plasurВопросы реконструктивной и пластической хирургииIssues of Reconstructive and Plastic Surgery1814-1471АНО "НИИ микрохирургии"10.52581/1814-1471/87/02plasur-210Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ХИРУРГИЯEXPERIMENTAL SURGERYМорфологическое обоснование применения никелида титана в реконструктивной хирургии диафрагмыMorphological rationale for the application of titanium nickelide in reconstructive surgery of the diaphragmhttps://orcid.org/0000-0002-5674-0177ТопольницкийЕ. Б.TopolnitskiyE. B.

Топольницкий Евгений Богданович – д-р мед. наук, доцент, профессор кафедры хирургии с курсом мобилизационной подготовки и медицины катастроф; зав. хирургическим торакальным; вед. научн. сотрудник лаборатории сверхэластичных биоинтерфейсов

634050, г. Томск, ул. Московский тракт, 2

634069, г. Томск, ул. Ивана Черных, д. 96

634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 36

Evgeniy B. Topolnitskiy, Dr. Med. sci., Associate Professor, Professor of the Department of Surgery with a Course of Mobilization Training and Disaster Medicine; head of the Thoracic Surgery Department; leading researcher, the Laboratory of Superelastic Biointerfaces

2, Moskovskiy tract st., Tomsk, 634050

96, Ivan Chernykh st., Tomsk, 634069

36, Lenin Ave, Tomsk, 634050

e_topolnitskiy@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0011-8370ШеферН. А.SheferN. A.

Шефер Николай Анатольевич – канд. мед. наук, ассистент кафедры хирургии с курсом мобилизационной подготовки и медицины катастроф; врач торакальный хирург хирургического торакального отделения

634050, г. Томск, ул. Московский тракт, д. 2

634069, г. Томск, ул. Ивана Черных, д. 96

Nikolay A. Shefer, Cand. Med. sci., Assistant, the Department of Surgery with a Course of Mobilization Training and Disaster Medicine; thoracic surgeon, the Thoracic Surgery Department

2, Moskovskiy tract st., Tomsk, 634050

96, Ivan Chernykh st., Tomsk, 634069

NAschefer@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0008-5889-1789ЮнусовА. Н.YunusovA. N.

Юнусов Асим Нурсаддинович – врач-хирург хирургического торакального отделения

634069, г. Томск, ул. Ивана Черных, д. 96

Asim N. Yunusov, thoracic surgeon, the Thoracic Surgery Department, the Thoracic Surgery Department

96, Ivan Chernykh st., Tomsk, 634069

Grodikovo_777@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9863-9464ФоминаТ. И.FominaT. I.

Фомина Татьяна Ивановна – канд. мед. наук, ст. научн. сотрудник отдела лекарственной токсикологии

634028, г. Томск, пр. Ленина, д. 3

Tatyana I. Fomina, Cand. Med. sci., senior researcher, the Drug Toxicology Department

3, Lenin Ave, Tomsk, 634028

pharm@tnimc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4615-5270МарченкоЕ. С.MarchenkoE. S.

Марченко Екатерина Сергеевна – д-р физ.-мат. наук, доцент, зав. лабораторией сверхэластичных биоинтерфейсов, зав. кафедрой прочности и проектирования

634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 36

Ekaterina S. Marchenko, Dr. Phys.-Mathem. sci., Associate Professor, head of the Laboratory of Superelastic Biointerfaces

36, Lenin Ave, Tomsk, 634050

89138641814@mail.ruСибирский государственный медицинский университет; Томская областная клиническая больница; Национальный исследовательский Томский государственный университетРоссияSiberian State Medical University; Tomsk Regional Clinical Hospital; National Research Tomsk State UniversityRussian FederationСибирский государственный медицинский университет; Томская областная клиническая больницаРоссияSiberian State Medical University; Tomsk Regional Clinical HospitalRussian FederationТомская областная клиническая больницаРоссияTomsk Regional Clinical HospitalRussian FederationНИИ фармакологии и регенеративной медицины имени Е.Д. Гольдберга, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наукРоссияResearch Institute of Pharmacology and Regenerative Medicine named after E.D. Goldberg, Tomsk National Research Medical CenterRussian FederationНациональный исследовательский Томский государственный университетРоссияNational Research Tomsk State UniversityRussian Federation2023130220242641323Copyright © Топольницкий Е.Б., Шефер Н.А., Юнусов А.Н., Фомина Т.И., Марченко Е.С., 20242024Топольницкий Е.Б., Шефер Н.А., Юнусов А.Н., Фомина Т.И., Марченко Е.С.Topolnitskiy E.B., Shefer N.A., Yunusov A.N., Fomina T.I., Marchenko E.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://plasur.elpub.ru/jour/article/view/210Цель исследования

Цель исследования: изучить в эксперименте морфологические особенности реакции тканей диафрагмы на пористый никелид титана в сравнении с медицинским фетром.

Материал и методы

Материал и методы. Проведена серия экспериментов на 20 крысах линии Wistar, масса тела которых составляла 300–350 г. Животные были разделены на две группы: в основной группе (n = 10) изучали реакцию тканей диафрагмы на имплант из никелида титана, в контрольной группе (n = 10) использовали имплант из медицинского фетра (фторопласт-4). Животных выводили из эксперимента через 14, 30, 60 и 90 сут после операции. Проводили гистологическое исследование реакции тканей диафрагмы на имплантат, а также изучали структурное поведение исследуемого материала.

Результаты

Результаты. Макроскопически после 14-х сут у животных основной группы отмечался локальный спаечный процесс. В отдаленные сроки имплантат покрывался тонкой соединительнотканной пленкой без признаков воспаления. В контрольной группе после 14-х сут у крыс отмечались явления воспалительного инфильтрата с вовлечением органов. После 30-х сут воспалительный инфильтрат сохранялся с формированием соединительнотканной капсулы. Имплантат увеличивался в размерах с деформацией, набуханием, а в отдаленные сроки – с разволокнением структуры. Гистологически на 14-е сут у животных обеих групп между имплантатом и диафрагмой образовывалась грануляционная ткань. К 30-м сут у крыс основной группы увеличивались количество и толщина коллагеновых волокон, они заполняли пористую структуру материала. В группе контроля между волокнами фетра отмечено появление гигантских многоядерных клеток, которые являются индикаторами тканевой реакции организма на чужеродный материал. На 60-е сут у животных основной группы вокруг импланта формировался регенерат из зрелой соединительной ткани, заполняющий поры материала и распространяющийся на мышечные волокна диафрагмы. В группе контроля прослеживалась картина продуктивного гранулематозного воспаления с явлениями биодеградации материала.

Заключение

Заключение. Результаты эксперимента продемонстрировали абсолютное преимущество никелида титана в реконструктивной хирургии диафрагмы. При этом отмечены недостатки использования медицинского фетра, связанные с реакцией организма на материал, как на инородное тело, и склонностью к резорбции.

Purpose of the study

Purpose of the study: to experimentally study the morphological features of the reaction of diaphragm tissue to porous titanium nickelide in comparison with medical felt.

Materials and methods

Materials and methods. A series of experiments was carried out on 20 rats. The animals were divided into two comparison groups: in the main group (n = 10), the reaction of diaphragm tissue to an implant made of titanium nickelide was studied; in the control group (n = 10), an implant made of medical felt (fluoroplastic-4) was used. Animals were removed from the experiment 14, 30, 60 and 90 days after surgery. A histological study of the reaction of the diaphragm tissue to the implant was carried out, as well as the structural behavior of the material under study.

Results

Results. Macroscopically, after 14 days in the main group, a local adhesive process was noted. In the long term, the implant was covered with a thin connective tissue film without signs of inflammation. In the control group, after 14 days, phenomena of inflammatory infiltration with organ involvement were observed. After 30 days, the inflammatory infiltrate persisted with the formation of a connective tissue capsule. The implant increased in size with deformation, swelling, and in the long term, disintegration of the structure. Histologically, on the 14th day in both groups, granulation tissue formed between the implant and the diaphragm. By the 30th day in the main group, the number and thickness of collagen fibers increased, they filled the porous structure of the material. In the control group, the appearance of giant multinucleated cells was noted between the felt fibers, which are indicators of the body's tissue reaction to foreign material. On the 60th day in the main group, a regenerate of mature connective tissue formed around the implant, filling the pores of the material and spreading to the muscle fibers of the diaphragm. In the control group, a picture of productive granulomatous inflammation with phenomena of biodegradation of the material was observed.

Conclusion

Conclusion. The results of the experiment demonstrated the absolute advantage of titanium nickelide in reconstructive surgery of the diaphragm. At the same time, the disadvantages of using medical felt associated with the body’s reaction to the material as a foreign body and the tendency to resorption are noted.

никелид титанамедицинский фетрдиафрагмареакция тканейбиосовместимостьtitanium nickelidemedical feltdiaphragmtissue reactionbiocompatibilityReferencesШефер Н.А., Топольницкий Е.Б., Дроздов Е.С., Дамбаев Г.Ц. Возможности краткосрочной пульмореабилитации в предоперационной подготовке больных раком легкого на фоне ХОБЛ // Сибирское медицинское обозрение. 2021. № 3. С. 66–72. DOI: 10.20333/25000136-2021-3-66-72Shefer N.A., Topolnitskiy E.B., Drozdov E.S., Dambaev G.Ts. Vozmozhnosti kratkosrochnoy pul’moreabilitacii v predoperatsionnoy podgotovke bol’nyh rakom legkogo na fone KHOBL [Possibilities in short-term pulmonary rehabilitation in preoperative preparation of patients with lung cancer against the background of COPD]. Sibirskoye meditsinskoye obozreniye – Siberian Medical Review. 2021;3:66-72. (In Russ.) doi: 10.20333/25000136-2021-3-66-72Imamović A., Wagner D., Lindenmann J., Fink-Neuböck N., Sauseng S., et al. Life threatening rupture of the diaphragm after COVID 19 pneumonia: a case report // J Cardiothorac Surg. 2022. Vol. 17, No. 1. P. 145. DOI: 10.1186/s13019-022-01886-8Imamović A., Wagner D., Lindenmann J., Fink-Neuböck N., Sauseng S., et al. Life threatening rupture of the diaphragm after COVID 19 pneumonia: a case report. J Cardiothorac Surg. 2022;7;17(1):145. doi: 10.1186/s13019-022-01886-8Furák J., Athanassiadi K. Diaphragm and transdiaphragmatic injuries // J Thorac Dis. 2019. Vol. 11, No. 2. P. S152–S157. DOI: 10.21037/jtd.2018.10.76Furák J., Athanassiadi K. Diaphragm and transdiaphragmatic injuries. J Thorac Dis. 2019;11(2):S152-S157. doi: 10.21037/jtd.2018.10.76Kuwahara H., Salo J., Tukiainen E. Diaphragm reconstruction combined with thoraco-abdominal wall reconstruction after tumor resection // J Plast Surg Hand Surg. 2018. Vol. 52, No. 3. P. 172–177. DOI: 10.1080/2000656X.2017.1372292Kuwahara H., Salo J., Tukiainen E. Diaphragm reconstruction combined with thoraco-abdominal wall reconstruction after tumor resection. J Plast Surg Hand Surg. 2018;52(3):172-177. doi: 10.1080/2000656X.2017.1372292Gritsiuta A.I., Gordon M., Bakhos C.T., Abbas A.E., Petrov R.V. Minimally Invasive Diaphragm Plication for Acquired Unilateral Diaphragm Paralysis: A Systematic Review // Innovations (Phila). 2022. Vol. 17, No. 3. P. 180–190. DOI: 10.1177/15569845221097761Gritsiuta A.I., Gordon M., Bakhos C.T., Abbas A.E., Petrov R.V. Minimally Invasive Diaphragm Plication for Acquired Unilateral Diaphragm Paralysis: A Systematic Review. Innovations (Phila). 2022;17(3):180-190. doi: 10.1177/15569845221097761Топольницкий Е.Б., Дамбаев Г.Ц., Шефер Н.А., Ходоренко В.Н., Фомина Т.И., Гюнтер В.Э. Замещение пострезекционных дефектов перикарда, диафрагмы, грудной стенки сетчатым имплантатом из никелида титана // Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. 2012. Т. 15, № 1 (40). С. 14–21.Topolnitsky E.B., Dambaev G.Ts., Shefer N.A. Khodorenko V.N., Fomina T.I., Gunther V.E. Zameshcheniye postrezektsionnyh defektov perikarda, diafragmy, grudnoy stenki setchatym implantatom iz nikelida titana [Replacement of post-resection defects of the pericardium, diaphragm, and chest wall with a titanium nickelide mesh implant]. Voprosy rekonstruktivnoy i plasticheskoy khirurgii – Issues of Reconstructive and Plastic Surgery. 2012;15.1(40):14-21 (In Russ.).Григорчук А.Ю., Базаров Д.В., Выжигина М.А., Кавочкин А.А., Кабаков Д.Г. Хирургия релаксации диафрагмы: со времен Б.В. Петровского до наших дней // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2018. № 7. С. 60–66. doi: 10.17116/hirurgia2018760Grigorchuk A.Yu., Bazarov D.V., Vyzhigina M.A., Kavochkin A.A., Kabakov D.G. Khirurgiya relaksatsii diafragmy: so vremen B.V. Petrovskogo do nashih dney [Diaphragm relaxation surgery: since B.V. Petrovsky to the present day]. Khirurgiia. Žurnal imeni N.I. Pirogova – N.I. Pirogov Journal of Surgery. 2018;7:60-66 (In Russ.). doi: 10.17116/hirurgia2018760Белов С.А., Григорюк А.А. Применение полипропиленовых сетчатых имплантатов в торакальной хирургии // Вестник экспериментальной и клинической хирургии. 2020. Т. 13, № 2 (47). С. 146–151. doi: 10.18499/2070-478X-2020-13-2-146-151Belov S.A., Grigoryuk A.A. Primeneniye polipropilenovyh setchatyh implantatov v torakal’noy hirurgii [Application of Polypropylene Mesh Implants in Thoracic Surgery]. Vestnik eksperimental'noy i klinicheskoy khirurgii – Journal of Experimental and Clinical Surgery. 2020;13(2):146-151 (In Russ.). doi: 10.18499/2070-478X-2020-13-2-146-151Bertoglio P., Garelli E., Brandolini J., Kawamukai K., Antonacci F., et al. Surgical Management and Reconstruction of Diaphragm, Pericardium and Chest Wall in Mesothelioma Surgery : A Review // J Clin Med. 2021. Vol. 26. No. 10 (11). P. 2330. DOI: 10.3390/jcm10112330Bertoglio P., Garelli E., Brandolini J., Kawamukai K., Antonacci F., et al. Surgical Management and Reconstruction of Diaphragm, Pericardium and Chest Wall in Mesothelioma Surgery : A Review. J Clin Med. 2021;26;10(11):2330. doi: 10.3390/jcm10112330Дамбаев Г.Ц., Топольницкий Е.Б., Гюнтер В.Э. и др. Имплантаты с памятью формы в торакальной хирургии. Томск: МИЦ, 2016. 232 с.Dambaev G.Ts., Topolnitskiy E.B., Gunther V.E., et al. Implantaty s pamyat’yu formy v torakal'noy hirurgii [Shape memory implants in thoracic surgery]. Tomsk: MITs Publ, 2016. 232 p. (In Russ.).Топольницкий Е.Б., Дамбаев Г.Ц., Ходоренко В.Н., Фомина Т.И., Шефер Н.А., Гюнтер В.Э. Реакция тканей на сетчатый имплантат из никелида титана после пластики пострезекционных дефектов анатомических структур грудной клетки // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2012. Vol. 153, № 3. С. 385–388.Topolnitsky E.B., Dambaev G.Ts., Khodorenko V.N., Fomina T.I., Shefer N.A., Gunther V.E. Reakciya tkaney na setchatyi implantat iz nikelida titana posle plastiki postrezekcionnyh defektov anatomicheskih struktur grudnoy kletki [Tissue response to a titanium nickelide mesh implant after replacement of post-resection defects in the anatomical structures of the chest]. Byulleten eksperimental'noy biologii i meditsiny – Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2012;153(3):385-388. (In Russ.).Топольницкий Е.Б., Шефер Н.А., Марченко Е.С., Фомина Т.И., Михед Р.А. и др. Особенности интеграции двухслойного металлотрикотажа из никелида титана при замещении торакоабдоминального дефекта в эксперименте // Acta Biomedica Scientifica. 2023. Т. 8, № 2. С. 244–253. doi: 10.29413/ABS.2023-8.2.24Topolnitskiy E.B., Shefer N.A., Marchenko E.S., Fomina T.I., Mikhed R.A., et al. Osobennosti integracii dvuhsloynogo metallotrikotazha iz nikelida titana pri zameshchenii torakoabdominal’nogo defekta v eksperimente [Features of the integration of two-layer metal knitwearmade of titanium nickelide during the replacement of a thoracoabdominal defect in the experiment]. Acta Biomedica Scientifica. 2023;8(2):244-253 (In Russ.) doi: 10.29413/ABS.2023-8.2.24Борзых А.А., Виноградова О.Л., Тарасова О.С. Диафрагма: связь регуляции кровоснабжения с особенностями сократительной функции // Вестник Московского университета. Серия 16: Биология. 2020. Т. 75, № 2. С. 55–64.Borzykh A.A., Vinogradova O.L., Tarasova O.S. Diafragma: svyaz’ regulyacii krovosnabzheniya s osobennostyami sokratitel’noy funktsii [Diaphragm: relationship between the regulation of blood supply and the characteristics of the contractile function]. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16: Biologiya – Bulletin of Moscow University. Episode 16: Biology. 2020;75(2):55-64 (In Russ.).Топольницкий Е.Б., Михед Р.А., Шефер Н.А., Марченко Е.С. Двухпортовая видеоассистированная торакоскопическая пликация релаксированной диафрагмы // Эндоскопическая хирургия. 2022. Т. 28, № 6. С. 12–21. doi: 10.17116/endoskop20222806112Topolnitskiy E.B., Mikhed R.A., Shefer N.A., Marchenko E.S. Dvuhportovaya videoassistirovannaya torakoskopicheskaya plikatsiya relaksirovannoy diafragmy [Two-port video-assisted thoracoscopic plication of the relaxed diaphragm]. Endoskopicheskaya khirurgiya – Endoscopic surgery. 2022;28(6):12-21. (In Russ.). doi: 10.17116/endoskop20222806112Базаров Д.В., Быстров Д.О., Шонбин А.Н., Казарян Г.А. Симультанная торакоскопическая пластика диафрагмы с радиочастотной абляцией левого предсердия и резекцией его ушка // Клиническая и экспериментальная хирургия. Журнал имени акад. Б.В. Петровского. 2021. Т. 9, № 2 (32). С. 131–135. doi: 10.33029/2308-1198-2021-9-2-131-135Bazarov D.V., Bystrov D.O., Shonbin A.N., Kazaryan G.A. Simul'tannaya torakoskopicheskaya plastika diafragmy s radiochastotnoy ablyatsiey levogo predserdiya i rezektsiyey yego ushka [Simultaneous VATS diaphragm plication with radiofrequency ablation and auricle resection of the left atrium]. Klinicheskaya i eksperimental’naya khirurgiya. Zhurnal imeni akad. B.V. Petrovskogo – Clinical and Experimental Surgery. B.V. Petrovsky Journal. 2021;9:2(32):131-135(In Russ.). doi: 10.33029/2308-1198-2021-9-2-131-135Si M.S. Expanded polytetrafluoroethylene right ventricle to pulmonary artery conduit: Time to adopt? // J Thorac Cardiovasc Surg. 2018. Vol. 156, No. 4. P. 1637–1638. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2018.05.020Si M.S. Expanded polytetrafluoroethylene right ventricle to pulmonary artery conduit: Time to adopt? J Thorac Cardiovasc Surg. 2018;156(4):1637-1638. doi: 10.1016/j.jtcvs.2018.05.020Seth A., Singh V.P. Polytetrafluoroethylene covered stents during PCI: Wanting more from our “savior” // Catheter Cardiovasc Interv. 2019. Vol. 94, No. 4. P. 562–563. DOI: 10.1002/ccd.28517Seth A., Singh V.P. Polytetrafluoroethylene covered stents during PCI: Wanting more from our “savior”. Catheter Cardiovasc Interv. 2019;94(4):562-563. doi: 10.1002/ccd.28517Tamada T., Mikami T., Komura S., Suzuki H., Ukai R., et al. Pseudoaneurysm presenting around polytetrafluoroethylene fiber following microvascular decompression: A case report and literature review // J Clin Neurosci. 2019. Vol. 63. P. 231–234. DOI:10.1016/j.jocn.2019.01.041Tamada T., Mikami T., Komura S., Suzuki H., Ukai R., et al. Pseudoaneurysm presenting around polytetrafluoroethylene fiber following microvascular decompression: A case report and literature review. J Clin Neurosci. 2019;63:231-234. doi: 10.1016/j.jocn.2019.01.041

The authors declare that there are no conflicts of interest present.