Научная статья на тему 'Гистотопографические и биомеханические особенности твёрдой оболочки головного мозга человека'

Гистотопографические и биомеханические особенности твёрдой оболочки головного мозга человека Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
273
87
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТВЕРДАЯ ОБОЛОЧКА ГОЛОВНОГО МОЗГА / БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ ТВЕРДОЙ ОБОЛОЧКИ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Вовк О. Ю., Журавлёва Ю. П.

В статье приводятся данные исследований гистотопографичних и биомеханических особенностей твердой оболочки головного мозга человека. Установлено наличие трех гистологических слоев, два из которых представлены коллагеновыми волокнами, а один, средний, эластичными. С целью исследования биомеханических свойств была использована разрывная машина. Данные, полученные в ходе исследований, обработанные графико-математически. Проводилось одноосное растяжение образцов. С помощью разрывной машины устанавливались следующие данные: относительное удлинение в%, усилия при относительном удлинении на 10% в кг, разрушающая нагрузка при разрыве в кг, напряжение при разрыве в Н/мм2. Предел прочности Тогме (кг/мм2) определяли отношением нагрузки, необходимого для разрыва испытуемого образца (Р, кг) к плоскости его поперечного сечения в зоне разрыва (F, мм2).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Вовк О. Ю., Журавлёва Ю. П.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Гистотопографические и биомеханические особенности твёрдой оболочки головного мозга человека»

3. Божков А. И. Сдерживающая рост диета вызывает различные стратегии адаптации организма молодых и взрослых животных / А. И. Божков, А. И. Длубовская, В. А. Малеев // Успехи геронтологии. - 2006. -№ 19. - С. 36-43.

4. Голубчиков М. В. Статистичний огляд захворюваності населення України на хвороби органів травлення / М. В. Голубчиков // Сучасна гастроентерологі та гематологія. - 2000. - №1. - С.17-20.

5. Дзеранова Л. Минирин в лечении водно-электролитных нарушений / Л. Дзеранова // Врач. - 2003. -№6. - С. 47-51.

6. Западнюк В. И. Лабораторные животные / В. И. Западнюк, И. П. Западнюк, Е. А. Захария. - К.: Выща школа, 1985. - 385 с.

7. Паламарчук О. В. Морфофункціональні зв'язки в процесі фармакологічної корекції при токсичних ураженнях печінки / О. В. Паламарчук // Вісник морфології. - 2002. - №8. - С. 73-78.

8. Пентюк А. А. Поражение печени ксенобиотиками / А. А. Пентюк, Л. В. Мороз, О. В. Паламарчук // Современные проблемы токсикологии. - 2001. - №2. - С. 8-16.

9. Природные антиоксиданты - как гепатопротекторы / Н. Д. Бунятан, О. А. Герасимова, Т. С. Сахарова, Л. В. Яковлева // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 1999. - Т. 62, № 2. - С. 64-67.

10. Alex G. Cuenca. Calorie Restriction Influences Cell Cycle Protein Expression and DNA Synthesis during Liver Regeneration / Cuenca G. Alex, Cress W. Douglas, Good A. Robert // Experimental Biologi and Medicine. - 2001. - Vol.226. - P. 1061-1067.

11. Argenti D. A pharmacokinetic and pharmacodynamic comparison of desmopressin administered as whole, chewed and crushed tablets, and as an oral solution / D. Argenti, D. Ireland, D.L. Heald // J. Urol. -2001. - May; 165(5). - P. 1446-1451.

12. Brechignac F. Protection of the environment: haf to position radioprotection in on ecological risk assesment perspective / F. Brechignac // Sci Total Environ. - 2003. - №307. - P. 35-54.

УЛЬТРАСТРУКТУРА ПЕЧІНКИ ЗРІЛИХ ЩУРІВ ЗА ДІЇ ГІПЕРГІДРАТАЦІЇ ВАЖКОГО СТУПЕНЮ В УМОВАХ ЗАСТОСУВАННЯ МЕКСИДОЛУ І.В. Болотна

У дослідах на білих безпорідних щурах-самцях зрілого віку вивчали вплив загальної гіпергідратації організму важкого ступеню на ультрамікроскопічну будову паренхими печінки в умовах застосування мексидолу як гепатопротектора. Дійшли висновку, що мексидол значно зменшує морфофункціональні зміни в печінці. зрілих щурів.

Ключові слова: гіпергідратація, мексидол, печінка, щурі.

ULTRASTRUCTURE OF MATURE RATS ' LIVER AT THE ACTION OF HIGH RATE HYPERHYDRATION BY USING MEXIDOL Bolotna I.V.

On investigation white bredless mature male rats the influence of high rate general hyperhydration of the organism on ultramycrosco-pic structure of hepatic parenchema by using mexidol as hepatoprotector was studied. It was estimated that mexidol reduced considerably mor-phofunctional changes in the liver of mature rats.

Key words: hyperhydration, mexidol, liver,

rats.

УДК 57.087:611.819.5

ГИСТОТОПОГРАФИЧЕСКИЕ И БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТВЁРДОЙ ОБОЛОЧКИ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА

Статья является частью научно-исследовательской работы кафедры в свете темы «Вікові, індивідуальні та краніотопографічні особливості взаємовідносин судин мозкового та лицьового відділів голови та їх практичне значення» (№ 0104U002192).

В настоящее время для исследования твёрдой оболочки головного мозга (ТОГМ) применяется множество методик. Для измерения линейных параметров производится морфометрия ТОГМ с помощью различных инструментов (штангенциркуль, планиметр, устройство для изучения изолированной твёрдой оболочки головного мозга, предложенное нами № u 2009 01630 от 2009г. Для измерения толщины ТОГМ и её образований применяются различные типы микрометров (электронный, типа МК и др.) [3, 8, 9, 12]. Для

изучения синусов ТОГМ используются следующие методики: синусометрия; инъекция синусов и вен ТОГМ различными препаратами (тушью, акрилатами, латексом и др.); просветление с помощью эпоксидной смолы; изготовление коррозионных препаратов; макро- и микропрепарирование; рентгенография; создание гистотопографических серийных срезов; трахимикроскопия по М.А. Барону (1963) [1, 2, 8, 9]. Биомеханические свойства ТОГМ человека исследуются с помощью разрывных машин либо специальных устройств, действующих по принципу разрывной машины [4, 5, 13, 14]. С их помощью можно установить основные биомеханические параметры ТОГМ и её производных: растяжимость, тканевое удлинение, прочности. Современные разрывные машины позволяют с высокой точностью определять необходимые параметры, поскольку являются электронными устройствами с пневматической передачей, имеют собственное программное обеспечение и обеспечивают выведение на экран монитора числовых и графических данных.

Проведённые исследования являются важными, поскольку ТОГМ является универсальным пластическим материалом, широко применяемым в нейрохирургии, кардиохирургии, хирургии аорты и артерий, а также в травматологии, офтальмологи и стоматологии [6, 7, 11].

Целью работы было установить связь между гистотопографией ТОГМ и её биомеханическими свойствами.

Материал и методы исследования. Исследования выполнены на 20 тотальных и фрагментарных препаратах ТОГМ, взятых у трупов людей зрелого и старческого возрастов обоих полов, смерть которых не была связана с заболеваниями головного мозга или черепно-мозговой травмой. Применены тотальная морфометрия и синусометрия, макро - и микропрепарирование нативных и расслоённых препаратов ТОГМ и серия биомеханических испытаний. После изъятия препараты хранились 12-24 часа в 1% растворе формалина, а затем проводились биофункциональные исследования. Для определения механических свойств ТОГМ применялась современная разрывная машина модели BZ 2,5 TN1S (рис.1).

Для биомеханических испытаний на разрывной машине вырезались участки ТОГМ размером 100x30 мм, либо 50x30 мм в тех участках, где невозможно изготовить длинные образцы (намёт мозжечка, базальная поверхность), а также измерялась толщина образца в будущей зоне разрыва с помощью микрометра с ценой деления 0,01 мкм. При этом производилось одноосное растяжение образцов. С помощью разрывной машины устанав -ливались следующие данные: относительное удлинение в %, усилие при относительном удлинении на 10% в кг, разрушающая нагрузка при разрыве в кг, напряжение при разрыве в Н/мм2. Предел прочности ТОГМ (кг/мм2) определяли отношением нагрузки, необходимой для разрыва испытуемого образца (Р, кг) к площади его поперечного сечения в зоне

Рис.1. Внешний вид разрывной машины типа BZ 2,5 TN1S.

Площадь поперечного сечения в зоне разрыва определялась по формуле: F= Lxh, где L - длина поперечного сечения участка, подлежащего разрывному действию, h -толщина образца в зоне разрыва. Нагрузку в кг вычисляли по формуле: Р = R/10, где R -напряжение при разрыве в Н/мм2, а 10 - это количество Ньютонов в 1 кг. Скорость движения подвижного зажима разрывной машины составляет 100 мм в минуту.

Полученные данные заносились в специально разработанные протоколы исследования и производился их графико-математический анализ.

Результаты иследования и их обсуждение.

Установлено, что гистологическую основу ткани ТОГМ составляют слои расположенных пучками коллагеновых волокон. Наиболее выраженным является наружный утолщённый слой, состоящий из перекрещивающихся и переплетающихся пучков коллагеновых волокон.

Гистологическую каркасность этого слоя обеспечивают, в среднем, 5-6 слоёв пучков коллагеновых волокон, имеющих продольную, поперечную и косую ориентацию с характерными участками наслоений. В глубокой части этого слоя располагаются сосудистые образования, формирующие артерио-венозные сети с отдельными извитыми стволиками, петлями и окончаниями. Наряду с этим выделяется внутренний, более тонкий слой коллагеновых волокон, обычно имеющий, в свою очередь, 2-3 слоя пучков коллагеновых волокон различной ширины. Для них характерна продольная направленность. Между вышеупомянутыми слоями встречаются включения отдельных эластических волокон, имеющих переплетения с пучками коллагеновых волокон.

Толщина конвекситальной поверхности ТОГМ по мере удаления от верхнего сагиттального синуса (ВСС) постепенно уменьшается от 0,57-0,63 мм в парасинусной зоне до 0,43-0,55 мм в наиболее выпуклой части конвекситальной поверхности. Она увеличивается до 0,41±0,67 мм по мере перехода конвекситальной поверхности на внутреннее основание черепа (табл.1).

Таблица 1

____________Биомеханические параметры различных участков ТОГМ_________________

Участок конвекситальной поверхности Толщина, мм Относительное удлинение,% Предел прочности, кг/мм2

Парасинусная зона 0,57 - 0,63 20,2 - 39,8 0,42 - 0,425

Наиболее выпуклая часть конвекситальной поверхности 0,43 - 0,55 19,5 - 32,3 0,43 - 0,49

Латеральная часть конвекситальной поверхности 0,41 - 0,67 13,3 - 35,3 0,29 - 0,389

По мере удаления от ВСС снижаются показатели относительного удлинения образцов ТОГМ: 20,2 - 39,8% в парасинусной зоне; 19,5 - 32,3% - в наиболее выпуклой части конвекситальной поверхности ТОГМ;13,3 - 35,3% -в наиболее латеральной её части. Предел прочности образцов ТОГМ в первой зоне составляет, в среднем, 0,42 - 0,425 кг/мм2, а на самом выпуклом участке конвекситальной поверхности предел прочности достигает 0,43 - 0,49 кг/мм2. В латеральной части конвекситальной поверхности предел прочности не превышает 0,29 - 0,389 кг/мм2.

Согласно наших данных, средняя толщина серпа головного мозга (СГМ) составляет

0.45.- 0,57 мм, при этом относительное удлинение его образцов составляет, в среднем, 25,3 -30,25%. Предел прочности СГМ варьирует в пределах от 0,22 до 0, 37 кг/мм2. Средняя толщина намёта мозжечка обычно равна 0,53 - 0,67 мм, а относительное удлинение составляет, в среднем, от 9,3 до 12,2 %. При этом предел прочности для этого отростка ТОГМ составляет от 0,21до 0,42 кг/мм2.

'////&№&?№//////////////////////////////////////////////////,

1. Наибольшей прочностью обладает часть ТОГМ, которая расположена в парасагиттальной зоне. Несмотря на большую толщину СГМ и намёта мозжечка, они обладают меньшей прочностью. По всей видимости, это связано со структурными особенностями различных участков ТОГМ и различной направленностью пучков коллагеновых волокон.

2. Конвекситальная поверхность ТОГМ является наиболее прочным отделом, так как выполняет защитную функцию для поверхности головного мозгам и представлена тремя слоями соединительнотканных волокон.

3. СГМ и намёт мозжечка представлены менее выраженными слоями соединительнотканных волокон и не несут таких нагрузок как конвекситальная поверхность, находясь между полушариями головного мозга.

4. Наиболее целесообразным является применение в хирургии трансплантатов из конвекситальной поверхности ТОГМ, особенно расположенной в парсинусной зоне.

Песпективы дальнейших исследований в данном направлении. В дальнейшем планируется подробно изучить биомеханические свойства ТОГМ для обоснования рациональной пластики различных участков ТОГМ при заболеваниях и травматических повреждениях головного мозга.

1. Барон М.А. Функциональная стереоморфология мозговых оболочек: Атлас I Барон М. А., Майорова Н. А. - М.: «Медицина», 1982. - 352 с.

2. Вовк Ю. Н. Современные методы исследования венозного компонента сосудистой системы головы I Ю. Н. Вовк, Т. А. Фоминых II Український медичний альманах, 2000. - Том 3, №6. С. 203-207.

3. Добровольский Г.Ф. Ультраструктура оболочек головного мозга I Г. Ф. Добровольский II Архив анатомии, гист. и эмбриологии, 1980. - №8. С. 28-39.

4. Живодёров Н. Н. Механические свойства твёрдой мозговой оболочки головного мозга человека I Н. Н. Живодёров, Н. Н. Завалишин, А. К. Ненюков II Судебно-медицинская экспертиза, 1983. - №1. С. 36-37.

5. Королёв Б. А. Использование твёрдой мозговой оболочки в хирургии аорты и артерий I Б. А. Королёв, М. Ю. Аверьянов, Ю. А. Аверьянов II Хирургия, 2000. - №10. С. 8-11

6. Новый способ вестибулопластики при мелком преддверии полости рта I Х. Х. Мухаев, Ю. В. Ефимов, Е. Н. Ярыгина [и др.] II Бюллетень Волгоградского научного центра РАМН, 2008. - №2. С. 55-56.

7. Огнев Б.В. К методике инъекции и изучения кровеносных сосудов центральной и периферической нервной системы I Огнев Б. В. - М. : Издат. академии мед. наук СССР, 1950. - С. 5-37.

8. Огнев Б. В. Топографическая и клиническая анатомия I Огнев Б. В., Фраучи В. Х. - М. : МЕДГИЗ, 1960. - 579 с.

9. Пуриня Б. А. Биомеханика крупных кровеносных сосудов человека I Пуриня Б. А., Касьянов В. А. -Рига: «Зинатне», 1980. - 260 с.

10. Родин Ю. А., Родин А. Ю. Лечение варикозных язв голеней с помощью ксеногенной твёрдой мозговой оболочки животных I Родин Ю. А., Родин А. Ю. II Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова, 2003. - №6. С. 25-26.

11. Роскин Г. И. Микроскопическая техника I Роскин Г. И. - М.: «Советская наука», 1946. - 327 с.

12. Строение и физико-механические свойства твёрдой мозговой оболочки в возрастном аспекте I В. И. Зяблов, Ю. Н. Шаповалов, К. Д. Тоскин, В. В.Ткач II Архив анатомии, гистологии и эмбриологии, 1982. - №3. С. 29-36

13. Maikos JT. Mechanical properties of dura mater from the rat brain and spinal cord I Maikos JT, Elias RA, Shreiber DI. II J. Neurotrauma. 2008. Jan; 25(1):38-51.

14. The mechanical properties of human dura mater and the effects of storage media I R van Noort, T. R. P. Martin, M. M. Black [et al.] II Biomaterials. 1981 Jan;2(1):41-5.

ГІСТОТОПОГРАФІЧНІ ТА БІОМЕХАНІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ТВЕРДОЇ ОБОЛОНИ ГОЛОВНОГО МОЗКУ ЛЮДИНИ Вовк О.Ю., Журавьова Ю.П.

У статті приводяться дані досліджень гістотопографічних та біомеханічних особливостей твердої оболони головного мозку людини. Встановлено наявність трьох гістологічних шарів, два з яких представлені колагеновими волокнами, а один, середній, еластичними. З метою дослідження біомеханічних властивостей була використана розривна машина. Дані, отримані під час досліджень, оброблені графіко-математично. Проводилось одноосьове розтягнення зразків. За допомогою розривної машини встановлювались наступні дані: відносне подовження у %, зусилля при відносному подовженні на 10% у кг, руйнівне навантаження при розриві у кг, напруга при розриві у Н/мм2. Межу міцності ТОГМ (кг/мм ) визначали відношенням навантаження, необхідного для розриву піддослідного зразка (Р, кг) до площини його поперечного перетину у зоні розриву (Р, мм2).

Ключові слова: тверда оболона головного мозку, біомеханічні властивості, межа міцності твердої оболони головного мозку.

HISTOTOPOGRAPHICAL AND BIOMECHANICAL CHARACTERISTICS OF HUMAN’S DURA MATER OF THE BRAIN Vovk O.Y., Zhuravlova I.P.

This article describes the research of hystotopographic and biomechanical

characteristics of human’s dura mater of the brain. We found, that dura mater of the brain has three layers. Two of them consist of kollagenous fibres and one, the average, of elastic fibers. For the study of biomechanical characteristics of dura mater we used breaking machine. Data, received in the tests, processed using the graphico-mathematical analysis. Was performed uniaxial tension of specimens. With the breaking machine, the following data were received: elongation at%, load at elongation of 10% per kg, breaking load in kg, tension at break in N/mm2. Tensile strength (kg/mm2) of dura mater was calculated by the relation of load needed to break the test sample (P, kg) to the square of its cross-sectional area of the gap (F, mm2).

Key words: dura mater of the brain, biomechanical properties, tensile strength of dura mater of the brain.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.