Comparative experimental analysis of usage of different meshy implants

Abstract


Importance of the topic. Using a net explant in Hernioplasty is one of the most common operations performed in surgical hospitals around the world. Despite of the achievement in chemical industry and the abundance of various endoprosthesis, there are always some drawbacks. Also, there is a problem in finding a plastic material that meets all the requirements of an ideal endoprosthesis and it is still relevant.
Purpose. Study the timing of connective tissue germination of mesh implants made by different manufacturers in intact and compromised conditions (aseptic inflammation).
Materials and methods. For the experiment we took 4 rabbits «Chinchilla» breed. We made 4 cuts on the back side of all animals (on both sides of the spine) which we used for the implantation of mesh implants. On the left side of the spine, the conditions were intact, on the right, aseptic inflammation was modeled by applying 0.3 ml of turpentine on liquid paraffin. On the 11th, 14th, 17th, 21st day an excision biopsy was performed. A complex of tissues was sent to histological examination, which would help us to rate the maturity of formed connective tissue that was evaluated by the severity of the inflammatory response.
Results. In the end of our experiment we found out that the formation of the mature connective tissue around all endoprosthesis under conditions of aseptic inflammation occurred faster than in intact conditions. On the other hand, the time of germination in the explants was different, which should be considered in the postoperative period.
Conclusion. None of the presented grids can be considered an ideal endoprosthesis.


Одной из актуальных задач современной хирургии является оптимизация путей и способов хирургического лечения больных с грыжами передней брюшной стенки [1,2].
С началом эры синтетических сетчатых протезов для дополнительного укрепления передней брюшной стенки значительно уменьшилась частота рецидивов вентральных грыж, ранее достигавшая, по различным данным, от 10 до 45,5%. На сегодняшний день аллопротезирование брюшной стенки синтетическими материалами является золотым стандартом хирургического лечения вентральных грыж [3-5].
В мире за год производится около 1 миллиона герниопластик с использованием синтетических эксплантов [3, 6]. Использование последних привело к снижению частоты рецидивов до 10% и дало возможность ликвидировать обширные дефекты брюшной стенки, ранее считавшиеся некорригируемыми [1, 2, 6, 7].
Современная отечественная и зарубежная химическая промышленность выпускает синтетические протезы высокой прочности, имеющие относительную биологическую инертность [3, 5, 7]. Вместе с тем основные типы протезов для герниопластики также имеют определенные недостатки [8, 9].
Одним из осложнений традиционного грыжесечения является нарушение половой функции у мужчин репродуктивного возраста, так как паховая грыжа, и особенно пахово-мошоночные и тестикулярные ее формы, – это факторы, влияющие на сперматогенез [10,11]. При анализе литературных данных установлено, что многие авторы указывают на различные виды нарушений со стороны репродуктивной функции мужчин, возникающие в разные сроки послеоперационного периода при проведении герниопластики с использованием сетчатого имплантата, связывая их, как правило, лишь с интраоперационными осложнениями, не отмечая возможной роли сетчатых имплантатов. При установке имплантата во время проведения герниопластики происходит его непосредственный контакт с семявыносящим протоком, что, учитывая выраженность воспалительной реакции всех окружающих тканей, не может не сказываться на его состоянии. Поэтому остается актуальной проблема поиска пластического материала, отвечающего требованиям идеального герниопротеза, то есть имеющего не только высокую прочность, но и максимальную гистосовместимость [9, 12].
Цель исследования. Изучить в эксперименте сроки прорастания соединительной тканью сетчатых эндопротезов различных типов в интактных и компрометированных условиях (асептическое воспаление).
Материалы и методы
В эксперименте было использовано 4 особи кроликов породы Шиншилла, самцы, массой 3500±500 г. Гуманное отношение с животными осуществлялось в соответствии с приказом Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации N 708н "Об утверждении правил лабораторной практики" от 23 августа 2010 г. Эксперимент был проведен в виварии №2 научно-исследовательской лаборатории ФГБОУ ВО СЗГМУ им. И.И. Мечникова Минздрава России. В качестве анестезии внутримышечно использовалась смесь 2% растворов Кетамина (100 мг/кг массы тела) и Ксилазина (5 мг/кг массы тела). Всем животным в области спинки выполнялось по 4 стандартизованных линейных разрезов в пределах кожи, подкожной жировой клетчатки длиной 3 см по обеим сторонам от позвоночника. В операционных ранах, расположенных слева от позвоночника, условия считались интактными, и была выполнена фиксация сетчатых эндопротезов размерами 2*2 см к мышцам спины отдельными узловыми швами нитью Prolen 4/0. Справа же – было смоделировано асептическое воспаление путем аппликации в операционную рану 0,3 мл скипидара на вазелиновом масле [13]. Фиксация сетчатых эндопротезов в компрометированных условиях была выполнена на 1 сутки эксперимента. Для эксперимента были выбраны наиболее распространенные сетчатые эндопротезы, используемые как для традиционной, так и лапароскопической герниопластики, в том числе самофиксирующиеся. Расположение, а также типы сетчатых эндопротезов более подробно представлены в таблице 1.
Кожа ушивалась отдельными узловыми швами нитью капрон 3/0. На 11-ые, 17-ые и 21-ые сутки, после фиксации сетчатых эндопротезов, выполнялась эксцизионная биопсия. Комплекс тканей вместе с сетчатым эндопротезом был иссечен и отправлен на гистологическое исследование. После забора материала производился вывод животного из эксперимента путем воздушной эмболизации легочной артерии.
Результаты и их обсуждение
Динамика прорастания соединительной тканью сетки №1 в интактных условия и при асептическом воспалении.
Интактные условия 11 сутки: в тканях вокруг полимера формирующаяся соединительная ткань, представленная фибробластами с небольшим количеством фиброцитов, слабое перифокальное продуктивное воспаление из лимфоцитов, макрофагов, единичных гигантских многоядерных клеток инородных тел (рис. 1.1).
Асептическое воспаление 11 сутки: зрелые грануляции, соединительная ткань с неравномерной плотностью коллагена, воспалительная инфильтрация представлена сочетанием продуктивного воспаления из лимфоцитов и макрофагов и экссудативной реакцией из нейтрофилов среди волокон сетки (рис. 1.5.).
Интактные условия 14 сутки: вокруг полимера слабо выраженная соединительная ткань, представленная преимущественно фибробластами, небольшим количеством фиброцитов и коллагена, продуктивное воспаление – лимфоциты, макрофаги, гигантские многоядерные клетки инородных тел (рис. 2.1.).
Асептическое воспаление 14 сутки: неравномерно формирующаяся соединительная ткань (участки умеренно зрелой ткани, чередуются с участками, в которых преобладают фибробласты), очаги кровоизлияний, вокруг полимера небольшое воспаление – лимфоциты, макрофаги, единичные многоядерные клетки инородных тел (рис. 2.5.).
Интактные условия 17 сутки: соединительная ткань выражено слабо, большое количество фибробластов, очаги формирования коллагеновых волокон, воспаление вокруг полимера представлено лимфоцитами, макрофагами, гигантскими многоядерными клетками инородных тел, небольшим количеством нейтрофилов (рис. 3.1.).
Асептическое воспаление 17 сутки: зрелая соединительная ткань с большим количеством фиброцитов и коллагена, грануляциями, участками некроза с нейтрофильной инфильтрацией, вокруг полимера преимущественно экссудативный инфильтрат, представленный нейтрофилами, с небольшим количеством лимфоцитов, имеются обширные очаги асептических некрозов, некрозов с нейтрофилами (рис. 3.5.).
Интактные условия 21 сутки: формирующаяся соединительная ткань, состоящая преимущественно из фибробластов, вокруг полимера слабо выраженное продуктивное воспаление из лимфоцитов, макрофагов, единичных гигантских многоядерных клеток инородных тел (рис. 4.1.).
Асептическое воспаление 21 сутки: преимущественно зрелая соединительная ткань с достаточным количеством фиброцитов и коллагена, вокруг полимера продуктивное воспаление с небольшим количеством лимфоцитов и макрофагов, имеются небольшие некрозы с нейтрофилами (рис. 4.5.).
Формирование зрелой соединительной ткани в интактных условиях более 21 суток. В условиях воспаления на 17-ые сутки, а на 21-ые сутки стихание воспалительного процесса.
Динамика прорастания соединительной тканью сетки №2 в интактных условия и при асептическом воспалении.
Интактные условия 11 сутки: в тканях вокруг полимера формирующаяся соединительная ткань, представленная фибробластами с небольшим количеством фиброцитов, слабое перифокальное продуктивное воспаление из лимфоцитов, макрофагов, единичных гигантских многоядерных клеток инородных тел (рис. 1.2.).
Асептическое воспаление 11 сутки: грануляции разной степени зрелости, участки кровоизлияний, в просвете сосудов лейкоцитарные стазы, отек, формирующаяся нежноволокнистая соединительная ткань, очаговое экссудативное воспаление с нейтрофильным инфильтратом, вокруг полимера небольшие участки некроза (рис. 1.6.).
Интактные условия 14 сутки: слабо выраженная соединительная ткань, с небольшим количеством коллагеновых волокон, перифокальное продуктивное воспаление, представленное небольшим количеством лимфоцитов и макрофагов, участки асептического некроза (рис. 2.2.).
Асептическое воспаление 14 сутки: созревающая соединительная ткань с достаточным количеством фиброцитов и коллагеновых волокон, грануляции, участки экссудативного воспаления, представленного нейтрофилами, продуктивное воспаление вокруг полимера выражено слабо (лимфоциты, макрофаги), имеются асептические некрозы (рис. 2.6.).
Интактные условия 17 сутки: неравномерно формирующаяся соединительная ткань, фиброциты и коллаген в достаточном количестве, воспаление вокруг полимера носит преимущественно продуктивный характер (лимфоциты, макрофаги, гигантские многоядерные клетки инородных тел), имеется примесь нейтрофилов (рис. 3.2.).
Асептическое воспаление 17 сутки: неравномерно созревающая соединительная ткань с периваскулярной очаговой нейтрофильной инфильтрацией в более зрелых участках, инфильтрат вокруг полимера преимущественно скудный, представлен лимфоцитами и макрофагами, местами – с большим количеством нейтрофилов (рис. 3.6.).
Интактные условия 21 сутки: преимущественно зрелая соединительная ткань с достаточным количеством коллагена и фиброцитов, продуктивная реакция вокруг полимера выражена умеренно, представлена лимфоцитами и макрофагами, в сосудах краевое стояние нейтрофилов (рис. 4.2.).
Асептическое воспаление 21 сутки: формирующаяся соединительная ткань, состоящая преимущественно из фибробластов, вокруг полимера слабо выраженное продуктивное воспаление из лимфоцитов, макрофагов, единичных гигантских многоядерных клеток инородных тел (рис. 4.6.).
В интактных условиях зрелая соединительная ткань сформировалась на 21 сутки. В условиях воспаления, формирование за 21 сутки наблюдения не произошло.
Динамика прорастания соединительной тканью сетки №3 в интактных условия и при асептическом воспалении.
Интактные условия 11 сутки: соединительная ткань более зрелая, воспалительная инфильтрация представлена небольшим количеством лимфоцитов и макрофагов, имеются участки кровоизлияний (рис. 1.3.).
Асептическое воспаление 11 сутки: вокруг полимера зрелая соединительная ткань с достаточным количеством коллагеновых волокон, в воспалительном инфильтрате – лимфоциты, макрофаги, единичные нейтрофилы (рис. 1.7.).
Интактные условия 14 сутки: соединительная ткань умеренной степени зрелости, фиброциты в достаточном количестве, сформированные коллагеновые волокна, продуктивное воспаление из небольшого количества лимфоцитов, макрофагов, гигантских многоядерных клеток инородных тел (рис. 2.3.).
Асептическое воспаление 14 сутки: соединительная ткань умеренной степени зрелости, фиброциты в достаточном количестве, сформированные коллагеновые волокна, продуктивное воспаление из небольшого количества лимфоцитов, макрофагов, гигантских многоядерных клеток инородных тел (рис. 2.7.).
Интактные условия 17 сутки: вокруг сетки преимущественно зрелая соединительная ткань с большим количеством фиброцитов и коллагена, слабо выраженное продуктивное воспаление из лимфоцитов и макрофагов, имеются очаги асептического некроза (рис. 3.3.).
Асептическое воспаление 17 сутки: зрелая соединительная ткань с большим количеством фиброцитов, коллагена, вокруг полимера умеренные очаговые инфильтраты из лимфоцитов и макрофагов с примесью единичных нейтрофилов (рис. 3.7.).
Интактные условия 21 сутки: неравномерно формирующаяся соединительная ткань (имеются участки незрелой ткани), продуктивное воспаление выражено слабо, представлено лимфоцитами, макрофагами, единичными гигантскими многоядерными клетками инородных тел (рис. 4.3.).
Асептическое воспаление 21 сутки: зрелая соединительная ткань с достаточным количеством фиброцитов и коллагена, участки некроза с густой нейтрофильной инфильтрацией, грануляции, воспалительная реакция вокруг полимера экссудативная, представлена преимущественно нейтрофилами с небольшим количеством лимфоцитов и макрофагов (рис. 4.7.).
В интактных условиях формирование зрелой соединительной ткани на 17 сутки (результат на 21 сутки возможно дефект эксперимента). В условиях воспаления на 17 сутки.
Динамика прорастания соединительной тканью сетки №4 в интактных условия и при асептическом воспалении.
Интактные условия 11 сутки: в тканях вокруг полимера формирующаяся соединительная ткань, представленная фибробластами с небольшим количеством фиброцитов, слабое перифокальное продуктивное воспаление из лимфоцитов, макрофагов, единичных гигантских многоядерных клеток инородных тел (рис. 1.4.).
Асептическое воспаление 11 сутки: формирующая соединительная ткань вокруг полимера с достаточным количеством коллагеновых волокон, фиброцитами, фибробластами, перифокальное продуктивное воспаление из лимфоцитов, макрофагов с единичными гигантскими многоядерными клетками инородных тел, нейтрофилами, в сосудах краевое стояние нейтрофилов, сладжи (рис. 1.8.).
Интактные условия 14 сутки: вокруг полимера слабо выраженная соединительная ткань, представленная преимущественно фибробластами, небольшим количеством фиброцитов и коллагена, продуктивное воспаление – лимфоциты, макрофаги, гигантские многоядерные клетки инородных тел (рис. 2.4.).
Асептическое воспаление 14 сутки: соединительная ткань умеренной степени зрелости, фиброциты в достаточном количестве, сформированные коллагеновые волокна, продуктивное воспаление из небольшого количества лимфоцитов, макрофагов, гигантских многоядерных клеток инородных тел (рис. 2.8.).
Интактные условия 17 сутки: незрелая соединительная ткань с большим количеством фибробластов, вокруг полимера скудный инфильтрат из лимфоцитов, макрофагов, небольшого количества нейтрофилов, имеются асептические некрозы (рис. 3.4.).
Асептическое воспаление 17 сутки: зрелая соединительная ткань с участками некрозов, содержащими большое количество нейтрофилов, грануляциями, вокруг полимера некрозы, нейтрофильная инфильтрация (рис. 3.8.).
Интактные условия 21 сутки: незрелая соединительная ткань с большим количеством фибробластов, грануляциями, воспалительная реакция вокруг полимера выражена слабо, представлена лимфоцитами, макрофагами, нейтрофилами (рис. 4.4.).
Асептическое воспаление 21 сутки: зрелая соединительная ткань с достаточным количеством фиброцитов и коллагена, периваскулярной нейтрофильной инфильтрацией, вокруг полимера экссудат из нейтрофилов с небольшим количеством лимфоцитов и макрофагов, большим количеством гигантских многоядерных клеток инородных тел (рис. 4.8.).
В интактных условиях за 21 сутки наблюдения формирования зрелой соединительной ткани не произошло. В условиях воспаления – формирование на 17 сутки.
Заключение
Все сетчатые эндопротезы показали различные сроки прорастания зрелой соединительной тканью. В интактных условиях кратчайшее время формирования зрелой соединительной ткани показала сетка №3 – 17 суток. При использовании сетки №4 за 21 сутки наблюдения зрелая соединительная ткань не сформировалась.
Формирование зрелой соединительной ткани в условиях асептического воспаления практически у всех сетчатых эндопротезов была выше, чем в интактных условиях, что следует учитывать в послеоперационном периоде у пациентов, перенесших герниопластику.
Ни одну из представленных сеток нельзя назвать идеальным герниопротезом.

Badri Valerievich Sigua

North-Western state medical University named after I. I. Mechnikov

Email: dr.sigua@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2070-7420

Russian Federation, 41 Kirochnaya str., St. Petersburg, 191015, Russian Federation

M.D., Professor of the Department of faculty surgery I. I. Grekova, North-Western state medical University named after I. I. Mechnikov

Vyacheslav Petrovich Zemlyanoy

North-West State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: zeml.spb@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4556-4913

Russian Federation, 41 Kirochnaya str., St. Petersburg, 191015, Russian Federation

M.D., head of the Department of faculty surgery I. I. Grekova, Dean of the surgical faculty of North-Western state medical University named after I. I. Mechnikov

Glev Andreevich Mikhaylov

St. Elizabeth’s hospital

Email: mikhailovg@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9073-6975

Russian Federation, 14 Vavilov str., St. Petersburg, 195257, Russian Federation

candidate of the Department of faculty surgery I. I. Grekova

Inna Pavlovna Mavidi

First St. Petersburg State Medical University named after Academician I.P. Pavlov

Email: mavidi999@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-8908-1833
SPIN-code: 3456-1966

Russian Federation, 6-8 Lev Tolstoy str., St. Petersburg, 197022, Russian Federation

Ph.D., associate Professor of the surgical diseases chair of stomatocytes with the course of Coloproctology of the First St. Petersburg state medical University named after academician I. P. Pavlov

Evgeni Alexeevich Zakharov

North-West State Medical University named after I.I. Mechnikov

Author for correspondence.
Email: dr.zakharovea@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2070-7420
SPIN-code: 2649-1050
ResearcherId: R-9279-2016

Russian Federation, 41 Kirochnaya str., St. Petersburg, 191015, Russian Federation

clinical resident of the Department of faculty surgery I. I. Grekova

Denis Sergeevich Sakhno

North-West State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: denis_sahno@mail.ru
SPIN-code: 9641-3034

Russian Federation, 41 Kirochnaya str., St. Petersburg, 191015, Russian Federation

student

Sergey Anatolievich Vinnichuk

North-West State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: s.a.vinnichuk@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9590-6678
SPIN-code: 6448-9110

Russian Federation, 41 Kirochnaya str., St. Petersburg, 191015, Russian Federation

Ph.D., associate Professor of the Department of pathological anatomy, head of the Central pathology office of the North-Western state medical University named after I. I. Mechnikov

Dmitrii Feliksovich Cherepanov

St. Petersburg Clinical Hospital of the Russian Academy of Sciences

Email: dfcherepanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2729-5075
SPIN-code: 9278-8052

Russian Federation, 72А Toreza аve., St. Petersburg, 194017, Russian Federation

Ph.D., St. Petersburg clinical hospital of the Russian Academy of Sciences, head of surgical Department

Vyacheslav Alexandrovich Melnikov

North-West State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: melnikov.szgmu@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9723-0392
SPIN-code: 2793-3016

Russian Federation, 41 Kirochnaya str., St. Petersburg, 191015, Russian Federation

clinical resident of the Department of faculty surgery I. I. Grekova

Dmitrii Vladimirovich Kulagin

North-West State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: d.culagin@yandex.ru

Russian Federation, 41 Kirochnaya str., St. Petersburg, 191015, Russian Federation

student

Georgii Zurabovich Beria

North-West State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: georgyb7@gmail.com

Russian Federation, 41 Kirochnaya str., St. Petersburg, 191015, Russian Federation

student

  • Chistyakov DB, Movchan KN, Yashchenko AS. On the issue of differentiated choice of modern technologies of hernioplasty in the treatment of patients with postoperative ventral hernias. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2015; 5.(in Russ.)
  • Magomedov MM. Evaluation of the results of different methods of prosthetic hernioplasty and criteria for predicting the development of early postoperative complications. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologii. 2016; 23(4): 123-127. (in Russ.)
  • Vasil'ev SV, Moshkova TA. Modification of the principles of prosthetics in abdominal wall. Uchenye zapiski SPbGMU im. akad. I.P. Pavlova. 2014; 21(2): 60-62. (in Russ.)
  • Sukovatykh BS. Influence of late implantation tissue reaction on the choice of polypropylene endoprosthesis for preventive subaponeurotic abdominal wall plasty. Novosti khirurgii. 2013; 21(5): 11-17. (in Russ.)
  • Sbrodov MI, Bogdanov DYu, Kumukov MB. Modern implantation systems in herniology. Endoskopicheskaya khirurgiya. 2013; 19(6): 55-63. (in Russ.)
  • Cherkasov MF, Khindikainen AYu, Pomazkov AA. Methods of diagnosis, prevention and treatment of complications of hernioplasty.Astrakhanskii meditsinskii zhurnal. 2016; 11(4): 50-64. (in Russ.)
  • Chistyakov DB, Movchan KN, Yashchenko AS. The risk of formation of adhesions in intra-abdominal implantation in abdominal wall mesh prosthesis made of mixed materials with different bioenergie properties. Vestnik Rossiiskoi voenno-meditsinskoi akademii. 2016; 2(2):164-169. (in Russ.)
  • Mamedov RA. Morphological assessment of the local reaction of the body when using mesh materials for prosthetics of the anterior abdominal wall. Novosti khirurgii. 2013; 1: 23-28. (in Russ.)
  • Mishina ES. Reactive changes in the connective tissue of the anterior abdominal wall in the early postoperative period with the use of experimental samples of mesh endoprostheses with antibacterial coating. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2015; 2. (in Russ.)
  • Asimov AS, Nasuriv IB. Reproductive function in men after inguinal hernia repair. Vestnik khirurgii im. I. I. Grekova. 1972; 3: 68-70. (in Russ.)
  • Vasil'ev VI. Herniation as one of the causes of male infertility. Khirurgiya. 1990; 8: 70-74. (in Russ.)
  • Vorovskii OO. Interaction of the implanted composite mesh with the peritoneum during abdominoplasty. Rossiiskii mediko-biologicheskii vestnik im. akademika I.P. Pavlova. 2013; 3: 118-123. (in Russ.)
  • Balabekova M.K. Laboratory assessment of aseptic inflammation caused by heavy metal intoxication. Nauka i novye tekhnologii. 2012; 1: 79-83. (in Russ.)

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

Views

Abstract - 13

PDF (Russian) - 11


Copyright (c) 2019 Sigua B.V., Zemlyanoy V.P., Mikhaylov G.A., Mavidi I.P., Zakharov E.A., Sakhno D.S., Vinnichuk S.A., Cherepanov D.F., Melnikov V.A., Kulagin D.V., Beria G.Z.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.