группе к 30 суткам наблюдения указывает статистически достоверное

уменьшение толщины мышечного слоя до 793,7±72,3 мкм (р0,05), в котором регистрируются

дистрофические

изменения

лейомиоцитов

и

пролиферация

клеток

коллагеногенеза

с

накоплением последнего (рисунок 8d). Лейкоцитарные инфильтраты, как и на предыдущем

сроке эксперимента, имели в своем составе полиморфно-ядерные лейкоциты с ацидофильной

цитоплазмой - 124±37 кл. в п/з. Количество малых лимфоцитов и гистиоцитов выросло до 89±23

кл. в п/з и 44±19 кл. в п/з соответственно. Количество фиброцитов и фибробластов составило

55±16 кл. в п/з и 51±22 кл. в п/з соответственно.

Рисунок 8 – Микропрепарат. Стенка пищевода животных контрольной группы наблюдения, 14 сутки (a,b) и 30

сутки (с,d). Окр. гематоксилином и эозином.

Морфологическое исследование пищевода. В стенке пищевода животных основной

группы на сроке наблюдения 14 суток не наблюдалось гипертрофических изменений ее слоев и

псевдополипоза слизистой, продольная складчатость была сглажена (рисунок 9а). Толщина слоя

слизистой составила 45,1±14,4 мкм (р0,01, рисунок 9а). Количество бактериальных клеток в

роговом слое невелико. Регистрировался незначительный отек подслизистого слоя - 77,1±24,9

мкм, что было статистически достоверно ниже, чем в контроле (р0,05). Воспалительные

изменения в стенке пищевода животных основной группы на сроке наблюдения 14 суток были

слабо

выражены.

Последние

проявились

в

содержании

диффузно

расположенных,

преимущественно, в адвентиции и подслизистом слое, малыми лимфоцитами 37±12 кл. в п/з и

гистиоцитами – 12±5 кл. в п/з, что достоверно ниже аналогичных показателей контрольной

группы наблюдения (р0,01, рисунок 9b). Толщина мышечного слоя составила 481,3±73,7 мкм

(р0,01, рисунок 9b). В адвентиционном слое не наблюдалось очаговой лейкоцитарной

инфильтрации. Содержание полиморфно-ядерных лейкоцитов с ацидофильной цитоплазмой,

которые сосредоточились в медиастинальной клетчатке, было единичным (р0,01).

В основной группе на 30 сутки наблюдения не зарегистрировано гипертрофии стенки

пищевода и выраженного накопления коллагена и пролиферации фибробластов по сравнению с

контролем (рисунок 9с). Умеренная фибробластическая реакция определялась только в

подслизистой. Содержание фиброцитов и фибробластов на этом сроке составило 28±9 кл. в п/з и

15±9 кл. в п/з соответственно, что меньше контроля (р0,05). На этом сроке в основной группе

наблюдения нами было отмечено незначительное повышение воспалительных изменений в

стенке пищевода из-за нахождения стента по сравнению с предыдущим интервалом.

Выраженность воспалительной реакции, как и на 14 сутки, была достоверно меньше, чем в

контроле, а лейкоцитарная инфильтрация не выходила за пределы слизистой и подслизистого

15

слоя. При этом размеры данных слоев составили 57,1±6,2 и 115,3±31,2 мкм соответственно

(р0,05). Лейкоцитарная инфильтрация в адвентиционном слое не была выражена и состояла из

диффузно расположенных агранулоцитов: малые лейкоциты и гистиоциты. (рисунок 9d). Их

содержание достигло 54±17 кл. в п/з и 29±14 кл. в п/з соответственно (р0,01). Содержание

полиморфно-ядерных лейкоцитов в основной группе на 30 сутки наблюдения было единичным.

Рисунок 9 а – стенка пищевода животных основной группы наблюдения, 14 сутки (a,b) b 30 сутки (с,d). Окр.

гематоксилином и эозином. Ув. 50.

Стентирование уже давно заняло свою нишу в диапевтике различных хирургических

специальностей, что позволило снизить морбидность, а, подчас, изменить тактику ведения

пациентов.( Bhalala M., 2013; Cheung D. Y., 2014). Наличие стента в просвете полого органа

сопровождается микроциркуляторными и воспалительными изменениями его стенки, миграцией

и обструкцией стента, его колонизацией нозокомиальной флорой. Такое состояние вопроса

поддерживает высокий научный интерес, направленный на совершенствование медицинских

стентов, а, именно, на повышение биологической инертности материалов, используемых для их

изготовления.

Инкубация материалов в среде лейкоцитарного концентрата сопровождалась ростом

уровня

провоспалительных

цитокинов:

гамма-интерферона,

интерлейкина-1-бета

и

интерлейкина-8. Максимальная цитокин-продуцирующая активность, т.е., меньшие показатели

биологической инертности, отмечены у незащищенного покрытием никелида титана. В группах

с металлами, защищенными наноструктурными покрытиями, стимулированная секреция фактора

этих цитокинов была выражена меньше. Это наиболее характерно для группы наноструктурного

покрытия на основе аморфного углерода и атомарного серебра (р0,05). Таким образом, при

имплантации никелида титана следует ожидать более бурно протекающую иммунно-

воспалительную реакцию. Минимальную стимулированную цитокин-продуцирующую реакцию

в группе наноструктурного покрытия на основе аморфного углерода и атомарного серебра,

вероятно, можно объяснить наличием мембран стабилизирующего действия небольших

концентраций атомарного серебра, поэтому содержание данных цитокинов (особенно

интерлейкина-1-бета) невелико (Peng Z., 2013; Kim K. S., 2014; Martins B. C., 2014; Stephens E.

H., 2014).

Факт более высокой продуцирующей активности цитокинов, которые ответственны за

противоопухолевый противовирусный и антибактериальный иммунный (такие цитокины, как

фактор некроза опухоли альфа и интерлейкин-2) в группе с покрытием на основе аморфного

углерода и атомарного серебра, также вызывает интерес (Степанов А. А., 2009; Чепуров А. К.,

2009; Сизонов В. В., 2012; Chew B. H., 2010; Elayarajah B., 2011; Siddhi S., 2014). И хотя

достоверные различия в этой группе по сравнению с группой никелида титана и контролем

получены только для интерлейкина-2: 57,2±15,4 пг/мл, 31,3±6,7 пг/мл и 27,1±7,8 пг/мл

соответственно (р0,05), это может объяснять бактерицидный эффект серебра и требует

дальнейших исследований в отношении данного наноструктурного покрытия.

16

Клеточные реакции на импланты, со стороны лейкоцитарного концентрата человека были

реализованы за счет неспецифического звена иммунитета, зависели от использованного

материала,

что

выразилось

угнетением

функциональной

активности

нейтрофилов

и

естественных киллеров, специфическим цитолизом последних в группе никелида титана,

особенно на сроке инкубации 24 часа. Абсолютное содержание гранулоцитов и естественных

киллеров в группе никелида титана снизилось до 4,56±0,25х109 /л и 0,28±0,11х109 /л, что

достоверно меньше соответствующих показателей групп наноструктурного покрытия на основе

аморфного углерода и атомарного серебра и контроля: 5,6±0,32х109 /л, 0,9±0,04х109 /л и

5,85±0,67х109

/л,

0,72±0,25х109

соответственно

(р0,05).

При

этом

в

группах

наноструктурного покрытия на основе аморфного углерода и атомарного серебра и контроля

различий по этим показателям зарегистрировано не было (p0,05). Аналогичная тенденция

отмечена для фагоцитарной активности нейтрофилов и спонтанной цитотоксической активности

естественных киллеров, которая заключалась в снижении данных показателей в группе никелида

титана. Так, в этой группе фагоцитарный индекс на 30 минуте и спонтанная цитотоксическая

активность естественных киллеров составили 53,03±6,95% и 22,62±3,28%, что так же достоверно

меньше аналогичных показателей групп наноструктурного покрытия на основе аморфного

углерода и атомарного серебра и контроля: 75,27±3,79%, 30,6±2,28% и 74,49±5,87%,

30,24±3,56%

соответственно

(р0,05).

Это

позволяет

сделать

заключение

о

лучшей

биологической совместимости наноструктурного покрытия на основе аморфного углерода и

атомарного серебра.

Выраженная нагрузка исследуемыми материалами (около 5% от массы животного)

экспериментальных

животных

не

сопровождалась

токсичностью.

В

это

же

время

зарегистрированы – системный лейкоцитоз и рост сывороточного содержания цитокинов.

Первый имел меньшую специфичность и отмечен в группе никелида титана (р0,05). В этой же

группе зарегистрированы гранулоцитоз на сроках до 2 недель, лимфоцитоз на протяжении всего

срока наблюдения. В группе наноструктурного покрытия на основе аморфного углерода и

атомарного серебра колебания системного уровня лейкоцитов были сопоставимы с показателями

контроля (р0,05). Системная цитокинемия обладала большей групповой специфичностью,

зарегистрированы различия как с контролем группой, так и в группах наблюдения (р0,05).

Наименьшие показатели биологической инертности, отмеченные в группе никелида титана,

характеризовались

повышением

плазменной

концентрации

интерлейкина-1-бета

и

интерлейкина-8 на протяжении всего периода наблюдения Отмечено, что системное повышение

плазменной концентрации интерлейкина-1-бета коррелирует с системным гранулоцитозом, а

содержание интерлейкина-8 сопоставимо с системным лимфоцитозом в группе никелида титана.

Подобная зависимость в отношении материалов с низкими биоинертными свойствами показана в

работах (Laube N., 2007; Liatsikos E., 2009; Gregory C.J., 2012; Isayama H., 2013; Zhang W.,

2013).Т.о., лучшие иммунологические показатели биологической совместимости в опытах in

vitro и in vivo зарегистрированы в группе наноструктурного покрытия на основе аморфного

углерода и атомарного серебра, что проявилось отсутствием лейкоцитарной реакции, цитолиза и

минимальным ростом уровня цитокинов.

Механические испытания различных сегментов кишечной трубки лабораторных крыс

линии Wistar и секционного материала выявили у них количественные различия показателей

механической прочности стенки, которые зависели от выраженности подслизистого и

циркулярного мышечного слоя в исследуемых образцах. Модуль упругости Юнга для тонкой

17

кишки был в 2,2-2,4 раза больше, чем аналогичный показатель толстой кишки. Это говорит об

органной специфичности модуля упругости Юнга для исследуемых тканей при измерении

механической прочности стенки полого органа. Уменьшение коэффициента жесткости спирали

наноструктурного спирального стента в три раза позволило удалить стент, не нарушая

механическую герметичность полого органа. Это подтверждают данные пневмопрессии,

количественные показатели герметичности превысили минимально допустимые значения от 2,5

до 4,5 раз, зависели от толщины стенки полого органа, что, на наш взгляд, связано со

способностью слоев смещаться при растяжении. Полученные нами результаты перекликаются с

исследованиями в области герметичности кишечного шва (Шотт А. В., 1983; Егоров В.И., 2001;

Егиев В.Н., 2002; Галлингер Ю. И., 2008; Магер В. О., 2011; Харченко В. П., 2012; Fernández-

Cruz L., 2012; Xiong J.J., 2012; Biecker E., 2013; Cečka F., 2014).

Изучение биологической и биомеханической совместимости стентов на модели

стентированого пищевода лабораторных крыс линии Wistar позволило установить, что и

воспалительные изменения, и нарушения микроциркуляции, и частые перфорации стенки

пищевода сопряжены с механической жесткостью спирали стента при тождественных

геометрических характеристиках. Оба стента смогли обеспечить проходимость пищевода на

протяжении месяца, т.е., они имели соразмерную дренажную функцию. По сравнению с

исходными показателями в обеих группах исследования были зарегистрированы нарушения

микроциркуляции в стенке пищевода. Причина возникновения этих нарушений – нахождение

стента в пищеводе. Но при этом, использование наноструктурного спирального стента привело к

менее выраженным прогрессирующим перфузионным изменениям по сравнению с контрольной

группой. Так, на 14 сутки стентирования микроциркуляторные нарушения в основной группе

были меньше в 1,6 раза, а к 30 суткам различия в группах наблюдения достигли 2,4 раза.

Гипертрофические изменения в мышечном слое пищевода в контрольной группе говорят о

худшей биомеханической совместимости по сравнению с основной группой, где эти показатели

были ниже в 2,1 – 2,3 раза. С этим же связана дистрофия гладкомышечных клеток и

склеротические процессы в подслизистом и мышечном слоях. Покрытие на основе аморфного

углерода и атомарного серебра позволило снизить выраженность лейкоцитарной реакции, что, в

свою очередь, исключило наличие перфораций пищевода и 25% летальность в основной группе

наблюдения. У животных основной группы неспиральная часть стента была выведена через

стенку желудка. Причиной воспалительной перитонеальной реакции, которая была наиболее

выраженной в контрольной группе, это не явилось. Гранулоцитарная реакция цитограммы

основной группы в 2,6 раза была ниже таковой в контроле. При удалении наноструктурного

спирального стента через стенку полого органа не зафиксировали нарушения механической

герметичности стенки желудка. При этом стенка желудка смогла выдержать гидродинамическую

нагрузку в 70 мм рт.ст. Этот показатель был выше минимально допустимого показателя

физической герметичности кишечного шва, составляющего 50 мм рт. ст. (Шотт А. В., 1983;

Егоров В.И., 2001; Егиев В.Н., 2002; Fernández-Cruz L., 2012; Xiong J.J., 2012; Biecker E., 2013).

Т.о., лучшие показатели биологической инертности оригинального покрытия и биомеханической

совместимости спирали наноструктурного спирального стента обеспечили преимущества над

нитиноловым аналогом.

18

ВЫВОДЫ

1. Инкубация лейкоцитарного концентрата с наноструктурным покрытием на основе аморфного

углерода и атомарного серебра не приводила к цитолизу и угнетению фагоцитарной активности

нейтрофилов,

спонтанной

цитотоксической

активности

естественных

киллеров

и

сопровождалась меньшей стимулированной цитокин-продуцирующей активностью в отношении

гамма-интерферона, интерлейкина-1-бета и интерлейкина-8 по сравнению с никелидом титана в

7,0 раза, 6,6 раза и 4,6 раза, соответственно (р0,05).

2. Цитограмма венозной крови при имплантации исследуемых материалов имела меньшую

групповую специфичность по сравнению с плазменной концентрацией интерлейкина-1-бета,

интерлейкина-8 и трансформирующего фактора роста-1-бета, содержание которых в группе

никелида титана превысило аналогичные показатели группы наноструктурного покрытия на

основе аморфного углерода и атомарного серебра в 1,9 раза, 2,7 раза и 2,2 раза, соответственно

(р0,05).

3. Механическая прочность стенки полого органа коррелировала с величиной модуля упругости

Юнга, показатели которого имели нормальное распределение и достоверно различались в

исследуемых биологических объектах, трехкратное снижение коэффициента жесткости спирали

наноструктурного спирального стента создало 2,5-4,2 кратный запас механической прочности

при удалении стента через стенку полого органа.

4. Оптимальные показатели коэффициента жесткости спирали наноструктурного спирального

стента

обеспечивают

адекватные

каркасные

свойства,

не

нарушают

показателей

микроциркуляции стенки, снижают частоту перфораций пищевода на 25%, гипертрофию

мышечного слоя вдвое и воспалительную инфильтрацию стенки пищевода более чем в 4 раза по

сравнению

с

аналогичным

нитиноловым

стентом

(р0,01),

что

позволяет

удалить

наноструктурный спиральный стент через стенку кишки без риска перфорации с показателями

пневмопресии, превышающими минимально допустимые значения от 1,5 до 4,3 раз, а через

стенку желудка с показателями гидропрессии 70 мм рт.ст.

5. Использование предлагаемого стента позволяло удалять последний, не вскрывая стенку

различных отделов желудочно-кишечного тракта (желудка, подвздошной, тощей и сигмовидной

кишки), предупреждая развитие перитонита, сохраняя герметичность при давлении 70 мм рт.ст.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. In vitro модель лейкоцитарного концентрата человека должна использоваться как

скрининговый тест при определении биологической инертности медицинских материалов.

2. Для количественной оценки показателей биологической инертности материалов в in vivo

модели

необходимо

определение

уровней

гамма-интерферона,

интерлейкина-1-бета,

интерлейкина-8 и трансформирующего фактора роста-1-бета.

3. Выбор механических характеристик стента должен проводиться с учетом таковых

показателей стенки дренируемого органа.

4. Для исключения нарушений микроциркуляции и воспалительных изменений в дренируемом

сегменте показано снижение жесткости используемого стента.

5. Спиральная конструкция может быть рекомендована в качестве временного стента,

обеспечивающего адекватное дренирование и снижающего риск перфузионных нарушений и

воспалительных изменений в стентированном сегменте и позволяет выполнить удаление стента

через стенку полого органа.

19

Рентгенофизиология сегментарного дренирования мочеточника в эксперименте / С. В.

85.

6.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В

ЖУРНАЛАХ РЕКОМЕНДОВАННЫХ ВАК РОССИИ

1.

Бактерицидные свойства материалов, используемых для производства медицинских

стентов / С. В. Шкодкин, Ю. Б. Идашкин, А. В. Любушкин [и др.] // Мед.вестн.

Башкортостана. – 2013. – Т. 8, № 2. – С. 273-275.

2.

Качество жизни пациентов с внутренними мочеточниковыми стентами / М. И. Коган,

С. В. Шкодкин, А. В. Любушкин [и др.] // Мед.вестн. Башкортостана. – 2013. – Т. 8, № 2. – С.

98-99.

3.

Клеточные реакции и цитотоксичность медицинских материалов в отношении

лейковзвеси человека / С. В. Шкодкин, К. А. Бочарова, А. В. Любушкин [и др.] // Науч.

ведомости БелГУ. Сер. «Медицина. Фармация». – 2014. – № 11 (182), вып. 26/1. – С. 66-73.

4.

Некоторые аспекты нозокомиальной инфекции / С. В. Шкодкин, Н. И. Жернакова,

А. В. Любушкин [и др.] // Науч. ведомости БелГУ. Сер. «Медицина. Фармация». – 2013. – №

4 (147), вып. 21. – С. 5-11.

5.

Оценка эффективности различных способов дренирования почки / М. И. Коган, С. В.

Шкодкин, А. В. Любушкин [и др.] // Мед.вестн. Башкортостана. – 2013. – Т. 8, № 2. – С. 82-

Шкодкин, М. И. Коган, А. В. Любушкин [и др.] // Курск.науч-практ. вестн. «Человек и его

здоровье». – Курск, 2013. – № 2. – С. 19-25.

7.

Сегментарное дренирование в профилактике восходящей инфекции / С. В. Шкодкин,

М. И. Коган, А. В. Любушкин [и др.] // Науч. ведомости БелГУ. Сер. «Медицина.

Фармация». – 2014. – № 11 (182), вып. 26/1. – С. 136-143.

8.

Стимулированная цитокинпродуцирующая активность медицинских материалов,

применяемых в производстве хирургических стентов / С. В. Шкодкин, К. А. Бочарова, А. В.

Любушкин [и др.] // Науч. ведомости БелГУ. Сер. «Медицина. Фармация». – 2012. – № 22

(141), вып. 20/3. – С. 71-78.

9.

Ультразвуковая

оценка

эффективности

использования

экспериментального

наноструктурногостента при обструкции мочеточника / С. В. Шкодкин, М. И. Коган, А. В.

Любушкин [и др.] // Науч. ведомости БелГУ. Сер. «Медицина. Фармация». – 2012. – № 22

(141), вып. 20/3. – С. 169-173.

10. Экспериментальное обоснование возможности удаления спирального стента через

стенку полого органа / С. В. Шкодкин, Ю. Р. Колобов, А. В. Любушкин [и др.] // Науч.

ведомости БелГУ. Сер. «Медицина. Фармация». – 2014. – № 11 (182), вып. 26/1. – C. 61-65.

11.

Направления и перспективы в разработке урологических стентов / М. И. Коган, С. В.

Шкодкин, А. В. Любушкин [и др.] // Эксперим. и клин.урология. – 2014. – № 4. – С. 64-71

12. Functional status of leukocytes in the presence of medical implant materials / N. I. Zhernakova,

S. V. Shkodki, A. V. Lyubushkin [et al.] // RJPBCS. – 2014. – Vol. 6, N 5. – Р. 1457-1461.

20

13.

Mechanical properties of various segments’ walls of the intestinal tube / V. F. Kulikovskyi, S. V.

Shkodkin, A. V. Lyubushkin [et al.] // RJPBCS. – 2014. – Vol. 6, N 5. – Р. 1415-1418.

14.

Revisiting biological and biomechanical compatibility of surgical stents / V. F. Kulikovskyi, S. V.

Shkodkin, A. V. Lyubushkin [et al.] // RJPBCS. – 2014. – Vol. 6, N 5. – Р. 1457-1461.

15.

Study of nanostructural coating biocompatibility in vitro / N. I. Zhernakova, S. V. Shkodkin,

A. V. Lyubushkin [et al.] // RJPBCS. – 2014. – Vol. 6, N 5. – Р. 1457-1461.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

LDF – лазерная допплеровская флоуметрия

ПЕ – перфузионные единицы

кл. в п/з – клеток в поле зрения

НСС – наноструктурный спиральный стент

н-С – наноструктурное покрытие на основе аморфного углерода

н-САg – наноструктурное покрытие на основе аморфного углерода и атомарного серебра

TGF-β1 – трансформирующий фактор роста бета-1

ФАН – фагоцитарная активность нейтрофилов

СЦАЕК – спонтанная цитотоксическая активность естественных киллеров

ФИ – фагоцитарный индекс

ФЧ - фагоцитарное число

КФЧ – коэффициент фагоцитарного числа

IFNγ – инерферон гамма

TNFα – фактор некроза опухоли альфа

IL-1ß – интерлейкин 1 бета

IL-2 – интерлейкин 2

IL-8 – интерлейкин 8

21



Похожие работы:

«Ахмадеев Нариман Рустэмович ОПТИМИЗАЦИЯ АБДОМИНАЛЬНОГО РОДОРАЗРЕШЕНИЯ ПРИ МНОГОПЛОДНОЙ БЕРЕМЕННОСТИ 14.01.01 – Акушерство и гинекология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата медицинских наук Казань 2016 2 Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Казанский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации Научный руководитель: доктор медицинских...»

«Рамазан Мухаммад Исса ОПТИМИЗАЦИЯ ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ ПОСЛЕОПЕРАЦИОННЫХ ЖЕЛЧЕИСТЕЧЕНИЙ 14.01.17 – хирургия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Душанбе 2016 1 Научный руководитель: Официальные оппоненты: Ведущая организация: Курбонов Каримхон Муродович академик АМН РТ, доктор медицинских наук, профессор Луцевич Олег Эммануилович – доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой факультетской хирургии №1 лечебного...»

«КУЛАЙ Дмитрий Георгиевич ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АНТИДИУРЕТИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ ПРИ ДОБРОКАЧЕСТВЕННОЙ ГИПЕРПЛАЗИИ ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ 14.03.03 – патологическая физиология 14.01.23 – урология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата медицинских наук Санкт-Петербург 2016 Работа выполнена на кафедре патологической физиологии и кафедре урологии в ФГБВОУ ВПО Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова МО РФ и в ГБУЗ Областная клиническая больница...»





 
© 2015 www.z-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.