The use of polypropylene mesh in thoracoplasty: an experimental and clinical study

Abstract


Relevance. Thoracoplasty is an effective way to close the cavity of destruction of the lung tissue and achieve clinical recovery in case of fibro-cavernous pulmonary tuberculosis. A promising direction of creating selective collapse in thoracoplasty is the use of synthetic mesh implants.

The purpose of the study was to assess the effect of synthetic implants from the “Surgipro" polypropylene mesh on the inflammatory and reparative reaction in thoracoplasty.

Materials and methods. The work was performed on male Wistar rats weighing 250±50 grams (n=12). The “Surgipro” polypropylene mesh was implanted on the right posterolateral surface of the chest (n=9). As control, the material was taken from intact rats (n=3), which were kept in the same conditions as experimental animals. The study material was biopsy specimens of the muscular aponeurotic scar of the posterolateral surface of the chest of rats. The cellular composition and total number of mast cells were determined. A clinical study was conducted on 26 cases of thoracoplastic with the use of polypropylene mesh in the pulmonary-surgical department of the Seaside regional antituberculous dispensary in Vladivostok.

Results. During the experimental study, it was recorded that the implant used in the reconstruction of the chest has a pronounced reactogenicity from the first day, which manifests itself as a local inflammatory reaction with the concentration of mast cells. The population of mast cells progressively declined by the 30th day, while an increase in the number of macrophages and fibroblasts was observed with the advent of giant multinuclear cells of foreign bodies. On the 30th day after the operation, a widespread post-inflammatory reactive fibrosis and angiomatosis with chronic productive inflammation was observed in the experiment. In clinical observation, the resulting inflammatory reaction around the endoprosthesis spreads to the surrounding tissues and lung, which contributes to the formation of pronounced pulmonary fibrosis and restriction of a specific process.


Актуальной задачей терапии фиброзно-кавернозного туберкулеза легких остается совершенствование методов лечения для достижения ликвидации каверны и клинического выздоровления с минимальными остаточными изменениями. При развитии мультирезистентной устойчивости микобактерий, подобрать эффективные противотуберкулезные препараты не представляется возможным, вследствие этого возникает необходимость хирургического вмешательства на пораженном легком [1].
Выбор объема и способа торакопластики напрямую зависит от локализации и размеров каверны. Для создания эффективного коллапса деструктивной полости небольших размеров, в большинстве методов закрытия дефекта грудной клетки используются местные ткани [2]. При больших полостях и обширных дефектах легочной ткани для компрессии пораженного отдела, перспективным направлением является применение синтетических сетчатых эндопротезов [3, 4]. Эффективный избирательный коллапс полости деструкции с формированием локального фиброза приводит к ограничению воспалительной реакции и стабилизации специфического процесса [5, 6].
Целью настоящей работы явилось экспериментальное и клиническое исследование процесса репарации при торакопластике с применением полипропиленовой сетки “Surgipro”.
Материалы и методы
В 2017 году на базе легочного хирургического отделения Приморского краевого противотуберкулёзного диспансера выполнено 26 торакопластик с применением полипропиленовой сетки “Surgipro”. Средний возраст больных составил 41,8±2,5 года. Мужчин – 17 (65,4%) случая, женщин – 9 (34,6%). Пациенты поступали после курса антибактериальной терапии с установленным диагнозом фиброзно-кавернозный туберкулез легких.
Методика проведения авторского способа операции заключается в формировании нового плеврального купола и контролируемого коллапса верхушки легкого путем фиксации трансплантата из синтетической сетки, шириной от 2 до 5 см длиной до 15 см к I либо II грудинно-реберному сочленению и натягиванию к реберно-позвоночному отрезку не резецированного ребра после экстраплеврального пневмолиза верхушки легкого [7, 8]. Дренаж подключали к активной аспирации и удаляли, когда отделяемого за сутки становилось менее 100 мл. После операции все больные получали антибактериальную терапию с учетом чувствительности возбудителя к противотуберкулезным препаратам.
Для определения реакции тканей на полипропиленовую сетку“Surgipro” было проведено экспериментальное исследование на крысах линии Вистар – 12 половозрелых крысах-самцах массой 200-250 г. Поставка крыс осуществлялась из вивария Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН.
Имплантация полипропиленовой сетки “Surgipro” размером 1,0х1,0 см проводилась животным на заднебоковой поверхности грудной клетки справа (n=9). Лоскут ткани окружающий имплантат изучали спустя 1, 10 и 30 суток после операции. В качестве контроля материал взят от интактных крыс (n=3), которые содержались в одинаковых с экспериментальными животными условиях. Из эксперимента животных выводили путем декапитации на фоне тиопенталового наркоза, после чего образцы подлежащие исследованию заключали в полистирол и определяли клеточный состав. Для этого одни срезы окрашивали гематоксилин-эозином, метиленовым синим, а другие изучали флюоресцентно-гистохимическим методом для выявления катехоламинов (Furness, Costa, 1975). Отдельно вычисляли коэффициент дегрануляции тучных клеток (ТК) по формуле: А=С/В, где С – количество дегранулирующих клеток, В – общее число ТК. Значимость различий сравниваемых величин оценивали с помощью t-критерия Стьюдента.
Эксперимент проводился со строгим соблюдением требований Европейской конвенции (Страсбург, 1986) по содержанию, кормлению и уходу за подопытными животными, а также выводу их из эксперимента и последующей утилизации. В постановке опытов руководствовались требованиями Всемирного общества защиты животных (WSPA) и Европейской конвенции по защите экспериментальных животных. Исследование одобрено междисциплинарным этическим комитетом.
Математическая обработка результатов исследования проведена с использованием программы Microsoft Excel 2010, программы БИОСТАТ (Biostatistics Version 4.03 by StantonA. Glantz, USA 1998 г.).
Результаты и их обсуждение
Имплантация любого чужеродного материала влечет за собой воспалительно-репаративную реакцию окружающих тканей. Итог первых суток экспериментального вмешательства указывал на развитие вокруг имплантата экссудативной реакция по типу асептического серозного воспаления с появлением полинуклеарных лейкоцитов и тучных клеток веретеновидной и сферической формы с профильным полем 200-300 мкм2 в количестве 38±4 (р<0,05).
Через 10 дней выявлялась созревающая грануляционная ткань с нежной сетью коллагеновых волокон, численность полиморфноядерных лейкоцитов значительно уменьшилось, количество лимфоцитов, макрофагов и фибробластов увеличилось, появились гигантские многоядерные клетки инородных тел. Количество тучных клеток снижалось до 14±3 (р<0,05), коэффициент дегрануляции в популяции ТК выявляемой метиленовым синим составляет 0,7%.
К 30-м суткам признаки интерстициального воспаления редуцировались, число клеточных форм статистически значимо сокращалось, отмечалось запустевание сосудов, образовывалась фиброзная капсула, где среди рубцовой ткани встречались единичные островки грануляций. Количество ТК в этот период снижалось до минимального уровня (2-3 шт в поле зрения), что соответствовало контрольным значениям у не оперированных крыс (р>0,05).
Анализ историй болезни оперированных пациентов с фиброзно-кавернозным туберкулезом легких, выявил, что лекарственная устойчивость туберкулезной палочки к химиопрепаратам обнаружена у 15 (57,7%) пациентов. Вмешательство проводилось под эндотрахельным наркозом продолжительностью 88,3±5,6 минут. Кровопотеря во время операции составила в среднем 183,3±18,3 мл. В раннем послеоперационном периоде наблюдалось обострение туберкулезного процесса у 2 (7,7%), гиперэкссудация - 6 (23,1%) больных, что связано по нашему мнению с проблемой приверженности пациентов к лечению. Осложнений с техникой операции общехирургического характера не наблюдалось. Однако в одном случае при обострении специфического процесса с открытием бронхоторакального свища потребовалось повторное вмешательство на 30-е сутки, для закрытия дефекта, и снятию полипропиленовой сетки.
Биоптат взятый у больного на 30 сутки после имплантации изучали гистологическими методами на предмет процессов проходящих в окружающих имплантат тканях. Результаты исследования показали распространенный поствоспалительный реактивный фиброз, ангиоматоз с хроническим продуктивным воспалением из лимфоцитов, гистиоцитов и гигантоклеточной реакцией. Тучные клетки не выявлялись, что связано, по нашему мнению со стимулирующем влиянием ТК на фибриллогенез с активацией ими функции фибробластов. О чем также свидетельствует снижение числа ТК в гистологических срезах в эксперименте.
Имплантат применяемый нами из пропиленовой сетки вызывает избирательный коллапс полости деструкции и служит каркасом для врастания соединительной ткани при формировании нового плеврального купола. Возникающая воспалительная реакция вокруг эндопротеза распространяется на окружающие ткани и легкое, способствует формированию выраженного пневмофиброза и ограничению воспалительного процесса. Кроме того, сетка придает дополнительную прочность собственным тканям при закрытии дефекта грудной клетки.
Выводы
Таким образом, в ходе настоящего экспериментального и клинического исследования зарегистрировано, что применение полипропиленового сетчатого имплантата “Surgipro” активирует процесс продуктивного воспаления. Локально происходит эффективный избирательный коллапс полости деструкции с формированием фиброза, что приводит к ограничению воспалительной реакции и стабилизации специфического процесса.

Sergei А Belov

Seaside regional antituberculous dispensary, Vladivostok

Author for correspondence.
Email: sur_belove@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5325-2891
SPIN-code: 6588-1047

Russian Federation, 690041, Vladivostok, Fifteenth str., 2.

candidate of medical science, thoracic surgeon of the 4th pulmonary surgical department

Alexander А Grigoryuk

Pacific State Medical University

Email: aa_grig@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7957-5872
SPIN-code: 4321-6702

Russian Federation, 690002, Vladivostok, Ostryakova str., 2.

candidate of medical science, associate professor of the department of Surgery Institute

Denis V Krasnov

Novosibirsk tuberculosis research institute

Email: Krasnov77@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-0727-9940
SPIN-code: 2821-4879

Russian Federation, 630040, Novosibirsk, Okhotskaya str., 81a

doctor of medicine, head of thoracic department

  • Kuhtin O, Veith M, Alghanem M, Martel I, Giller D, Haas V, Lampl L. Thoracoplasty-Current View on Indication and Technique. Thorac Cardiovasc Surg. 2018.
  • Krasnov D, Krasnov V, Skvortsov D, Felker I. Thoracoplasty for Tuberculosis in the Twenty-first Century. Thoracic Surgery Clinics. 2017; 27: 2: 99-111.
  • Dewan RK, Moodley L. Resurgence of therapeutically destitute tuberculosis: amalgamation of old and newer techniques. J Thorac Dis. 2014; 6: 3: 196-201.
  • Belov SA. Thoracoplasty with polypropylene mesh in pulmonary tuberculosis treatment. Tuberkulez i bolezni legkikh. 2017; 95: 12: 6-9. (In Russ.)
  • Milyakova MN, Ponomareva YuV, Gribkova OV, Sarbaeva NN, Limareva LV, Bogush VV. Functional features of macrophages during the interaction with implants for hernioplasty. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2016; 3: 189. (in Russ.)
  • Belov SA, Grigoryuk AA. Cytokines in surgery of pulmonary tuberculosis. Khirurgiya. Zhurnal im. N.I. Pirogova. 2018; 3(vol. 2): 39-42. (in Russ.)
  • Belov SA, Panchoyan VM. Patent 2634681 RF, MPK A61B17/00. Sposob khirurgicheskogo lecheniya tuberkuleza legkikh; zayavl.15.09.2016, opubl. 02.11.2017. Byul. №31. (in Russ.)
  • Belov SA, Panchoyan VM, Grigoryuk AA, Shapovalov AS, Bobyreva MG, Pimenov NA, Sudnischikov VV. Patent 2634625 RF, MPK A61B17/00. Sposob khirurgicheskogo lecheniya tuberkuleza legkikh; zayavl.15.09.2016, opubl. 02.11.2017. Byul. №31. (in Russ.)

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

Views

Abstract - 4

PDF (Russian) - 9


Copyright (c) 2019 Belov S.А., Grigoryuk A.А., Krasnov D.V.

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