Application of Polypropylene Mesh Implants in Thoracic Surgery

Full Text

История применения аллотрансплантатов в хирургической практике насчитывает не одно столетие. Однако широкое внедрение в клинику синтетических материалов стало возможным после должного развития фундаментальных наук и технологий их производства. Имплантаты прочно вошли в практику в таких разделах как ангиохирургия, ортопедия, гинекология, абдоминальная и торакальная хирургии. Наиболее часто синтетические материалы применяются в виде сетчатых протезов [1, 2].
Еще в 1950 году Cumbeland V.H. и Scales J.T. сформулировали критерии «идеального» пластического материала, который: не должен изменять своих физических свойств под воздействием тканей пациента, вызывать воспаления, отторжения, аллергию или сенсибилизацию. Должен быть химически инертным, обладать достаточной механической прочностью, быть пригоден для фабричного изготовления и стерилизации [3, 4].
Полипропилен относится к группе кристаллических полиолефинов, которые отличаются гидрофобностью, высокой химической стойкостью, радиационной стойкостью, сравнительной дешевизной и технологичностью. Francis Cowgil Usher первым внедрил новую полипропиленовую сетку, в серии экспериментальных и ранних клинических исследований в 1958-59 гг. Автор представил данные о применении высокоплотного полиэтилена при пластике дефектов грудной и брюшной стенок. Описал свойства нового материала в тканях, отметив, что в сетку хорошо прорастает соединительная ткань [1, 4].
Имплантаты из полипропиленовой сетки впервые появились в 1962 году, получили общее название «сетка» и быстро нашли широкое применение в связи с высокой эластичностью, формой плетения и оптимальным размером пор. Благодаря работам Lichtenstein (1989) полипропиленовые сетки стали стандартным материалом, используемым в настоящее время при герниопластике [1, 2].
Реакция тканей на сетку
Биологическая роль имплантируемых сеток большинством авторов определяется, как выполнение ими роли матрикса, решающих задачи тканевой организации, пролиферации и дифференцировки клеток. Итогом этих процессов является внутреннее армирование новообразованной соединительной ткани, составляющей основу послеоперационного рубца. При этом всех их объединяет способность к стимуляции тканевой индукции - процесса прорастания соединительной ткани сквозь структуру имплантата [5, 6]. Важнейшую роль в заживлении ран играют клетки фибробластического ряда и гранулоциты. Многие авторы подчеркивают значение различных пулов этих клеток, выделяя папиллярные, ретикулярные и репаративные фибробласты. Взаимодействие эндопротеза с клетками претерпевает переход от нулевой фазы регенерации к фазе воспаления, затем фазе заживления [7, 8].
Процессы, наблюдаемые при имплантации сетчатых имплантатов, развиваются по типу реакции на внедрение инородного агента. Среди адгезирующихся белков присутствуют альбумины, иммуноглобулины, факторы свертывания крови и цитокины. Контакт поверхностно адсорбированных иммуноглобулинов со специфическим рецепторным аппаратом макрофагов инициирует процесс распознавания инородного материала. Многочисленные выделяемые при этом медиаторы и сигнальные молекулы стимулируют миграцию в область патологического процесса фибробластов, лимфоцитов, макрофагов [9, 10].
Репаративный процесс в целом представляет собой сложный комплекс биологических реакций, возникающий в ответ на повреждение тканей организма и обычно заканчивающийся их заживлением. В данном процессе присутствуют восстановительные и деструктивные изменения всех тканей под влиянием нервной и гуморальной регуляции. Имплантация в организм любого чужеродного материала вызывает воспалительно-репаративную реакцию, которая является выражением защитной и восстановительной функцией соединительной ткани. Воспалительный процесс в окружающей ткани ведет к пролиферации фибробластов, которые продуцируют коллагеновые волокна и другие компоненты экстрацеллюлярного матрикса. Формируется соединительнотканная капсула, изолирующая инородное тело. От типа эндопротеза зависит длительность и выраженность воспаления, а также сроки формирования соединительнотканной капсулы и ее прочность [11, 12, 13].
Виды сетчатых имплантатов
В настоящее время выпускается более 200 видов сетчатых имплантатов, и их количество увеличивается каждый год на несколько десятков наименований. Все они изготавливаются из различных материалов (полипропилен, полиэтилентерифтолат, политетрафторэтилен и поливинилиденфторид и др.) и их комбинаций, что в результате обусловливает разнообразие механических и реологических свойств [2, 4]. Существует несколько классификаций имплантатов. На основе пористости биоматериалов выделяют 4 типа: I тип – крупнопористые имплантаты (текстильная пористость: >60%), II тип – мелкопористые (<60%), III тип – имплантаты со специальными свойствами, IV тип – имплантаты с пленками, V тип – 3D-сетки, VI тип – биологические протезы. Величина отверстий в имплантате, а также количество материала для его изготовления напрямую связаны с его плотностью: тяжелые имплантаты (удельный вес 90 г/м3), средней плотности (50–90 г/м3), легкие (35–50 г/м3) и ультралёгкие (менее 35 г/м3) [4].
Области применения сеток
Ликвидация дефектов каркаса грудной стенки, образующихся при резекции трех и более ребер на переднебоковой стенке, субтотальной резекции грудины или тотального ее удаления, а также дефектов, превышающих 100 см2 на боковой или подлопаточной областях, применяют комбинированную пластику дефекта [14, 15, 16]. При этом используются собственные ткани и синтетические сетки из политетрафторэтилена, полипропилена, викрила и пролена. Кроме того, для замещения дефектов ребер, грудины и ключицы используют эндопротезы из углеродсодержащего материала «остек», фторопластовые протезы, никелид-титановые пластины [17, 18, 19].
Четверть всех резекций грудной стенки сопровождающихся образованием обширных дефектов, связано с манипуляциями на грудине. Резекцию грудины выполняют при лечении остеомиелита, возникающего как послеоперационное осложнение стернотомии при операциях на сердце, либо появляющегося спонтанно при туберкулёзе. Другие распространённые показания к резекции — первичные опухоли и вызванный радиацией некроз тканей после интенсивного лечения злокачественного новообразования молочной железы [15]. Обширные дефекты грудины, возникшие вследствие травмы или некроза, не способны заживать самостоятельно. Поэтому с целью закрытия дефектов грудной стенки были предложены и выполнялись различные виды пластики. Для создания стабильного и эластичного каркаса грудной клетки применяли в качестве протезов пластинки и сетки из тантала и нержавеющей стали, полиэтилен в виде крупноячеистого сита, резецированные сегменты ребер или широкую пластину из подвздошной кости, аутодермальные имплантанты, сетчатые протезы [15, 20]. Для замещения пострезекционных дефектов перикарда, диафрагмы, в качестве профилактики медиастинальных грыж, так же используются сетчатые имплантаты [21, 22, 23]. Помимо этого, полипропиленовые сетки применяются в лечении хронической эмпиемы плевры, как осложнения основного заболевания либо хирургического вмешательства [24, 25].
Известен ряд способов восстановления целостности грудной стенки при стерномедиастинитах. На этапе пластики дефекта грудной клетки используют различные шовные и скрепляющие материалы [26]. Например, Медведчиков-Ардия М.А. с соавт. (2013) поверх пряди большого сальника укладывает крупноячеистый сетчатый протез с нахлестом на ребра с обеих сторон под препарированные большие грудные мышцы (Патент России RU №2548508).
Чудных С.М. с соавт. (2004) предложил способ хирургического лечения деструктивных форм туберкулеза легких методом экстраплеврального пневмолиза с наложением на легкое сетки из полипропилена, как вариант коллапсохирургического лечения больных туберкулезом (Патент России RU №2280413).
Другой способ применения полипропиленовой сетки при торакопластике, предложен Беловым С.А. с соавт. (2012) для лечения больных туберкулезом легких. Который заключается в формировании нового плеврального купола и контролируемого коллапса верхушки легкого путем натягивания сетчатого трансплантата от I либо II грудинно-реберного сочленения к реберно-позвоночному отрезку не резецированного ребра (Патент России RU №2634681). Это позволяет осуществить избирательный коллапс полости деструкции, устранить проблемы развития механизма парадоксального дыхания и осложнений, связанных с ним [27].
Одним из способов решения проблемы стабилизации при синдроме флотирующей грудной клетки, или окончатого перелома, который возникает в результате транспортных травм, является наложение чрескожных погружных перикостальных швов, под контролем торакоскопа, либо путем фиксации отломков ребер полипропиленовой сеткой, подшиваемой со стороны плевры, или металлическими пластинами, располагаемыми снаружи [28, 29, 30].
Для замещения окончатых дефектов шейного отдела трахеи используются кожно-мышечные, трехслойные кожно-мышечно-кожные аутолоскуты, сформированные из разных областей шеи или перемещенные на питающей ножке с верхней половины грудной клетки. В качестве каркасной структуры для аутотрансплантата при замещении обширных окончатых дефектов трахеи предлагались различные имплантаты: сетки из медицинской стали, тантала, титана, серебра, полипропилена, марлекса, политетрафторэтилена. [31, 32]. На сегодняшний день лечение больших и гигантских грыж пищеводного отверстия диафрагмы является актуальной проблемой в хирургии пищевода. С 2000-х гг. в хирургии больших и гигантских грыж пищеводного отверстия диафрагмы широко применяются сетчатые импланты. По аналогии с пластикой передней брюшной стенки синтетические материалы при этой патологии стали использовать, чтобы снизить риск рецидива грыжи. Наиболее эффективным способом пластики является комбинированная пластика пищеводного отверстия диафрагмы установкой и фиксацией сетчатого импланта в заднее средостение над ножками диафрагмы в сочетании с задней крурорафией [33, 34].
Дупликационный способ пластики диафрагмы по поводу ее релаксации с применением сетчатого трансплантата имеет ряд преимуществ перед другими способами: равномерное распределение нагрузки на всю площадь имплантата, отсутствие чрезмерного натяжения в области шва истонченной ткани диафрагмы, формирование плотно-эластичного рубца, меньшая вероятность рецидива [35]. Кроме того, сетчатые имплантаты применяются для восстановления посттравматических повреждений и закрытия врожденных дефектов диафрагмы [36, 37, 38].
В 2002 году С. Amanti впервые сообщил о результатах использования полипропиленовых сетчатых имплантатов для одномоментной реконструкции молочной железы после мастэктомии по Madden. Первичная реконструкция молочной железы при правильном отборе больных является перспективным и в ряде случаев наиболее предпочтительным методом лечения рака молочной железы [39, 40].
Коррекция стенки грудной клетки при различных изменениях формы грудной клетки, обусловленными врожденными факторами, реализовывается оперативной реконструкцией с применением сетчатых имплантатов [41, 42, 43].
Важным преимуществом применения сетчатых протезов в торакальной хирургии является возможность не только осуществлять механическую поддержку, но и обеспечивать беспрепятственную работу органов.
Заключение
Восстановление дефектов покровных тканей и костного каркаса грудной клетки посвящено много работ. В большинстве из них описываются закрытие дефектов хорошо васкуляризированными лоскутами. Однако пластика собственными тканями оказалась недостаточно прочной для коррекции в местах, несущих значительную нагрузку. Полипропиленовая сетка в торакальной хирургии, как самостоятельно, так и в комбинации с другими материалами более успешно выполняет механическую поддержку с хорошим функциональным результатом.

About the authors

Sergei Belov

Seaside regional antituberculous dispensary

Author for correspondence.
Email: sur_belove@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5325-2891
SPIN-code: 6588-1047
ResearcherId: C-7576-2019

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

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

Alexander Grigoryuk

Pacific State Medical University

Email: aa_grig@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7957-5872
SPIN-code: 4321-6702
ResearcherId: C-8982-2019

candidate of medical science, associate professor of the department of Surgery Institute of the Pacific State Medical University

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

References

Supplementary files