ARTÍCULO ORIGINAL

 

Efectos biomecánicos de la inclusión de orificios facilitadores de la integración en mallas de polipropileno monofilamento: estudio experimental*

Biomechanical Effects of the Inclusion of Holes to Facilitate the Integration in Monofilament Polypropylene Meshes: An Experimental Study

 

 

R. Siniscalchi, P. Palma, C. Riccetto, L.C. Maciel, G. Ens e I. del Fabbro

Sección Urología Femenina, División Urología, Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad Estadual de Campinas, Unicamp, Sao Paulo, Brasil

*Trabajo ganador del Premio Profesor Dr. Antonio Puigvert al mejor trabajo de investigación clínica sobre un tema urológico 2008, Congreso de la Confederación Americana de Urología, Barcelona, España.

Dirección para correspondencia

 

 

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RESUMEN

Objetivo: Evaluar las propiedades biomecánicas de un tipo de malla de polipropileno monofilamento utilizada para la reparación de prolapsos vaginales y los efectos de la inclusión de orificios de tamaño estandarizado, que llamamos orificios facilitadores de la integración, sobre la resistencia en la interfaz con el lecho receptor.
Material y métodos: En 40 ratas Wistar, de 3 meses de edad (adultas), se implantó en la pared abdominal del lado izquierdo una malla de polipropileno monofilamento que medía 24 x 11mm sin orificios (bloque 1) y del lado derecho una malla similar con dos orificios circulares de 6mm de diámetro (bloque 2). Después de 90 días las ratas se sacrificaron y se les retiró la pared abdominal, dividiéndola en dos bloques. El estudio biomecánico se realizó con un tensiómetro de precisión con el cual se traccionó la malla en sentido uniaxial hasta que se desprendiera de la interfaz tisular. Para cuantificar en cada grupo la adherencia y elasticidad tisular se analizaron las siguientes variables: carga máxima, deflexión hasta la carga máxima, trabajo hasta la carga máxima y consistencia del material, además de carga, deflexión y trabajo en el desprendimiento de la malla.
Resultados: Exceptuando la variable consistencia del material, para el resto de las variables hubo diferencia estadísticamente significativa entre ambos grupos, siendo superior en las mallas con orificios (p<0,001). La inclusión de orificios de tamaño estandarizado redujo en un 30% el peso de la malla.
Conclusión: La inclusión de orificios de tamaño estandarizado en mallas de polipropileno macroporosas monofilamento, además de reducir su peso y la cantidad de material, aumentó la elasticidad y la adherencia a los tejidos al implantarse en la interfaz de la pared abdominal de ratas adultas.

Palabras clave: Mallas. Polipropileno. Propiedades biomecánicas. Orificios facilitadotes de la integración.

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ABSTRACT

Objective: To evaluate the biomechanical properties of a type of monofilament polypropylene mesh used to repair vaginal prolapse, as well as the effects of the inclusion of standard size orifices, called "helper orifices," on the interface resistance in the receiving area.
Material and methods: Forty female Wistar rats, 3 month-old, received an implant of monofilament polypropylene mesh, measuring 24 x 11mm with no orifices, on left side of the abdominal wall (block 1). On the right side, a similar mesh with two circular orifices (6mm diameter) was implanted (block 2). The rats were euthanized 90 days later and their abdominal walls were removed and divided into two blocks. The biomechanical study used a precision tensiometer in which the mesh was uniaxially tensioned until it was loosened from the tissue interface. In order to determine the tissue adherence and elasticity in each group, the following variables were analyzed: maximum load; deflection at maximum load; work to maximum load; stiffness as well as load, deflection and work at detachment the mesh.
Results: With the exception of stiffness, all the other variables showed statistical differences between the groups, considering that they were increased in meshes with orifices (p<0.001). The inclusion of standard size orifices reduced 30% of the mesh weigth.
Conclusion: Besides reducing the weight and amount of material, the inclusion of standard size orifices in the monofilament macroporous polypropylene mesh improved the elasticity and adherence to the tissues when implanted in the interface of the abdominal wall in adult female rats.

Key words: Polypropylene meshes. Biomechanical properties. Helper orifices of integration.

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Introducción

Los prolapsos de la pared vaginal son muy prevalentes. Se estima que el 10% de las mujeres norteamericanas poseen prolapsos acentuados¹. Para su tratamiento se utilizan técnicas basadas en suturas, correcciones sitio-específicas o, más recientemente, el empleo de mallas y prótesis^2,3. Considerándose la alta tasa de recurrencia con las técnicas convencionales basadas en la reparación de la fascia pubocervical a través de suturas, las mallas pasaron a representar una opción potencial para el tratamiento de casos seleccionados de prolapsos urogenitales^4,5. Se justifica entonces cuestionar la necesidad real de mallas y el tipo de material a utilizar^6,7. En este sentido se han usado, entre otros, injertos biológicos (dermis porcina, submucosa intestinal porcina, fascia lata cadavérica) e implantes sintéticos^8,9. Existe el concepto de que los mejores resultados se pueden alcanzar empleándose mallas de polipropileno monofilamento^6,10. Este es el material sintético más utilizado actualmente, con índices de cura de hasta el 90% en el tratamiento de prolapsos vaginales^11,12. Considerando la biocompatibilidad, las ventajas de las mallas de polipropileno sobre otros materiales sintéticos ya fueron establecidas en estudios animales y humanos^13-15. Sin embargo, constantes innovaciones son presentadas con el objeto de obtener mejores resultados anatómicos y funcionales, así como minimizar las complicaciones como la extrusión y la dispareunia^16-18. Con el objetivo de disminuir la cantidad de material implantado y consecuentemente el peso de la malla, además de promover una mayor adherencia del producto a los tejidos, se ideó la inclusión de agujeros de tamaño estandarizado de 6mm de diámetro en mallas de polipropileno macroporosas monofilamento que denominamos «orificios facilitadores de la integración».

En este original estudio, que fue aprobado por el Comité de Ética en Experimentación Animal de la Universidad Estadual de Campinas, evaluamos experimentalmente las propiedades biomecánicas de un tipo de mallas de polipropileno macroporosas monofilamento, y los efectos de la inclusión de estos orificios sobre la resistencia en la interfaz tisular de la pared abdominal de ratas adultas.

 

Material y métodos

Se utilizaron mallas de polipropileno macroporosas monofilamento con gramaje original de 84g/m² denominadas de la siguiente manera:

Malla 1: malla de 24 x 11mm plana, sin orificios, con peso medio de 0,030 gramos (medida previamente en una balanza de precisión- GEHAKA BG440).

Malla 2: malla de igual medida y material que contiene dos orificios de 6mm de diámetro y que pesa en promedio 0,021 gramos, presentando por lo tanto una reducción de peso del 30% en relación con la malla control.

Se utilizó un grupo homogéneo de 40 ratas Wistar, con edad promedio de 3 meses, consideradas adultas, que pesaban entre 200-250 gramos. Los animales fueron anestesiados por vía endovenosa con pentobarbital sódico al 6%, y posicionados en decúbito dorsal horizontal después de realizarles tricotomía abdominal y asepsia con iodopovidona. Posteriormente se realizó una incisión transversa de 2cm en el abdomen inferior. Tras la divulsión del tejido celular subcutáneo, se les implantó en la interfaz, entre la hipodermis y la fascia muscular del hemiabdomen izquierdo, la malla 1. Del mismo modo, la malla 2 se implantó del lado derecho del abdomen (Figura 1). No se empleó ninguna forma de fijación de las mallas. Después de 90 días las ratas se sacrificaron mediante profundización anestésica y se les extrajo la pared abdominal, dividiéndola simétricamente en dos bloques para su estudio biomecánico:

Figura 1. Mallas de polipropileno macroporosas monofilamento sin
y con orificios facilitadores de la integración. Al lado, técnica quirúrgica.

 

Bloque 1: lado izquierdo de la pared abdominal que contenía piel, tejido celular subcutáneo, malla 1, fascia anterior con musculatura abdominal y peritoneo.

Bloque 2: lado derecho de la pared abdominal que contenía las mismas estructuras con la malla 2.

Se prepararon los bloques dejando expuestos 2mm de la extremidad proximal de las mallas para su fijación en la presilla superior del tensiómetro (Máquina Universal de Ensayos - Nexygen 3.0 - LLOYD Instruments) especialmente destinado a pruebas de carga en tejidos suaves¹⁹. El estudio se realizó dos horas después de la obtención del material en todos los casos. La porción distal de la pared abdominal libre de malla (conteniendo apenas músculo y piel) se fijó a la presilla inferior del tensiómetro para realizar el estudio biomecánico. Entonces se accionó el tensiómetro y las presillas se dislocaron en sentido opuesto, aplicándose una fuerza creciente (N) con velocidad constante (2mm/seg) hasta que la malla se desprendiera de la interfaz tisular (Figura 2). Cada prueba resultó en un gráfico (Figura 3) del que automáticamente se extrajeron las siguientes variables para el estudio comparativo pareado: carga máxima (N), deflexión hasta la carga máxima (N/mm), trabajo hasta la carga máxima (J), consistencia del material (N/m), carga en el desprendimiento de la malla (N), deflexión hasta el desprendimiento de la malla (mm) y trabajo hasta el desprendimiento de la malla (J). De esta manera, las variables carga, deflexión y trabajo se evaluaron tanto durante la prueba como en la ruptura; es decir, en el momento en que la malla se desprendió totalmente de la interfaz tisular.

Figura 2. Extracción de los bloques y pruebas biomecánicas.

Figura 3. Curva característica (carga x desplazamiento)
de cada prueba: A-B. Región de asentamiento. B-C.
Aumento linear de carga. C-D. Región de encruamiento
(aumento no linear de carga). Punto D: pico de carga
(carga máxima). Extensión A-D en el eje x: deflexión hasta
la carga máxima. Área bajo la curva A-D: trabajo hasta
la carga máxima. Punto E: ruptura (desprendimiento de
la malla de la interfaz tisular). Área bajo la curva A-E:
trabajo hasta el desprendimiento de la malla (trabajo total).
Punto E en el eje y: carga en la ruptura. Tangente del
ángulo θ: consistencia del material (módulo de elasticidad).

 

La región horizontal del gráfico (A-B), en la cual el espécimen no respondía completamente a la carga, fue denominada «región de asentamiento». Cuando el cuerpo de prueba genera una resistencia a la tracción, comienza su estiramiento originando una región casi linear (B-C) con aumento de la carga aplicada. La consistencia del material (o módulo de elasticidad) se determinó calculándose la tangente del ángulo θ de la inclinación originada de esta región linear. Posteriormente, se observó la transición del comportamiento linear al no linear (C-D) denominada «región de encruamiento», que representa la alteración del estándar de resistencia del material, resultante de la «fractura» de sus componentes una vez deformado a frío. Finalmente, se encuentra el pico de carga (D) que es el punto en el cual ocurrió un daño significativo e irreversible del material. El desplazamiento (estiramiento) del punto A al punto D representa la extensión (o deflexión) hasta el pico de carga. El material solo se damnificó parcialmente hasta el pico de carga, sin embargo su resistencia disminuyó con el daño sufrido. El desprendimiento de la malla de la interfaz tisular, con la separación completa fue denominada punto E. El trabajo, o energía liberada hasta la carga máxima, se calculó a través del área bajo la curva A-D. El trabajo hasta el desprendimiento de la malla de la interfaz tisular, o trabajo total, está representado por el área bajo la curva A-E.

Para el análisis estadístico se utilizó el test de Wilcoxon para muestras relacionadas (Signed rank test) considerándose significativo un valor p<0,05.

 

Resultados

Dos ratas murieron en el posoperatorio, siendo analizadas las 38 restantes.

Los resultados se encuentran en la Tabla 1.

Como puede visualizarse en la Tabla 1, las variables mensuradas en las pruebas muestran directamente el grado de adherencia de las mallas a los tejidos. De esta manera, observamos que en las mallas con orificios los valores medidos para carga (N) son estadísticamente superiores a los valores encontrados para las mallas sin orificios. Los valores medidos para la variable deflexión (mm), que representa la elasticidad o deformación sufrida por el material durante la prueba y es directamente proporcional a la adherencia, también fueron estadísticamente superiores en las mallas con orificios. Por otro lado, observamos que en las mallas con orificios los valores medidos para trabajo (J), que representa la energía desprendida para la realización de determinada tarea y muestra directamente el grado de adherencia, son estadísticamente superiores. La variable consistencia del material (N/m) no mostró diferencia estadísticamente significativa entre los dos grupos. De acuerdo con la Tabla 1, observamos que los valores de carga, deflexión y trabajo hasta la ruptura son significativamente superiores en el grupo de las mallas con orificios.

 

Discusión

Las reacciones tisulares a los diversos tipos de materiales sintéticos utilizados para la corrección de los defectos del piso pélvico ya están establecidas, y no fueron objeto del presente estudio^20-23. Se sabe que, además de las propiedades mecánicas de las mallas, los factores locales como el trofismo tisular, las infecciones y la técnica quirúrgica están directamente relacionados con las tasas de extrusión^24,25. En cirugía de la incontinencia de esfuerzo las tasas de extrusión de mallas de polipropileno monofilamento varían del 3 al 12%^16,17,26.

La integración tisular está relacionada con el peso, estructura y porosidad de las mallas^22,23,27-29. Las mallas más flexibles parecen adherirse y acomodarse a los tejidos subyacentes de manera más adecuada que las más rígidas³⁰. La trama de las diferentes mallas de polipropileno, así como el espesor de sus fibras, pueden provocar diferencias de flexibilidad. Las propiedades mecánicas de los diferentes tipos de mallas de polipropileno usadas en la corrección de los defectos del piso pélvico son generalmente declaradas en sus envases por los fabricantes, pero el comportamiento de las mismas en el lecho receptor todavía permanece desconocido. Recientemente algunos estudios se propusieron analizar las propiedades de ciertos tipos de mallas después del implante en animales^{22,23,27-29,31}, aunque en la mayoría de estos trabajos se analizaron mallas aisladas, y el estudio de las propiedades biomecánicas de estas en la interfaz tisular ha sido poco explorado. Kubricht et al. utilizaron un tensiómetro con brazo fijo conectado a un medidor digital accionado por una manivela³¹. Yildirim et al., para medir la adherencia de diferentes tipos de mallas a los tejidos vecinos después del implante en la pared abdominal de conejos, utilizaron pesos crecientes bajo la acción de la gravedad para estudiar la fuerza necesaria para el desprendimiento de la malla²². El peso mínimo necesario para alcanzar esta separación reflejaba la adherencia malla-tejido. Alfonso et al., empleando un tensiómetro sensible (Máquina Universal de Ensayos) semejante al utilizado en nuestro estudio, analizaron in vitro las propiedades biomecánicas (consistencia tensil y flexural) de 5 tipos de mallas diferentes usadas en el tratamiento de la incontinencia urinaria de esfuerzo, y concluyeron que hay diferencias significativas en las propiedades mecánicas entre las mallas uroginecológicas estudiadas por ellos³⁰. Recientemente, Bazi et al. realizaron un estudio comparativo con diferentes tipos comerciales de mallas de polipropileno usadas en cabestrillos mediouretrales. Después del implante en la pared abdominal de ratas analizaron el comportamiento biomecánico de las mismas, usando este mismo tensiómetro²³. Ellos concluyeron que este material exhibe diferentes propiedades biomecánicas una vez realizado el implante, principalmente en relación con la consistencia de los distintos tipos de mallas. Sin embargo, no analizaron las propiedades de esos implantes en la interfaz tisular, y además se limitaron a estudiar apenas tres variables biomecánicas (carga máxima, deflexión hasta la carga máxima y consistencia inicial del material).

El presente estudio muestra las propiedades biomecánicas de un tipo de mallas de polipropileno (macroporosas monofilamento) en la interfaz tisular del abdomen de ratas adultas, y los efectos de la inclusión de orificios facilitadores de la integración en las mismas. La inclusión de estos orificios en las mallas estudiadas aumentó la resistencia tensil y la adherencia a los tejidos circundantes, como se demostró en el análisis de los valores encontrados para la carga máxima, trabajo hasta la carga máxima, carga en el desprendimiento de la malla y trabajo en el desprendimiento de la malla. Los orificios también le confirieron mayor elasticidad, como se demostró en el análisis de los valores de deflexión hasta la carga máxima y deflexión hasta el desprendimiento de la malla. De esta manera se buscó deducir el comportamiento biomecánico en la vagina humana, ya que se realizó el implante de igual manera, entre un tejido epitelial y una fascia muscular. La mejor integración de la malla de polipropileno macroporosa monofilamento con orificios facilitadores de la integración podría inferir que el empleo de estos tendría aplicabilidad clínica.

 

Conclusión

Los resultados encontrados en las condiciones del presente estudio permiten concluir que la inclusión de orificios facilitadores de la integración en mallas de polipropileno macroporosas monofilamento, además de aumentar su elasticidad y reducir su peso, aumentan la adherencia a los tejidos cuando se implantan en la interfaz de la pared abdominal de ratas adultas. Tal evidencia podría repercutir favorablemente en la práctica clínica.

 

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

 

Agradecimientos

Nuestro agradecimiento a PROMEDON (Córdoba, Argentina), que donó las mallas para la realización de este estudio.

 

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Dirección para correspondencia:
Correo electrónico: rodrigo.siniscalchi@sbu.org.br
(R. Siniscalchi)

Recibido el 6 de abril de 2010
Aceptado el 18 de junio de 2010