ARAHNOPIAFILUM - BIOMATERIAL NOU DE SUTURARE IN CHIRURGIE

ARAHNOPIAFILUM - BIOMATERIAL NOU DE SUTURARE IN CHIRURGIE

Summary

Arahnopiafilum - new biological material of suture in surgery

A new suture biomaterial for wide surgical practice has been obtained from such anatomical underlayers as arahnoidea and pia mater of the spinal cord. This suture material has iproved quality characteristics: simplicity of storage and strerilization, complete resorbtion, minimal antigenic properties, high durability and elasticity, low sweling, capillarity and resistente to infection.

Rezumat

Pentru folosirea larga in chirurgie se propune un biomaterial nou de suturare arahnopiafilum, obtinut din arahnoida si pia mater medulara a animalelor. Acest material de suturare are calitati avansate: simplitatea obtinerii si sterilizarii, rezorbabilitatea completa, proprietati antigenice minimale, durabilitate si elasticitate inalta, imbibitie si capilaritate mica si rezistenta la infectii.

Actualitatea

Una din problemele esentiale in chirurgie este materialul de suturare si calitatea lui. Istoria descoperii firelor chirurgicale este destul de veche. Dar in pofida acestui fapt pina in prezent nu exzista un material de suturare si ligaturare, care ar corespunde tuturor cerintelor inaintate de practica chirurgcala cotidiana.

Din materialele de suturare biologice rezorbabile la momentul actual in chirurgia practica cel mai frecvent este folosit catgutul. Insa necesitatea unui mare volum de lucru in procesul prepararii acestuia, baza materiala limitata, gradul inalt de impurificare a materialului initial, rezorbabilitatea rapida, activitatea antigenica pronuntata etc., nu ne permit sa spunem, ca catgutul este un material de suturare optimal. Iata din ce considerente necesitatea cercetarii si elaborarii firelor chirurgicale noi, care ar raspunde majoritatii cerintelor chirurgiei moderne si ar fi mai convenabile din punct de vedere economic, ramine o problema extrem de actuala a chirurgiei contemporane.

Scopul actualului studiu consta in obtinerea si elaborarea unui nou biomaterial chirurgical de suturare cu caracteristici calitativ avansate, largirea bazei de materie prima si optimizarea procesului de conservare si sterilizare precum si cercetarea proprietatilor biomecanice ale acestuia (durabilitatea, capilaritate, elasticitatea si imbibitia).

Obiectivele lucrarii

Reiesind din cele expuse si luind in consideratie importanta si actualitatea problemei, noi am elaborat si studiat:

1. Metodele de obtinere materiei prime pentru elaborarea unui nou biomaterial de suturare - arahnopiafilum.

2.   Tehnologia de preparare a firelor din pia mater si arahnoidea medulara.

3. Studierea si compararea proprietatilor biofizice a biomaterialului nou chirurgical de suturare (durabilitatea, elasticitatea, capilaritatea si imbibitia) cu catgutul standart.

Materialul si metodele de cercetare

Acest material de suturare si ligaturare, reprezinta o strucutura anatomica bistratificata rasucita din tunicile pia mater si arahnoida a maduvei spinarii animalelor. Colectarea materiei prime se realizeaza de la porcine, bovine, ovine la combinatele de carne sau abatoarele oricarei gospodarii animaliere. Animalele trebuie sa fie evaluate ca sanatoase conform concluziei specialistilor serviciului veterinar. Colectarea se executa in timpul prelucrarii vitelor sacrificate prin sectionarea coloanei vertebrale longitudinal, corespunzator procedeielor tehnologice general primite la abator, fara respectarea regulilor de aseptica si antiseptica. Pregatirea materiei prime pentru materialul de suturare poate fi incredintata personalului medical inferior dupa un instructaj corespunzator.

Este cunoscut faptul ca criteriile de baza, care determina calitatile biomecanice a oricarui material de suturare sint: durabilitatea, elasticitatea firelor (in stare uscata si umeda), capilaritatea si imbibitia. Cercetarea acestor proprietati a fost realizata de noi pe fire din biomaterial nou cu diametrul 0,05; 0,075; 0,100; 0,125; 0,150; 0,175; 0,200; 0,250; 0,300; 0,400 mm si pe catgut standart cu diametrul de la 0,25 pina la 0,4 mm, care se intrebuintiaza cel mai des in practica chirurgicala. Din materialul care il propunem se pregatesc fire cu mult mai fine (pina la 0,05mm), deaceia in diapazonul grosimei de la 0,25 pina la 0,05mm caracterizarea calitatilor fizico-mecanice se prezinta fara compararea cu catgutul.

In fiecare serie au fost folosite cite 20 de fire, au fost efectuate 2240 cercetari, rezultatele sint exspuse in tabelele de mai jos.

Pentru studierea comparativa a calitatilor fizico-mecanice a firelor biomaterialului nou si a firelor de catgut standart grosimea lor se masura cu micrometru. In total au fost studiate 630 de obiecte.

Durabilitatea (forta de rupere in grame) si elasticitatea (lungirea firelor in %) firelor din biomaterial nou au fost determinate cu ajutorul dinamometrului Shoppar.

Imbibitia s-a determinat prin urmatoarea metoda: portiuni de fir uscat cu lungimea de 3cm, diametrul 0,3mm se cintareau, apoi se introduceau in solutia Ringer - Lock. Peste 0,5; 1; 3; 6; 12 si 24 ore se preciza diametrul si greutatea firelor (la cintar chimic). In total au fost cercetate 20 fire din biomaterial nou. Marirea in greutate a firelor introduse in solutia Ringer - Lock fata de cele uscate se expunea in procente, grosimea firelor se masura cu micrometru.

Capilaritatea s-a determinat pe 10 bucati de fire cu lungimea 30cm, cu diametrul 0,3mm. Un capat al firului cercetat se fixa la bara stativului, iar la alt capat se atirna o greutate de 5g si se introducea intr-o cuva cu solutie apoasa de albastru de metilen (1%). Inaltimea ridicarii colorantului pe fir s-a determinat dupa 12 si 24 ore.

Din canalul medular al animalului se extrage maduva spinarii cu tunicile, se aranjiaza pe o suprafata orizontala si se sectioneaza in directie longitudinala. Dura mater si maduva spinarii se separa si se inlatura ca deseuri industriale, iar pia mater si arahnoidea se introduc intr-un container de polietilena cu conservant (solutie de formol 0,5%) si se transporta in laborator, unde pe o planseta se spala minutios sub un jet de apa curgatoare.

In pofida faptului ca intre aceste tunici exista un spatiu prin care circula lichid cefalorahidian, ambele tunici sint strins unite una de alta prin intermediu fascicolelor de tesut conjunctiv. Tot odata aceasta particularitate anatomica ne-a permis sa studiem ambele tunici ca o structura unica bistratificata denumind-o - arahnopiafilum.

Cu ajutorul unei instalatii* propuse de noi se pregateste firul de lungimea si grosimea necesara. Pe acest aparat special arahnopiamaterialul se asiaza si se fixeaza pentru urmatoarea etapa - taierea si prepararea ulterioara a firelor. Dupa uscare timp de 25 - 30 minute la temperatura incaperii (procedeul poate fi accelerat cu ajutorul ventilatorului) rasucim fasiile corespunzator lungimii si primim fire de calibru corespunzator catgutului N00, N0, N1, care, in continuare se fac ghem si se plaseaza intr-un vas cu alcool.

* Certificat de inovator Nr. 2220, inregistrata pe data de 08. 02. 1990 si Nr. 2217, inregistrata pe data de 02. 08. 1990.

Rezultatele obtinute si discutii

Proprietatile biomecanice ale arahnopiafilumului au fost investigate atit in stare uscata, cit si umeda, cu nod si fara, luind in consideratie diverse particularitati ale interventiilor chirurgicale.

Tabelul 1. Durabilitatea (g) si elasticitatea(%) a firelor uscate si umede din arahopiafilum cu nod si fara.

Odata cu cresterea grosimii firelor uscate din arahnopiafilum de la 0,05 pina la 0,4mm, creste si durabilitatea firelor cu nod si fara, corespunzator de la 615,0 pina la 2145,7g si de la 570,0 pina la 2109,8g. Similar se comporta si firele umede de acelasi diametru: cele cu nod cresc de la 582,5 pina la 2118,5 si corespunzator cele fara nod de la 562,8 pina la 2072,6.

Elasticitatea la fel creste odata cu cresterea diametrului firelor: fire uscate cu nod - de la 13,9 pina la 26,7, fara nod - de la 13,6 pina la 25,2; fire umede cu nod - de la 13,1 pina la 25,6, fara nod - de la 12,3 pina la 24,9.

Concomitent cu cercetarea proprietatilor biomecanice enumarate mai sus ale arahnopiafilumului a fost realizat un studiu comparativ al acestuia cu firele de catgut (tabelele 2 si 3).

Tabelul 2. Caracteristica comparativa a durabilitatii si elasticitatii firelor uscate din arahnopiafilum si catgutului standart necromat de calibre diferite* (marimi mijlocii).

* Pentru cercetarea calitatilor fizico-mecanice s-au folosit cate 20 de fire de fiecare calibru in toate seriile de experiente.

Observam ca odata cu cresterea grosimii firelor din arahnopiafilum de la 0,25 pina la 0,4mm, creste si durabilitatea firelor cu nod si fara nod de la 1798,4 pina la 2109,8g si de la 1832,5 pina la 2145,7g. Deci, durabilitatea arahnopiafilumului cu nod pierde in greutate numai citeva zecimi de grame comparativ cu durabilitatea firelor din arahnopiafilum fara nod. Firele de control din catgut, fara nod cu grosimea de la 0,25 pina la 0,4 mm odata cu cresterea diametrului (la fel ca si firele din arahnopiafilum), creste si durabilitatea lor (chiar au o durabilitate mai mare cu cateva zecimi de grame decit firele din arahnopiafilum), respectiv de la 1772,3 pina la 2205,2g. Firele de control din catgut, cu nod de aceiasi grosime au o durabilitate mai mica decat firele din arahnopiafilum, respectiv de la 1620,4 pina la 1937,1, ceia ce are o importanta deosebita in conditiile aplicarii lor in chirurgia practica.

Elasticitatea firelor uscate din arahnopiafilum fara nod cu diametrul 0,25 - 0,4 mm este de 23,8 - 26,7%, iar cu nod de 22,9 - 25,2%. Firele de control din catgut de acelasi diametru: fara nod de 21,4 - 31,8%, iar cele cu nod de 17,4 - 25,6%. Deci, observam ca elasticitatea firelor din catgut de acelasi diametru creste esential.

Tabelul 3. Caracteristica comparativa a durabilitatii si elasticitatii firelor umede din arahnopiafilum si catgutului standart necromat de calibre diferite* (marimi mijlocii).

* Pentru cercetarea calitatilor fizico-mecanice s-au folosit cite 20 de fire de fiecare calibru in toate seriile de experiente.

Din tabelul 3 se vede, ca durabilitatea firelor din arahnopiafilum, in stare umeda, dupa scoaterea din conservant, cu diametrul de la 0,25 pina la 0,4 mm se schimba de la 1802 pina la 2118 g (fara nod) si de la 1785 pina la 2072 g (cu nod). Firul din catgut umed fara nod de acelasi diametrul are aceiasi durabilitate, ca si arahnopiofilumul: adica de la 1720 pina la 2133 g (fara nod), iar la prezenta nodului durabilitatea este mai mica comparativ cu firele din arahnopiafilum, avind greutatile de la 1550 pina la 1828 g. Deci, putem concluziona, ca in conditiile plagii chirurgicale, cind este nevoie de a face noduri, durabilitatea firelor din arahnopiafilum este mai mare decit a catgutului.

Cercetarea elasticitatii firelor umede din arahnopiafilum si din catgut la cresterea grosimii de la 0,25 pina la 0,4 mm observam aceiasi dependenta ca si la firele uscate, insa cu valori absolute putin mai mici (pina la 1%). La cresterea diametrului firelor din catgut umede se observa o crestere mai intensiva a elasticitatii atat in cazurile cu nod, cit si in cele fara nod: respectiv firele cu nod se schimba de la 17,1 pina la 23,8%, iar firele fara nod de la 21,6 pina la 30,2% (la diametrul firelor de la 0,25 pina la 0,4 mm). In cazul firelor umede din arahnopiafilum cu acelasi diametru elasticitatea se schimba mai putin - de la 22 pina la 25% (cu nod) si de la 22,5 pina la 25,6% (fara nod).

De rind cu cercetarea durabilitatii si a elasticitatii sau efectuat experiente pentru determinarea imbibitiei firelor din arahnopiafilum si a catgutului standart.

Experientele sau efectuat in solutia Ringer - Lock, rezultatele se analizau in dependenta de timpul expunerii in solutie (de la 0,5 pina la 24 ore, tabelul 4).

Tabelul 4. Determinarea gradului de imbibitie a firelor din arahnopiafilum si catgut standart plasate in solutia Ringer - Lock (cu diametrul initial 0,25 mm).

Analiza datelor prezentate denota o crestere vadita a diametrului ambelor fire cercetate in primele 30 minute: firul din arahnopiafilum se supune imbibitiei numai cu 24 - 40%, iar catgutul - cu 56 - 68%. La sfirsitul experientei, peste 24 ore, la diametrul initial de 0,25 mm, diametrul firului din arahnopiafilum a crescut in mediu cu 0,11 mm, iar diametrul catgutului - cu 0,23 mm. Deci, imbibitia firelor din arahnopiafilum este de 2 ori mai mica, decat a celor din catgut. Experientele de mai sus au demonstrat, ca materialul de suturare propus poseda o higroscopicitate evident mai mica in comparatie cu catgutul.

Am efectuat si cercetari pentru studierea comparativa a capilaritatii firelor din arahnopiafilum si catgut. Pentru aceasta am masurat nivelul de ridicare a substantei colorate (0,1% solutie albastru de metilen) pe firele de suturare din arahnopiafilum si catgut peste 12 si 24 ore (tabelul 5).

Tabelul 5. Determinarea capilaritatii firelor din arahnopiafilum si a catgutului standart (D=0,25mm).

Am stabilit, ca capilaritatea firelor din arahnopiafilum este mai joasa, decit la catgutul standart. Masurarile denota, ca peste 12 ore inaltimea medie a ridicarii solutiei de colorant la firele din arahnopiafilum a fost de 7,45 mm, iar la catgut - 11,35 mm. Peste 24 ore solutia de colorant s-a ridicat la firele din arahnopiafilum pina la 18 mm, iar la catgut pina la 24 mm. Deci, nivelul ridicarii solutiei de colorant la firele din arahnopiafilum este cu 65 - 75% mai joasa, decat la catgutul standart, ceia ce ne demonstreaza higroscopicitatea cu mult mai mica a materialului nou de suturare.

Dupa cum se stie, catgutul standart se pregateste din tesutul elastic al tunicei submucoase intestinale.

Arahnopiafilumul este compus dintr-un tesut conjunctiv mai dens oformat, componentul principal al caruia este reprezentat de catre fascicule de fibre de colagen intim concrescute. Aceste particularitati ale structurii tisulare a substratului determina aspectul compact si durabilitatea inalta a materialului propus. Deci, particularitatile morfologice ale arahnopiafilumului denota mai multe calitati biomecanice ale acestuia, care tin de durabilitate si elasticitate, capilaritate si imbibitie.

Prin analiza comparativa a testelor indicate realizate pe firele din arahnopiafilum si catgutului standart s-a demonstrat, ca durabilitatea firelor cu nod din pia mater si arahnoida medulara de toate diametrele este mai mare decat durabilitatea firelor similare.

Concluzii

1 Materia prima din care se prepara materialul de suturare si ligaturare nu se utilizeaza in industria alimentara.

2 Metoda de extragere si prelucrare a materiei prime este simpla, economa si nu necesita schimbari in tehnologia sacrificarii animalelor la combinatele de carne sau abatoare.

3 Modul de preparare a arahnopiafilumului este relativ simplu si nu necesita un volum mare de lucru.

4 Deoarece arahnoida si pia mater sunt strins legate anatomic, in procesul tehnologic de preparare a firelor le examinam ca o structura unica, bistratificata, numita de noi in premiera - arahnopiafilum.

5   Durabilitatea firelor din arahnopiafilum cu nod de toate diametrele este mai mare decit a firelor din catgut standart de acelasi diametru.

6   Imbibitia si capilaritatea firelor din arahnopiafilum este evident mai mica, decat a catgutului standart, ceia ce il caracterizaza mai pozitiv.

7   Calitatile indicate inalte care caracterizeaza firele din arahnopiafilum ne permite sa asiguram noduri si ligaturi chirurgicale optimale, si corespunzator unirea mai de nadejde a marginilor plagii postoperatorii.

Bibliografie

1 Парфентъева В.Ф., Герман Д.Г., Белодед В.Г., Кирошка Л.И., Раца В.И. Организация заготовки, хранения и исполъзования формалинизированных алло- и ксенотрансплантатов твердой мозговой оболочки в нейрохирургии (методические рекомендации).- Кишинев, 19812 6163. - 363996

2.  Ф.Ш. Алиев, И.А.Чернов, А.И.Кечеруков и др. Проблема хирургического шва толстой кишки Научный вестник Тюменской мед. акад. 2000 N4. с94.

3 Г.Семенов, М.Ковшова, В.Петришин Хирургический шов Краткое руководство Питер 2008 2-е издание.

4 Kettle, Johanson R.B. Cochrane. Absorbable synthetic versus catgut suture material for perineal repair. Databese of Systematic Reviews 1997, 1999, Issue 3. Sourse: Birth, Volume 27, N2, june 2000 Oxford, p.p.144.

5. Tsunoda, Akio, Nishi, Toshiji. Journal of the Japanese Society of pediatric surgions Vol 16 N7 (1980. 12. 20) p 1269 - 1275 Alimentary Tract Anastomosis in Pediatric Surgery: A.Nation Wide Survey.

6. Aliache, Adrien E, M. D. Messler, Gall M.D. Plastic and Reconstructive Surgery May 2001, 107 (6) p. 1613 - 1614 Perisuture Capsular contraction.

7. Seffrey A. Ascherman, M.D.Catherine J.Hunter, M.D. and David R.Bickers M.D. Dermatitis Associated With Retained Suture Material. Annals of Plastic Surgery, Volume 56 N1 January 2006 p.205 - 207.

8 Gola M.Francalunei S, Campolmi P. et al Catgut dermatitis. Contact Dermatitis   Anals of Plastic Surgery, 1986, 15, 104 - 105

9 Kurosaki S. Otsuka H, Kunimoto M. et al. Fibroin Allergy. LgE mediated hypersensitivity to silk suture materials. Nyppon (ka Daigaku Zasshi 1999, 66,41 - 44)