CC BY
32
УДК 611.12-013:612.76
в.Ю. Лебединский Ю.А. Бысоцкий 2, Г.Н. Бородина 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНУТРИМИОКАРДИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ КАК МЕТОД ОЦЕНКИ МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СТРУКТУР СЕРДЦА НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ ОНТОГЕНЕЗА
1 ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет»
(Иркутск)
2 ГБОУ ВПО Алтайский государственный медицинский университет (Барнаул)
Внутримиокардиальное давление в сердце определяется соотношением, качественными и количественными, характеристиками, образующих его структурных элементов. Корреляционный анализ показал, что на формирование напряженно-деформированных состояний структур сердца в дополнение к кардиомиоцитам оказывают, влияние волокна соединительной ткани.
Ключевые слова: сердце, онтогенез, биомеханика, внутримиокардиальное давление
DEFINITION OF PRESSURE INTRAMYOCARDIAL AS A METHOD FOR EVALUATING MORPHOFUNCTIONAL STATE STRUCTURE OF THE HEART AT DIFFERENT STAGES OF ONTOGENESIS
V.Y. Lebedinsky Yu.A. Visotskiy 2, G.N. Borodina 2
1 National Research Irkutsk State Technical University, Irkutsk
2 Altai State Medical University, Barnaul
Intramyocardial pressure structures of the heart is determined, by qualitative and quantita-tive characteristics of its constituent structural elements. Correlation analysis revealed, that the formation of stress-strain states in addition to cardiomyocytes affect fibers of connective tissue.
Key words: heart, ontogenesis, biomechanics, intramyocardial pressure
В настоящее время исследователи и клиницисты-кардиологи используют показатели внутрими-окардиального давления (ВМД) с диагностической целью — для оценки функционального состояния сердечной мышцы и выяснения ее резервных возможностей [7]. Особенно широкое распространение данный метод нашел в работах по изучению физиологии левого желудочка сердца [4, 5].
Говоря о природе и характере ВМД необходимо отметить, что оно является частным случаем феномена «тканевое давление», изучению которого посвящены многочисленные исследования [6, 7]. Определение ВМД в комплексе с другими методами позволяет объективизировать оценку морфофункционального состояния структур сердца.
Цель исследования: изучить изменения показателей ВМД на поздних этапах пренатального и всех этапах постнатального онтогенеза с целью оценки биомеханических свойств сердечной стенки.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для изучения биомеханических свойств стенки сердца был использован материал от 414 трупов людей обоего пола разных периодов онтогенеза, причина смерти которых не была связана с патологией органов сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Набор материала производили в соответствии с закрепленной в законодательстве «презумпцией согласия» на изъятие органов (ст. 8 ФЗ РФ «О трансплантации органов и (или) тканей человека» от 20.06.2000) и ФЗ РФ «О погребении и
похоронном деле» в ред. от 26.06.2007 г. При работе с трупным материалом придерживались принципов конфиденциальности и медицинской этики.
Комплексное исследование проводилось методами, включающими гистологические (окраска гематоксилин-эозином, по Ван-Гизону), морфометрические, физиологические (измерение ВМД), статистические [1, 2]. Определение ВМД проводилось стандартно во всех отделах, камерах, слоях сердца (в 71 точке) с помощью «игольной техники» методом постепенного повышения давления водного столба в манометре до выравнивания его с давлением в органе [7]. При измерении ВМД непосредственно под эпи- и эндокардом в орган погружался только срез иглы. Исследование величин ВМД производилось в первые 1—2 часа после вскрытия, а материал хранился при комнатной температуре и смачивался физиологическим раствором. Измерение давления в наружных слоях органа проводилось до рассечения и вскрытия камер сердца, а во внутренних — после него.
Весь полученный материал был обработан современными методами математической статистики. Различия между выборками оценивались с помощью непараметрического и-критерия Манна — Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Стенка сердца представляет собой совокупность разных структур (кардиомиоциты, соединительнотканные элементы и сосуд^1), соотношение,
степень выраженности и плотность расположения которых неодинаковы в разных отделах, оболочках органа и их слоях, что определяется особенностями ее функционирования.
Учитывая особенности работы сердца как органа, правильное представление не только о функции, но и о характере, закономерностях изменений его структур должно формироваться через понимание природы и изменчивости биомеханических параметров органа. Последнее совпадает с мнением В.Н. Фатенкова и других исследователей [3, 11], которые отмечают, что изменения биомеханических свойств отражают особенности морфологической перестройки структур сердца не только в условиях нормы, но и при развитии в нем патологических процессов.
Следовательно, эффективная оценка морфофункциональных свойств структур сердца возможна через понимание и выяснение взаимосвязи между особенностями строения и изменениями напряженно-деформированных состояний (НДС) его структур, которые оцениваются путем измерения ВМД.
Результаты наших исследований и данные литературы [9] позволяют сформулировать концептуальную схему формирования НДС структур миокарда, а, следовательно, и ВМД (рис. 1).
На материале сердец людей первого периода зрелого возраста, когда закончено формирование всех структур, выяснено, что фоновое ВМД структур сердца определяется соотношением, качественными и количественными характеристиками образующих его структурных элементов.
Подтверждением этого является то, что, по сравнению с наружным, во внутреннем слое миокарда желудочков выявлен больший относительный объем кардиомиоцитов. Это обеспечивает возникновение большей напряженности структур органа в них, т.е. большие величины ВМД. Аналогичная зависимость определена в предсердиях и ушках сердца. Кроме того ВМД выше в левых отделах органа по сравнению с правыми, в желудочках по сравнению с предсердиями и в последних по сравнению с ушками. Во всех этих участках сердца выявлен больший относительный объем кардиомиоцитов (табл. 1).
Рис. 1. Концептуальная схема формирования НДС (ВМД) структур сердца.
Относительное содержание структурных элементов в миокарде (медиана)
Таблица 1
Камеры сердца Миокард* Объем, занимаемый
сосудами кардиомиоцитами соединительной тканью
правый желудочек 1 2,5 (1,2;5,6) 73,2 (61,8;81,5) 24,3 (18,5;35,5)
2 2,2 (1,0;5,5) 66,5 (58,3;71,2) 31,3 (20,2;40,3)
3 0,8 (0,2;1,8) 87,8 (75,5;92,3) 11,4 (5,5; 20,0)
левый желудочек 1 1,7 (1,0;2,0) 73,7 (60,0;82,7) 24,6 (15,5;35,6)
2 1,0 (0,5;2,0) 79,5 (68,5;85,0) 19,5 (9,5;27,4)
3 1,0 (0,5;1,5) 83,5 (75,5;95,5) 15,5 (7,0;20,5)
правое предсердие 1 3,8 (2,5;5,0) 60,2 (50,5;72,7) 36,0 (25,0;40,0)
3 3,8 (2,0;6,5) 76,5 (70,5;85,5) 19,7 (9,4;26,3)
левое предсердие 1 3,9 (2,5;6,0) 58,3 (45,5;68,5) 37,8 (25,4;50,4)
3 0,1 (0;1,0) 80,4 (75,2;85,2) 19,5 (12,5;23,5)
Примечание: * - 1 - ближе к эпикарду; 2 - в среднем отделе миокарда; 3 - ближе к эндокарду.
Подтверждением нашей концепции являются результаты, полученные Б.А. Константиновым и др. [5], которые отмечают, что величина ВМД определяется в первую очередь состоянием и активностью кардиомиоцитов в динамике сердечного цикла, что позволило ввести в концеп-
туальную схему функциональные НДС (рис. 1). Кроме того в схему введено влияние на НДС внутриполостных и внеорганных факторов, так как изменения величин ВМД находятся во взаимосвязи с характеристиками центрального и коронарного кровотока.
-кардиомиоциты (правое предсердие) -соединительная ткань (правое предсердие)
-□— кардиомиоциты (левое предсердие)
-х— соединительная ткань (левое предсердие)
Рис. 3. Динамика возрастных изменений относительного объема кардиомиоцитов и соединительной ткани на толщину всей стенки предсердий (%).
Кроме того, при проведении корреляционного анализа взаимосвязи НДС тканевых структур в различных слоях миокарда с характеристиками в них относительных объемов образующих их элементов было выяснено, что на формирование НДС структур миокарда помимо кардиомиоцитов (г = 0,97 ± 0,03) из элементов соединительной ткани наибольшее влияние оказывает изменение относительного объема соединительнотканных волокон. На это указывает выявленная сильная положительная взаимосвязь (г = 0,99 ± 0,01) между ними и значениями величин ВМД.
Анализируя полученные результаты, видно, что во всех камерах сердца до первого периода зрелого возраста нарастают показатели ВМД (рис. 2). В эти же возрастные периоды отмечается больший относительный объем кардиомиоцитов (рис. 3). Ко второму периоду зрелого возраста НДС структур миокарда во всех отделах сердца достоверно (р < 0,05) снижаются, что объясняется уменьшением относительного объема кардиомио-цитов, что определяет уменьшение активности и интенсивности работы органа, а, соответственно, и снижением тонуса кардиомиоцитов, учитывая их вклад в напряжение стенки сердца в процессе сердечного цикла. Увеличение НДС тканевых структур (р < 0,05) к пожилому и старческому возрастам (рис. 2) сопровождается нарастанием относительного объема соединительной ткани в стенке сердца (рис. 3), утолщением и огрубевани-ем ее волокон, а, следовательно, и к увеличению ее жесткости.
Таким образом, измерение ВМД в стенке сердца в комплексе с другими методами исследования позволяет провести эффективную оценку морфофункционального состояния структур стенки органа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфоме-трия. — М.: Медицина, 1990. — 383 с.
2. Гланц С. Медико-биологическая статистика. — М.: Изд-во «Практика», 1999. — 459 с.
3. Изаков В.Я. Введение в биомеханику пассивного миокарда. — М.: Наука, 2000. — 208 с.
4. Кантор Б.Я., Яблучанский Н.И., Шляхо-вер В.Е. Нелинейная кардиобиомеханика левого желудочка. — Киев: Наукова думка, 1991. — 209 с.
5. Константинов Б.А. Оценка производительности и анализ поцикловой работы сердца в клинической практике. — Л.: Наука, 1986. — 139 с.
6. Куликов Н.Н. Особенности внутрикостного давления и морфологической структуры головки и шейки бедра в норме // Актуальные проблемы морфологии. — Красноярск, 2006. — Вып. 5. — С. 100.
7. Лебединский В.Ю. Внутримиокардиальное давление (природа, способы измерения и регистрации): метод. рекомендации. — Иркутск: изд-во УМНПО, «Реаниматор», 1991. — 76 с.
8. Фатенков В.Н. Биомеханика сердца в эксперименте и клинике. — М.: Медицина, 1990. — 160 с.
9. Silberberg A. The significance of hydrostatic pressure in the fluid phase of a structured of tissue space // Tissue-fluid pressure and composition. — Baltimore; London, 1981. — P. 71—75.
Сведения об авторах
Лебединский Владислав Юрьевич - доктор медицинских наук, научный руководитель центров здоровьесберегающих технологий и медико-биологических исследований, ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет» (664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83; тел.: 89148738869; e-mail: lebedinskiy@istu.edu) Высоцкий Юрий Александрович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии человека (тел.: (3852) 246484, Алтайский государственный медицинский университет, 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 40) Бородина Галина Николаевна - кандидат медицинских наук, доцент кафедры анатомии человека ГБОУ вПо Алтайский государственный медицинский университет (656038, г Барнаул, пр. Ленина, 40; тел.: (3852) 24-64-84; e-mail: galina.nik. borodina@gmail.com)
