CC BY
35
УДК 611.12-013
Г.Н. Бородина 1, Ю.А. Высоцкий 1, В.Ю. Лебединский 2, О.В. Халиулина 3, А.Л. Черкашина 4
ОРГАНОМЕТРИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УШЕК СЕРДЦА
1 Алтайский государственный медицинский университет (Барнаул)
2 Иркутский государственный технический университет (Иркутск)
3 Иркутский государственный институт усовершенствования врачей (Иркутск) 4 Иркутская областная клиническая больница (Иркутск)
Проведен анализ органометрических показателей ушек сердца от конца пренатального и на протяжении всего постнатального онтогенеза с использованием, современных методов математической статистики. В постнатальном онтогенезе выделены, три. основных периода изменений макроскопических характеристик ушек сердца, различающихся, по интенсивности и особенностям, формообразовательных процессов последних.
Ключевые слова: сердце, онтогенез
ORGANOMETRIC CHARACTERISTICS OF ATRIAL AURICLES
G.N. Borodina Yu.A. Vysotskiy V.Yu. Lebedinskiy 2, O.V. Khaliulina 3, A.L. Cherkashina 4
1 Altai State Medical University, Barnaul
2 Irkutsk State Technical University, Irkutsk
3 Irkutsk State Institute of Advanced Physicians’ Training, Irkutsk
4 Irkutsk Regional Clinical Hospital, Irkutsk
We analyzed, organometric characteristics of atrial auricles from the end of prenatal ontogeny and during all the postnatal one with the use of modern methods of mathematical statistics. We marked, out three main periods of macroscopic characteristics of atrial auricles changes in postnatal ontogeny that differ in intensity and. peculiarities of shaping processes of atrial auricles.
Key words: heart, ontogeny
Сердце с давних времен привлекает внимание исследователей. Несмотря на большое количество работ, посвященных морфологии сердца, не все структуры сердца изучены одинаково полно и всесторонне. Так, в наименьшей степени изучена такая его часть, как ушки предсердий.
В истории изучения ушек сердца особое внимание заслуживают фундаментальные труды В.Н. Жеденова [4] и С.С. Михайлова [5] , где авторы подробно описывают внешнее строение ушек, используя традиционные способы статистической обработки. Кроме того, в этих работах описываются не все возрастные периоды перестройки ушек предсердий. В то же время применение современного математического аппарата [2, 7, 8, 10] позволяет получить более достоверную информацию о возрастных перестройках биологических систем различного уровня организации.
В связи с этим целью исследования явилось углубление представления об изменчивости ушек на всех этапах онтогенеза с использованием современных методов статистической обработки полученных материалов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для изучения формообразовательных процессов в ушках 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.
Измерение внешних размеров ушек сердца производили металлической измерительной линейкой с учетом рекомендаций Л.М. Непомнящих и Г.Г. Автандилова [1, 6]. Кроме того, с учетом литературных данных описывали форму ушек [9].
Весь полученный материал был обработан современными методами математической статистики. Для кластеризации данных использовали метод к-средних [2, 3] с проверкой точности распределения групп дискриминантным анализом [7,
8, 10]. Для визуализации структуры распределения групп в многомерном пространстве признаков использовали метод главных компонент с расчетом канонических переменных.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
По совокупности исследуемых параметров методом к-средних сформировано 14 групп, соответствующих общепринятой [1] возрастной классификации. Точность разделения материала на эти группы проверена дискриминантным анализом. С целью демонстрации оценки удаленности или близости между группами использовали расстояние Махаланобиса (табл. 1).
По Б-критерию Фишера были выделены наиболее информативные признаки, отличающие эти группы друг от друга. Такими критериями являются длина верхнего края левого ушка (R = 0,42) и диаметр основания правого ушка (R = 0,40), а пол (R = 0,019) практически не оказывает никакого воздействия. Однако при проведении дискриминантного анализа
Таблица 1
Расстояние Махаланобиса между группами
Номер группы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1 0,00 1,27 3,47 17,06 13,19 19,31 28,95 36,72 51,33 79,29 89,16 101,26 109,83 95,88
2 1,27 0,00 1,95 17,11 12,98 17,12 25,52 34,05 46,84 75,45 84,40 95,35 103,87 92,21
3 3,47 1,95 0,00 15,73 8,41 9,97 16,62 23,63 35,28 62,44 70,77 81,33 90,03 78,25
4 17,06 17,11 15,73 0,00 3,46 9,76 16,64 29,45 41,62 67,86 73,53 84,16 101,13 90,09
5 13,18 12,98 8,41 3,46 0,00 2,49 7,39 15,59 26,32 51,06 57,42 67,43 81,77 70,57
6 19,31 17,12 9,97 9,76 2,49 0,00 1,82 7,01 13,84 35,04 40,61 48,41 60,95 51,95
7 28,95 25,52 16,62 16,64 7,39 1,82 0,00 2,69 7,33 23,66 27,42 34,14 45,36 38,23
8 36,72 34,05 23,63 29,45 15,59 7,01 2,69 0,00 2,85 14,37 18,40 24,23 32,67 25,55
9 51,33 46,84 35,28 41,62 26,32 13,84 7,33 2,95 0,00 7,09 10,51 13,18 20,43 16,89
10 79,29 75,45 62,44 67,86 51,06 35,04 23,66 14,37 7,09 0,00 0,85 1,94 4,46 2,77
11 89,16 84,40 70,77 73,53 57,42 40,61 27,42 18,40 10,51 0,85 0,00 0,94 3,31 2,73
12 101,26 95,35 81,33 84,16 67,43 48,41 34,14 24,23 13,18 1,94 0,94 0,00 2,09 3,52
13 109,83 103,87 90,03 101,13 81,77 60,95 45,36 32,67 20,43 4,46 3,31 2,09 0,00 1,69
14 95,88 92,21 78,25 90,09 70,57 51,95 38,23 25,55 16,89 2,77 2,73 3,52 1,69 0,00
ЭсаКегрЫ (цля граф на 14 групп 10у*14с)
1.5
0,5
0,0
-0,5
-1,0
-1.5
-2,0
9 г 8 ; А * 6
■ I ! .
н
12 10 □ * . . А А " 5 ' ' * ' 3
V* о 4
& , 2
□ 1 ; о
0 2 кан пер 1
о группа 1
о группа 2
о группа 3
л группа 4
• группа 5
■ группа 6
* группа 7
* группа 8
+ группа 9
группа 10
о группа 11
□ группа 12
о группа 13
& группа 14
Рис. 1. Структура распределения групп (возрастных периодов) в многомерном пространстве признаков с использованием метода главных компонент с расчетом канонических переменных.
выявлено, что степень влияния этих признаков на различия между двумя соседними возрастными группами меняется. Для визуализации структуры распределения групп в многомерном пространстве признаков использовали метод главных компонент с расчетом канонических переменных (рис. 1).
Благодаря проведенному анализу, возрастные изменения ушек сердца могут быть сгруппированы в два этапа, каждый из которых характеризуется своими закономерностями развития, формирования структур и изменениями биомеханических свойств (рис. 1).
Экспериментальные исследования в биологии и медицине 173
Таблица 2
Форма ушек предсердий сердца в пре- и постнатальном онтогенезе
Возраст Левое ушко, форма, количество (%) Правое ушко, форма, количество (%)
1* 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
Внутриутробный период 5-6 мес. - 4 (50 %) 2 (25 %) 1 (12 %) - - 1 (12 %) 7 (87 %) - 1 (12 %) - - - -
Внутриутробный период 7-8 мес. 4 (22 %) 4 (22 %) 2 (11 %) 1 (5 %) 7 (38 %) - - 17 (94 %) - 1 (5 %) - - - -
Внутриутробный период 9-10 мес. 2 (17 %) 1 (8 %) 1 (8 %) 2 (17 %) 3 (25 %) 3 (25 %) - 9 (75 %) - 2 (17 %) - - 1 (8 %) -
Новорожденность 9 (33 %) 2 (7 %) 2 (7 %) 4 (15 %) 7 (26 %) 1 (4 %) 2 (7 %) 21 (78 %) - 2 (7 %) - - 4 (15 %) -
Грудной возраст 6 (12 %) 4 (8 %) 3 (6 %) 8 (16 %) 23 (47 %) 3 (6 %) 2 (4 %) 42 (86 %) 1 (2 %) 3 (6 %) - - 3 (6 %) -
Раннее детство 3 (12 %) 6 (25 %) 1 (4 %) 5 (21 %) 9 (37 %) - - 23 (96 %) - 1 (4 %) - - - -
1-й период детства 6 (15 %) 2 (5 %) - 9 (22 %) 9 (22 %) 3 (7 %) 3 (7 %) 36 (88 %) - - - - 5 (12 %) -
2-й период детства 6 (21 %) 6 (21 %) 1 (3 %) 2 (17 %) 8 (27 %) 3 (10 %) - 21 (72 %) 1 (3 %) 3 (10 %) - - 4 (14 %) -
Подростковый возраст 4 (15 %) 1 (4 %) - 5 (19 %) 11 (42 %) 2 (8 %) 3 (11 %) 22 (85 %) - 1 (4 %) - - 3 (11 %) -
Юношеский возраст 4 (13 %) 8 (26 %) - 7 (22 %) 6 (19 %) 5 (16 %) 1 (3 %) 22 (85 %) - 1 (4 %) - - 3 (11 %) -
1-й период зрелого возраста 5 (10 %) 16 (33 %) - 8 (16 %) 16 (33 %) 3 (6 %) 1 (2 %) 39 (80 %) 2 (4 %) - 2 (4 %) - 6 (12 %) -
2-й период зрелого возраста 6 (11 %) 17 (31 %) 1 (2 %) 4 (7 %) 17 (31 %) 6 (11 %) 3 (5 %) 37 (68 %) 1 (2 %) - 1 (2 %) 1 (2 %) 12 (22 %) 2 (4 %)
Пожилой возраст 2 (5 %) 15 (39 %) 6 (16 %) 8 (21 %) 4 (10 %) 3 (8 %) - 26 (68 %) - 11 (29 %) 1 (3 %) - - -
Старческий возраст - 5 (18 %) 1 (4 %) 8 (28 %) 6 (21 %) 7 (25 %) 1 (4 %) 15 (54 %) - 8 (28 %) - 5 (18 %) - -
Примечание: * - форма ушек: 1 - треугольная, 2 - крючковидная, 3 - трапециевидная, 4 - крыловидная, 5 - каналообразная, 6 - овальная 7 - неопределенная.
БЮЛЛЕТЕНЬ ВСНЦ СО РАМН, 2010, №5(75)
Первый этап включает в себя пренатальный онтогенез и состоит из трех возрастных групп (5 — 6 месяцев, 7 — 8 месяцев, 9—10 месяцев внутриутробного развития). При этом между всеми возрастными группами регистрируется незначительное расстояние Махаланобиса (табл. 1) при отсутствии достоверных отличий (р > 0,05), что и позволило выделить данный период. В то же время расстояние Махаланобиса между периодом в 9 — 10 месяцев внутриутробного развития и периодом новорожденности составляет 15,73 при р < 0,05, что говорит о наличии достоверных отличий между этими возрастами.
При описании форм и размеров обоих ушек сердца в пренатальном периоде онтогенеза можно выделить некоторые закономерности. Так, с увеличением срока внутриутробного развития левое ушко становится более сложным и разнообразным, что нехарактерно для правого ушка, которое в основном имеет треугольную форму (табл. 2).
Размеры левого ушка в сроке 5 — 6 месяцев внутриутробного развития имеют практически одинаковые показатели диаметра его основания — 0,45 (0,4; 0,65) мкм, длины верхнего и нижнего краев — 1,15 (0,8; 1,45) и 1,2 (0,95; 1,2) мкм соответственно (рис. 2). К сроку 7 — 8 месяцев происходит прирост этих размеров, но достоверно увеличивается только длина нижнего края левого ушка (р < 0,05). На 14 % происходит прирост показателей диаметра основания (0,7 (0,5; 0,8) мкм) (р < 0,05), на 15 % — длины верхнего края (1,3 (1,1; 1,4) мкм) (р < 0,05), на 13 % — длины нижнего края (1,5 (1,3; 1,6) мкм)
(р < 0,05) левого ушка к 9—10-му месяцу внутриутробного развития.
Размеры правого ушка в сроке 5 — 6 месяцев внутриутробного развития одинаковы (рис. 3). К 7 — 8-му месяцу диаметр его основания увеличивается на 33 % и становится равен 1,2 (1,1; 1,4) мкм (р < 0,05), длина верхнего края — на 15 % и равна 1,1 (1,0; 1,2) мкм (р < 0,05), а длина нижнего края не изменяется и остается такой же, как в 5 — 6 месяцев пренатального онтогенеза — 1,25 (1,1; 1,4) мкм. В 9—10 месяцев продолжается выраженный прирост диаметра основания ушка правого предсердия, который увеличивается на 29 % (р < 0,05).
С периода новорожденности начинается второй этап — постнатальный онтогенез ушек сердца. В нем между возрастными группами имеются достоверные отличия (р < 0,05), что позволило выделить на этом этапе три фазы, которые отражают возрастную динамику их изменений. Различия между полученными фазами отражает расстояние Махаланобиса (табл. 1).
Так, первая фаза постнатального онтогенеза включает первые три возрастные группы: ново-рожденность (4-я группа), грудной возраст (5-я группа) и раннее детство (6-я группа). Между первыми двумя возрастами расстояние Махала-нобиса (табл. 1) составляет 3,46, а между грудным возрастом и ранним детством — 2,49, что отражает достоверность отличий. Данная фаза характеризуется интенсивным приростом всех показателей макроразмеров ушек сердца.
Обращает на себя внимание период ново-рожденности, в котором происходит снижение
основание верхний край | нижний край
Рис. 2. Возрастные изменения внешнего строения левого ушка (медиана).
3,5
2,5
1,5
0,5
ПГГТ1
VIII
р 1 I
ПП'П 111111 Г1 I I I I I I I I I
основание | верхний край | нижний край
Рис. 3. Возрастные изменения внешнего строения правого ушка (медиана).
интенсивности роста ушек, при сопоставлении с такими же показателями у плодов 9—10 месяцев внутриутробного развития (рис. 2, 3). Можно предположить, что указанные процессы являются следствием адаптации организма к изменившимся условиям кровообращения и развития органа. Однако уже с грудного возраста отмечается интенсивный рост (р < 0,05) ушек сердца (рис. 2, 3). Так, длина верхнего края правого ушка становится равной 1,6 (1,2; 1,8) мкм (р < 0,05), длина его нижнего края увеличивается на 6 % и становится равной 1,7 (1,3;
2,0) мкм (р < 0,05). К раннему детству достоверно (р < 0,05) увеличиваются все размеры обоих ушек (рис. 2, 3).
В первую фазу так же, как и в первом этапе, левое ушко характеризуется разнообразием форм, причем самой распространенной остается каналообразная, а в правом ушке доминирует треугольная форма (табл. 2).
Раннее детство, первый и второй периоды детства, подростковый возраст (группы 6, 7, 8, 9) образуют вторую фазу формирования структур сердца в постнатальном онтогенезе, в которой расстояние Махаланобиса (табл. 1) между возрастами имеет небольшие значения, что и подтверждает правильность ее выделения. В этой фазе происходит относительная стабилизация интенсивности изменений изученных показателей.
Тем не менее в данную фазу продолжается достоверное (р < 0,05) увеличение размеров обоих ушек (рис. 2, 3). С раннего детства до подросткового возраста диаметр основания правого ушка увеличивается с 1,75 (1,5; 2,05) до 2,55 (2,3; 3,1) мкм, длина его верхнего края — с 1,85 (1,5; 2,05) до 2,7 (2,4; 3,0) мкм, длина нижнего края — с 2,0 (1,9; 2,2)
до 2,85 (2,5; 3,0) мкм. В левом ушке отмечается аналогичный рост его показателей: диаметр основания увеличивается с 1,0 (0,85; 1,25) мкм в раннем детстве до 1,4 (1,2; 2,0) мкм в подростковом возрасте, длина его верхнего края — с 2,05 (1,7; 2,6) до 2,8 (2,6;
3,0) мкм, длина нижнего края — с 2,2 (2,0; 2,65) до 2,75 (2,4; 3,0) мкм соответственно.
Во вторую фазу левое ушко характеризуется разнообразием его форм, тогда как правое в основном имеет треугольную форму (табл. 2).
Последняя, третья, фаза постнатального онтогенеза, когда происходит формирование структур сердца, объединяет юношеский и первый период зрелого возраста (группы 10 и 11). В эту же фазу входят второй период зрелого возраста, пожилой и старческий возраста (группы 12, 13, 14), характеризующиеся инволютивными изменениями. Расстояние Махаланобиса между этими возрастными группами минимально (табл. 1). В то же время между подростковым и юношеским возрастами расстояние Махаланобиса имеет достаточно высокие значения (7,09), что и подтверждает правильность выделения второй и третьей фаз формирования структур органа в постнатальном онтогенезе.
Во всех возрастах третьей фазы постнатального онтогенеза левое ушко имеет большое число форм (табл. 2). Наиболее распространенными являются крючковидная, крыловидная, каналообразная, а в старческом возрасте — еще и овальная формы. В правом ушке наиболее распространенной является треугольная форма. Несколько реже регистрируется овальная форма в юношеском и 1-м периоде зрелого возраста и трапециевидная — в пожилом и старческом возрастах (табл. 2).
4
3
2
О
Диаметр основания левого ушка немного уменьшается в 1-м и 2-м периодах зрелого возраста (рис. 2) и достоверно (р < 0,05) увеличивается к пожилому и старческому возрастам. Длина верхнего и нижнего краев левого ушка продолжает расти вплоть до старческого возраста, но достоверный (р < 0,05) рост отмечается только в 1-м периоде зрелого возраста, по сравнению с юношеским (рис. 2).
В правом ушке диаметр основания значительно (р < 0,05) увеличивается к юношескому возрасту и составляет 3,2 (3,0; 3,5) мкм с последующим небольшим уменьшением вплоть до старческого (рис. 3). Длина верхнего и нижнего краев продолжает увеличиваться в течение всего третьего этапа (верхний край — с 3,0 (2,8; 3,5) до 3,6 (3,1; 3,9) мкм; нижний край — с 3,4 (3,0; 3,5) до 3,65 (3,2; 4,1) мкм).
Таким образом, схему онтогенеза ушек сердца, в котором происходят формирование структур органа и изменения органометрических показателей, можно представить в виде двух периодов — пренатального и постнатального. В свою очередь постнатальный период разделен на три фазы: первая (новорожденность, грудной возраст и раннее детство), вторая (раннее детство, первое и второе детство, подростковый) и третья (юношеский, первый и второй периоды зрелого возраста, пожилой и старческий возраста). Выделение этих фаз не противоречит общепринятой возрастной периодизации, а позволяет дать более точную оценку интенсивности формирования ушек сердца на ранних этапах онтогенеза и их инволютивные изменения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфоме-трия. — М. : Медицина, 1990. — 383 с.
2. Алферова М.А., Михалевич И.М., Рожкова
Н.Ю. Основы прикладной статистики (использование программы Statistica в медицинских исследованиях): учеб. пособие, вып. III. — Иркутск : ИГИУВ, 2005. - 92 с.
3. Гланц С. Медико-биологическая статистика. — М. : Изд-во «Практика», 1999. — 459 с.
4. Жеденов В.Н. Легкие и сердце животных и человека (в естественноисторическом развитии). — М. : Изд-во «Высшая школа», 1961. — 478 с.
5. Михайлов С.С. Клиническая анатомия сердца. — М. : Медицина, 1987. — 288 с.
6. Непомняших Л.М. Морфогенез важнейших общепатологических процессов в сердце. — Новосибирск : Наука, 1991. — 352 с.
7. Основы высшей математики и математической статистики: уч.; 2-е изд., испр. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2007. — 424 с.
8. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ Statistica. — М. : МедиаСфера, 2003. — 312 с.
9. Сюэ Г.-С. Анатомические особенности ушек сердца и их значение для внутрисердечных операций : автореф. дис. ... канд. мед. наук. — М., 1958. — 28 с.
10. Юнкеров В.И., Григорьев С.Г. Математикостатистические методы обработки данных медицинских исследований. — СПб. : Изд-во ВМедА, 2002. — 266 с.
Сведения об авторах
Бородина Галина Николаевна - к.м.н., доцент кафедры нормальной анатомии человека Алтайского ГМУ (656038, г. Барнаул, ул. Молодежная, 7; тел.: 8 (3852) 66-75-52; e-mail: galjabor@mail.ru).
Высоцкий Юрий Александрович - д.м.н., профессор, заведующий кафедрой нормальной анатомии человека Алтайского ГМУ (656038, г Барнаул, ул. Молодежная, 7; тел.: 8 (3852) 66-75-52).
Лебединский Владислав Юрьевич - д.м.н., профессор, научный руководитель центра медико-биологических исследований ИрГТУ (664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83; тел.: 8 (3952) 40-51-33).
Халиулина Ольга Валерьевна - ассистент кафедры функциональной и ультразвуковой диагностики Иркутского ГИУВа (664079, г. Иркутск, мкр. Юбилейный, 100; тел.: 8 (3952) 46-53-26).
Черкашина Анна Львовна - к.м.н., заведующая кардиологическим отделением Иркутской областной клинической больницы (664079, Иркутск, мкр. Юбилейный, 100; тел.: 8 (3952) 40-76-54).
