Владимир Кованов - Эксперимент в хирургии

При анализе результатов эксперимента выяснилось, что больше тромбозов при всех сроках исследования было обнаружено в цилиндрах из титана, меньше - в цилиндрах из стоала и лейкосапфира. Решили продлить эксперимент, и несколько цилиндров из стоала и лейкосапфира оставили в венозном кровотоке на более длительный срок - до 6 месяцев. По истечении данного срока выяснилось, что цилиндры полностью свободны от тромбов, внутренняя поверхность их гладкая, блестящая.

Далее, решили исследовать поведение материалов в условиях, максимально приближенных к внутрисердечным, то есть в артериальной системе. Аналогичные цилиндры имплантировали в брюшной отдел аорты собак. При этом выяснилось еще одно ценное свойство керамики (стоала) - уже через 2 месяца внутренняя поверхность его была покрыта очень прочной, тонкой оболочкой - псевдонеоинтимой, которая была очень плотно фиксирована к поверхности керамики и препятствовала дальнейшему тромбообразованию на поверхности материала. Для сравнения следует отметить, что внутренняя поверхность титановых цилиндров на некоторых участках неоинтимой покрыта не была, на других же участках неоинтима была рыхло фиксирована к поверхности металла и легко отслаивалась. А ведь именно такие кусочки оторванной неоинтимы часто становятся причиной тромбоэмболических осложнений у больных с имплантированными искусственными клапанами сердца.

Исследования И. Коротеевой показали, что по своим тромборезистентным свойствам корундовые материалы не только превосходят титан и фторопласт, но и сами отличаются друг от друга: если лейкосапфир и стоал почти одинаковы, то миналунд обладает значительно более выраженной тромбогенностью. Трудно пока с полной определенностью судить о причине этих различий, имеющих большое практическое значение. Можно предположить, что достаточно высокая тромборезистентность лейкосапфира и стоала во многом связана с их химическим составом, который представлен практически стопроцентно Аl2О3 - то есть инертной и не изменяющей своих свойств кристаллической окисью алюминия. По мере изменения химического состава корундовых материалов меняется и их тромборезистентность (как и биоинертность): чем больше примесей (в миналунде), тем больше тромбогенность. Однако не только химическое строение играет роль в механизмах тромборезистентности корундовых материалов. Так, стоал имеет однородную мелкозернистую структуру, а у миналунда, обладающего большой тромбогенностью, размер зерен основного вещества колеблется в широких пределах, он менее однороден.

Интересные факты приводят японские ученые. В частности, Кавахара в своих исследованиях показал, что при введении корундовой керамики в организм на ее поверхности образуется особый мономолекулярный слой воды, препятствующий каким-либо взаимодействиям керамики с клетками и жидкостями организма. Более того, в первые часы после введения керамики в организм клетки теряют способность к адгезии (прилипанию) на ее поверхности. Полностью механизмы взаимодействия корундовых материалов с кровью и другими тканями организма еще не раскрыты, и здесь открывается широкое поле деятельности для исследователей-экспериментаторов.

Одной из причин нарушения функции механических клапанов сердца, а также одним из пусковых моментов тромбообразования является старение материалов при длительном нахождении в организме. Они проявляются в появлении микротрещин, шероховатостей и других микродефектов поверхностей. Изучая возможность использования корундовых материалов для клапанов сердца, нужно было решить, как меняется их поверхность при длительном нахождении в организме. В этих целях животным имплантировали пластины, через 2 года их исследовали с помощью электронного сканирующего микроскопа, дающего очень большое увеличение, выявляющего мельчайшие дефекты поверхности. Поверхность корундовых материалов через 2 года осталась практически без изменений: не было выявлено каких-либо специфических дефектов, рельеф поверхности полностью сохранен. В то же время на поверхности титана появление микродефектов было отмечено уже через год, а через два года было обнаружено увеличение количества и размеров дефектов, поверхностный слой металла стал более рыхлым.

Большое значение имела оценка механической прочности корундовых материалов. По этому поводу в настоящее время опубликованы работы, в которых указано, что наряду с большой прочностью корундовых материалов, им присуща и определенная хрупкость. Невыясненным оставался вопрос, смогут ли корундовые материалы при незначительной толщине конструкции выдержать большие ударные нагрузки, которые испытывают элементы искусственных клапанов сердца при работе в организме. Из лейкосапфира и стоала, которые по результатам предшествующих экспериментов оказались наиболее перспективными для поставленной цели материалами, изготовили дисковые запирательные элементы толщиной 0,86 миллиметра со сложной фигурной поверхностью. Диски поместили в стандартный каркас искусственных клапанов сердца и исследовали их на стендах ускоренных испытаний с 20-кратным ускорением (1 год работы клапана на стенде равен 20 годам работы клапана в организме человека). После такого испытания оказалось, что все диски из стоала и лейкосапфира целы, трещин, сколов и других дефектов поверхности не обнаружено.