The adhesive properties of the “Tachocomb” hemostatic plate with prostheses of the brain dura mater

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

При хирургическом лечении заболеваний головного и спинного мозга в большинстве случаев возникает необходимость рассечения твердой мозговой оболочки (ТМО). Герметичное ушивание ТМО на заключительном этапе операции осложняется сморщиванием ее лоскутов, явлениями иссушения краев разреза под действием неблагоприятных факторов операционной — светового излучения операционных ламп и операционного микроскопа, недостаточной увлажненности тканей, что может приводить к формированию дефектов, для замещения которых применяются протезы синтетического и животного происхождения [1–3].

Линия операционного шва определяет качество герметизации субдурального пространства. Неверный выбор средств и способа пластики ТМО, герметизации линии шва повышает риск развития постоперационной ликвореи, которая существенно повышает риск глубокой инфекции области хирургического вмешательства [1, 4–6]. Пластина «Тахокомб» фирмы «Takeda» (Япония), известная в мире под торговым названием «TachoSil», представляет собой гемостатическую коллагеновую губку с клеевой поверхностью, является не только гемостатическим материалом [7–9], но и герметиком операционного шва TMO [1, 4, 10].

Герметизирующий эффект «Тахокомба» основан на его способности к адгезии к поверхности сшитых лоскутов ТМО. Однако в связи с широким использованием для герметизации дефектов ТМО пластических материалов герметизирующие свойства тахокомба по линии шва ТМО — имплантат могут быть подвергнуты сомнению из-за неизученности свойств адгезии «Тахокомба» к поверхности различных имплантатов.

Цель исследования — исследовать адгезивные свойства пластины «Тахокомб» по отношению к поверхности различных протезов ТМО и оценить возможность герметизации линии шва ТМО и имплантатов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В исследовании использованы образцы наиболее распространенных и доступных заменителей ТМО различной природы: ксенопластические материалы — «Лиоплант» (Lyoplant) фирмы BBraun (Федеративная Республика Германия — ФРГ); «Дураджен» (DuraGen) фирмы Integra LifeSciences (Соединенные Штаты Америки — США); аллопластические — «Редура» (ReDura) фирмы Medprin (Китайская Народная Республика — КНР); «Гор Преклюд Дура Субститьют» (Gore Preclude Dura Substitute) фирмы Gore (США); «Нейропатч» (Neuropatch) фирмы BBraun (ФРГ), «Этисорб» (Ethisorb) фирмы Ethicon Norderstedt (ФРГ); комбинированный «Неодура» (NeoDura) фирмы Medprin (КНР). В качестве контрольного материала использована кадаверная человеческая ТМО (табл. 1).

 

Таблица 1. Исследуемые материалы для пластики дефектов ТМО

Table 1. Investigational materials for plastics of braincase defects

Материал	Производитель	Химический состав волокон	Резорбируемость	Поверхность имплантата
Трупная ТМО	Кадаверный материал	Коллаген	Резорбируемый	Относительная гладкая (естественная)
Lyoplant	BBraun, ФРГ	Коллаген (бычий перикард)	Резорбируемый	Относительная гладкая (естественная)
DuraGen	Integra Lifescientists Corporation, США	Коллаген (бычий)	Резорбируемый	Гладкая
Gore Preclude Dura Substitute	Gore, США	Политетрафторэтилен	Нерезорбируемый	Гладкая
NeuroPatch	BBraun, ФРГ	Полиэфируретан	Нерезорбируемый	Гладкая
ReDura	Medprin, КНР	Поли-L-молочная кислота (полилактид)	Резорбируемый	Гладкая
Ethisorb	Ethicon, Norderstedt, ФРГ	Полиглактин 910/Полидиоксанон	Резорбируемый	Фактурная
Neodura	Medprin, ФРГ	Композит (поли-L-молочная кислота и желатин)	Резорбируемый	Гладкая

 

Исследование способности адгезии «Тахокомба» к ряду заменителей ТМО проводилось при помощи оригинальной экспериментальной установки (рис. 1), представляющей собой штатив с неподвижно закрепленным в зажиме электромотором, оборудованным редуктором, что обеспечивает вращение с заданной частотой без отклонений ускорения, связанных с показателями электрического тока. Элементы питания, представляющие собой четыре батарейки типа АА 1,5 В, соединенные в единый кейс, укреплены на платформе штатива; там же расположен элемент управления, представленный малым тумблером. За редуктором, на выступающей части осевого вала электромотора установлен блок по типу ролика, непосредственно на котором укреплена нерастяжимая полифиламентная нить, к другому концу которой прикреплен физический пружинный динамометр растяжения с градуированной шкалой, позволяющей оценивать силовые показатели количественно до 0,01 Н приложенной силы для растяжения пружины, расположенной в динамометре. С рабочим крючком пружины динамометра взаимодействует «корзинка», непосредственно несущая фрагмент коллагеновой пленки «Тахокомб».

 

Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 — штатив, 2 — электромотор с редуктором; 3 — блок (ролик); 4 — пружинный динамометр; 5 — тумблер; 6 — «корзинка»; 7 — пластинка «Тахокомба» 1×1 см

Fig. 1. The scheme of the experimental device: 1 — tripod, 2 — electric motor with reduction gear; 3 — block (roller); 4 — spring dynamometer; 5 — toggle switch; 6 — “basket”; and 7 — тachocomb plate 1×1 cm

 

Конструктивным решением устройства является наличие окна контакта с материалом, которое разделено тонкой крестообразной перемычкой из целлулоидной пленки на четыре открытых участка, площади которых равны 25 мм². Таким образом, суммарная площадь контакта исследуемых протезов ТМО с клеевой поверхностью пластины Тахокомба составляла 1 см². Крестообразная перегородка служила дополнительной опорой для центральной части пластины Тахокомба, что препятствовало проваливанию клеевой пластины в контактное окно (рис. 2).

 

Рис. 2. Внешний вид платформы с контактными окнами

Fig. 2. The appearance of the contact platform with contact windows

 

При проведении эксперимента на пробковой подставке закрепляли фрагмент исследуемого протеза ТМО (рис. 3), на который опускали «корзинку»; сверху накладывали смоченный в физиологическом растворе фрагмент тахокомба таким образом, чтобы им полностью накрывались контактные промежутки (рис. 4). После прижатия марлевым тампоном в течение 5 мин, необходимых (в соответствии с инструкцией производителя) для осуществления фиксации, включали электромотор с видеофиксацией показаний динамометра смартфоном и зрительным контролем. Далее проводили равномерное по скорости увеличение усилия и регистрацию его значения в момент отрыва коллагеновой пластины от пластического материала.

 

Рис. 3. Протез ТМО, закрепленный на пробковой платформе

Fig. 3. A dural prosthesis that is fixed on a cork platform

 

Рис. 4. Установка в сборе перед началом эксперимента

Fig. 4. Assembled device before starting the experiment

 

Полученные показатели динамометра характеризовали силу адгезии «Тахокомба» к исследуемым материалам. Эти данные фиксировали в сводной таблице для дальнейшей статистической обработки и сравнительного анализа. Для каждого исследуемого материала выполнено двадцатикратное измерение степени адгезии. Таким образом, было сформировано 8 групп (в зависимости от исследуемого материала) по 20 измерений в каждой.

Сбор и статистическая обработка полученных результатов выполнялись с помощью программных пакетов Microsoft Excel 2016 и Statistica 10.0. Для проверки нормальности распределения, помимо визуального анализа гистограмм, использовались методы Колмогорова — Смирнова и Лиллиефорса на нормальность и W-проба Шапиро — Уилка. Для оценки влияния вида материала для пластики дефектов ТМО на дисперсию показателя степени адгезии Тахокомба использовался H-критерий Краскела — Уоллиса и дальнейшее попарное сравнение групп с помощью U-критерия Манна — Уитни.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Установлено, что сила, необходимая для отрыва фрагмента «Тахокомба» с площадью контакта 1 см² в группах дуральных протезов различного происхождения отличается от значений, характерных для нативной (кадаверной) ТМО. Выявлено, что «Тахокомб» обладает лучшими адгезивными свойствами по отношению к протезам ТМО биологического происхождения с относительно гладкой поверхностью (Lyoplant). В то же время коллагеновый матрикс DuraGen имел такие же низкие показатели адгезии, как и большинство синтетических имплантатов, вероятно, за счет абсолютно гладкой поверхности. Большинство синтетических имплантатов с гладкой поверхностью не обеспечивали сильной адгезии «Тахокомба», в отличие от полностью синтетического Ethisorb, имеющего ярко выраженную фактурную поверхность, напоминающую рогожу. Наконец, промежуточные показатели адгезии оказались характерны для нового комбинированного имплантата, состоящего из синтетической основы с добавлением коллагена. Таким образом, близкий к биологическому прототипу (нативной ТМО) состав (присутствие коллагена) и свойства поверхности имплантата определяли его способность хорошо склеиваться с поверхностью протеза (табл. 2).

 

Таблица 2. Сила адгезии тахокомба к протезам ТМО

Table 2. Strength of the adhesion of the Tachocomb to the dural prosthesis

Измерение	Трупная ТМО	Сила адгезии, необходимая для отрыва пластины тахокомба с площадью контакта 1 см2 от исследуемого материала, мН
		«Лиоплант»	«Дураджен»	«Гор Преклюд»	«Нейропатч»	«Редура»	«Этисорб»	«Неодура»
1	26	27	22	22	23	19	25	25
2	21	28	22	21	18	22	26	23
3	24	27	23	24	19	21	23	21
4	25	26	24	21	21	18	21	23
5	22	25	22	19	23	21	24	23
6	26	23	19	20	20	22	25	25
7	27	27	21	22	18	18	22	22
8	25	29	22	18	21	20	25	26
9	29	27	24	21	20	19	26	21
10	23	26	23	20	19	21	24	21
11	23	23	22	20	23	19	24	22
12	24	26	19	22	19	22	27	24
13	26	25	21	21	24	17	25	25
14	25	22	24	24	25	20	23	23
15	25	27	23	23	23	18	27	18
16	21	28	22	22	24	20	27	22
17	28	25	21	20	21	20	25	25
18	24	25	25	19	19	22	27	24
19	26	24	23	21	20	22	26	25
20	27	22	21	22	22	23	28	23
Медиана (Q25–Q75)	25 (23,5–26)	26 (24,5–27)	22 (21–23)	21 (20–22)	21 (19–23)	20 (19–22)	25 (24–26,5)	23 (22–25)

 

Статистическая значимость различий между исследуемыми образцами различных материалов по U-критерию Манна — Уитни представлена в табл. 3.

 

Таблица 3. Значение уровня статистической значимости (p) различий при попарном сравнении различных материалов

Table 3. Value of the statistical significance (p) of differences in the pairwise comparison of different materials

Материалы	Трупная ТМО	Lyoplant	DuraGen	Ethisorb	Gore Preclude	ReDura	NeuroPatch	NeoDura
Трупная ТМО	–	1,000000	0,040198	1,000000	0,000143	0,000001	0,000330	1,000000
Lyoplant	1,000000	–	0,001777	1,000000	0,000002	0,000000	0,000006	0,148447
DuraGen	0,040198	0,001777	–	0,014724	1,000000	0,630801	1,000000	1,000000
Ethisorb	1,000000	1,000000	0,014724	–	0,000036	0,000000	0,000088	0,674433
Gore Preclude	0,000143	0,000002	1,000000	0,000036	–	1,000000	1,000000	0,272615
ReDura	0,000001	0,000000	0,630801	0,000000	1,000000	–	1,000000	0,013383
NeuroPatch	0,000330	0,000006	1,000000	0,000088	1,000000	1,000000	–	0,451720
NeoDura	1,000000	0,148447	1,000000	0,674433	0,272615	0,013383	0,451720	–

 

Для удобства визуальной оценки средних значений и вариабельности показателей адгезии «Тахокомба» к поверхностям исследованных материалов была построена гистограмма (рис. 5). Из рис. 5 видно, что полученные результаты адгезии к исследуемым протезам ТМО не выявляют статистически значимых отклонений от показателей нативной (кадаверной) ТМО.

 

Рис. 5. Средние значения и вариабельности показателей адгезии «Тахокомба» к поверхностям исследованных материалов

Fig. 5. Average values and variability of the Tachocomb adhesion to the surfaces of the studied materials

 

Полученные данные позволили установить, что «Тахокомб» обладает лучшими адгезивными свойствами по отношению к протезам ТМО биологического происхождения с относительно гладкой поверхностью (Lyoplant). В то же время коллагеновый матрикс DuraGen имел такие же низкие показатели адгезии, как и большинство синтетических имплантатов, вероятно, за счет абсолютно гладкой поверхности. Большинство синтетических имплантатов с гладкой поверхностью не обеспечивали сильной адгезии тахокомба, в отличие от полностью синтетического Ethisorb, имеющего ярко выраженную фактурную поверхность, напоминающую рогожу. Наконец, промежуточные показатели адгезии оказались характерны для нового комбинированного имплантата, состоящего из синтетической основы с добавлением коллагена. Таким образом, близкий к биологическому прототипу (нативной ТМО) состав (присутствие коллагена) и свойства поверхности имплантата определяли его способность хорошо склеиваться с поверхностью протеза.

Результаты исследования фиксации герметизирующего препарата «Тахокомб» (Takeda) к поверхности человеческой трупной ТМО и различным официнальным протезам указывают на его достаточно хорошие адгезивные свойства. Отличия в силе адгезии к нативной ТМО и наиболее инертному материалу (Gore Preclude) не превышают 20%. Это позволяет утверждать, что герметизация шва ТМО с имплантатами любой природы путем аппликации «Тахокомба» возможна, она достаточно эффективна и потенциально обеспечивает предупреждение эксфузии ликвора через линию шва [1, 4, 5].

Материалы, изготовленные из синтетических материалов (Gore Preclude Dura Substitute, Gore; Neuropatch, BBraun; ReDura, Medprin) [2, 5, 11], характеризуются низким уровнем адгезии «Тахокомба» к ним, что может указывать на более высокие риски развития послеоперационной ликвореи [1, 4–6]. Одной из причин данного явления можно считать состояние поверхности протеза. Малая фактурность поверхности реализует собой меньшую площадь соприкосновения герметизирующего агента с указанными протезами ТМО, что непосредственно влияет на параметры адгезии, косвенно — на герметичность шва ТМО. Дополнительным фактором риска ликвореи при использовании нерезорбируемых материалов может являться их структура, которая не способствует или препятствует миграции, фиксации и пролиферации фибробластов пациента [8], что приводит к увеличению сроков формирования рубца в области шва, а зачастую инкапсуляции протеза.

Аналог ТМО биологического происхождения, изготовленный из перикарда крупного рогатого скота (Lyoplant, BBraun) [1, 10, 12] показал наилучшие адгезивные свойства, несколько превышающие человеческую ТМО, наиболее вероятно из-за сочетания оптимального состава (чистый коллаген) и наиболее близкая к ТМО фактура поверхности, определенная как «относительно гладкая». В то же время полностью коллагеновый имплантат из чистого коллагена DuraGen (Integra LifeSciences), несмотря на аналогичный состав обеспечил силу адгезии на 12% меньше, чем нативная ТМО, наиболее вероятно, из-за гладкой поверхности препарата, достоверно не отличавшуюся от синтетических протезов. Ранее нами [8] при изучении структуры и фактуры поверхностей данных материалов с помощью методов сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) были выявлены общая неровность рельефа и волокнистое строение, что обуславливает большую схожесть с ультраструктурой человеческой ТМО. На основании этого можно предположить, что повышение силы адгезии связано с увеличением площади контакта и контактирующих поверхностей «Тахокомба» и протезов ТМО.

Дополнительным фактором герметичности как линии шва, так и области пластики дефекта ТМО является возможность удержания порами протезов некоторых объемов тканевой жидкости и клеточных элементов, что может препятствовать свободной эксфузии цереброспинальной жидкости. Между волокнами материала в последующем проникают и закрепляются фибробласты пациента, чем объясняется образование собственной соединительнотканной пластинки на месте замещенного дефекта ТМО [2, 3, 13].

Определенный интерес вызывают новые композитные заменители ТМО (NeoDura, Medprin), созданные как микст синтетических и органических материалов. Фактура поверхности данных аналогов ТМО приближается по характеристикам к коллагеновым имплантатам, и схожа со структурой нативной ТМО [8].

На основании полученных данных можно говорить о приоритетном применении протезов ТМО на основе коллагена животных — не только по причине высоких параметров адгезии «Тахокомба» к ним, но и в силу других качеств: резорбируемости, облегчения осаждения на поверхности материалов фибробластов реципиента [2, 3, 13].

ВЫВОДЫ

1. Прочность фиксации коллагеновой пластины с клеевой поверхностью «Тахокомба» к поверхности человеческой трупной ТМО свидетельствуют о его высоких адгезивных свойствах.
2. Коллагеновые и комбинированные протезы ТМО, по сравнению с синтетическими, обладают лучшими адгезивными свойствами с «Тахокомбом».
3. Оптимальным материалом для пластического замещения дефектов ТМО являются ксеногенные материалы, включающие в свой состав коллаген и имеющие фактурную поверхность, аналогичную нативной ТМО или выраженную в большей степени.

About the authors

Vyacheslav V. Vinogradov

Military Medical Academy named after S.M. Kirov of the Ministry of Defense of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: ulytreack@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5930-3805
SPIN-code: 9629-1818

cadet

Russian Federation, Saint Petersburg

Dmitriy E. Alekseev

Military Medical Academy named after S.M. Kirov of the Ministry of Defense of the Russian Federation

Email: dealekseev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8685-3965
SPIN-code: 9823-8976

candidate of medical sciences

Russian Federation, Saint Petersburg

Dmitriy V. Svistov

Military Medical Academy named after S.M. Kirov of the Ministry of Defense of the Russian Federation

Email: kolba81@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3922-9887
SPIN-code: 3184-5590

candidate of medical sciences, associate professor

Russian Federation, Saint Petersburg

References

Supplementary files