CC BY
49
Электромагнитные неионизирующие излучения малой мощности (ЭМИ ММ) в экспериментальной медицине и биологии
ID: 2012-06-27-A-1544 Оригинальная статья
Филимонова Г.Н.
Экспериментальное обоснование использования электромагнитного излучения низкой интенсивности при дозированном удлинении голени
ФГБУ "РНЦ "ВТО" им. ак. Илизарова" Минздравсоцразвития России, Курган, Россия
ID: 2012-06-529-A-1576
Filimonova G.N.
Experimental substantion for using electromagnetic low intensive radiation during dosed lower leg lengthening
Russian Ilizarov Scientific Center for Restorative Traumatology and Orthopaedics, Kurgan, Russia
Резюме
Воздействие микроволновой магниторезонансной терапии на область регенерата при дистракции голени собак по 1,0 мм вдень с 4-х кратной дробностью, оказывает положительное воздействие на параоссальные ткани. В мышцах снижается степень склеротизации, достоверно возрастает число микрососудов и миоцитов, в том числе малого диаметра, формируются «кластеры» из мелких и крупных волокон, наблюдается интенсивная регенерация мышечной ткани.
Ключевые слова: дистракция голени, мышцы, микроволновая магниторезонансная терапия
Abstract
The microwave magnetic resonance therapy has a positive effect on the paraosseous tissues of the regenerate bone area during tibial distraction I dogs with the daily rate of 1 mm produced with daily frequency of 4 steps. The degree of sclerosis in muscle decreases and the number of microvessels and myocytes significantly increases, including the ones of a smaller diameter. Clusters of fibers of smaller and bigger diameter are formed, and ntensive muscle tissue regeneration is noted.
Key words: electromagnetic low intensive radiation, leg lengthening
Contact e-mail: malina63fil@yandex.ru
Русская версия
Введение
К числу нерешенных проблем в процессе оперативного удлинения конечности, в том числе косметической хирургии, относится минимизация негативных последствий, возникающих в мягких тканях. Известно, что под влиянием растяжения в параоссальных тканях нарастают нарушения внутриорганного кровообращения, приводящие к гипоксии в тканевых структурах [3]. В этих условиях невозможен доступ противогипоксических препаратов к мышцам, повреждения в которых носят очаговый характер. Основной механизм усиления аэробного энергообеспечения в условиях гипоксии связан с использованием магниторезонансных явлений в хромопротеинах [1]. Для решения задачи энергетической коррекции гемопротеинов С.Н. Даровских было разработано устройство (Пат. 1831343) микроволновой магниторезонансной терапии (ММРТ), излучающее сложномодулированный поток
электромагнитной энергии в диапазоне частот 4,1...4,3 ГГц с плотностью потока, не превышающей 100 мкВт/см2. Данное устройство при лечении различных заболеваний детей и взрослых показало высокую его эффективность [2]. Выше перечисленное послужило основой эксперимента, целью которого являлась оценка корректирующего воздействия ММРТ на параоссальные ткани при дистракции голени у взрослых собак.
Целью исследования: оценка корректирующего воздействия ММРТ на параоссальные ткани при дистракции голени у взрослых собак.
Материалы и методы
Выполнены эксперименты на 4 взрослых собаках, которым после открытой остеотомии в течение 28 дней производили дозированное удлинение голени по 1,0 мм с 4-кратной дробностью, период фиксации составил 60-80 дней, после снятия аппарата - 1 месяц. Экспериментатор - д.м.н. Ерофеев С.А. В опытной группе (n=2) осуществляли сеансы ММРТ запатентованным устройством: электромагнитное излучение направлялось на область формирования дистракционного регенерата [4]. После операции первые 5 дней сеансы проводили 2 раза по 10 минут, до 14 дней дистракции - однократно по 10 минут, в периоде фиксации 15-30 дней возобновляли однократные 10 минутные сеансы. В контрольной группе сеансов не проводили (n=2). Осуществляли морфологические исследования передней большеберцовой мышцы через 30 суток после снятия аппарата. Поперечные криостатные срезы (активность АТФ-азы) и проекционный микроскоп "Visopan" (Австрия) использовали для стереологического анализа, рассчитывали объемную (VV), поверхностную (SV), численную плотность (NA) миоцитов и микрососудов, относительный объем эндомизия. Достоверность отличий оценивали на основании критерия Стьюдента (Р<0,05).
Результаты и обсуждение
На поперечных срезах передней большеберцовой мышцы опытной группы наблюдались самые разнообразные диаметры миоцитов, сгруппированные в «кластеры» по диаметрам (группы мелких волокон чередовались с группами волокон больших диаметров), в участках с мелкими миоцитами наблюдались многочисленные микрососуды. Наличие миоцитов и сосудов малого
Бюллетень медицинских Интернет-конференций (ISSN 2224-6150) 2012. Том 2. № 6
диаметра свидетельствовало о неоваскуло- и неомиогистогенезе. Микрососуды распределялись крайне неравномерно в различных фрагментах мышцы: в отдельных полях зрения наблюдалась многочисленность, в других - картина не отличалась от группы контроля. Миоциты опытной группы характеризовались скоплениями крупных ядер со светлой кариоплазмой и четким ядрышком, что указывало на активацию процессов репаративной регенерации.
В результате стереологического анализа (табл. 1) установлено, что объемная и поверхностная плотность мышечных волокон достоверно не различались в группах сравнения, однако их численная плотность была достоверно выше (Р<0,05) в группе с ММРТ. Относительный объем микрососудов в опытной группе был в 1,5 раза ниже (Р<0,05) при достоверно большей поверхностной и численной их плотности (160% от контроля). Данные цифры могут свидетельствовать о венозном полнокровии в мышцах контрольной группы и вазоконстрикторном эффекте в микрососудах опытной группы с раскрытием резервных и/или появлением новообразованных. Последнее является положительным фактором, обеспечивающим трофику мышцы, ослабления в ней негативных явлений, вызванных гипоксией. Наряду со снижением объемной плотности микрососудистого русла в группе с применением ММРТ, была существенно уменьшена объемная доля эндомизия (в 2,8 раза) и, соответственно, увеличена объемная плотность миоцитов, выполняющих основную функцию мышц - сокращение.
Таблица 1. Значения стереологических параметров передней большеберцовой мышцы
Параметры
Группы £ > > £ > СО NAmf VVmv SVmv NAmv VVend
3 3 2 3 -2 3 3 2 3 -2 33
mm /mm mm /mm mm mm /mm mm /mm mm mm /mm
Опытная 0,8995 ±0,0077 * Ю 0, 1 +1 ,2 UD 5 1 * 8 2 0 ,0 О +1 2 7 2 ,0 0 * ,0 7, 3 +1 ,7 2, 3 9 ,9 7, 2 ± О) 0, 7 0 1 1171,0±41,4* 0,083±0,007*
Контрольная 0,7239 ±0,0080 1061,5 ±15,5 843,6 ±22,8 0,0420±0,0022 98,9±6,8 737,9±11,3 0,234±0,005
Примечание: *(р<0,05) - достоверность отличий показателя в опытной и контрольной группах животных.
Заключение
1. При использовании ММРТ в условиях дистракции существенно снижается степень склеротизации мышц, наблюдаются признаки неомио- и неоваскулогистогенеза.
2. Положительные эффекты в мышцах свидетельствует о перспективности применения устройств ММРТ в травматологии/ортопедии.
Литература
1. Даровских С.Н. Некоторые аспекты информационного подхода в физиотерапии / С.Н. Даровских, А.Н. Узунова, В.М. Бойцов, А.А. Разживин // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2002. - №12. - С. 27-32.
2. Узунова А.Н. Влияние микроволновой магниторезонансной терапии на активность гликолиза при пневмонии у детей раннего возраста / А.Н.
Узунова, Н.В. Горлова, С.Н. Даровских // 10-й Национальный конгресс по болезням органов дыхания. - СПб., 2000.
3. Шевцов, В.И. Гистологический анализ морфологических проявлений в скелетных мышцах экспериментальных животных при удлинении голени по Илизарову / В.И. Шевцов, Н.К. Чикорина, С.А. Ерофеев // Гений ортопедии. - 1999. - №2. - С. 72-75.
4. № патента 1831343: Способ лечения хронической нейросенсорной тугоухости у детей / Узунова А. Н., Кофанов Р. В., Даровских С. Н., Черныш Н.Н.
// Россия, Бюл. №28, 1993.
English version
Introduction
Minimizing the negative consequences occurring in soft tissues during operative limb lengthening, including cosmetic lengthening, has been an unsolved problem yet. It is known that disorders of intraorganic blood circulation tend to increase in the paraosseous tissues under the effect of distraction and result in hypoxia of tissue structures [3]. Under such conditions, antihypoxic preparations are unable to reach the muscles that suffer focal disorders. The main mechanism of increasing aerobic energy supply under the conditions of hypoxia is associated with the use of magnetic resonance phenomena in chromoproteins [1]. In order to solve the task of energetic hemoprotein correction, S.N. Darovskikh developed a device for microwave magnetic resonance therapy (MMRT) that emits a complex modulated flow of electromagnetic energy with the frequency range of 4,1- 4,3.GHz and flow density that does not exceed 100 microwatt per cm2 (Patent № 1831343). The device has shown to be efficient for a number of medical conditions in children and adults [2]. The above facts were the ground for the experiment that was aimed at assessment of MMRT corrective effect on paraosseous tissues during tibial distraction in adult dogs.
Material and Methods
The experiment was performed on 4 adult dogs that underwent dosed tibial lengthening with daily rate of 1.00 mm, produced by 4 portions of 0.25 mm each during 28 days, followed by fixation period of 60-80 days and 1 month after the apparatus removal. The experiment was supervised by S.A. Erofeev. In the experimental group (n=2), the MMRT device was used and the electromagnetic radiation was directed to the distraction regenerate area [4]. The procedure was used twice a day for 10 minutes each during 5 postoperative days followed by one daily 10-minutes procedure during 14 distraction days, and then was resumed during 15-30 days of fixation. In the control group (n=2), the therapy was not used. The radiographic control was carried out throughout the entire experiment. The anterior tibial muscle was studied morphologically 30 days after the apparatus removal. Transverse cryostat sections (ATF phase activity) and VISOPAN (Austria) microscope were used for stereological analysis. Myocytes and microvessels volumetric (VV), superficial (SV), and numerical density (NA) were calculated as well as the relative volume of the endomyseum. Differential significance was evaluated with Student's test (P<0,05).
© Бюллетень медицинских Интернет-конференций, 2012.
www.medconfer.com
Results
In the transverse sections of the anterior tibial muscles of the experimental group, the myocytes featured different diameters and were clustered according to those diameters (groups of thin fibers were interchanged with the fiber groups of larger diameter). Numerous small vessels were noted in the regions of thin myocytes. The presence of small diameter myocytes and vessels was an evidence of neovascular and neomyohistogenesis. The microvessels were distributed extremely irregularly in various portion of the muscle: their great numbers were visualized in several areas while the other ones did not differ from the control group. The myoctes of the experimental group were characterized by accumulation of large regeneration nuclei featuring clear karioplasm that identified the reparative regeneration activation. The results of stereological analysis (Table 1) established that the volumetric and superficial myocyte densities did not differ significantly in the compared groups but their numerical density was significantly higher (P<0,05) in the MMRT group. The relative volume of microvessels in the experimental group was 1,5 fold lower (P<0,05) while their superficial and numerical density was significantly greater (160% of the control group). These values can prove the venous plethora in the control group muscles and vasoconstriction effect in the experimental group vessels with aperture of the reserve and/or newly formed ones. The latter is a positive effect that provides muscle trophics and weakens negative phenomena that were caused in it by hypoxia. Alongside with the decrease in the volumetric density of the microvessel bed, the endomyseum volume was 2,8 fold lower in the MMRT group and, consequently, the volumetric portion of myocytes that produce the main muscle function of contraction was increased.
Table 1. Stereological parameters of the anterior tibial muscle
Parameters
Group VVmf 33 mm /mm SVmf 23 mm /mm NAmf -2 mm VVmv 33 mm /mm SVmv 23 mm /mm NAmv -2 mm VVend 33 mm /mm
Experimental 0,8995 ±0,0077 1070,9 ±27,9 932,7±37,0* 0,0272±0,0028* 156,2±10,6* 1171,0±41,4* 0,083±0,007*
Control 0,7239 ±0,0080 1061,5 ±15,5 843,6 ±22,8 0,0420±0,0022 98,9±6,8 737,9±11,3 0,234±0,005
Примечание: *(р<0,05) - significant difference relative to the corresponding value of the control group animals.
Conclusions
1. The use of MMRT in the conditions of distraction decreases the edema of the tibia and considerably reduces the degree of muscle sclerosis; the manifestations of neomyo- and neovasculogenesis are noted.
2. The positive effects in the muscle prove the efficiency of MMRT use in traumatology and orthopaedics.
References
1. Darovskikh S.N. Aspects of information approach in physiotherapy/ S.N. Darovskikh, A.N. Uzunova, V.M. Boitsov, A.A. Razzhivin // Biomedical technologies and radioelectronics. - 2002. - No. 12. - P. 27-32.
2. Uzunova A.N. Effect of microwave magnetic resonance therapy on glycolysis activity in cases of pneumonia in young children / A.N. uzunova, N.V. Gorlova, S.N. Darovskikh // 10th National congress on respiratory system diseases. - St. Petersburg, 2000.
3. Shevtsov V.I. Histological analysis of morphological manifestations in the experimental animal skeletal muscles during tibial lengthening with the Ilizarov method / V.I. Shevtsov, N.K. S.A. Chikorina // Genij Ortopedii. - 1999. - No. 2. - P. 72-75.
