XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Хирургические шовные материалы

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Малая В.О. 1

---

1МБОУ СОШ №7

Левина Е.А. 1

---

1МБОУ СОШ №7

Работа в формате PDF

844 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В современном мире остро стоит вопрос о сохранении здоровья как людей, так и животных. Ежедневно совершаются тысячи операций и при многих накладываются швы. Чем же шьют хирурги? Учёные всего мира стараются найти всё новые методы лечения в разных областях, в том числе и хирургии. Они изучают особенности старых методик и на основе их разрабатывают новые, что позволяет им применять эти открытия и при выборе новых материалов для хирургических операций. Создаются новые виды, более технологичные. В своей работе я хочу показать, как идёт процесс растворения разных хирургических шовных материалов в среде желудочного сока.

Цели, задачи и методы работы

Цель работы: проведение просветительской деятельности, направленной на повышение заинтересованности в изучении химии.

Задачи работы: -рассказать о видах шовных материалов

-рассказать историю шовных материалов в хирургии

- исследовать растворимость нитей шелка в среде желудочного сока

- проверить, за какой промежуток времени растворится шёлк

-просмотреть степень рассасываемости капрона и лавсана в среде желудочного сока

Методы работы: -работа с фото и видео материалами

-работа с научной литературой

-работа с интернет ресурсами

-проведение опытов

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. История шовных материалов

Ещё за 2000 лет до нашей эры в китайском трактате о медицине упоминался кишечный и кожный швы с использованием «нитей растительного происхождения». По-видимому, это одно из первых упоминаний о шовном материале. В одном из трактатов, Чарака Самхита, за 1000 лет до нашей эры описано применение муравьёв с широкими челюстями при операциях на человеке. Размах челюстей этих муравьёв достигал 7 мм. Челюстями муравья захватывали края раны, и он, сводя челюсти, соединял края раны. Впоследствии туловище муравья отсоединяли от головы с челюстями, которая оставалась в самой ране.

За 600 лет до нашей эры индийский хирург Сушрута описал уже различные материалы для швов — волос лошади, хлопок, лоскуты кожи, волокна деревьев и животные сухожилия. В 175 году нашей эры древнеримский хирург Гален впервые описал кетгут. Интересно, что дословный перевод этого слова с английского — кишка кошки. В Риме слово «кетгут» пошло от «kitgut» или «kitstring» — шнурок или нить для ранца римского легионера. В Европе «kit» переименовали в «cat» и стали говорить «кишка кошки». Итальянский хирург Иероним Фабриций из Падуи (1537—1619) ввёл в медицину нити из золота, объяснив это его инертностью. Он же, по-видимому, является изобретателем «комплексной» нити, так как предложил использовать «лён, пропитанный гумми (растительным клеем)». В 1857 году американский хирург Джеймс Марион Симс описал применение для шва при ректовагинальных свищах нитей из серебра. Однако, все описанные материалы, за исключением только кетгута, являются экзотикой в современной хирургии. Кетгут же до середины XIX века применялся ограниченно. Лишь после того, как английский хирург Джозеф Листер описал методы стерилизации нитей кетгута, он пошёл в широкую практику как единственный рассасывающийся материал. Надо сказать, что хромированный кетгут также впервые предложил Листер в 1908 году.

Второй из современных шовных материалов — шёлк. Впервые его применение в хирургии описано в 1050 году нашей эры (возможно, что в Китае он применялся значительно раньше). Однако широко внедрил шёлк в хирургическую практику швейцарский хирург Эмиль Теодор Кохер. У него этот материал быстро переняли другие европейские хирурги. Надо сказать, что в начале XX века начались попытки использовать собственные ткани организма, как материал для швов. Так, в 1901 году Мак Артур впервые описал применение ленты из апоневроза наружной косой мышцы живота для ушивания паховой грыжи по Бассини. Первая половина XX века поражает разнообразием рассасывающихся материалов для шва раны. Как материал для швов использовали нервы собаки (П. М. Преображенский), китовый ус, сухожилия крысиных хвостов, сухожилия и сосуды нутрий, кошек, сухожилия оленей и т. д. Это красноречиво говорит о неудовлетворённости хирургами кетгутом, однако ни один из предложенных методов не нашёл применения в хирургии. В 1924 году в Германии Херман и Хохль впервые получили поливиниловый спирт, который считается первым синтетическим шовным материалом. В 1927 году в Америке Коротерс повторил открытие и назвал полученный материал нейлоном. В 30-х гг. в западных лабораториях созданы ещё два синтетических шовных материала — капрон (полиамид) и лавсан (полиэфир). В 1956 году появился принципиально новый материал — полипропилен. В 40-х гг. начинает появляться интерес к комплексным нитям. Одной из первых таких нитей, производимых промышленно, был «супрамид экстра»-кручёный капрон с полимерным покрытием. Проводились работы по улучшению свойств нити. А. Р. Катц в 1962 году, изменив методику полимеризации полиэфира, получил «линейный полиэфир». Линейность молекулярных компонентов повысила прочность, инертность и высокую стабильность эфиров. Из такого материала делается сетка «Марлекс».

В 70-х гг. создан материал, значительно превосходящий по инертности известные ранее, — политетрафторэтилен (тефлон). В 1971 году был представлен первый синтетический рассасывающийся шовный материал — дексон, как синтетический сополимер гликолевой кислоты, который экструдирован в тонкие филаменты и затем сплетен в нити. В 1974 году был представлен викрил, как сополимер лактида и гликолида. По сравнению с дексоном, викрил дольше сохраняет прочность. В 1980 году появились монофиламентные синтетические рассасывающиеся шовные материалы, такие как максон (Maxon) и ПДС (PDS). В 1991 году произошло ещё одно событие: был создан синтетический шовный материал нового поколения — полисорб. И, наконец, в 1994—1996 гг. созданы синтетические материалы биосин и монокрил. Таким образом, наше время представляется, как эра синтетических рассасывающихся шовных материалов.

1.2. Требования к шовным материалам

В последние годы внимание хирургов всё больше привлекает роль шовного материала в исходе операций. И это объяснимо. Шовный материал для большинства операций (за исключением операций протезирования органов) является, по сути, единственным инородным телом, которое остаётся в тканях после окончания операций. Применение адекватного, нереактогенного шовного материала является одной из составных частей успешной операции. В современной хирургии выбор шовного материала определяется, прежде всего, тем, какие требования к нему предъявляют. Требования к шовным материалам впервые стали формулироваться в XIX веке. Так, Н.И. Пирогов в «Началах военно-полевой хирургии» писал: «…тот материал для шва самый лучший, который: а) причиняет наименьшее раздражение в прокольном канале; б) имеет гладкую поверхность; в) не впитывает в себя жидкости из раны, не разбухает, не переходит в брожение, не делается источником заражения; г) при достаточной плотности и тягучести тонок, не объёмист и не склеивается со стенками прокола. Вот идеал шва». Следует признать, что Николай Иванович, по сравнению с современными хирургами, был удивительно скромен в своих требованиях. Более современные требования сформулировал А. Щипински в 1965 году:

Простота стерилизации

Инертность

Прочность нити должна превосходить прочность раны на всех этапах её заживления

Надёжность узла

Резистентность к инфекции

Рассасываемость

Удобство в руке (более точно: хорошие манипуляционные качества)

Применимость для любых операций

Отсутствие электронной активности

Отсутствие канцерогенной активности

Отсутствие аллергенных свойств

Прочность на разрыв в узле не ниже прочности самой нити

Низкая цена

Рассмотрим более подробно некоторые из указанных требований.

Биосовместимость (инертность). В широком понимании этого слова — это отсутствие всякой реакции тканей на шовный материал. В частности оценивают выраженность аллергенного, токсического, тератогенного воздействия нити на ткани организма. Смотрят характер и выраженность воспалительной реакции.

Биодеградация (рассасываемость). Это способность материала рассасываться и выводиться из организма. При этом темп потери прочности нити (основной параметр для всех рассасываемых нитей) не должен превышать темп образования рубца. Не должны рассасываться лишь нити, которыми производят соединение протеза с тканями организма, так как между протезом и тканями никогда не образуется рубца.

Атравматичность (одно из понятий инертности). Понятие атравматичности сборное и в свою очередь включает в себя несколько понятий:

Поверхностные свойства нити. Все кручёные или неровные нити обладают неровной поверхностью. При протягивании нити через ткани организма возникает «эффект пилы», который приводит к травме ткани и увеличивает реакцию воспаления. В связи с этим большинство плетёных нитей выпускают со специальным полимерным покрытием, которое придаёт нити на поверхности свойство монофиламентной. С поверхностными свойствами нити связана и прочность узла. Как правило, чем более гладкая на поверхности нить, тем менее прочен узел. Это заставляет при использовании монофиламентных нитей завязывать гораздо больше узлов, чтобы нить не развязалась. Кстати, один из пунктов современных требований к шовным материалам — минимальное количество узлов, необходимое для его надёжности. Дело в том, что любой лишний узел — это инородный шовный материал. Чем меньше узлов — тем меньше реакция воспаления.

Способ соединения нити и иглы. В настоящее время ещё существуют неатравматические иглы, где нить вдевается в ушко иглы. При этом создаётся дупликатура нити и резко увеличивается травма ткани при её протягивании. Основу современных шовных материалов составляют атравматические нити, когда нить является продолжением иглы.

Манипуляционные свойства нити (удобство в руке). К манипуляционным свойствам нитей относятся эластичность и гибкость. Эластичность является одним из основных физических параметров нити. Манипулировать жёсткими нитями хирургу труднее, что приводит к большему повреждению тканей. Кроме того, при образовании рубца первоначально ткани воспаляются и объём ткани, соединённой нитью, увеличивается. Эластичная нить растягивается с увеличением ткани, неэластичная — прорезает ткань. В то же время излишняя эластичность нити также нежелательна, так как может приводить к расхождению краёв раны. Оптимальным считается увеличение длины нити на 10—20 % по сравнению с исходной.

Прочность нити. Чем прочнее нить, тем меньшим её диаметром можно шить ткань. А чем меньше диаметр нити, тем меньше по массе инородного шовного материала хирург оставляет в тканях, и соответственно, тем менее выражена реакция тканей. Прочность нити — один из важных параметров. Причём учитываться должна не столько прочность самой нити, сколько её прочность в узле, так как для большинства нитей потеря прочности в узле составляет от 10 до 50 % от исходной.

1.3. Классификация шовных материалов

Рассмотрим классификацию современных шовных материалов.

Существует несколько признаков, по которым делят шовные материалы. По способности к биодеструкции все шовные материалы делят на рассасывающиеся и нерассасывающиеся.

К рассасывающимся материалам относятся: Шелк

Материалы на основе полиамидов (капрон)

Материалы на основе целлюлозы (окцелон, кацелон)

Материалы на основе полигликолидов (полисорб, биосин, монософ, викрил, дексон, максон)

Материалы на основе полидиоксанонов (полидиоксанон)

Материалы на основе полиуретанов (полиуретан)

К нерассывающимся материалам относятся:

Материалы на основе полиэфиров (лавсан, мерсилен, этибонд)

Материалы на основе полиолефинов (суржипро, пролен, полипропилен, суржилен)

Материалы на основе поливинилидена (корален)

Материалы на основе фторполимеров (гор-тэкс, витафон)

Материалы на основе металла (металлическая проволока, скобки)

По структуре нити различаются:

Мононить (монофиламентная). В сечении такая нить представляет собой однородную структуру с гладкой поверхностью. Такие нити отличаются отсутствием «эффекта пилы», как правило, меньшей выраженностью реакции организма. Однако даже монофиламентные нити часто дополнительно покрывают для улучшения свойства «протягивания» и снижения «эффекта пилы».

Полинить (полифиламентная). В сечении состоит из множества нитей. В свою очередь различают:

кручёные нити. Такая нить получается путём скручивания нескольких филамент по оси.

плетёные нити. Такая нить получается путём плетения многих филамент по типу каната.

комплексные нити. Это, как правило, плетёные нити, пропитанные или покрытые полимерным материалом. За счёт полимерного покрытия снижается «эффект пилы». Этот вид нитей в настоящее время наиболее распространён.

Остановимся на свойствах шовных материалов. Первоначально необходимо сказать несколько слов о таких широко употребляемых материалах, как шёлк, а так же рассмотреть менее популярные капрон и лавсан.

Шёлк по своим физическим свойствам считается «золотым стандартом» в хирургии. Он мягкий, гибкий, прочный, позволяет вязать два узла. Однако так как шёлк относится к материалам естественного происхождения, то по своим химическим свойствам он сравним только с кетгутом. И реакция воспаления на шёлк лишь несколько менее выраженная, чем реакция на кетгут. Шёлк также вызывает асептическое воспаление вплоть до образования асептических некрозов. Шёлк обладает выраженной сорбционной способностью и фитильными свойствами, поэтому может служить резервуаром и проводником микробов.

Кроме того, шёлк относится к рассасывающимся шовным материалам со сроком рассасывания от 6 месяцев до года, что делает невозможным его применение при протезировании. В последние годы предпринимаются попытки улучшить свойства шелка. Так, фирма «Этикон» выпускает шёлк, пропитанный воском, что резко снижает его фитильные свойства. Однако пропитка отрицательно влияет на надёжность узла. Импрегнация шёлковой нити солями серебра приводит к тому, что шёлк приобретает антисептические свойства и уменьшает риск нагноения. Однако можно подчеркнуть, что в современной хирургии для шёлка, так же как и для кетгута, нет областей применения. Особенно это касается шёлка, производимого отечественной промышленностью.

Капрон представляет собой шовный материал нерассасывающегося типа, сплетенный из нескольких отдельных нитей. Производится путем синтеза из различных составляющих, в результате чего получается модифицированный полиамид. Цвет готового изделия — белый, какое-либо дополнительное покрытие отсутствует. К одним из главных преимуществ капрона плетеного относится сравнительно низкая инертность, что в совокупности с отличными прочностными характеристиками и низкой стоимостью обеспечивает популярность данного материала. Не обладает свойствами рассасывания под воздействием органических жидкостных сред с течением времени, однако по прошествии одного – полутора лет теряет в прочности до 10% от первоначального показателя.

Сфера использования капрона плетеного в качестве материала для стягивания краев ран, операционных разрезов — травматология, хирургия общая и торакальная.

Лавсан – нерассасывающийся плетеный или крученый шовный материал из полиэфирных комплексных нитей. Нити Лавсан обладают высокой биологической инертностью, прочностью, хорошими манипуляционными свойствами. Нити Лавсан применяются в общей хирургии для аппроксимации тканей и наложения лигатур. Нити рекомендованы для ушивания апоневроза, кожи, подкожной клетчатки, мышц, фасций, слизистых оболочек, сухожилий, сосудов, а также в качестве лигатурных материалов. Нити прочны, эластичны, легко и надежно вяжутся хирургическими узлами с использованием стандартной мануальной техники завязывания, а также с помощью инструментов.

В различных странах название лавсана трактуется по-разному: в Германии — это текадур, в США — дакрон, в Англии — терилен, а вот в Японии — это тетрон.

1.4. Синтетические рассасывающиеся шовные материалы

Условно все синтетические рассасывающиеся шовные материалы можно разделить на две группы:

Полифиламентные материалы. В эту группу входят следующие материалы: полисорб (фирмы Ауто Сьюче), дексон (Дэвис и Гек), викрил (Этикон), дар-вин (Эргон сутрамед).

Все эти материалы характеризуются рядом общих свойств:

вызывают незначительную тканевую реакцию;

обладают строго определёнными, близкими к оптимальным сроками потери прочности и рассасывания. Викрил, дексон и дар-вин теряют до 80 % прочности за 2 недели, полисорб — за 3 недели;

рассасываются все нити в сроки 2—3 месяца после операции.

Эта группа нитей за счёт своих свойств, близких к оптимальным, наиболее широко применяется в хирургии. Внутри группы существуют различия. Эти нити лучше не применять в тех областях, где малейшая реакция тканей недопустима (например, для шва поджелудочной железы, в отдельных областях пластической хирургии, у больных со склонностью к образованию келлоидного рубца и т. д.).

Надо помнить, что у больных с выраженной гипертермией, с повышенными обменными процессами, при контакте нити с активными жидкостями (моча, желчь, панкреатический сок) сроки рассасывания и потери прочности могут резко уменьшаться.

Монофиламентные материалы. Две нити этой группы разработаны в 1980—1981 гг. Это максон производства Дэвис и Гек и полидиоксанон (ПДС) производства Этикон. Обе эти нити схожи по своим свойствам:

Это монофиламентные нити, практически лишённые «эффекта пилы» при протягивании

Сроки рассасывания этих нитей более 6 месяцев

Нити длительное время сохраняют высокую прочность в тканях. Так, ПДС в первый месяц теряет лишь 30 % своей прочности

Эти нити более эластичные и в определённых тканях менее реактогенные, чем полифиламентные. Так, профессор Лапкин К. В рекомендует применять максон для шва поджелудочной железы.

В самые последние года появились ещё две в этой группе, но уже с другими свойствами: биосин фирмы Ауто Сьюче и монокрил фирмы Этикон.

Это монофиламентные материалы, однако, по своей прочности они превосходят или сравнимы с полифиламентными (биосин превосходит полисорб, а монокрил сравним с викрилом).

Биосин — единственная из всех рассасывающихся нитей, которую можно вязать двумя узлами. Сроки потери прочности и рассасывания у этих нитей сравнимы с нитями первой группы. Сегодня срок потери прочности четыре недели считается идеальным и достаточным для подавляющего большинства тканей. Сроки рассасывания этих нитей — 3 месяца.

Таким образом, необходимо сказать, что нити типа биосин наиболее близко по своим характеристикам подошли к «идеальному шовному материалу» и могут применяться практически во всех областях хирургии. В настоящее время трудно оценить место этих нитей, так как ещё не накоплен большой опыт их применения. В заключение необходимо отметить, что синтетические рассасывающиеся шовные материалы удовлетворяют основному требованию хирургов — рассасываются после выполнения своей основной функции, и поэтому максимально широко применяются во всех областях хирургии. В настоящее время рассасывающиеся нити занимают более 80 % всего арсенала нитей.

1.5. Нерассасывающиеся шовные материалы

Нерассасывающиеся шовные материалы не удовлетворяют основному требованию, предъявляемому к шовным материалам — биодеградации. Они постоянно находятся в тканях и при определённых условиях, спустя даже годы, могут служить причиной воспалительных осложнений. В связи с этим сфера применения нерассасывающихся материалов постоянно суживается. В то же время, многие хирурги продолжают широко применять нерассасывающиеся материалы. Это связано с несколькими причинами:.

Нерассасывающиеся материалы в целом более дёшевы и удобны в производстве и стерилизации. Эти нити обладают большим разнообразием, легче подобрать нить для специфических областей.

Нерассасывающиеся материалы незаменимы при протезировании тканей, а также при шве тканей, длительные сроки после операции испытывающих натяжение, или тканей, плохо заживающих.

Полиамиды, хотя они в настоящее время относятся к рассасывающимся материалам, традиционно рассматриваются как нерассасывающиеся. Полиамиды — первые синтетические шовные материалы, химически неподходящие для хирургического шва. Эти нити самые реактогенные среди всех синтетических нитей, причём реакция носит характер вялотекущего воспаления и длится всё то время, которое нить находится в тканях. Первоначально капрон (полиамид) производили кручением, затем появились плетёные и монофиламентные нити. По степени реакции эти нити располагаются так: наименьшая реакция на монофиламентные нити, больше на плетёные и ещё больше на кручёные. Правда, кручёные нити сегодня производят только в России.

Полиэфирные (лавсановые) нити более инертны, чем полиамиды, вызывают меньшую тканевую реакцию. Нити выполняются в основном плетёные и отличаются исключительной прочностью. В то же время, применение этих нитей в хирургии все больше ограничивается, они тихо исчезают из арсенала хирургов. Связано это как с появлением новых синтетических рассасывающихся нитей, так и с тем, что изначально во всех областях, кроме прочности, полиэфиры проигрывают полипропиленам. В настоящее время полиэфиры (лавсаны) применяют в случае, когда необходимо сшить ткани, длительное время находящие после операции под натяжением и при этом нужна максимально прочная и надёжная нить и когда нерассасывающаяся нить нужна в эндохирургии. Это связано с тем, что в эндохирургии используют в основном интракорпоральные способы вязания узлов, что предполагает затягивание нити с помощью инструментов. При этом монофиламентные нити могут потерять прочность и затем порваться. К сожалению, это все области, где можно рекомендовать применение лавсанов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Растворимость хирургических нитей в среде желудочного сока

Опыт № 1 «Создание среды желудочного сока»

На основаниях фактов, взятых из Интернета, мы создали желудочный сок, используя ацидин-пепсин — комбинированный препарат, облегчающий переваривание пищи в желудке, по групповой принадлежности относится к пищеварительным ферментным средствам. В состав желудочного сока входят:

Опыт № 2 «Проверка на растворимость нитей в среде желудочного сока»

Наше исследование мы начали проводить 23 марта. Шовные материалы (капрон, лавсан, шелк) были помещены в три прозрачные емкости при температуре 36,6 °C. (Прил.1; прил.2 )

30 марта (спустя неделю) лавсан и капрон остались неизменными, шелк постепенно начал растворяться, стал тоньше. (Прил .3)

7 апреля (спустя 2 недели с начала эксперимента) лавсан и капрон остались неизменными; шелк продолжает растворяться. (Прил.4)

14 марта (спустя 31 эксперимета) лавсан и капрон остались неизменными; шелк практически рассасался. (Прил. 5.; Прил. 6)

Заключение

На всех этапах работы мы руководствовались целями и задачами научного исследования. Хоть и наблюдение за растворимостью хирургических нитей в среде желудочного сока всё ещё продолжается, но уже на первых этапах мы смогли увидеть почти полное растворение одного из материалов(шелк), что дает право подтвердить рассасываемость материала. Лавсан и капрон остались неизменными, что дает сделать вывод о не рассасываемости материалов. Наше исследование будет продолжаться и дальше до полного растворения шелка и дальнеишими изменениями капрона и лавсана. (Прил.7)

В ходе работы над исследовательским проектом была проанализирована и изучена научная литература, были просмотрены различные сайты по выбранной теме. В процессе изучения я узнала, какие шовные материалы используют хирурги при операциях, смогла пронаблюдать за процессом растворения хирургических нитей.

Список литературы

Буянов В. М., Егиев В. Н., Удотов О. А. Хирургический шов: Рапид-Принт, 1993.

Петров С. В. Общая хирургия: ГЭОТАР-Медиа, 2014.

Юсков В. Н. Хирургия в вопросах и ответах: Феникс, 2000.

Современные хирургические нити и требования к ним. — Режим доступа: https://medbe.ru/materials/khirurgicheskie-shvy-i-shovnye-materialy/sovremennye-khirurgicheskie-niti-i-trebovaniya-k-nim

Состав и свойства желудочного сока. — Режим доступа: https://studfiles.net/preview/4021449/page:5/

Хирургический шовный материал. Полезная информация. — Режим доступа: http://www.catgut.ru/info/index.html

Лавсан.Линтекс - https://www.lintex.ru/product/shovnyy-material/nerassasyvayushchiesya-shovnye-materialy/lavsan/

http://www.dealmed.ru/shovniy_material_kapron_pleteniy_pto.html

П риложение

П рил.1 Прил.2

Прил.3 Прил.4

Прил.5 Прил 6.

Прил. 7