Compression method of anastomosis of large intestines by implants with memory of shape: alternative to traditional sutures

Research objective. To prove experimentally the possibility of forming a compression colonic anastomoses using nickel-titanium devices in comparison with traditional methods of anastomosis.
Materials and methods. In experimental studies the quality of the compression anastomosis of the colon in comparison with sutured and stapled anastomoses was performed. There were three experimental groups in mongrel dogs formed: in the 1st series (n = 30) compression anastomoses nickel-titanium implants were formed; in the 2nd (n = 25) – circular stapling anastomoses; in the 3rd (n = 25) – ligature way to Mateshuk– Lambert. In the experiment the physical durability, elasticity, and biological tightness, morphogenesis colonic anastomoses were studied.
Results. Optimal sizes of compression devices are 32 × 18 and 28 × 15 mm with a wire diameter of 2.2 mm, the force of winding compression was 740 ± 180 g/mm2. Compression suture has a higher physical durability compared to stapled (W = –33.0; p < 0.05) and sutured (W = –28.0; p < 0.05), higher elasticity (p < 0.05) in all terms of tests and biological tightness since 3 days (p < 0.001) after surgery. The regularities of morphogenesis colonic anastomoses allocated by 4 periods of the regeneration of intestinal suture. 
Conclusion. Obtained experimental data of the use of compression anastomosis of the colon by the nickel-titanium devices are the convincing arguments for their clinical application. 

1. Давыдов М.И., Аксель Е.М. Заболеваемость злокачественными новообразованиями населения России и стран СНГ в 2008 г. Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН 2010;21(2):52–90. [Davydov M.I., Axel E.M. Statistics of malignant neoplasms in Russia and CIS countries in 2008. Vestnik RONC im. N.N. Blokhina RAMN = Herald of the N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center with the RAMS 2010;21(2):52–90. (In Russ.)].

2. Кечеруков А.И. Разработка и применение компрессионных и дистракционных устройств из никелида титана в хирургии прямой и ободочной кишки. Дис. ... д-ра мед. наук. Тюмень, 1998. 372 с. [Kecherukov A.I. Development and application of compression and distraction devices made of titanium nickelide in surgery of the colon and the segmented intestine. Thesis ... of doctor of medical sciences. Tyumen, 1998. 372 p. (In Russ.)].

3. Плотников В.В. Разработка и применение компрессионного циркулярного шва на ободочной и прямой кишке. Дис. ... д-ра мед. наук. Омск, 2001. 352 с. [Plotnikov V.V. Development and application of compression circular suture on the colon and the segmented intestine. Thesis ... of doctor of medical sciences. Omsk, 2001. 352 p. (In Russ.)].

4. Сухоруков А.М., Киргизов И.В., Соляников В.Н., Тараденко Д.Н. Клиническая оценка межкишечных анастомозов в колопроктологии в зависимости от способа наложения шва. В сб.: Проблемы колопроктологии. Вып. 18. М., 2002. С. 232–6. [Sukhorukov A.M., Kirgizov I.V., Solyanikov V.N., Taradenko D.N. Clinical assessment of intestinal anastomosis in coloproctology depending on the suturing method. In collection: Coloproctology Issues. Issue 18. Moscow, 2002. Pp. 232–6. (In Russ.)].

5. Федотов В.В., Плотников В.В., Чинарев Ю.Б., Спирев В.В. Применение закрытого первично-отсроченного Т-образного конце-бокового толстокишечного анастомоза при осложненном раке левой половины ободочной кишки. Материалы научной конференции с международным участием «Актуальные проблемы колопроктологии». М., 2005. С. 311–2. [Fedotov V.V., Plotnikov V.V., Chinaryov Yu.B., Spirev V.V. Application of closed primary-delayed T-shaped end-lateral colon anastomosis in complicated cancer of the left segmented intestine. Materials of scientific conference with international participation “Actual coloproctology issues”. Moscow, 2005. Pp. 311–2. (In Russ.)].

6. Ермолов А.С., Рудин Э.П., Оюн Д.Д. Выбор метода хирургического лечения обтурационной непроходимости при опухолях ободочной кишки. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова 2004;2:4–7. [Ermolov A.S., Rudin E.P., Oyun D.D. Selection of surgical treatment method in obstructive ileus with tumors of the segmented intestine. Khirurgiya. Zhurnal im. N.I. Pirogova = Surgery. N.I. Pirogov Journal 2004;2:4–7. (In Russ.)].

7. Алиев Ф.Ш., Гюнтер В.Э., Чернов И.А. Новые технологии в хирургии толстой кишки с применением никелид-титановых имплантатов. Тюмень: ООО «Печатник», 2012. 192 с. [Aliyev F.Sh., Gyunter V.E., Chernov I.A. New technologies in the colon surgery with application of titaniumnickelide implants. Tyumen: Pechatnik LLC, 2012. 192 p. (In Russ.)].

8. Каншин Н.Н., Воленко Р.А. Новый этап в развитии механического компрессионного шва. Актуальные проблемы колопроктологии. Тезисы докладов 5-й Всероссийской конференции с международным участием. Ростов-наДону, 2001. С. 234–5. [Kanshin N.N., Volenko R.A. New Stage in development of the mechanical compression suture. Actual coloproctology issues. Theses of reports at the 5th All-Russian conference with international participation. Rostov-on-Don, 2001. Pp. 234–5. (In Russ.)].

9. Каншин Н.Н., Воленко А.В., Воленко Р.А. Компрессионные анастомозы и формирование их аппаратами АСК в эксперименте и клинике. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова 2004;5:79–81. [Kanshin N.N., Volenko A.V., Volenko R.A. Compression anastomosis and its formation with ASC devices in experiments and in clinic. Khirurgiya. Zhurnal im. N.I. Pirogova = Surgery. N.I. Pirogov Journal 2004;5:79–81. (In Russ.)].

10. Дамбаев Г.Ц., Проскурин А.В., Дамбаев Е.Г. и др. Устройство для создания анастомоза «бок в бок». Авторское свидетельство на патент РФ No 02118511. [Dambayev G.Ts., Proskurin A.V., Dambayev E.G. et al. Device for formation of anastomosis with the “side-to-side” method. Author’s patent certificate of the Russian Federation No.02118511. (In Russ.)].

11. Massi G., Di Castro A., Brocato R. et al. Biofragmentable anastomosis ring in emergency surgery. Ann Chir Gynaecol 1997;86(4):357–9.

12. Rebuffat C., Rosati R., Montorsi M. et al. Clinical application of a new compression anastomotic device for colorectal surgery. Amer J Surg 1990;159(3):330–5.

13. Jansen A., Keeman J.N., Davies G.A. Early experiences with magnetic rings in resection of the distal colon. Neth J Surg 1980;32(1):20–7.

14. Гюнтер В.Э. Сплавы и конструкции с памятью формы в медицине. Дис. ... д-ра техн. наук. Томск, 1989. 357 с. [Gyunter V.E. Alloys and structures with shape memory in medicine. Thesis ... of doctor of medical sciences. Tomsk, 1989. 357 p. (In Russ.)].

15. Гюнтер В.Э. Новый биосовместимый сплав на основе никелид-титана для медицинских целей. В сб.: Материалы Международной конференции. Томск, 2001. С. 202. [Gyunter V.E. New biocompatible alloy based on titaniumnickelide for medical purposes. In collection: Materials of International conference. Tomsk, 2001. P. 202. (In Russ.)].

16. Материалы с памятью формы и новые технологии в медицине. Под ред. В.Э. Гюнтера. Томск: Изд-во «НПП «МИЦ», 2007. С. 4–12. [Materials with shape memory and new technologies in medicine. Ed. by V.E. Gyunter. Tomsk: MIC NPP Publishing House, 2007. Pp. 4–12. (In Russ.)].

17. Ходоренко В.Н., Гюнтер В.Э., Ясенчук Ю.Ф. и др. Металлические имплантационные материалы в медицине. Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в медицине. В сб.: материалы Международной конференции. Томск, 2004. С. 25–7. [Khodorenko V.N., Gyunter V.E., Yasenchuk Yu.F. et al. Metal implant materials in medicine. Biocompatible materials with shape memory and new technologies in medicine. In collection: Materials of International conference. Tomsk, 2004. Pp. 25–7. (In Russ.)].

18. Гюнтер В.Э. Закон запаздывания – основной закон биологической совместимости. В кн.: Биосовместимые материалы и имплантаты с памятью формы. Томск, 2001. С. 5–8. [Gyunter V.E. Law of delay as the major law of biological compatibility. In book: Biocompatible materials and implants with shape memory. Tomsk, 2001. Pp. 5–8. (In Russ.)].

19. Плотников В.В., Чинарев Ю.Б., Ручкин В.И. и др. Устройства и аппараты с эффектом «памяти» формы в гастроэнтерологии и колопроктологии. Материалы Всероссийской конференции хирургов. Тюмень, 2003. С. 142. [Plotnikov V.V., Chinaryov Yu.B., Ruchkin V.I. et al. Devices and units with shape “memory” effect in gastroenterology and coloproctology. Materials of the All-Russian conference of surgeons. Tyumen, 2003. P. 142. (In Russ.)].

20. Устинова Е.Ю. Компрессионные анастомозы имплантатами с памятью формы в хирургии толстой кишки: экспериментально-клиническое исследование. Автореф. дис. ... канд. мед. наук. Воронеж, 1996. 213 с. [Ustinova E.Yu. Compression anastomosis with implants with shape memory in the colon surgery: experimental and clinical research. Author’s abstract of thesis ... of candidate of medical sciences. Voronezh, 1996. 213 p. (In Russ.)].

21. Матещук В.П. Наиболее простая и совершенная методика заживления ран кишечника. Дис. ... д-ра мед. наук. Ярославль, 1945. 492 с. [Mateshchuk V.P. The simplest and perfect procedure of healing of intestine wounds. Thesis ... of doctor of medical sciences. Yaroslavl, 1945. 492 p. (In Russ.)].

22. Гланц С. Медико-биологическая статистика. Пер. с англ. М.: Практика, 1999. 459 с. [Glants S. Biomedical statistics. Translation from english. Moscow: Praktika, 1999. 459 p. (In Russ.)].

23. Freyman T.M., Yannas I.V., Yokoo R., Gibson L.J. Fibroblast contraction of collagen-GAG matrix. Biomaterials 2001;22(21):2883–91.

24. Duce A.M., Badia de Yébenes A., Garcés G., Moreno González-Bueno C. Instrument for dilatation of stenotic colorectal anastomosis. Dis Colon Rectum 1990;33(2):160–1.

25. Егиев В.Н. Волшебный мир сшивающих аппаратов. М.: Центр, 1995. 176 с. [Egiev V.N. Wonderful world of suturing devices. Moscow: Center, 1995. 176 p. (In Russ.)].

26. Pezzuolli G. Anastomoses circulaires par compression. Une nouvelle pince mecanique. Lyon Chir 1988;2:180–2.

27. Pezzuoli G., Rebuffat C., Rosati R. Use of a new compression circular mechanical stapler in surgery of the large intestine. G Chir 1990;11(3):107–10.

28. Rosati R., Rebuffat C., Pezzuoli G. A new mechanical device for circular compression anastomosis. Ann Surg 1988;207(3):245–52.

29. Тимербулатов В.М., Гайнутдинов Ф.М., Куляпин А.В. и др. Реконструктивновосстановительные операции при кишечных стомах. Актуальные проблемы колопроктологии. Тезисы докладов 1-го Cъезда колопроктологов России с международным участием. Самара, 2003. С. 371–2. [Timerbulatov V.M., Gaynutdinov F.M., Kulyapin A.V. et al. Reconstructive and restorative surgery for intestinal stomas. Actual coloproctology issues. Theses of reports at the 1st Assembly of coloproctologists of Russia with international participation. Samara, 2003. Pp. 371–2. (In Russ.)].

30. Савченко Н.Ф., Ходаков В.В., Реброва Е.А., Кузьмин С.Н. Опыт применения компрессионных анастомозов при восстановлении непрерывности толстого кишечника у больных после операции Гартмана. Актуальные проблемы колопроктологии. Тезисы докладов конференции. Волгоград, 1997. С. 148–50. [Savchenko N.F., Khodakov V.V., Rebrova E.A., Kuzmin S.N. Experience of application of compression anastomosis for recovery of continuity of the colon in patients after the hartmann surgery. Actual coloproctology issues. Theses of reports at the conference. Volgograd, 1997. Pp. 148–50. (In Russ.)].

31. Wullstein C., Gross E. Compression anastomosis (AKA-2) in colorectal surgery: results in 442 consecutive patients. Br J Surg 2000;87(8):1071–5.

32. Сухов Б.С., Разбирин В.Н., Александров К.Р. и др. Опыт передних резекций прямой кишки при раке с использованием сшивных аппаратов для наложения круговых компрессионных анастомозов АСК-29. Актуальные проблемы колопроктологии. Тезисы докладов 1-го Съезда колопроктологов РФ. Самара, 2003. С. 296–7. [Sukhov B.S., Razbirin V.N., Alexandrov K.R. et al. Experience of anterior resection of the rectum for cancer with the use of ASC-29 suturing devices for application of circular compression anastomoses. Actual Coloproctology issues. Theses of reports at the 1st Assembly of coloproctologists of the Russian Federation. Samara, 2003. Pp. 296–7. (In Russ.)].

33. Яковлев С.И. Компрессионные анастомозы в желудочно-кишечной хирургии. Дис. ... д-ра мед. наук. М.,1995. 220 с. [Yakovlev S.I. Compression anastomoses in gastrointestinal surgery. Thesis ... of doctor of medical sciences. Moscow, 1995. 220 p. (In Russ.)].

34. Кузьмин-Крутецкий М.И. Колоноскопия в диагностике и лечении хирургических заболеваний толстой кишки. Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. СПб., 1998. 43 с. [Kuzmin-Krutetskiy M.I. Colonoscopy in diagnostics and treatment of surgical diseases of the colon. Author’s abstract of thesis ... of doctor of medical sciences. Saint Petersburg, 1998. 43 p. (In Russ.)].

35. Мышкин К.И., Долгушин Н.Е., Франкфурт Л.А. Использование однорядного шва в хирургии желудочно-кишечного тракта. Хирургия 1991;7:57–9. [Myshkin K.I., Dolgushin N.E., Frankfirt L.A. Use of One-row suture in surgery of the gastrointestinal tract. Khirurgiya = Surgery 1991;7:57–9. (In Russ.)].

36. Fundamentals of Anorectal surgery. D.E. Beck, D.S. Wexner (eds.). New York: Mc Graw-Hill Inc., 1992. 304 p.

37. Di Castro A., Biancari F., Brocato R. et al. Intestinal anastomosis with the biofragmentable anastomosis ring. Am J Surg 1998;176(5):472–4.

38. Wang S.M., Lai I.R., Liang J.T., Chang K.J. Colorectal surgeryusing a biofragmentable anastomotic ring. J Formos Med Assoc 1996;95(10):798–801.

39. Мысливцев С.В., Плотников В.В., Чинарев Ю.Б. Компрессионный колоректальный анастомоз аппаратом АКШ. Медицина и охрана здоровья-98. Тезисы докладов Международного симпозиума. Тюмень, 1998. С. 94. [Myslivtsev S.V., Plotnikov V.V., Chinaryev Yu.B. Compression colorectal anastomosis with ACS devices. Medicine and health care-98. Theses of reports at the International symposium. Tyumen, 1998. P. 94. (In Russ.)].