Введение к работе
Актуальность темы
Современный уровень развития восстановительной хирургии невозможно представить без реконструктивных хирургических вмешательств в сочетании с использованием соединительнотканных трансплантатов. В различных областях медицины (офтальмологии, челюстно-лицевой хирургии, стоматологии, отоларингологии, нейрохирургии, травматологии, ортопедии и т.д.) ведущая роль отводится трансплантатам аллогенного происхождения (Клен Р., 1962; Имамалиев А.С., 1970; Кристинов Г., 1975; Коваленко П.П., 1975; Говалло В.И., 1979; Зайкова М.В., 1982; Arndt K.A., 1982; Мирский М.Б., 1985; Брус И.Г. и др. 1989; Мулдашев Э.Р., 1994; Grover R., 1998; Емельянов В.А., 2000; Канюков В.Н. и др. 2001; Савельев В.И. и др. 2001; Канюков В.Н., Стадников А.А., 2009). Успех любой пластической операции с использованием аллотрансплантатов в значительной степени определяется качеством последних, которое, в свою очередь, зависит от совокупности стадий технологического процесса их изготовления. Поэтому совершенствование технологий изготовления и увеличение производства соединительнотканных трансплантатов является достаточно актуальной задачей.
В процессе изготовления трансплантатов особо важным является сохранение фиброархитектоники донорских тканей. При оптимальном методе изготовления соединительнотканных трансплантатов происходит разрушение клеточных элементов, но при этом сохраняется коллагеново–волокнистый остов (Seiffert K.K., 1970), который служит каркасом для формирования регенерата. Для достижения эффективного результата хирургической коррекции соединительнотканные трансплантаты должны обладать не только необходимыми биологическими свойствами, но и иметь определенную геометрическую форму. В технологическом процессе изготовления трансплантатов существует этап моделирования формы. Этап «выкраивания» трансплантатов традиционно осуществляется при помощи скальпеля, ножниц, трепана или штампа, так как для выполнения микрохирургических операций трансплантаты должны строго соответствовать заданным размерам. В лаборатории консервации тканей Всероссийского центра глазной и пластической хирургии предложен новый метод моделирования соединительнотканных трансплантатов при помощи углекислотного лазера. Для «выкраивания» трансплантатов используется комплекс лазерного моделирования, разработанный по проекту специалистов Всероссийского центра глазной и пластической хирургии в Российском ядерном центре (г. Саров). Данный комплекс предназначен для использования в медицине с целью автоматизации процесса изготовления различных трансплантатов, где лазер выполняет роль скальпеля и способен моделировать трансплантаты любой формы. Кроме того, лазерный луч благодаря монохроматичности, строгой направленности, когерентности и свойствам концентрировать большое количество энергии на малых площадях дает возможность реза различных биологических тканей без существенных повреждений (Стадников А.А. и соавт. 2001, 2005; Сетейкин А.Ю. и соавт. 2002., Москвин С.В., 2007). Степень и результат биологического действия лазерного излучения на различные ткани зависят не только от особенностей излучения (тип лазера, длительность и плотность мощности излучения, частоты импульсов и др.), но и от физико-химических и биологических особенностей облучаемых тканей (гетерогенность, теплопроводность, коэффициент поглощения и отражения различных промежуточных поверхностей внутри среды и др.) (Гамалея Н.Ф. и соавт. 1987).
Однако воздействие лазерного излучения на структуру соединительнотканных трансплантатов на сегодняшний день не изучено. В этой связи представляется актуальным исследование воздействия лазерного излучения на структуру трансплантатов с различной фиброархитектоникой, а также подбор режимов лазерного сечения для моделирования соединительнотканных трансплантатов, применяемых в различных областях хирургии.
Цель исследования
Морфологически обосновать возможность применения лазерной технологии при моделировании соединительнотканных трансплантатов.
Задачи исследования
-
Изучить фиброархитектонику различных по структуре соединительнотканных трансплантатов, прошедших этап лазерного моделирования.
-
Исследовать пластические свойства соединительнотканных трансплантатов после воздействия лазерного излучения.
-
Изучить динамику процессов замещения соединительнотканных трансплантатов, смоделированных лазерным лучом, при экспериментальной пересадке.
-
Разработать оптимальные режимы лазерного излучения, не нарушающего структуру соединительнотканных трансплантатов.
Научная новизна исследования
Впервые изучено влияние лазерного излучения на структуру соединительнотканных трансплантатов и их регенераторные свойства при пересадке животным. Установлено, что моделирование формы соединительнотканных трансплантатов с учетом их строения и подбором оптимального режима лазерной резки позволяет максимально сохранять структуру волокнистого остова трансплантатов и их регенераторные свойства. Разработан оптимальный режим лазерной резки для трансплантатов твердой оболочки головного мозга, дермы опорных участков стопы, фиброзной капсулы почки и подкожной жировой клетчатки, с учетом особенностей их архитектоники.
Теоретическая и практическая значимость исследования
Разработана и предложена для внедрения в практику тканевых банков новая технология лазерного моделирования соединительнотканных трансплантатов, позволяющая сохранять их структуру, биомеханические свойства и способность стимулировать регенераторные процессы. Предложенная технология лазерного моделирования соединительнотканных трансплантатов позволяет значительно повысить эффективность их производства, обеспечивает суперточную, высокопроизводительную резку биологических тканей на заданные геометрические формы, исключает загрязнение ткани, что позволяет обеспечить конечный эффективный результат хирургической коррекции.
Реализация результатов исследования
В настоящее время в лаборатории консервации тканей ФГУ «Всероссийского центра глазной и пластической хирургии Минздравсоцразвития» этап лазерного моделирования включен в технологию изготовления соединительнотканных трансплантатов, применяемых в различных областях хирургии. Трансплантаты, моделированные лазерным излучением, поставляются в 487 клиник России и стран СНГ.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Максимально сохранить структуру моделируемых соединительнотканных трансплантатов позволяет использование разных режимов работы лазера в комплексе с увлажнением и обдувом места лазерного реза.
2. Показатели прочности «шовной фиксации» краевой зоны трансплантатов твердой оболочки головного мозга и фиброзной капсулы почки, моделированных лазерным излучением не изменяются, для трансплантатов дермы опорных участков стопы возрастают в 1,5 раза по сравнению с контрольными (вырезанными трепаном).
3. Динамика резорбции и замещения соединительнотканных трансплантатов, моделированных лазерным излучением, идентична с таковой после имплантации трансплантатов, вырезанных трепаном вручную. Имплантированные ткани в обоих случаях способствуют стимуляции регенерации структурных элементов конъюнктивы глаза, что приводит к полноценному заживлению созданных дефектов.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы были доложены на научно-практической конференции «Нанотехнологии в диагностике и лечении патологии органа зрения» Московского НИИ глазных болезней имени Гельмгольца, г.Москва, 2008г.; на IX Конгрессе Международной ассоциации морфологов г.Бухара, 2008г.; на Всероссийской конференции с международным участием «Инновационные технологии в трансплантации органов, тканей и клеток» г.Самара, 2008г.; на IY Межрегиональной научно-практической конференции «Метрология и инженерное дело в медико-биологической практике» г.Оренбург, 2009г.; на IY Всероссийском симпозиуме с международным участием «Актуальные вопросы тканевой и клеточной трансплантологии» г. Санкт-Петербург, 2010г.; на Х Конгрессе ассоциации морфологов г. Ярославль, 2010г.
Работа апробирована на расширенном совместном заседании Башкирского отделения Всероссийского научного общества анатомов, гистологов и эмбриологов (ВРНО АГЭ), г.Уфа, 2010г.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 7 работ в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, списка использованной литературы, приложений. Список литературы содержит 225 источник, из них 151 отечественных и 74 зарубежных. Текст изложен на 128 страницах машинописного текста. Работа иллюстрирована 48 рисунками, из них графики -7, статистические диаграммы -4, таблицы -8.
