Морфологические исследования эволюции сосудистого протеза в организме показывают, что образующаяся внутренняя оболочка в сосуде после ее включения в кровоток - «выстилка» - покрывается клеточными элементами лишь путем «наползания» внутренней оболочки сосуда через зоны стыков с концов естественного кровеносного сосуда. Одновременно через поры сосудистого протеза происходит прорастание в него элементов наружной соединительнотканной оболочки. Именно на этом этапе важную роль играет пористость стенок сосудистого протеза. При ее недостаточности происходят перестройка структуры внутренней «выстилки», ее отслоение с последующим образованием тромба, закрывающего просвет протеза.
Продолжительность функций сосудистого протеза, в значительной мере зависит от скорости кровотока по нему. Малый кровоток может быть обусловлен различными причинами, например сдавлением протеза гематомой, рубцеванием на месте стыков, плохим состоянием дистальных (концевых) отделов сосудов. На внутренней стенке протеза происходит постоянное отложение фибрина, что еще более ухудшает кровоток и в конечном итоге приводит к тромбозу.
Таким образом, современные протезы сосудов по сравнению с естественными по своим функциональным свойствам еще далеко не совершенны. Однако накопленный опыт убедительно показывает, что синтетические материалы при протезировании отдельных участков аорты и ее крупных ветвей обеспечивают хорошую функцию этих участков кровеносного русла. Неудачи возникают, как мы уже говорили, при протезировании артерий малого диаметра, а также вен. Следовательно, необходимо разрабатывать новые полимерные материалы и более совершенные конструкции сосудистых протезов именно для таких отделов кровеносного русла.
Полимеры применяются также в восстановительной кардиохирургии, для замещения дефектов стенок и перегородок сердца. Причем рекомендуются полимерные ткани вязаной и тканой конструкций из полиэфирных волокон, ставших основой изготовления протезов.
Особое место в кардиохирургии занимают операции по поводу приобретенных и врожденных пороков сердца с использованием искусственных клапанов, являющихся на сегодня единственным радикальным методом излечения клапанного порока. Искусственные клапаны сердца завоевали «права гражданства» в хирургии, они успешно прошли испытания в эксперименте и применяются в клинике. Лучшим из них является шариковый клапан (каркас из титана и пластмассовый шар), сконструированный советскими инженерами в тесном сотрудничестве с хирургами. Он служит для замены всех сердечных клапанов: митрального, трехстворчатого, аортального и легочного.
Шариковые клапаны обладают высокой надежностью, долговременностью, хорошо функционируют. В период сердечного цикла они делают два движения - закрываются и открываются. Каждый из них производит около 80 миллионов колебаний в год. Дальнейшее совершенствование клапанных протезов идет по пути разработки малогабаритных моделей и конструкций с ламинарным (без завихрений) потоком.
Внедрение искусственных клапанов сердца в клиническую практику у нас в стране и за рубежом позволило радикально излечивать больных с тяжелой патологией клапанного аппарата сердца. Об этом свидетельствует опыт нескольких десятков тысяч операций. Наблюдения за оперированными больными показывают высокую эффективность их, значительное улучшение состояния больных и восстановление утраченной трудоспособности.
Хирургия открытого сердца немыслима без искусственного кровообращения. Из полимеров изготовляется соответствующая аппаратура. В качестве частей аппарата искусственного кровообращения используются, например, оксигенаторы, в которых кровь насыщается кислородом с помощью полупроницаемых мембран и трубки.
Большую роль играют также полимеры в создании вспомогательного кровообращения и искусственного сердца. Все методы вспомогательного кровообращения направлены на разгрузку сердца, временно утратившего свою полноценную сократительную способность, от работы по перекачиванию крови и преодолению сопротивления сосудистой системы. Из полимеров изготавливаются насосы-баллончики, с помощью которых осуществляется вспомогательная контрпульсация, искусственные желудочки, позволяющие исключить из кровообращения правый или левый желудочек сердца. Правда, эти устройства пока еще не получили широкого применения в клинике.
Особым требованиям должны удовлетворять полимерные протезы для замещения отделов желудочно-кишечного тракта (пищевода, стенки желудка, желчного протока и т. д.). Здесь главное условие - их герметичность и надежная изоляция окружающих тканей от инфицированного содержимого кишечника. Однако пока такие протезы еще не созданы. Применение нашли лишь протезы из полиэтилена в виде трубок, обеспечивающие временную проходимость пищевода при его поражении опухолью. Делаются попытки изготовить протез желчного протока на основе пористой сосудистой трубки, покрытой для герметизации пленкой из полимеров.
Создание новых, более совершенных протезов тесно связано с разработкой биосовместимых материалов, имеющих определенные сроки рассасывания. В хирургии уже есть опыт замещения дефектов мягких тканей, особенно после иссечения рубцов, при послеоперационных грыжах. Здесь используются высокопористые ткани и трикотаж из лавсана, пропилена. Похожие на сетку, они не рассасываются в организме, образуя прочный каркас для мягких тканей.
Существенную роль играют полимеры при лечении переломов. Перспективным представляется создание из них костных штифтов с длительными сроками рассасывания, чтобы надежно фиксировать отломки кости до полного срастания перелома. Разработка таких штифтов ведется на основе биосовместимых материалов. Для лучшего срастания костных отломков трубчатых костей (бедра, костей голени) сейчас применяются металлические гвозди, пластины. Однако через 6-8 месяцев требуется повторная операция для удаления металлических деталей. При штифтах и пластинах из биосовместимых материалов надобность в такой операции отпадает и сокращаются сроки лечения больного, так как сам полимер, рассасываясь, стимулирует образование костной мозоли.
Быстрое развитие химии создает условия для синтеза полимеров, обладающих всем необходимым комплексом биологических свойств. В ближайшие годы, несомненно, появятся новые соединения, которые будут использоваться в протезировании внутренних органов и систем, вплоть до применения их в качестве переносчиков газов крови, а также веществ, усиливающих действие лекарственных препаратов.
КОЛЛАГЕНОПЛАСТИКА
В пластической хирургии широкое применение получили синтетические полимеры. Однако в условиях гнойной инфекции, при заживлении ран, трофических язв, а также в тех случаях, когда в ране должен находиться сосудистый протез, они непригодны, так как являются инородным телом. В этом отношении более перспективными оказались препараты, полученные на основе биологических полимеров животного и растительного происхождения, в особенности те из них, которые имеют общую природу с тканями организма.
Из различных биополимеров животного происхождения в медицину вошел коллаген - основной структурный белок соединительной ткани, выполняющий важные биологические функции. Он сочетает в себе многие свойства, присущие как синтетическим полимерам (прочность, эластичность, способность формироваться в различные структуры и т. п.), так и биологическим материалам (отсутствие токсичности, способность рассасываться в ране и, главное, образовывать комплексы с различными лекарственными веществами).
Научные исследования по изучению коллагена активно ведутся многими учеными мира. В нашей стране начались эти исследования на кафедре оперативной хирургии 1-го Московского медицинского института в 1963 году, то есть значительно раньше, чем за рубежом.
Использование коллагена в медицине стало возможным после того, как были разработаны методы его растворения - щелочно-солевой, кислотный и ферментативный. При такой обработке кожи крупного рогатого скота разрушается цементирующее вещество соединительной ткани, а также расщепляется межмолекулярная связь коллагена, без явлений свертывания белка. Наиболее полное расщепление межмолекулярных связей достигается ферментной обработкой, что делает метод более ценным и перспективным.
Для применения коллагена при лечении поврежденных тканей различной этиологии (гнойные раны, ожоги, трофические язвы, остеомиелиты и др.) необходимо иметь соответствующий набор материалов, отвечающих различным требованиям. В связи с этим разработана специальная технология получения из раствора коллагена пленочных, пористых, порошкообразных и пастообразных масс. Установлено, что пластические свойства, а также время рассасывания коллагена в организме можно точно регулировать воздействием на препарат дубящих агентов, вызывающих разной степени молекулярное связывание частиц коллагена. Следовательно, можно придавать препарату заданную скорость рассасывания.
