Морфометрическая характеристика артериального русла головного мозга человека в соответствии с сегментарной моделью его строения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Морфометрическая характеристика артериального русла головного мозга человека в соответствии с сегментарной моделью его строения

О.К. Зенин, А.В. Дмитриев, Ю.В. Довгялло, М.А. Гаврюшин

Аннотация

Актуальность и цели. Совершенствование методов прижизненной визуализации сосудистого русла, возможность уточнения даже самых мелких деталей его строения требует детализации знаний относительно морфометрических закономерностей строения сосудов конвекситальной поверхности больших полушарий. Предметом исследования явились морфометрические параметры, характеризующие артериальное русло головного мозга человека в соответствии с сегментарной моделью его строения. Цель работы - установить морфометрические закономерности строения артериального русла головного мозга человека.

Материалы и методы. Для реализации цели работы были изучены и подвергнуты морфометрическому анализу коррозионные препараты артериального русла головного мозга пяти мужчин в возрасте 46-57 лет.

Результаты. Определены морфометрические показатели, количественно характеризующие нормальное строение интраорганного артериального русла головного мозга. Установлено наличие или отсутствие значимых корреляционных зависимостей между величинами показателей, количественно характеризующими артериальное русло головного мозга человека в соответствии с сегментарной моделью его строения. Определена и доказана морфометрическая неоднородность «популяции» артериальных сегментов, составляющих русло.

Выводы. Установленные морфометрические закономерности строения артериального русла головного мозга человека в дальнейшем могут служить базой для математического моделирования, основой для оценки адекватности кровоснабжения различных участков головного мозга.

Ключевые слова: артериальное русло, морфометрия, сегментарная модель, математическое моделирование.

Abstract

Morphometric characteristic of the human brain arterial bed in accordance with the segmentary model of its structure

O.K. Zenin, A. V. Dmitriev, Yu. V. Dovgyallo, M. A. Gavryushin

Background. Improving the methods of intravital imaging of the vascular bed, the ability to refine even the smallest details of its structure requires detailed knowledge of the morphometric patterns of the structure of the vessels of the con- vexital surface of the cerebral hemispheres. The subject of the study was morphometric parameters characterizing the arterial bed of the human brain in accordance with the segmental model of its structure. The purpose of the work is to establish morphometric patterns of the structure of the arterial bed of the brain.

Materials and methods. To achieve the goal of the study, 5 men aged 46-57 years old were studied and morphometrically analyzed for corrosion of the arterial bed of the brain of 5 men.

Results. The morphometric indicators quantitatively characterizing the normal structure of the intraorgan arterial bed of the brain are determined. The presence or absence of significant correlation dependencies between the values of indicators quantitatively characterizing the arterial bed of the human brain in accordance with the segmental model of its structure is established. The morphometric heterogeneity of the “population” of arterial segments that make up the bed is determined and proved.

Conclusions. The established morphometric patterns of the structure of the arterial bed of the human brain can later serve as the basis for mathematical modeling, the basis for assessing the adequacy of blood supply to various parts of the brain.

Keywords: arterial bed, human brain, segmentary model, mathematical modeling.

Введение

Совершенствование методов прижизненной визуализации сосудистого русла, возможность уточнения даже самых мелких деталей его строения, в том числе вариантов отхождения и деления артерий, требует детализации знаний относительно морфометрических закономерностей строения сосудов конвекситальной поверхности больших полушарий, расположенных дистальнее многоугольника Виллизия и имеющих древовидную форму [1]. Именно этот отдел сосудистого русла отвечает за распределение и доставку крови ко всем отделам головного мозга, а значит, за адекватность его кровоснабжения [2].

Точное понимание морфометрических закономерностей строения артерий древовидной формы могло бы значительно помочь в диагностике хронических ишемических состояний головного мозга, предотвратить возникновение острых нарушений мозгового кровообращения, спрогнозировать результат хирургической коррекции сосудистого русла той или иной области интракраниального бассейна [3].

Материал и методы

сосудистый артериальный русло мозг

В соответствии с целью и задачами работы были изучены коррозионные препараты артериального интраогранного русла головного мозга 5 мужчин, погибших от асфиксии в возрасте от 46 до 57 лет. Препараты изготавливали по стандартной методике [4].

Артериальное русло рассматривалось в соответствии с сегментарной структурной моделью: русло представлялось как совокупность артериальных сегментов, формирующих ряды - уровни деления. При этом под артериальным сегментом подразумевали участок русла, расположенный между двумя ближайшими делениями [4]. Морфометрии были подвергнуты 1512 артериальных сегментов.

Измерялись следующие показатели:

1) 1 - порядковый номер уровня деления вновь образовавшегося ряда артериальных сегментов;

2) Б - диаметр материнского сегмента, находящийся на начальном уровне деления (мм);

3) dmax - диаметр дочерней ветви, имеющей большее значение (мм);

4) dmm - диаметр дочерней ветви, имеющей меньшее значение (мм);

5) Ь - длина сегмента, т.е. расстояние между ближайшими разветвлениями (мм);

6) СМ - коэффициент размножения, определяющий количество вновь образовавшихся сегментов.

Ввиду большого разброса абсолютных показателей и возможной погрешности в процессе морфометрии для формализованного описания артериального русла головного мозга в соответствии с сегментарной моделью использовали относительные величины следующих показателей:

1) ЕЕ - фактор формы ЕЕ = Б/Ь;

2) Н - площадь поперечного сечения артериального сегмента Н = пБ2/4 (мм2);

3) 5'- площадь внутренней поверхности артериального сегмента Ј = пБЬ (мм2);

4) V- объем внутренней полости артериального сегмента V = НЬ (мм3);

5) Яо - морфологическая составляющая гемодинамического сопротивления (МСГС) сегмента Яо = 128ЬБ4/л (мм3).

Результаты и обсуждение

Длина артериальных сегментов Ь изменяется в широких пределах: от 71 мм (максимальная) до 0,2 мм (минимальная). Наиболее часто встречается длина 3 мм, что отличается от среднего значения 8,97 мм. Так же как и для диаметра, характерно смещение распределения величин параметров в сторону меньших значений. Это определяет выраженную вариабельность фактора формы ЕЕ (М ± т) 23,56 ± 0,58 отн. ед. Его максимальное значение 300 отн. ед., минимальное - 0,8 отн. ед.

Учитывая большой разброс абсолютных и относительных значений описываемых показателей, в качестве морфометрической характеристики лучше использовать не сами показатели, а их корреляционные и регрессионные связи. Последние обязательно должны быть при «нормальном» строении сосудистого дерева [4]. В случае нормы в сосудистом русле обязательно должно присутствовать согласование гемодинамических сопротивлений различных его участков, в противном случае ток крови и распределение потоков внутри системы артерий просто невозможны.

Таблица 1 Величины морфометрических показателей, характеризующих артериальное русло головного мозга как конструкцию, состоящую из артериальных сегментов

Примечание: D - диаметр артериального сегмента (мм), L - длина артериального сегмента (мм), FF - фактор формы (отн. ед.), H - площадь поперечного сечения артериального сегмента (мм2), Ј - площадь внутренней поверхности артериального сегмента (мм2), V - объем внутренней полости артериального сегмента (мм3), Яо - морфологическая составляющая гемодинамического сопротивления сегмента артерии (мм3).

Для установления корреляционных связей между изучаемыми показателями использовали непараметрический анализ (критерий Спирмена).

В результате проведения непараметрического корреляционного анализа (табл. 2) обнаружено отсутствие достоверных связей между показателями D-L, Ь-Яо, и 1-ЯЯ.

Умеренные положительные связи установлены для Ь-ЯЯ (г = 0,66), Ь-Н (г = 0,37), ЯЯ-Яо (г = 0,68) и отрицательные - для D-FF (г = -0,39), ЯЯ-Н (г = -0,39), Я-Яо (г = -0,47), V-Яo (г = -0,62), 1^ (г = -0,35), 1-Н (г = -0,35) и 1^ (г = -0,34). Уровень значимости составлял р < 0,001.

Сильные достоверные (р < 0,0001) положительные корреляционные связи обнаружены для D-S (г = 0,74), D-V (г = 0,85), Ь-Я (г = 0,88),

(г = 0,77), Н-Я (г = 0,74), Н'-V (г = 0,85) и Я'-V (г = 0,98), отрицательные - для D-Яo (г = -0,92) и Н-Яо (г = -0,92). Уровень значимости составлял

р < 0,0001.

Слабые достоверные положительные корреляционные связи установлены между ЯЯ-Я (г = 0,25) и 1-Яо (г = 0,27), отрицательные - между 1-Ь (г = -0,19) и ЕЯ (г = -0,29). Уровень значимости составлял р <0,01.

Положительная корреляционная связь обнаружена для D-H (г = 1).

Установлены более сильные корреляционные связи между исследуемыми показателями и номером генерации, чем между этими же морфометрическими показателями и уровнем деления. Это может свидетельствовать в пользу магистральной формы интраорганного артериального русла головного мозга.

Таблица 2. Результаты корреляционного непараметрического анализа связей между величинами морфометрических показателей интраорганного артериального русла головного мозга как конструкции, состоящей из сегментов

Отрицательные связи между номером генерации, уровнем деления и значением диаметра сегмента артерии говорят об уменьшении этого показателя по мере деления материнских артерий на более мелкие ветви. При этом происходит уменьшение просвета, площади внутренней поверхности и объема внутренней полости сегмента артерии, что влечет за собой увеличение значения МСГС. Интересно, что уменьшение внутреннего диаметра и длины сегмента с увеличением уровня деления не влечет за собой значимое изменение фактора формы. Значение показателя длины не связано с номером генерации, а величина диаметра значимо уменьшается с его увеличением. При этом между изменением величин показателей длины сегмента и его диаметра отсутствует значимая связь.

Важно также отметить, что величина МСГС не связана с изменением значения показателя длины сегмента артерии, слабо увеличивается при возрастании уровня деления, умеренно растет с увеличением фактора формы и номера генерации и заметно уменьшается с увеличением величины внутреннего диаметра сегмента артерии. Можно предположить, что на одном уровне деления находятся структурно-различные артериальные сегменты, что также говорит в пользу магистральной формы интраорганного артериального русла головного мозга. Косвенно о данной форме артериального русла свидетельствует также характер распределения величин диаметров и длин сегментов артерий. Это обусловлено тем, что исследованная популяция артерий неоднородна в функциональном отношении. Ее составляют «транзитные» артерии, в задачу которых входит проведение крови с минимальными потерями энергии, и «распределительные», имеющие большое количество ответвлений и служащие для распределения потоков крови внутри системы.

Заключение

Для морфометрического описания интраорганного артериального русла головного мозга лучше использовать не абсолютные, а относительные величины, их корреляционные связи. Для интраорганного артериального русла головного мозга характерно наличие большего количества и силы корреляционных связей между величинами исследуемых показателей и номером генерации, чем между значениями этих же морфометрических показателей и уровнем деления. Значимой зависимости между величинами диаметра и длины артериального сегмента в реальных условиях не обнаружено.

Установленные морфометрические закономерности строения артериального русла головного мозга человека могли бы в дальнейшем послужить базой для математического моделирования, основой для оценки адекватности кровоснабжения различных отделов мозга.

Библиографический список

1. Степаненко, А. Ю. Закономерности индивидуальной изменчивости поверхностной сосудистой сети мозжечка / А. Ю. Степаненко // Экспериментальная и теоретическая медицина. - 2017. - № 2 (75). - С. 44-48.

2. Рабинович, Р. М. Анализ факторов, влияющих на состояние кровотока в бассейне внутренней сонной артерии при артериальной гипертонии /

3. Р. М. Рабинович // Терапевтический архив. - 2008. - № 9. - С. 17-20.

4. Гладилин, Ю. А. Вариантная анатомия внутренней сонной артерии, артериального круга большого мозга и мозговых артерий : автореф. дис. ... д-ра мед. наук : 14.03.01 / Гладилин Ю. А. - Саранск, 2004. - 243 с.

5. Зенин, О. К. Морфофункциональные принципы организации артериального русла большого круга кровообращения : дис ... д-ра. мед. наук : 14.03.01 / Зенин О. К. - Киев, 2005. - 468 с.

6. Основы компьютерной биостатистики: анализ информации в биологии, медицине и фармации статистическим пакетом MedStat / Ю. Е. Лях, В. Г. Гурьянов, В. Н. Хоменко, О. А. Панченко. - Донецк : Папакица Е. К., 2006. - 214 с.

References

1. Stepanenko A. Yu. Eksperimental'naya i teoreticheskaya meditsina [Experimental and theoretical medicine]. 2017, no. 2 (75), pp. 44-48. [In Russian]

2. Rabinovich R. M. Terapevticheskiy arkhiv [Therapeutic archive]. 2008, no. 9, pp. 1720. [In Russian]

3. Gladilin Yu. A. Variantnaya anatomiya vnutrenney sonnoy arterii, arterial'nogo kruga bol'shogo mozga i mozgovykh arteriy: avtoref. dis. d-ra med. nauk: 14.03.01 [Variant anatomy of the internal carotid artery, arterial circle of the cerebrum and cerebral arteries: author's abstract of dissertation to apply for the degree of the doctor of medical sciences: 14.03.01]. Saransk, 2004, 243 p. [In Russian]

4. Zenin O. K. Morfofunktsional'nye printsipy organizatsii arterial'nogo rusla bol'shogo kruga krovoobrashcheniya: dis d-ra. med. nauk: 14.03.01 [Morphofunctional principles of the organization of the arterial channel of a large circle of blood circulation.

Размещено на Allbest.ru