Патогенез острого внутритканевого гипертензионного синдрома (компартмент-синдрома) в эксперименте Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

УДК 617.574-001.5-089:616.74-09.12

ПАТОГЕНЕЗ ОСТРОГО ВНУТРИТКАНЕВОГО ГИПЕРТЕНЗИОННОГО СИНДРОМА (КОМПАРТМЕНТ-СИНДРОМА) В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

© 2006 г. В.И. Иванов, А.Л. Елфимов, Д.В. Иванов, Д.А. Прохорский, В.А. Киян, Е.В. Андреев

Experimentally was made a simulation of acute compartment syndrome in rats. It was determined vicissitude of its development and was created the working scheme of its pathogenesis.

Острый внутритканевой гипертензионный синдром (ОВТГС, компар -тмент-синдром) - серьезное осложнение закрытых переломов костей, которому особо уделяется внимание травматологов, хирургов. В доступной нам литературе исследователи не воссоздавали модель для уточнения патофизиологического процесса при ОВТГС.

С этой целью нами проведен эксперимент на кафедре топографической анатомии и оперативной хирургии № 4 ФПК и ППС РостГМУ под руководством В.К. Татьянченко и в Центре генетической и цитологической экспертизы под руководством С.И. Куцева. Экспериментальный раздел выполнен на 130 крысах линии «Vistar». Впервые разработана аналоговая модель, воссоздающая патогенез и фазность развития ОВТГС в эксперименте на животных (Федеральный патент № 2063652).

Таблица 1

Травматические состояния, обусловленные повышением внутритканевого давления в фасциальных ложах поврежденного сегмента конечности

Острый внутритканевой гипертензионный синдром

I период, 1 сут II период, 1-3 сут III период, 3-7 сут IV период, 7-30 сут

Первая серия эксперимента (n = 40)

n = 10 n = 10 n = 10 n = 10

ЭМГ, гемомикроциркуляция, световая микроскопия, электронная микроскопия, гистохимия

Вторая серия эксперимента (п = 50)

n = 20 n = 10 n = 10 n = 10

2, 4, 6, 8, 10, 24 ч ЭМГ, гемомикроциркуляция, световая микроскопия, электронная микроскопия, гистохимия

световая и электронная микроскопия

Третья серия эксперимента (n = 40)

n = 10 n = 10 n = 10 n = 10

ЭМГ, гемомикроциркуляция, световая микроскопия, электронная микроскопия, гистохимия

Выявлена фазность развития компенсаторно-приспособительных процессов гемомикроциркуляторного русла, а также динамика изменения ЭМГ и внутритканевого давления (ВТД) в мышцах конечности на разных стадиях развития ОВТГС. Полученные экспериментальные данные о морфофункциональных изменениях и регенерации мышечной и костной тканей при ОВТГС имеют как практический, так и теоретический интерес с точки зрения установления степени тяжести повреждений, глубины и необратимости патологических изменений в фасциях и мышцах конечно -сти, а также для выбора тактики лечения больных [1].

Физиологические методы исследования

Функциональную активность четырехглавой мышцы бедра до и после эксперимента определяли методом электромиографии (ЭМГ). Регистрацию биопотенциалов четырехглавой мышцы бедра производили на электромиографе «Медикор» с фотонасадкой. ЭМГ отводилась накожными биполярными электродами с контактной поверхностью каждой пластины 50 мм2, а также игольчатыми биполярным электродом. Для уменьшения уровня помех при регистрации потенциалов мышцы производили подготовку кожи (обезжиривание с использованием токопроводимой пасты).

С целью объективной оценки локального кровотока в мышцах бедра до и после моделирования ОВТГС с помощью предлагаемого нами устройства и по предлагаемой нами методике был использован полярографический метод. Между индикаторными электродатчиками создавали разность потенциалов - 0,6 В с помощью полярографа марки «Орион - 102». Сила регистрировавшегося тока была прямо пропорциональна рО2 ткани. При этом анализировали ряд параметров полярограмм при проведении кислородной пробы.

Внутрифасциальное давление в футляре мышц определяли аппаратом Вальдмана и аппаратом «Stryker» STIC Pressure Monitor.

Морфологические методы исследования

Животных выводили из эксперимента в сроки от 2 ч до 30 сут передозировкой тиопентала-натрия, вводимого внутрибрюшинно из расчета 0,3 г на животное.

Степень кровоснабжения четырехглавой мышцы бедра и ее фасциаль-ного футляра до и после возникновения ОВТГС изучали у 30 животных, по 10 из каждой серии, методом инъекции сосудов водной взвесью черной туши в разведении 1:3. Контрастную массу вводили через брюшную аорту сразу над бифуркацией. Полученные после инъекции препараты в течение 1-2 недель фиксировали в 10%-м нейтральном формалине. Затем из мышцы вырезали кусочки ткани размером 1*1 см, которые проводили через спирты возрастающей концентрации и заливали в парафин. С блоков делали серийные срезы на санном микротоме толщиной 20-250 мкм в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Просветление препаратов производили в течение 3 ч в диметилфталате. Все исследования интраорганного

кровеносного русла четырехглавой мышцы бедра производили на микроскопах «Биолам» и МБС-9 с последующей морфометрией и занесением данных в протокол.

Забор материала проводили через 1, 3, 7, 30 сут после эксперимента. Для гистологического исследования бедренная кость с зоной перелома, а так же прилежащие к зоне перелома мышцы и нервный ствол фиксировались в 10%-м растворе формалина, кость декальцинировалась, препараты проводились через спирты возрастающей концентрации и заливались в парафин. Приготовленные серийные срезы окрашивались гематоксилином-эозином и по методу ван Гизона. С целью верификации обратимости поражения нервных стволов, вовлекаемых в патологический процесс при ОВТГС, а так же полноценной трактовки результатов электронной микроскопии во второй серии экспериментов было выполнено дополнительное гистологическое исследование через 2, 4, 6, 8, 10 ч после эксперимента.

Электронно-микроскопическое исследование мышц и нервного ствола, прилегающих к зоне перелома, проведено в трех сериях экспериментальных животных. Материал для исследования забирали через 2, 4, 6, 8, 10 и 24 ч и на 3, 7, 30 сут от начала эксперимента.

Кусочки мышц и нервного ствола размером 1 мм3 фиксировали в 2,5 % растворе глутаральдегида и дофиксировали в 1%-м растворе четырехоки-си осмия на фосфатном буфере. После обезвоживания в спиртах восходящей концентрации и ацетоне материал заливали в аралдит по общепринятой методике. Полутонкие и ультратонкие срезы изготавливались на ультрамикротоме ЬКБ8800. Полутонкие срезы окрашивались толуидиновым синим. Ультратонкие срезы контрастировали уранил-ацетатом и цитратом свинца и просматривались в электронном микроскопе ЭМВ-100Б при ускоряющем напряжении 75 кВ.

Гистохимическое исследование мышц, прилегающих к зоне перелома, проведено в трех сериях экспериментальных животных. Материал для гистохимического исследования забирался через на 1, 3, 7, 30 сут от начала эксперимента. Кусочки мышц замораживали при температуре -40 °С. Замороженные срезы толщиной 5-10 мкм готовили с помощью криостата НМ505Е (фирма Карл Цейсс) и помещали на обезжиренные предметные стекла. Гистохимическими методами выявляли наиболее чувствительные к гипоксии ферменты класса оксидоредуктаз - лактатдегидрогенза (ЛДГ) и сукцинатдегидрогенеза (СДГ). Определение ЛДГ является очень чувствительным маркером морфобиохимического состояние клеток. В нашем эксперименте ЛДГ определяли по методу Гесса, Скарпелли и Пирсу. Активность СДГ отражает состояние митохондриальной энергетической системы клеток. СДГ катализирует реакцию перехода сукцината в фумарат. СДГ выявлялась методом Нахласа, Валькера и Зелигмана.

Модель ОВТГС у животных была воспроизведена по разработанной нами методике, адекватной клиническому течению этого синдрома у больных с переломами длинных трубчатых костей.

Для решения поставленных в работе задач весь период развития ОВТГС был разделен на периоды в зависимости от значения индивидуального показателя по отношению к этой величине в контрольной группе. Стартом патогенеза ОВТГС являются следующие причины повышения ВТД: кровотечения в замкнутые фасциальные футляры, локальное повышение проницаемости капилляров, что может быть обусловлено переломами длинных трубчатых костей, размозжением мягких тканей, длительным сдавлением конечности, постишемическим отеком, возникающим после восстановления артериального кровотока. Суть патогенеза ОВТГС следующая: стенка венулярного отдела большого круга кровообращения в 6-10 раз податливее стенки артериолярного. Трансмуральное давление для венозного отдела большого круга кровообращения равно 1,3-1,6 кПа, для артериального - 7,0-11,0, тангенциальное напряжение стенки равно соответственно 9-16 для венулярного и 7-77 кПа для артериолярного отделов. Повышенное ВТД, действуя извне на податливую стенку венулярных сосудов, проходящих в замкнутых фасциальных футлярах, способно вызывать локальное повышение венозного давления за счет роста гидродинамического сопротивления. При этом локальный артерио-венозный градиент уменьшается, а вместе с ним и регионарный кровоток. Вследствие того, что давление внутри замкнутого фасциального футляра остается ниже давления в артериях, периферический кровоток по артериям, проходящим через футляр, не изменяется, пульсация артерий на периферии сохранена, а при капилляроскопии выявляется нормальный дистальный ар-терио-венозный градиент. Дальнейшее развитие ОВТГС обусловлено прекращением венозного оттока от мышц, расположенных в герметичных фасциальных футлярах, обладающих высокими показателями предела прочности и модуля упругости при относительно небольших деформациях. Могут способствовать эскалации ОВТГС и ятрогенные факторы: циркулярные мягкие и гипсовые повязки, чрезмерно возвышенное положение конечности - выше уровня сердца в горизонтальном положении.

Данные электромиографического исследования и внутритканевого давления

На 40 здоровых животных проведено контрольное исследование ВТД в переднем фасциальном футляре бедра с помощью инвазивного способа аппаратом «Stryker STIC Monitor». Необходимо отметить, что непосредственно после введения иглы в мягкие ткани бедра давление составляло 812 мм рт. ст., затем в течение 3-5 мин оно снижалось и принимало постоянную величину. Это связано с болевой реакцией животного на травму. Установлено, что в покое ВТД у большинства животных было в пределах 5-7 мм рт. ст. (5,16±1,84 мм рт. ст.) и не зависело от возраста и массы животного. В течение суток постоянный мониторинг с помощью катетера, выполненный у 20 животных, выявил определенные колебания. Так, ба-зальное ВТД (при пробуждении животного) составило 4,36±0,84 мм рт. ст.

В течение дня оно имело тенденцию к повышению до 7,12±1,21 мм рт. ст., затем стабилизировалось, а к вечеру значительно варьировало, что, по-видимому, было связано с двигательной активностью животного в течение дня. Однако максимальные цифры ВТД не превышали 7,4 мм рт ст.

Таким образом, для объективизации исследований у всех животных измерения мы проводили спустя 5 мин после введения иглы в области средней трети прямой мышцы бедра. За норму приняты значения в диапазоне 5-7 мм рт. ст. Кроме того, при проведении экспериментов обязательно исследовалось ВТД в точке данной локализации на контралатеральной стороне.

При изучении ВТД у животных с переломом бедренной кости (I серия) были получены следующие данные. У большинства животных наблюдалось стойкое повышение ВТД (10,92±1,3 мм рт. ст.) в течение первых 4 ч после травмы и затем стабилизировалось на этих цифрах. У 10 животных ВТД продолжало расти и достигало 12,62±1,64 мм рт. ст. Стабилизация происходила к 10 ч после нанесения травмы. Однако уже к 3 сут у всех животных наблюдались несколько повышенные близкие к нормальным величины ВТД (8,33±1,34 мм рт. ст.), а через 7 сут оно не отличалось от нормы.

Установлено, что изменение параметров ВТД, которые мы определяли в мышцах задней конечности, в зависимости от сроков развития ОВТГС у животных II серии коррелировало с длительностью эксперимента. У животных наблюдалось резкое повышение ВТД до 25,11±2,91 мм рт. ст. (к 8 ч от начала эксперимента). Причем интенсивный рост давления отмечался в течение первых 2 ч после моделирования ОВТГС. В течение последующих 6 ч у всех животных ВТД продолжало расти, но менее интенсивно. Так, через 2 ч показатель ВТД был равен 19,29±1,18 мм рт. ст. (р < 0,05) (исходный уровень - 5,16±1,09 мм. рт. ст.), через 4 ч 22,36±2,81 мм. рт. ст. (р < 0,05), через 6 ч 24,28±2,81 мм. рт. ст. (р < 0,05), через 8 ч - 25,11±4,12 мм. рт. ст. (р < 0,01). Стабилизация происходила также к 10 ч после начала эксперимента, как и в первой серии, но на значительно более высоких цифрах. У 15 из 50 животных ВТД начинало снижаться спустя сутки - причем максимальное ВТД у них не превышало 14 мм рт. ст. У 17 животных, у которых ВТД начинало снижаться через 3 сут, максимальными были зафиксированы цифры ВТД в пределах 15-21 мм рт. ст., и у 18 животных, у которых только к 7 сут отмечалось незначительное снижение ВТД (максимальные цифры через 8 ч от начала эксперимента были свыше 22 мм рт. ст.). Функция поврежденной задней конечности была резко снижена, даже пальпаторно определялся плотный отек тканей бедра. Только к 30 сут происходила стабилизация ВТД на уровне его значения от нормы в пределах 15 % (8,77±2,11 мм рт. ст.).

ЭМГ мышц тазового пояса и задней лапы животных характеризовалась частыми от 90 до 170 колебаниями потенциалов в секунду. Вольтаж ос-

цилляций в покое в среднем был равен 30-60 мкВ и от 160 до 200 при напряжении (табл. 2).

Таблица 2

Показатели электромиографии четырехглавой мышцы у животных в динамике развития ОВТГС

ОВТГС Исх. 2 ч 4 ч 6 ч 8 ч 10 ч 1 сут 3 сут 7 сут 30 сут

Покой 53,9±2,55 63,00±1,63 74,00±1,81 48,00±1,61 40,00±6,33 53,30±4,33 49,10±3,28 54,70±1,33 55,40±2,08 61,60±1,89

Напряжение 180±1,31 110,00±1,38 105,20±2,53 92,00±3,47 68,50±5,33 77,50±2,55 81,70±3,11 103,10±3,65 126,00±2,12 160,60±1,87

Примечание. Отличия достоверны с показателями контрольной группы (p < 0,05).

Анализ данных показал, что у животных второй серии уже в первые часы развития ОВТГС (2 ч) на ЭМГ появляются признаки изменения электровозбудимости четырехглавой мышцы. Это выражалось в появлении ослабленных электрических потенциалов, резких и неравномерных по высоте. Достаточно ясно обнаруживалось достоверное по сравнению с контрольными значениями снижение вольтажа осцилляций. Соответственно до 63,00±1,03 мкВ в покое и до 110,00±1,16 мкВ при напряжении на стороне развития ОВТГС (на ЭМГ определяется изотонический режим сокращения мышц) против 50,00±2,81 и 180,00±3,51 мкВ на интактной стороне (p < 0,01).

В последующие сроки наблюдения (1-3 дня) за животными второй серии установлено, что по мере увеличения и стабилизации ВТД режим работы мышцы еще больше изменялся. Она начинала работать в режиме изотонического сокращения. Рефлекторное усилие в этот период развития ОВТГС практически отсутствовало. У животных свыше 3 дней с момента развития синдрома режим изотонического сокращения четырехглавой мышцы по-прежнему был доминирующим. Начало нормализации ЭМГ отмечалось только с 7 сут эксперимента, но даже к 30 сут вольтаж оставался сниженным.

Интересным оказалось сопоставление данных ВТД и показателей полярографии, которая была выполнена 20 животным. Оказалось, что снижение рО2 (до 50 % от исходного) соответствовало максимально высоким цифрам ВТД.

В III серии экспериментов развитие модели ОВТГС соответствовало II серии. У животных наблюдалось резкое повышение ВТД до 22,46±2,51 мм рт. ст. (к 4 ч от начала эксперимента). При чем интенсивный рост давления отмечался в течение первых 2 ч. При выполнении фасциотомии широкой фасции и мышц квадрицепса бедра ВТД плавно снижалось.

Так, через 2 ч после фасциотомии показатель ВТД был равен 17,9± ±2,08 мм рт. ст. (p < 0,05) (исходный уровень - 5,26±1,09 мм рт. ст.), через 4 ч - 11,75±2,81 (p < 0,05), через 6 ч 10,33±2,81 (p > 0,05), через 10 ч -9,63±1,12 мм рт. ст. (p > 0,01). Стабилизация происходила также к 1 сут

после фасциотомии, и ВТД было в пределах нормального диапазона. К 3 сут ВТД продолжало оставаться высоким. В дальнейшем вплоть до 30 сут повышения ВТД мы не отмечали.

Электромиограмма мышц тазового пояса и задней лапы животных характеризовалась частыми от 90 до 170 колебаниями потенциалов в секунду. Вольтаж осцилляций в покое в среднем был равен 30-60 мкВ и от 160 до 200 при напряжении (табл. 3).

Таблица 3

Показатели электромиографии четырехглавой мышцы у животных в динамике развития ОВТГС.

ОВТГС Исх. 2 ч 4 ч 2 ч 4 ч 6 ч 10 ч 1 сут 3 сут

Покой 53,9±1,11 63,00±3,18 74,00±4,22 о н о и 57,30±3,32 53,30±3,11 48,00±3,84 42,70±3,11 55,30±3,12 52,4±3,11

Напряжение 180±2,11 110,00±3,14 105,20±3,31 с Ö 118,00±2,18 131,00±3,41 139,00±3,16 178,00±5,11 172,00±4,11 187±3,15

Примечание. Отличия достоверны с показателями контрольной группы (p < 0,05).

Анализ полученных данных показал, что у животных III серии уже в первые часы после выполнения фасциотомии (2 ч) на ЭМГ появляются признаки восстановления электровозбудимости четырехглавой мышцы. Это выражалось в появлении нормальных электрических потенциалов, высоких и равномерных по высоте. Обнаруживалось достоверное по сравнению со значениями в этом сроке у животных II серии увеличение вольтажа осцилляций.

В последующие сроки наблюдения (1-3 дня) за животными III серии показатели ЭМГ были сравнимы с таковыми у здоровых животных.

При сопоставлении данных ВТД и показателей полярографии, которая была выполнена 15 животным. Оказалось, что рО2 нормализовалось уже к 4 ч после фасциотомии.

Полученные данные указывают на возможность обратного развития гипертензионного синдрома.

На основании выполненных исследований нам следующим образом представляется рабочая схема патогенеза ОВТГС (КС).

ОВТГС проходит 4 периода, и его патогенез можно представить следующим образом. Первый период, период функциональных изменений, в эксперименте длится до 24 ч и характеризуется морфологическими и функциональными признаками локального раздражения триггера. ВТД равно 10,64±1,18 мм водн. ст. Артериальный отдел микроциркуляторного русла сужен, венозный расширен, дифузионная поверхность снижена. Ко -эффициент оттока и притока 1:2. Лимфососуды рыхлых фасций, подкожной клетчатки и коллекторов плотных фасций дистальных отделов конечности диффузно расширены, отмечается лимфостаз. Второй период в эксперименте длится от 1 до 3 сут и проявляется комплексом компенсаторно-приспособительных изменений на фоне выраженной ишемии, интерстицеального

отека и периферической денервации. ВТД равно 15,20±2,81 мм водн. ст. Функционируют резервные капилляры. Венулы заполнены форменными элементами, появляются экстравазаты. Лимфатические коллекторы заинтересованных футляров блокированы. Конец третьего периода морфо-функционально характеризуется необратимыми изменениями нервной и мышечной тканей, резким ухудшением общего состояния объекта исследования, обусловленным интоксикацией кислыми продуктами рабдомио-лиза и дегенерации гемоглобина, что на фоне нарушения микроциркуляции, вплоть до шока, и снижения активности антиоксидантной системы крови и тканей приводит к полиорганной недостаточности.

Травма сегмента конечности

Закрытый перелом длинной трубчатой кости

>- Повреждение мышц

—Импульсы от поврежденного сегмента конечности

U

Рефлекторное напряжение мышц Компрессия I фасциальных

± футляров

Аккумуляция продуктов распада мышечной ткани и форменных элементов крови на фоне ишемии

Нарушение микроциркуляции А-Шок

смешанной этиологии

-► Электролитные нарушения

Полиорганная недостаточность

I

/

Интерстициальный отек в замкнутом фасциальном футляре

\ i

Разрушение клеточных мембран Ч-

-Острый внутритканевой гипертензионный синдром-

I

Состояния, обусловленные нарушением консолидации перелома, миогенные контрактуры, миофасциальный болевой синдром, синдромы, обусловленные периферической нейропатией

Рабочая схема патогенеза острого внутритканевого гипертензионного синдрома

У животных, выживших в первых двух периодах ОВТГС, третий период длится с 3 по 7 сут и морфо-функционально проявляется организацией необратимымых дегенеративно-дистрофических изменений. ВТД равно 25,11±1,12 мм водн. ст. Артериолы извиты, сужены в 2-3 раза, венулы - в 1-1,5, фрагментированы. Лимфатические коллекторы четкообразно расширены, ток лимфы ретроградный в поверхностные коллатерали. У животных второй серии, выживших в первых трех периодах, общее состояние остается тяжелым, но появляется положительная динамика, четвертый

период начинается с 7 и заканчивается на 30 сут, необратимые дегенеративно-дистрофические изменения трансформируются в склероз мягкого остова пораженного сегмента, что вызывает грубое нарушение регуляции ВТД и способствует его стабилизации на высоком уровне. Ишемия, отмеченная в предыдущих периодах, проявляется атрофией мягких тканей и внутримышечным склерозом, сосредоточенным в основном на уровне сосудисто-нервных ворот мышц - формируются устойчивые миофасци-альные триггеры. Лимфатические коллекторы на уровне пораженного сегмента непроходимы. Грубо нарушается формирование костной мозоли, периостальная мозоль регенерирует медленно, в зоне перелома доминируют незрелые фибробласты.

Таким образом, выполненный эксперимент на животных позволил создать рабочую схему патогенеза ОВТГС. Данная схема носит не только научный интерес, но и будет востребована врачами-клиницистами для практической деятельности.

Литература

1. Иванов В.И., Татьянченко В.К., Елфимов А.Л., Прохорский Д.А., Андреев Е.В., Иванов Д.В. // Морфофункциональные аспекты регенерации и адаптационной дифференцировки структурных компонентов опорно-двигательного аппарат в условиях механических воздействий: Материалы междунар. науч.-практ. конф. Курган, 2004. С. 118-120.

Ростовская областная клиническая больница 6 сентября 2006 г.

УДК 618.5-039.71-055.28

АНОМАЛИИ РОДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ У МНОГОРОЖАВШИХ ЖЕНЩИН © 2006 г. М.Ю. Мусангузова

It is shown, that among anomalies activity of delivery at multiparity women initial and secondary weakness of patrimonial forces, weakness of labours prevail. In summary: low parameters of efficiency of conservative correction anomaies activity of delivery and high frequency surgical delivery convinces in necessity of applications in obstetrics practice of new methods of preventive maintenance and treatment of anomalies activity of delivery at multiparity women.

По заключению комитета экспертов ВОЗ 1978 г. многочисленные роды и частые беременности отнесены к группе универсального риска для матери и плода из-за высокой частоты осложнений беременности, родов, послеродового и неонатального периодов. Около 40 % родов в мире приходится на женщин, в анамнезе которых пять и более родов.

Республика Дагестан - регион с сохранившейся тенденцией многодетности [1, 2]. Одним из наиболее частых и тяжелых осложнений родов у