EXPERIMENTAL MODEL OF TRAUMA AND POSTTRAUMATIC REORGANIZATION OF THE MUCOUS MEMBRANE MAXILLARY SINUS

Full Text

Нарушение целостности верхнечелюстного синуса является широко распространенной самостоятельной патологией, сопровождающей силу анатомических особенностей различные типы переломов костей скулоорбитоверхнечелюстного комплекса [4, 9-11]. Несмотря на многочисленные исследования патофизиологии параназальных синусов, имеется лишь несколько работ, посвященных изучению посттравматических репаративных процессов [1, 8]. Эту задачу осложняет проблема дифференциальной диагностики посттравматического воспаления и синуситов различного генеза, которые нередко сопровождают травму в клинической практике [1, 12, 13]. Решение данной проблемы, на наш взгляд, возможно лишь при использовании адекватной лабораторной модели. В настоящей работе представлен критический анализ экспериментальной модели изучения основных аспектов пост-травматического воспаления и репаративной реорганизации слизистой оболочки верхнечелюстного синуса крысы. Анатомо-гистологическая характеристика верхнечелюстного синуса крысы и его связь с окружающими структурами Верхнечелюстная пазуха крысы является полноценным анатомическим образованием системы верхних дыхательных путей. Синус имеет вид костного возвышения вытянутой овальной формы (высота 0,39-0,40 см, ширина 0,28-0,30 см), расположенного на наружной поверхности верхней челюсти кпереди от подглазничного отверстия [2, 3]. Медиальная стенка практически плоская, является наружной стенкой лунки резца. Обе стенки пазухи, соединяясь, образуют щелевидное пространство, вытянутое в сагиттальной плоскости и расширяющееся кзади (рис. 1 на вклейке). В верхнем дистальном секторе расхождение стенок пазухи образует эллипсовидное отверстие 0,1 • 0,15 см, открывающееся к f. infraorbitalis. Подглазничный нерв, выходящий из этого отверстия, является непосредственным продолжением n. maxillaris, который иннервирует всю лицевую часть черепа крысы. Чтобы представить объемное строение и пространственное соотношение полостных органов, мы использовали метод получения слепков [3]. Конфигурация и размеры верхнечелюстной полости меняются в медиодистальном направлении и относительно окружающих анатомических структур. Оттиск верхнечелюстной пазухи имеет форму запятой, расположенной горизонтально. Расширенная часть синуса направлена дистально и кнаружи от лунки резца, не выходя своей задней границей за апекс альвеолы. Сужающаяся часть направлена вперед и медиально, косо пересекая центральную ось резца чуть кпереди середины длины нижней кривизны лунки, где они имеют точечное соединение. Это естественное отверстие обнаруживается и на микропрепаратах (рис. 2 на вклейке). Максиллярное отверстие открывается сразу под maxilloturbinale в передней части носовой полости. Общая длина верхнечелюстной пазухи от максиллярного отверстия до дистальной границы приблизительно составляет 0,8 см, длина расширенной части - 0,20-0,25 см, высота 3,8-4,0 см. Ширина пазухи на всем протяжении приблизительно одинакова и составляет в среднем 1 мм. Для изучения рентгеноанатомии верхнечелюстных пазух крысы нами выбраны современные методы лучевой диагностики с цифровой обработкой данных: визиография, КТ и МРТ [2]. На всех изображениях четко определяются парные замкнутые костные полости в виде овалов, вытянутых в меди-адистальном направлении и уплощенных с медиальной стороны, симметрично расположенные впереди подглазничных отверстий и латеральнее резцов (длина 2,8 мм, ширина 2 мм) (рис. 3 на вклейке). Тканевая структура слизистой оболочки верхнечелюстного синуса крысы аналогична гайморовой пазухе у человека. Поверхность слизистой оболочки выстлана однослойным многорядным мерцательным эпителием с ярко выраженным мукоцилиарным аппаратом, идентичным расположенному в носовой полости: количество реснитчатых эпителиоцитов -170,9±7,3 в 1 мм2; количество бокаловидных эпителиоцитов - 10,8±2,1 в 1 мм2; отношение числа бокаловидных к реснитчатым эпителиоцитам - 1:15; толщина эпителиального слоя пазухи - 19,9±2,6 мкм. Собственная пластинка слизистой оболочки содержит большое количество лимфоидных элементов, а также простых альвеолярных желез. В собственной пластинке слизистой оболочки в норме содержится большое количество тучных клеток. Это клетки округлой, овальной и вытянутой формы с плотной базофильной зернистостью и неокрашенным ядром, расположенные многочисленными группами. Площадь профильного поля мастоцитов составляет 322,3±9,5 мкм2. Моделирование травматического перелома верхнечелюстного синуса крысы Для формирования острой травмы верхнечелюстного синуса животным на фоне анестезии наносили однократную компрессию в подглазничной области зажимом типа Бильрот без повреждения целостности кожных покровов. Для подтверждения однотипности наносимой травмы участвующим в эксперименте животным мы использовали методы расчета прикладной механики: аналитическое определение перемещений и напряжений при изгибе (рис. 4). Зажим обладает свойствами реального тела, способного изменять форму и размеры от нагрузки, т. е. деформироваться. Обратимое изменение формы и размеров определяется как упругая деформация. В пределах упругих деформаций (при малых нагрузках) зависимость между напряжением и деформацией линейная. По закону Гука a = Ее, где a - нормальное напряжение (интенсивность нагрузки в точке, действует по нормам к сечению); е - линейная деформация (изменение длины единичного отрезка); Е - коэффициент пропорциональности, коэффициент упругости, модуль Юнга. 8 экспериментально-теоретические исследования От растяжения или сжатия усилие N распределяется равномерно: a = N/A (N - > 0 - растяжение, А - < 0 - сжатие). От момента изгибающего верхние волокна растягиваются, нижние сжимаются. Таким образом, если есть деформация, есть и напряжение. Максимальное напряжение возникает в точках поперечного сечения у поверхности, где момент изгибающий равен М [7]. Отсюда условие прочности: a = M /W < [a], max max x — L J 7 где a - допускаемое напряжение (справочная величина). Мы предполагаем, что возникающее в зажиме amax в соответствующем сечении не должно превышать a02 - условный предел текучести (напряжение, при котором возникают остаточные деформации и составляет 0,2%): M < a • W. max 0,2 x Расчетная схема зажима Дано: материал - сталь 40X13 коррозионно-стойкая высокоуглеродистая, a = 87 кг/мм2; a02 = 33 кг/мм2; твердость > 50. (Применение по ГОСТу 5949-6 УМТУ ЦНИИУМ.) Модуль Юнга для сталей - 2 • 104 кг/мм2. Сечение h = 3; b = 2,5. Геометрические характеристики: Wx - момент сопротивления при изгибе: x bh2 2,5 -32 W =-= —-= 3,75 мм3. 6 6 J - осевой момент инерции: x bh3 2,5 • 33 - = 5,625 мм4. J = -x 12 12 Жесткость при изгибе: EJ = 2 • 104 • 5,625 = 11,25 • 104 кг • мм2. Перемещение в сечении I-I известно. Д1р = 4 мм (1 щелчок зажима). I) Способ Верещагина позволяет определить линейные перемещения: ro(P)M1° Д 1 P = ----E-J-x-1--- , x где ш(Р) - площадь эпюры моментов изгибающих М(Р) от силі>і Р, M10 - ординаты напротив центров тяжести с эпюры M1, от силы X1, приложенной в сечении I-I. Расчет: 1 4 = — (Р • 20 • 8 EJ x P • 104 • 40 + - P•60 • 80 11,25 • 104 Отсюда: 11,25 • 4 P =-= 1,5 кг. 29,87 Из соотношения Р • жиме: P • 80 (6,4 + 12,8 + 10,67) = - 2 P • 80 • 50 2 - • 80 +-• - • 80) = 3 2 3 P • 29,87 11,25 80 = Х • 50 получаем усилие в за- X = - = 2,4 кг 50 II) M = Р • 80 (кг • мм) max max a =maMx max max /W < a x 0,2 отсюда: aA„ p < - W 33 • 3,75 X = 80 P • 80 -5-0- 80 - = 1,5 кг, - = 2,4 кг. Рис. 4. Схема зажима Бильрот для аналитического расчета напряжения в модели. Таким образом, применив два способа аналитического определения перемещений и напряжений при изгибе, можем утверждать, что наносимая в эксперименте травма для всех животных являлась однотипной и составляла 2,4 кг. Для диагностики перелома использовали метод визио-графии с помощью рентгеновского аппарата EVOLUTION X 3000 2С фирмы «ASEPTI» с компьютерным датчиком SCHICK. Снимки произведены в горизонтальной и боковой проекциях с экспозицией 0,08 с при показателях на трубке 40 kV и 25 mAs с обработкой информации в программе SCHICK. У травмированных животных на визиограммах в горизонтальной проекции определялись множественные повреждения костей лицевого отдела: перелом наружной стенки пазухи, перелом скуловой кости и дуги, перелом верхней челюсти с изменением конфигурации подглазничного канала и компрессией n. infraorbitalis (рис. 5 на вклейке). Экспериментальная травма верхнечелюстного нерва В описанной выше модели перелома верхняя челюсть с костями носа отламывается от скуловых костей и нередко травмирует подглазничный и верхние альвеолярные нервы, что проявляется нарушением всех видов поверхностной чувствительности и встречается в 100% случаев при данном поражении [3]. Повреждение чувствительной иннервации вызывает в тканях закономерные нейродистрофические изменения, явления воспалительного характера, нарушение морфофункциональной специфичности клеток, их некроз и апоптотическую гибель [5, 6]. Нейротрофические расстройства, вызванные в результате травмы, моделировали односторонним пересечением верхнечелюстного нерва в месте его выхода из полости черепа в крыловидно-небную ямку. Для этой цели выбирали участок нерва, расположенный за скуловой костью в подглазничной борозде. Манипуляции в этой зоне исключают травматическое воздействие на верхнечелюстной синус при оперативном доступе. Подглазничная борозда расположена в нижней части ямы содержащей глаз с его придаточным аппаратом и 9 РОССИЙСКИЙ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, №6, 2012 вегетативные ганглии. Снаружи она ограничена альвеолярным отростком верхней челюсти, спереди - скуловой костью, сзади - os sphenoidalis. Со стороны рта эта область проецируется в боковых отделах преддверия, за уздечкой образованной сухожилием наружной жевательной мышцы. После анестезии производится иммобилизация животного на трех нитях-держалках (две резцовые и одна щечная на стороне вмешательства). Щечная держалка формируется путем проведения толстой капроновой нити прямой иглой из преддверия полости рта наружу через жевательную мышцу на стороне вмешательства. Верхняя и нижняя резцовые держалки в виде петель накладываются на соответствующие зубы. Левая рука оператора фиксирует щечную и верхнюю резцовые нити, при их натяжении открывается преддверие полости рта на стороне операции. Натянутая ассистентом нижняя резцовая нить фиксирует рот животного в максимально открытом положении. Для предупреждения аспирации дыхательных путей кровью, голова животного повернута на бок, на сторону проведения вмешательства. Оперативный доступ выполняется на участке верхнего этажа преддверия полости рта от скуловой уздечки до последнего верхнего моляра. Рассекается слизистая оболочка преддверия рта горизонтальным разрезом длиной 5-8 мм. Края раны разводятся распатором. При помощи специально изготовленного крючка с плоской заточкой изгибом по отношению к оси 3/4 и диаметром изгиба 3 мм, тупым путем раздвигая рыхлую клетчатку, выводят в рану верхнечелюстной нерв. Оперативный прием - рассечение нервного ствола -осуществляли скальпелем (рис. 6). При разделении нерва на центральный и периферический отрезки крючок самопроизвольно освобождается. Операционная рана обрабатывается раствором слабого антисептика, в качестве повязки используется кератопластическая мазь. Общее время операции, без учета введения в наркоз составляет 30-40 с. Морфогистохимические показатели травмированной и деафферентированной пазухи В слизистой оболочке максиллярной пазухи у крыс после травмы челюстно-лицевой области наблюдаются характерные деструктивные и репаративно-пролиферативные изменения (рис. 7 на вклейке). При этом отмечается своеобразная дегенерация клеток с резким изменением формы ядра и его фрагментацией, что, возможно, представляет собой проявление травматического стресса и/или апоптоза [10]. С 1-х по 3-и сутки после травмы на срезах слизистой оболочки наблюдается выраженная воспалительная и тучноклеточная реакция (см. рис. 7; рис. 8 на вклейке). При этом тучные клетки содержат секреторные гранулы в цитоплазме, величина которых и их электронная плотность довольно резко варьируют: она наименее плотная у внеклеточных гранул. Форма ядра тучных клеток значительно изменена: оно имеет неправильную форму с наличием выростов и инвагинаций, хроматин преимущественно в конденсированном состоянии расположен под ядерной мембраной. На 7-е сутки эксперимента вблизи зоны повреждения мы определяли явления тканевого отека и выброс секреторных гранул тучных клеток в межклеточное пространство (см. рис. 8, в). В просвете кровеносных и лимфатических капилляров видны фрагменты клеток и клеточный детрит - явление резорбции поврежденных структур из зоны травмы. Эффективным маркером нейротрофических нарушений в зоне деафферентации является NADPH-диафораза (NADPH-d). Локусы экспрессии энзима совпадают с активностью NO-синтазы и указывают на степень выработки NO [4, 10]. На тканевую деафферентацию в первую очередь реагируют диафоразапозитивные нервные волокна: сокращает ся их количество, в некоторых участках слизистой оболочки они вовсе исчезают. Нервные проводники, сохранившие небольшую активность фермента, истончаются и фрагментируются. Отмечается значительное уменьшение числа и размеров варикозных утолщений на их поверхности. В ряде случаев в толще слизистой оболочки можно увидеть клубки, формируемые тонкими диафоразапозитивными аксонами, которые имеют неровные контуры, и неравномерное окрашивание (рис. 9). В собственной пластинке слизистой оболочки заметно возрастает диафоразная активность мелких артери-ол и капилляров. Отчетливую гистохимическую реакцию демонстрируют мышечные клетки, лежащие поперек просвета сосуда. Клеточно-тканевые изменения слизистой оболочки репаративно-продуктивного характера начинают проявляться примерно на 14-е сутки эксперимента. В этом случае тучно-клеточная реакция уже незначительно выражена, секреторные гранулы выявляются лишь во внеклеточном пространстве и в меньшем количестве с наличием в них дистрофических изменений в виде вакуолизации цитоплазмы и «изъеденности» наружного контура. Наряду с этим определяется пролиферация фибробластов. В межклеточном пространстве наблюдается картина коллагенообразования с появлением во внеклеточном пространстве поперечно и продольно срезанных волокон (см. рис. 8 на вклейке). В отдаленные сроки после травмы (21-28-е сутки) в слизистой оболочке остаются в небольшом количестве недифференцируемые клетки с поврежденным ядром и клеточный детрит, определяемый также в просвете некоторых сосудов, что свидетельствует о резорбции поврежденной ткани. Таким образом, представленные модели острой травмы и деафферентации вызывают воспалительные и нейротро-фические нарушения слизистой оболочки соответствующих областей верхнечелюстного синуса и могут служить адекватной системой для исследования этих нарушений в экспериментальной и клинической практике.

About the authors

S. S Edranov

Email: mobilestom@yandex.ru

References

Supplementary files