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Der Einfluss von Laktobazillen auf Oberfläche und Eigenschaften von verschiedenen Nahtmaterialien
(2015)
Hintergrund: Nach oralchirurgischen Eingriffen empfiehlt der Operateur allgemein die Vermeidung von Milchprodukten in Hinblick auf eine bessere Heilung im Wundgebiet. Dies stützt sich u.a. auf die Annahme, dass Laktobazillen und ihre Stoffwechselprodukte (z.B. Milchsäure) Nahtmaterial angreifen können. Der Aufbau dieser Studie zielte darauf ab, diesen Sachverhalt in Frage zu stellen und Funktionsverluste bei Milchsäureexposition sowie Besieldungsverhalten der Bakterien zu charakterisieren.
Material und Methoden: Polyamid (PA), Polyester/Polyethylenterephtalat (PET), Polypropylen (PP), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Seide, Polyglycolsäure (PGA bzw. PGACL), teilweise mit Polylactid (PLA), Polydioxanon (PDO) und Polytetrafluorethylen (PTFE) kamen zur Anwendung. Die Fäden wurden mit L.acidophilus (LAC) beimpft, inkubiert und anschließen im Tensiometer mit verschiedenen Knotenvarianten getestet. Für die Keimbesiedlung (CFU) wurden die Fäden beimpft, inkubiert und das Keimmaterial anschließend mit Ultraschall- Vortex- Verfahren vom Faden abgelöst und ausgezählt. Dieses Verfahren wurde durch REM- Aufnahmen zusätzlich bewertet.
Ergebnisse: Reißfestigkeiten waren stets im Rahmen der Herstellerangaben bzw. darüber zu verzeichnen. Alle resorbierbaren Fäden hatten höhere Ausgangsreißkräfte als die nichtresorbierbaren Produkte. Die Applikation eines Knotens minderte ausschlaggebend für alle Produkte die maximale Reißfestigkeit eines Materials. Die Knotenhaltbarkeiten konnten sich während der Liegezeit im sauren wässrigen Milieu verändern. Die für klinische Anwendungen besten Ergebnisse verzeichneten PA als nichtresorbierbare, monofiles PDO und polyfiles PGA/PLA + CHX als resorbierbare Vertreter. Eine erhöhte CFU-Zahl auf polyfilen Fäden im Vergleich zu monofilen Fäden wurde bestätigt. Seide (polyfil, nicht resorbierbar) hatte mit Abstand die höchsten CFU, gefolgt von PGACL (polyfil, resorbierbar). PVDF (monofil, nichtresorbierbar) hatte die niedrigsten CFU- Werte. Im Schnitt war die CFU-Zahl von PGA/PLA+CHX (polyfil, resorbierbar) ähnlich hoch wie die von monofilen Produkten.
Diskussion: Die Annahme, dass eine Kontamination mit LAC den Heilungserfolg beeinflussen kann, wurde im Hinblick auf Materialermüdung durch Säureexposition aus Stoffwechselprodukten des Bakteriums entkräftet. Die für klinische Anwendungen besten Ergebnisse verzeichneten PA als nichtresorbierbare, polyfiles PGA/PLA + CHX als resorbierbare Vertreter. Alle getesteten Produkte entsprachen trotz LAC- Einwirkungen den Herstellerangaben und haben somit die materiellen Voraussetzungen einer vorhersagbaren Nahthaltbarkeit erbracht.
Es gibt heutzutage eine Vielzahl verschiedener Nahtmaterialien. Der chirurgisch tätige Arzt steht stets vor der Wahl, welches Nahtmaterial er zu welchem Zweck verwenden soll, um optimale Resultate zu erzielen. Ein großes Einsatzgebiet der modernen Chirurgie nehmen resorbierbare Nahtmaterialien ein. Diese sollen nach dem Wundverschluss das Gewebe während der Heilungsphase zusammenhalten und nachfolgend ihre Zugfestigkeit durch Hydrolyse verlieren. Die Anwendung von modernen synthetischen resorbierbaren Nahtmaterialien bei der Erstellung von gastrointestinalen Anastomosen zeigte insbesondere im colorectalen Bereich immer wieder ein Nichtverheilen der durch die Nähte adaptierten Darmenden mit dadurch bedingter Leckage. Die vorliegende Arbeit sollte nun in einem mikrobiologischen in vitro Teil klären, ob Mikroorganismen oder andere Faktoren einen Einfluss auf das Abbauverhalten von resorbierbaren Nahtmaterialien haben. Es konnte gezeigt werden, dass das Umgebungsmilieu der Wunde bzw. des Nahtmaterials eine Schlüsselrolle beim Abbauverhalten resorbierbarer Nahtmaterialien einnimmt. Vermögen niedrige ph-Werte des Milieus den Abbau der Nahtmaterialien zu verzögern, so beschleunigen hohe ph-Werte den Abbau. Bakterienkulturen wie Escherichia coli oder Proteus mirabilis, welche ihr Umgebungsmilieu rasch zu alkalisieren vermögen, führen zu einem vorzeitigen Zugfestigkeitsverlust der Nahtmaterialien. Bakterienkulturen wie Enterokokkus faecium und faecalis, welche ihr Umgebungsmilieu ansäuern, verzögern tendenziell den Abbau resorbierbarer Nahtmaterialien im Vergleich zur Reininkubation bei ph 7,4. In welchem Ausmaß Mikroorganismen direkten Einfluss –z.B. durch spezielle Enzyme- auf den Abbau von Nahtmaterialien ausüben, sollte Gegenstand weiterer Untersuchungen sein. In vivo Untersuchungen am Rattencolon konnten zeigen, dass durch eine selektive Darmdekontamination mittels Tobramycin, Polymyxin, Vancomycin und Metronidazol die colorectale Mikroflora verändert und deren Keimzahl messbar reduziert werden kann. Dadurch konnte die Resorptionszeit der resorbierbaren Nahtmaterialien verlängert werden, was sich unmittelbar an den Ergebnissen der Zugfestigkeitsmessung der implantierten Nahtmaterialien belegen ließ. Die Zugfestigkeiten der Gruppen mit SDD waren an jedem Tag und bei jedem Nahtmaterial höher als bei der Kontrollgruppe ohne SDD. Dieser Unterschied war in nahezu der Hälfte der Fälle hoch signifikant. Zudem konnte gezeigt werden, dass eine SDD eine Verbesserung der Anastomosenheilung und eine Erhöhung der mechanischen Stabilität im Anastomosenbereich bewirkt. Dies ließ sich durch folgende Ergebnisse belegen. Bei der Berstungsdruckmessung stellte sich heraus, dass die mittlere Wandspannung der Dekontaminationsgruppe (SDD) an jedem einzelnen Tag höher war als die der unbehandelten Tiere; am Tag 7 war sie sogar signifikant höher (4.2.2.). Durch eine SDD kommt es also zu einer Reduzierung der Entzündungsreaktion im Anastomosensegment. Diese Reduzierung der Entzündungsreaktion bedingt wahrscheinlich die histologisch beobachtete geringere Ödembildung des Gewebes in der exsudativen Phase der Wundheilung, welche der Anastomose bereits an den ersten Tagen der Wundheilung mehr Festigkeit verleiht. Es kommt seltener zum typischen Ausreißen des Nahtmaterials. Auch die proliferative Phase der Wundheilung mit ihrer typischen Kollagenbildung und -integration profitiert von einer SDD. Dies zeigte die höhere Zugfestigkeit und Belastbarkeit der Anastomosen mit SDD der Tage 7 und 14. (...) Ob die Anwendung einer SDD auch am Menschen sinnvoll und von Nutzen ist, dürfte aufgrund der Nebenwirkungen der verschiedenen Antibiotika und der beobachteten Resistenzbildung vor allem von Proteus mirabilis fraglich sein. Der operativ tätige Arzt sollte sich aber der Problematik der resorbierbaren Nahtmaterialien unter der Anwesenheit von Mikroorganismen gerade im colorektalen Bereich bewusst sein. Er sollte ein Nahtmaterial wählen, welches während der Heilungsphase des Gewebes eine ausreichende Festigkeit behält und nicht vorzeitig resorbiert wird.
Chirurgische Nahtmaterialien werden nach ihren Konstitutionsmerkmalen und deren geschichtlicher Entwicklung beschrieben. Hierbei wird gezielt auf die Entwicklung der physikalischen und biologischen Eigenschaften eingegangen. Nahtmaterialien sind das Ergebnis der Erfahrungen operativer Tätigkeiten seit 2000 v. Chr. und gezielter wissenschaftlicher Forschung seit Mitte des 19. Jahrhunderts. Um 1500 v.Chr. ist die Wundnaht zum ersten Mal dokumentiert (Papyri Edwin Smith und Ebers, Ägypten). Man bediente sich jenerzeit vorwiegend der Leinenfäden oder ähnlicher Materialien zum Wundverschluss. Aus der Literatur sind Hinweise auf weitere Ausgangsmaterialien bekannt, die uns einen Einblick in die operativen Tätigkeiten chinesischer, indischer, ägyptischer, griechischer und römischer Ärzte vor hunderten von Jahren geben. Naturprodukte wie Baumrinde, Dornen, Schleimharze oder auch Pergament werden als Nahtmaterial verwendet. Die von Walter v. Brunn 1928 beschriebene Ameisennaht, die als Ursprung der heutigen Wundklammerung anzusehen ist, wurde schon von arabischen Ärzten wie Abû`l-Qasim (~1000 n.Chr.) und italienischen Chirurgen wie Mondino de Liucci (1275-1326) und Bruno von Longoburgo(~1252) angewandt. Haare von Mensch und Tier, Federkiele, Darmsaiten und schließlich die Seide komplettieren neben anorganischen Stoffen das Nahtmaterialsortiment bis ca. 1930. Von da an gewannen synthetische Fäden zunehmend an Bedeutung, bis zu den heute bekannten Nahtmaterialien aus z.B. Polyamid (Nylon®), Polyglactin (Vicryl®), Polyglykolsäure (Dexon®) oder Polydioxanon (PDS®) und viele andere mehr. Zunächst waren die Chirurgen durch das Einbringen von Fremdmaterial in die Wunde mit schwerwiegenden Problemen konfrontiert. Infektionen, Abstoßungsreaktionen und unzureichender Wundverschluss beschreiben nur einen Teil der Komplikationen und Schwierigkeiten, denen ein Arzt, besser der Patient, bei der Wundversorgung ausgesetzt war. Bis zur Einführung der Antisepsis und Asepsis in der Chirurgie mit Pasteur (1822-1895) und Lord Lister (1827-1912), war der Ausgang nach Versorgung einer Wunde durch die "blutige Naht" häufig letal. Während man nun Ende des 19. Jahrhunderts um Sterilisationsverfahren und Darreichungsformen von Nahtmaterialien bemüht war, widmete man sich auch speziellen Handhabungseigenschaften von chirurgischen Fäden sowie - bereits seit Mitte des 19. Jahrhunderts - auch deren Verhalten im Gewebe. Die Armierung chirurgischer Fäden gipfelt um 1920 in der Entwicklung der atraumatischen Nadel-Faden-Kombinationen, die eine minimale Traumatisierung des Stichkanals zum Ziel hatte. Heute sind chirurgische Nahtmaterialien Mittelpunkt eines ausgereiften Industriezweiges. Ausgangsmaterialien werden hinsichtlich ihres Einsatzbereiches modifiziert, um dem Operateur ein Fadenmaterial maximaler Qualität an die Hand zu geben. Um ein Nahtmaterial als Mittel zum Wundverschluss einzuordnen und seine Wirkung im Gewebe einschätzen zu können, können folgende Kriterien zur Beschreibung und Evaluierung chirurgischen Nahtmaterials aufgestellt werden: Konstitutionsmerkmale (Degradationsverhalten, Filament-Architektur, Oberflächeneigenschaften, Durchmesser, Beschichtung, Farbe), unterscheidende Parameter in vitro und in vivo (Zugfestigkeit, Knotenhalt, Dehnbarkeit, Elongation, Gewebeverträglichkeit, Quellung, Dochtwirkung, Funktionszeit), Handhabungseigenschaften, Sterilität, Armierung und Verpackung. Ziel ist es, die historischen Wurzeln der einzelnen Eigenschaften aufzudecken und ihre Entwicklung bis in die Neuzeit zu verfolgen.