CC BY
62
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА___________
УДК 621.3.082.75
С. И. Геращенко, С. А. Мозеров, В. И. Никольский, С. М. Геращенко, Е. Г. Юткина
ИССЛЕДОВАНИЕ ДЖОУЛЬМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ИХ ВЗАИМОСВЯЗИ С МОРФОЛОГИЕЙ ВОСПАЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПРИ ПАНКРЕОНЕКРОЗЕ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Аннотация. Большая летальность больных при панкреонекрозе стимулирует хирургов к поиску новых, более эффективных способов ранней диагностики и прогнозирования течения данного заболевания. Нами использовалась для прогнозирования динамики гнойно-воспалительного процесса регистрация изменения биологических и электрохимических процессов, протекающих непосредственно в очаге воспаления. При проведении экспериментальной работы по оценке работы тока на секционном материале поджелудочной железы, пораженной панкреонекрозом, выявлена взаимосвязь джоульметрических параметров и морфологических изменений воспалительного процесса.
Ключевые слова: острый деструктивный панкреатит, диагностика панкеонек-роза, динамика воспалительного процесса, электрохимические и морфологические изменения.
Abstract. High death rate of patients at pancreonecrosis stimulates surgeons to search of new, more effective ways of early diagnostics and forecasting of a current of the given disease. By us it was used for forecasting of dynamics of pyoinflamma-tory process registration change of the biological and electrochemical processes proceeding directly in the centre of an inflammation. At carrying out of experimental work on a current assessment of works on a section material of the pancreas amazed pancreonecrosis, correlation of electrochemical and morphological changes of inflammatory process is revealed.
Keywords: acute destructive pancreatitis, diagnosis of pancreonecrosis, dynamics of pyoinflammatory process, electrochemical and morphological changes.
Введение
Острый панкреатит составляет около 12 % хирургической патологии. Летальность достигает 40 % при деструктивных формах.
Среди причин острого панкреатита следует отметить прием алкоголя, желчные камни, прием острой и жирной пищи; в патогенезе ведущую роль играет внутриацинарная активация протеолитических ферментов (трипсино-ген, химотрипсиноген, проэластаза и фосфолипаза А), которые ведут к само-перевариванию поджелудочной железы.
Прогноз при панкреонекрозе зависит как от объема поражения поджелудочной железы, распространенности гнойно-некротического процесса в самом органе и окружающих тканях, так и от степени иммунных нарушений у пациента.
Основанием для установления диагноза острого панкреатита (после исключения другой хирургической патологии) является сочетание минимум двух из следующих выявленных признаков:
а) типичная клиническая картина (интенсивные некупируемые спазмолитиками боли опоясывающего характера, неукротимая рвота, вздутие живота; употребление алкоголя, острой пищи или наличие ЖКБ в анамнезе и др.);
б) УЗИ (увеличение размеров, снижение эхогенности, нечеткость контуров поджелудочной железы; наличие свободной жидкости в брюшной полости);
в) лабораторные показатели (гиперамилаземия, гиперамилазурия);
г) высокая активность амилазы ферментативного экссудата (в 2-3 раза превышающая активность амилазы крови), полученного при лапароцентезе;
д) лапароскопические признаки острого панкреатита.
Однако визуально при лапароскопическом исследовании зачастую трудно оценить характер повреждения ткани поджелудочной железы и невозможно взять биопсийный материал для гистологического исследования, т.к. существует большая вероятность обострения патологического процесса. Другие перечисленные методы также не позволяют оценить объем некротических изменений в поврежденном органе.
Таким образом, относительная недоступность поджелудочной железы для непосредственного изучения и неспецифическая клиника заставляют специалистов искать другие подходы к исследованию поджелудочной железы при различных патологических состояниях.
Одним из направлений исследований, позволяющих вплотную приблизиться к возможности прогнозирования динамики гнойно-воспалительного процесса, является изучение биологических и электрохимических процессов, протекающих непосредственно в очаге воспаления [1]. Электрические свойства любых биологических объектов изменяются при действии различных физических и химических факторов внешней и внутренней среды организма: температуры, объема, концентрации электролитов, содержания элементов крови, изменения структурных параметров тканей и др. [2].
В связи с этим для решения задач оценки состояния биологических объектов предложен джоульметрический метод, обладающий высокой чувствительностью и позволяющий увеличить количество информативных признаков при малых временных затратах.
В джоульметрии производится оценка значений работы, затрачиваемой внешним источником электрической энергии на перевод исследуемого объекта из одного состояния в другое. Для оценки и прогнозирования динамики гнойно-воспалительного процесса на кафедре медицинских приборов и оборудования Пензенского государственного университета разработан метод прямой джоульметрии и устройство для его осуществления [3], на использование которых получено разрешение Минздрава РФ (протокол № 10 от 18.11.93) (Геращенко С. И. и соавт., 1993).
В основу джоульметрического метода положено соответствие между работой, совершаемой внешним источником электрической энергии в иссле-
дуемом объекте, и изменением состояния исследуемого объекта. Если в качестве внешнего воздействия использовать ток I (V), а в качестве параметра, характеризующего состояние объекта, - изменение межэлектродного напряжения и(V) во времени, то значения работы Л^) на временном интервале от ^
до t2 можно определить на основании следующей зависимости:
Значение произведенной работы тока Л(V) находится на основании обработки зависимостей тока I(V) и напряжения и(V) во времени. По изменению параметра работы тока во времени можно судить о динамике гнойновоспалительного процесса.
Джоульметрический метод контроля состояния биологических объектов успешно применяется при исследовании биожидкостей при абсцессах живота [1], в оториноларингологической практике при воспалительных заболеваниях околоносовых пазух [4], для оценки состояния костной ткани при переломах и удлинении конечности [5], для определения границ резекции органа при удалении из них новообразования [6].
Цель исследования: выявить взаимосвязь джоульметрических и морфологических изменений воспалительного процесса при панкреонекрозе.
Нами проведена экспериментальная работа по оценке джоульметриче-ских параметров на секционном материале поджелудочной железы, пораженной панкреонекрозом. Работа заключалась в выявлении взаимосвязи между снятыми вольтамперными характеристиками, макроскопической и микроскопической картинами.
Морфологическое исследование проводилось на кафедре патологической анатомии Пензенского государственного университета. У трупов трех пациентов, умерших от панкреонекроза, при аутопсийном исследовании препарировали поджелудочную железу. Макроскопические изменения, выявленные нами, мы разделили на три группы:
1) визуально малоизмененная поджелудочная железа с макроскопическими признаками отечного панкреатита;
2) нечетко дифференцированные изменения в ткани железы: имеются отечные участки и вкрапления некроза;
3) явно выраженные некротические изменения.
На рис. 1 приведен внешний вид джоульметрического прибора для оценки динамики гнойно-воспалительных процессов.
Принцип действия прибора основан на измерении межэлектродного напряжения на датчике и(V) на временном интервале от ^ до t2. При известных значениях постоянного тока, коммутируемого на датчик, значения работы Л()) оценивались по зависимости (1).
При настройке на определенные уровни тока прибор позволяет отслеживать динамику изменения активности гнойно-воспалительных процессов.
■2
(1)
Ч
Материал и методы исследования
Рис. 1 Внешний вид джоульметрического прибора для оценки динамики гнойно-воспалительных процессов: 1 - измерительный блок; 2 - индикаторный
электрод; 3 - исследуемый секционный материал поджелудочной железы;
4 - пассивный электрод
Оценка значений работы производилась с использованием датчика, состоящего из двух электродов, один из электродов является пассивным и выполнен в виде пластины, а второй электрод является индикаторным и представляет собой иглу. Использование двухэлектродных датчиков на основе индикаторного электрода обусловлено тем, что с уменьшением площади одного электрода (индикаторного) по сравнению с другим (пассивным) потенциал на индикаторном электроде увеличивается. Это дает большую воспроизводимость результатов в случае расположения индикаторного электрода непосредственно в исследуемом объекте.
При проведении эксперимента поджелудочную железу помещали на пассивный электрод. Индикаторный электрод вводили в поджелудочную железу под углом 90° на глубину 0,5 см и производили оценку значения параметра работы тока. Затем брали кусочки ткани из данной локализации не более 1 см, производили фиксацию материала в формалине на 24 ч. Следующий этап - выполнение проводки гистологического материала и заливка в парафин. Далее выполняли срезы на микротоме и окрашивали срезы гематоксилин-эозином. Таким образом, от одной поджелудочной железы получали от 6 до 8 кусочков для гистологического исследования и проводили от 10 до 30 измерений параметра работы тока на каждом кусочке.
Результаты и обсуждение
В препаратах, соответствующих первой группе, где макроскопически отмечали малоизмененную структуру поджелудочной железы, среднее значение работы тока составило 1675,9 мкДж (табл. 1). Микроскопически визуали-
зировали относительную сохранность ткани поджелудочной железы, но выраженный отек привел к дискомплектации дистрофически измененных аци-нарных клеток и исчезновению дольчатой структуры (рис. 2). Однако отмечено, что в некоторых препаратах макроскопическая и микроскопическая картина патологических изменений не всегда совпадала, т. е. при визуальном фиксировании отечной формы в гистологическом препарате отмечали некротические изменения. В то же время отмечали корреляцию между микроскопической картиной и работой тока.
Таблица 1
Макроскопические и джоульметрические изменения в поджелудочной железе
Параметры I (0, мкА и (г), мВ Среднее значение А (г), мкДж Среднеквадратичное отклонение А(г), мкДж
Визуально малоизмененная поджелудочная железа 30 712-1965 1675,9 115,3
Нечетко дифференцированные изменения в ткани поджелудочной железы 31 705-1965 2145,6 160,1
Выраженные некротические изменения поджелудочной железы 30 742-2647 2188,0 78,5
Рис. 2 Дискомплектация дистрофически измененных ацинарных клеток, исчезновение дольчатой структуры ткани поджелудочной железы
Во второй группе препаратов мы нечетко дифференцировали изменения в ткани поджелудочной железы, имеющей отечные участки и вкрапления некроза, среднее значение работы тока составило 2145,6 мкДж (табл. 1). При гистологическом исследовании эти препараты отличались предельно выраженными склеротическими (рис. 3) и атрофическими процессами в сочетании с регенерацией и дискомплектацией ацинозных клеток. Большинство пан-креатоцитов было с пикнотическими и лизированными ядрами. В препаратах обширные зоны некроза сочетались с участками молодой соединительной ткани. Кроме того, отмечался воспалительный инфильтрат внутридольковой, междольковой стромы, по составу клеточных элементов представленный небольшим числом лимфоцитов и гистиоцитов. При застарелых воспалительных процессах в поджелудочной железе отмечали повышение работы тока, но в меньшей степени, чем при некрозе.
Рис. 3 Выраженный перидуктальный склероз
В третьей группе препаратов визуализировали выраженные некротические изменения. Среднее значение работы тока составило 2188,0 мкДж (табл. 1). При микроскопическом исследовании имелись изменения, свидетельствующие о рецидивировании хронического панкреатита. Выявлены общие признаки повреждения ткани поджелудочной железы: белковая дистрофия в эпителиальных клетках экзокринной части, снижение количества аци-нусов, их лизирование, дискомплектация (рис. 4). Отмечали в данной группе фиброз внутридольковой, междольковой стромы, выраженный перидукталь-ный склероз, встречали отдельные очажки асептического некроза, где выявляли контуры долек, отсутствовала перифокальная воспалительная лейкоцитарная инфильтрация.
Рис. 4 Некроз периферических отделов ацинусов
Проанализировав результаты эксперимента, авторы выявили, что имеется взаимосвязь между джоульметрическими и морфологическими изменениями в поджелудочной железе. Чем выраженнее некротические изменения в ткани поджелудочной железы, тем выше значение параметра работы тока. В то же время не всегда макроскопическая и микроскопическая картины некротических изменений совпадают, т.е. при визуальной оценке отечной формы в гистологических препаратах отмечаются некротические изменения, в то время как вольтамперные характеристики отражают более глубокие нарушения в ткани поджелудочной железы.
Вывод
Измерения джоульметрических параметров (работы тока) у больных с острым панкреатитом может быть использовано в клинической практике для прогнозирования динамики развития некротических процессов.
Список литературы
1. Никольский, В. И. Абсцессы живота / В. И. Никольский, А. Ю. Сапожков. -Пенза, 1994. - 204 с.
2. Мазурик, М. Ф. Диагностика и лечение подпеченочных абсцессов после операций на органах брюшной полости / М. Ф. Мазурик, И. А. Гиленко, Д. Г. Демя-нюк, С. М. Мазурик // Хирургия. - 1985. - № 11. - С. 115-118.
3. Пат. 2033606 РФ, МКИ в 01 N 33/48. Способ прогнозирования динамики воспалительного процесса и устройство его осуществления / С. И. Геращенко, В. И. Никольский (РФ). - № 4883438/14 ; Заявл. 19.09.90 ; Опубл. 20.04.95 ; Бюл. № 11.
4. Сергеев, С. В. Комплексная сравнительная диагностика синуситов / С. В. Сергеев, С. И. Геращенко // Актуальные проблемы науки и образования : труды Международного юбилейного симпозиума (АНПО 2003). - Пенза, 2003. - Т. 1. -С. 112-113.
5. Волчихин, В. И. Джоульметрические медицинские приборы и системы / В. И. Волчихин, С. И. Геращенко, С. М. Геращенко // Избранные труды Российской школы по проблемам науки и технологий. - М. : РАН, 2008. - 132 с.
6. Геращенко, С. И. Джоульметрия и джоульметрические системы: теория и приложение : монография / С. И. Геращенко. - Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000. - 192 с.
Геращенко Сергей Иванович доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой медицинских приборов и оборудования, Медицинский институт, Пензенский государственный университет
E-mail: mpo@list.ru
Мозеров Сергей Алексеевич доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой патологической анатомии, Медицинский институт, Пензенский государственный университет
E-mail: sgerash@inbox.ru
Никольский Валерий Исаакович доктор медицинских наук, профессор, кафедра хирургии, Медицинский институт, Пензенский государственный университет
E-mail: nvi61@ya.ru
Геращенко Сергей Михайлович
кандидат технических наук, доцент, кафедра медицинских приборов и оборудования, Медицинский институт, Пензенский государственный университет
E-mail: sgerash@mail.ru
Gerashchenko Sergey Ivanovich Doctor of engineering sciences, professor, head of sub-department of medical devices and equipment, Medical institute,
Penza State University
Mozerov Sergey Alexeevich Doctor of medical sciences, professor, head of morbid anatomy sub-department, Medical institute, Penza State University
Nikolsky Valery Isaakovich Doctor of medical sciences, professor, sub-department of surgery,
Medical institute, Penza State University
Gerashchenko Sergey Mikhailovich Candidate of engineering sciences, associate professor, sub-department of medical devices and equipment, Medical institute, Penza State University
Юткина Елена Геннадьевна Yutkina Elena Gennadyevna
аспирант, Пензенский Postgraduate student,
государственный университет Penza State University
E-mail: eyutkina@bk.ru
УДК 621.3.082.75 Геращенко, С. И.
Исследование джоульметрических параметров и их взаимосвязи с морфологией воспалительного процесса при панкреонекрозе в эксперименте / С. И. Геращенко, С. А. Мозеров, В. И. Никольский, С. М. Геращенко, Е. Г. Юткина // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. - 2009. - № 3 (11). - С. 3-11.
