Дальневосточный государственный медицинский университет Поиск | Личный кабинет | Авторизация
Поиск статьи по названию
Поиск книги по названию
Каталог рубрик
в коллекциюДобавить в коллекцию

ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТИ МОЧЕТОЧНИКОВОГО СТЕНТА НА ИНКРУСТАЦИЮ И ФОРМИРОВАНИЕ БИОПЛЕНОК


Аннотация:

Введение. К одним из недостатков такого широко используемого в урологической практике метода дренирования верхних мочевыводящих путей, как стентирование, считаются инкрустация и образование биопленок. Цель исследования: изучить влияние поверхности стента на формирование солевой инкрустации и биопленок. Материалы и методы. Изучены полиуретановые стенты двух производителей: новые и после 3-недельного нахождения в мочеточнике пациентов без признаков инфекции мочевыводящих путей и мочекаменной болезни методом растровой электронной микроскопии и сканирующей зондовой микроскопии. Результаты. В одном случае выявлены неровности в виде пирамид высотой 0,15+0,02 мкм с тенденцией к повторению через равные промежутки, формирующие упорядоченные ряды, с плотностью 2,67 на 10 мкм 2. Площадь поперечного сечения неровностей в направлении перемещения зонда составила 1,015 мкм 2, после использования — 1,271 мкм2(прирост - 25,2%). В другом случае выявлены пирамиды высотой 0,39+0,03 мкм (р<0,0001) без закономерности повторения в виде сети, плотность — 3,31 на 10 мкм2. Площадь поперечного сечения неровностей составила 1,158 и 2,29 мкм2 соответственно (прирост — 97,8%). После использования в первом случае пирамиды увеличились в размерах в 2 раза, подсчету поддавались, биопленки имели вид разрозненных «рыхлых» образований. Во втором случае определены полигональные конгломераты солей, в десятки раз превышающие размеры первичных элементов, биопленки визуализировались в виде четко оформленных массивных пластов. Заключение. Характер поверхности мочеточникового стента оказывает прямое самостоятельное влияние на степень инкрустации и образование биопленок. Ключевые слова: мочеточниковый стент, инкрустация, биопленка. Введение. Мочеточниковые стенты с успехом широко используются в урологии с момента их первого применения в 1967 г. В. Zimskind. Установка стента - неотъемлемая часть множества урологических операций, как реконструктивно-пластических вмешательств на мочеточнике, так и выполняемых при хирургическом лечении мочекаменной болезни. Преимущества стентирования очевидны: малая травматичность дренирования, отсутствие рутинного применения рентгенологического и ультразвукового контроля, отсутствие наружного дренажа - все это в целом значительно снижает риск инфекционных осложнений, повышает качество жизни пациентов. Тем не менее известно, что этот метод не лишен недостатков, главные из которых — это инкрустация стента и его инфицирование. Отложение солей на поверхности стента и образование биопленок между его поверхностью и слизистой мочеточника служат основной причиной развития осложнений. Эти два феномена взаимообусловливают и взаимоотягощяют друг друга. К доказанным факторам риска инкрустации относятся продолжительность стентирования, персистенция инфекции, хроническая почечная недостаточность, а также метаболические или врожденные аномалии. Несмотря на использование разнообразных материалов с различными физическими характеристиками, ни один из них не устойчив к осаждению кристаллов и возможной инкрустации. Адгезия солей магния и аммония приводит к обструкции стента в 50-74% случаев. Колонизация полиуретановых стентов вне корреляционной зависимости от факта выявления урокультуры до стентирования происходит в первые часы—сутки после установки. В большинстве случаев со стента выделяют микст-инфекцию, обладающую высокой способностью к образованию биопленок. Биоценоз в биопленке приводит к седиментации мочевых солей на белковой матрице. Таким образом, формируется порочный круг. Попытки нивелировать эти негативные эффекты привели к поиску новых материалов для изготовления стента, нанесению различных по составу нанопокрытий на его поверхность, а также к созданию биодеградируемых стентов. Цель исследования: изучить влияние поверхности стента на формирование солевой инкрустации и биопленок. Материалы и методы. Работа выполнена на базе кафедры хирургических болезней и урологии ДПО ФГБОУ ВО «Омский государственный медицинский университет» Минздрава России и научно-образовательного ресурсного центра «Нанотехнологии» ФГБОУ ВО «Омский государственный технический университет» Минобрнауки России. В исследовании использовали рентгенконтрастные полиуретановые стенты типа «double pigtail» 6СН двух производителей (по 5 единиц каждого), далее именуемых как образец № 1 и образец № 2: новые стерильные маркировали буквой «Н», бывшие в употреблении (3-недельное нахождение в мочеточнике) - «БУ». Поводом к установке стали операции по поводу гидронефроза, выполненные в плановом порядке пациентам без признаков мочевой инфекции и мочекаменной болезни. Для исследования осуществлен забор участка стента из средней трети протяженностью 1 см. Методика исследования Поверхность стентов исследовали методами растровой электронной микроскопии (РЭМ) на микроскопе JEOLJCM-5700 и сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ) на зондовой нанолаборатории NTEGRA Prima фирмы «NT-MDT» (Россия). При РЭМ изображение формируется при сканировании пучка подобно растру электронно-лучевой трубки с последующей передачей сигнала от детектора электронов на экран. Топография образца исследуется с использованием вторичных электронов (SEI). Так как исследуемые образцы выполнены из диэлектрического материала, что является не типичным для исследования методом РЭМ, возбуждение электронов образца проведен пучком электронов малой энергии (порядка 5 кэВ) в режиме высокого вакуума (порядка 105 Па). Электронная микроскопия позволяет лишь визуально оценить характер образования биопленок и отложения кристаллов солей. Ограничением метода служит формирование плоскостного изображения, не позволяющего оценить толщину наложений, а также выраженность строения рельефа. В связи с этим нами использован дополнительный метод исследования — СЗМ, в основе которого лежит взаимодействие исследуемого образца с зондом -кантилевером. Применяли полуконтактную (прерывисто-контактную) методику. Ее суть заключается в регистрации сил межатомного взаимодействия между исследуемой поверхностью и колеблющимся на резонансной частоте зондовым датчиком, представляющим собой механическую иглу, закрепленную на конце кантилевера. При подводе зонда к исследуемой поверхности действие сил межатомного взаимодействия приводит к изменению условий резонансных колебаний кантилевера, а также к изменению амплитуды и фазы колебаний. Система обратной связи позволяет поддерживать постоянным среднее расстояние между образцом и зондом, чтобы не изменялась амплитуда колебаний. В полуконтактном режиме зонд входит в физический контакт с поверхностью только в нижней части своей траектории, постукивая поверхность. В процессе сканирования образца электронная подсистема СЗМ регистрирует вертикальные перемещения кантилевера и реконструирует рельеф поверхности. Одновременно с изображением рельефа поверхности могут быть получены изображение отклонения амплитуды колебаний кантилевера от заданной рабочей величины и изображение сдвига фазы колебаний. Эти изображения позволяют более отчетливо выявлять особенности рельефа поверхности, а также неоднородности ее физико-химических свойств. Вследствие очень сильной зависимости сил межатомного взаимодействия от расстояния между зондом и поверхностью полуконтактная атомно-силовая спектроскопия оказывается весьма чувствительной методикой и позволяет измерять рельеф поверхности с субнанометровым вертикальным разрешением. Горизонтальное разрешение методики существенно уступает вертикальному и определяется радиусом закругления острия зонда, который составляет порядка 10 нм. К преимуществам метода относят высокое пространственное разрешение, получение информации о размерах элементов поверхности образца как по горизонтали, так и по вертикали. При обработке данных использованы методы непараметрической статистики. Данные представлены в виде М+т, где М - среднее значение, т — стандартная ошибка среднего. Результаты. Исследование методом РЭМ При изучении поверхности стентов образцов № 1Н и № 2Н методом РЭМ выявлены особенности строения рельефа (рис. 1). При одинаковом увеличении отчетливо видно, что неровности поверхности образца № 1Н формируют упорядоченные ряды (см. рис. 1, а). У образца № 2Н дефекты рельефа расположены хаотично, по высоте визуально они больше, чем у образца № 1Н (см. рис. 1, б). На поверхности образца № 1БУ произошло отложение кристаллов солей, однако их структура рыхлая, не образующая цельного пласта (рис. 2, а). На образце № 2БУ отложение солевых осадков произошло интенсивнее, приведя к образованию плотной монолитной структуры с биопленкой, покрывающей поверхность однородным слоем (рис. 2, б). Исследование методом СЗМ На поверхности образца № 1Н обнаружено множество неровностей в форме пирамид высотой 0,15+0,02 мкм, имеющих тенденцию к повторению через равные промежутки, с плотностью расположения 2,67 на 10 мкм2 (рис. 3, а). Отложение солей на поверхности образца № 1БУ происходило в соответствии с той же закономерностью, с которой располагались дефекты строения образца № 1Н. Выявленные ранее пирамиды увеличились по высоте до 0,29±0,03 мкм (рис. 3, б), прирост пирамид по высоте составил 194% (р<0,001). На двухмерном изображении вершины пирамид на поверхности стента образца № 1Н имели неправильную форму, их ширина составила в среднем 0,36±0,04, длина — 0,71 ±0,07 мкм (рис. 4, а). У образца № 1БУ отмечено увеличение ширины до 0,66+0,08 мкм (прирост до 183,3%, /КО,001), в то время как длина изменилась на незначительную, но статистически значимую величину — до 0,79+0,08 мкм (р<0,004; рис. 4, б). Таким образом, констатировано значительное увеличение размеров пирамид преимущественно за счет ширины вследствие отложений. Поверхность образца № 2Н оказалась более шероховатой, чем у образца № 1Н, пирамиды имели большую высоту — 0,39+0,03 против 0,15+0,02 мкм (p<0,0001) без явно выраженной закономерности повторения с большей плотностью расположения — 3,31 на 10 мкм2 (рис. 3, а; 5, а). Отложение солей на поверхности образца № 2БУ произошло интенсивнее (рис. 5, б). Высота пирамид после использования достигла 0,51+0,04 мкм (p<0,0001). Прирост по высоте составил 129,5%, что несколько меньше, чем на образце № 1БУ. Однако в данном случае дефекты исходно были выше и визуально приобрели вид сливающихся больших конгломератов. На двухмерном изображении видно, что пирамиды на поверхности образца № 2Н соединены перемычками, формируя отчетливо выраженную сетчатую структуру. Средние размеры пирамид составили: ширина — 0,97+0,08 мкм, длина - 0,94+0,08 мкм (рис. 6, а), что больше, чем у образца № 1Н (р<0,0001). На образце № 2БУ отмечено образование единого полигонального конгломерата площадью 27,7 мкм2 (рис. 6, б). Особый интерес представляет профилометрия рельефа поверхности стентов (рис. 7). У образца № 1Н площадь поперечного сечения неровностей в направлении перемещения зонда составила 1,015 мкм2 (рис. 7, а), у образца № 1БУ - 1,271 мкм2 (рис. 7, б), прирост площади - 25,2%. У образца № 2Н та же величина составила 1,158 мкм2, т.е. его поверхность более шероховатая, чем у образца № 1Н (рис. 7, в), у образца № 2БУ — 2,29 мкм2 (рис. 7, г), прирост площади составил 97,8%, что значительно превышает показатели образца № 1БУ. Обсуждение. К сожалению, в доступной литературе и при поиске в открытых базах данных мы не сталкивались с работами, изучающими взаимосвязь рельефа поверхности стента с процессами инкрустации и образования биопленок. В нашем исследовании изучены поверхности полиуретановых мочеточниковых стентов двух производителей. Изделия были использованы в одинаковых клинических ситуациях: у пациентов, оперированных по поводу гидронефроза в отсутствие клинико-лабораторных признаков инфекции мочевыводящих путей и мочекаменной болезни при одинаковой продолжительности нахождения в мочеточнике 21 сут. Как показали исследования, неиспользованные стенты имели характерные специфические различия. Так, образец № 1 имел небольшие дефекты рельефа в виде пирамид, расположенных рядами. Напротив, на поверхности образца № 2 выявлены практически в 2 раза более крупные элементы, расположенные хаотично, соединенные перемычками, формирующие сетевидную структуру. Такая более шероховатая поверхность образцов № 2 безусловно не могла не привести к нарушению ламинарного характера течения мочи по поверхности стента. Выступающие дефекты рельефа стали центром отложения солей, тем большими, чем большими были их размеры. Высота пирамид образцов № 1 и 2 составила 0,15 и 0,29 мкм соответственно (p<0,0001). Логично предположить, что следствием этого и стал гораздо больший, в 4,4 раза, объем наложений на поверхности. Дельта изменения площади поперечного сечения неровностей составила для образцов № 1 и 2 0,256 и 1,132 мкм2 соответственно. На образце № 1БУ пирамиды хоть и увеличились в размерах (более за счет ширины и высоты) практически в 2 раза, все же поддавались подсчету. На поверхности же образца № 2БУ сформировались значительных размеров полигональные конгломераты солей, размеры которых в десятки раз превышали таковые первичных элементов. Такое различие в объеме наложения солей нашло свое отражение и в характере формирования биопленок. Последние на образце № 2БУ имели вид четко оформленных массивных пластов, в то время как на образце № 1БУ — разрозненных «рыхлых» образований. Заключение. Характер поверхности мочеточникового стента оказывает прямое самостоятельное влияние на степень инкрустации и образование биопленок.

Авторы:

Цуканов А.Ю.
Ахметов Д.С.
Блесман А.И.
Рогачев Е.А.

Издание: Урология
Год издания: 2018
Объем: 6с.
Дополнительная информация: 2018.-N 2.-С.40-45. Библ. 16 назв.
Просмотров: 152

Рубрики
Ключевые слова
50
97
адгезия
аммоний
амплитуда
аномалия
атомная
базе
базы
белковый
биодеградация
биопленки
биоценоз
болезнь
болеющие
большая
бывший
бытовые
вакуум
введен
вертикальная
вертикальный
верхний
веса
взаимный
взаимодействие
взаимосвязи
визуализация
визуальный
влияние
вмешательства
возбуждение
время
врожденные
вследствие
вторичные
второй
входной
выполнение
высокий
высотная
выявленный
гидронефроз
главные
горизонтальная
горы
государственная
даль
данные
данных
датчики
двухмерный
действие
дельта
детектор
дефект
диэлектрической
длина
дополнительные
доступ
дренаж
дренирование
другого
другому
единиц
единый
жизни
зависимости
задания
закон
закономерности
значению
зонд
зондовое
изготовления
изделий
изменение
изменения
изображение
изучение
изучению
интенсивная
инфекцией
инфекционная
инфицирование
информации
использование
использованием
исследование
исследований
исход
кафедры
качества
качество
клиники
клиническая
колебаний
колонизация
конгломерат
конгломераты
конста
контакт
контроль
корреляция
круг
крупного
ламины
лечение
литература
магний
малая
малого
марки
массивная
материал
материалов
матрицы
медицинская
метаболическая
метод
методика
механическая
микроорганизмов
микроскопия
микроскопы
микстинфекция
минздрав
момент
моно
мочевая
мочевыводящая
мочекаменная
мочеточник
мочи
наложение
нанопокрытия
направлениях
наружная
нарушения
научной
небольших
негативное
недостаточность
незначительная
непараметрическая
неправильное
нескольким
нижная
новые
обнаружение
обработка
образ
образование
образующая
образцов
обратная
обструкции
объем
ограничение
одновременная
одного
операции
оперированный
определения
осадки
осаждение
осложнение
основа
основной
особенности
особый
острая
отклонение
открытого
отложения
отсутствие
отчетов
оформление
ошибки
пациент
первая
первичная
передача
перемещение
персистенции
пирамида
плановый
плоскости
плотности
плотность
площадь
поверхности
повтор
поддержка
подобные
подсистема
подсчет
поза
поиск
показатели
покрывающий
пола
полигоны
полиуретаны
получение
поперечная
попытки
поры
порядка
после
послед
постоянная
почечная
практика
практическая
превышающей
прерывистый
признаки
применение
причина
проведения
продолжительности
промежутков
пространственная
против
протяженный
профилометрия
процесс
прямая
путей
пучка
работа
рабочей
равными
развитие
различие
различный
различными
размер
размеров
разнообразные
разрешение
расположение
расположенные
расстояния
растровой
регистр
регистрация
режим
резонансные
результата
реконструктивная
рентген
рентгенологическая
ресурсами
риск
россии
рутин
ряда
самостоятельной
свойства
связей
сдвиг
сетевой
сети
сетчатая
сечение
сигнал
силлард
систем
ситуации
сканирование
сканирующая
следствия
сливы
слизистая
слова
случаев
соединения
соединенные
создание
солевая
солевой
соответствие
состав
спектроскопия
специфическая
способности
среднего
стандартная
статистика
статистические
стентирование
стентов
степени
стерильные
строение
структур
счет
техническая
течения
типа
типичный
толщина
топография
травма
трети
трубка
увеличение
увеличились
ультразвуковая
университет
употребление
урок
уролитиаз
урологическая
урология
условия
успехе
установка
устойчивое
участка
фазы
фактор
факторы
феномен
физика
физические
фирма
формирование
хаотичный
характер
характеристика
характерного
хирургическая
хирургически
хроническая
целом
цель
цельной
центр
части
частота
часть
часы
чувствительные
шероховатость
широкая
экранов
электронная
электроны
элементы
энергия
эффект
Ваш уровень доступа: Посетитель (IP-адрес: 3.15.141.155)
Яндекс.Метрика