Моделирование механической травмы глаза. Актуальность. История вопроса

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Механические повреждения глаз регистрируются у 114,5 человек на 100 000 населения [1], по данным Р.А. Гундоровой, в России и странах СНГ — около 1,6 млн травм глаз в год [3]. В России в мирное время глазной травматизм составляет от 3 до 8 % от общего числа травм [2]. До 32 % коечного фонда офтальмологических стационаров занято пациентами с глазными травмами [1], которые входят в «тройку» основных причин, приводящих к инвалидности по зрению, и при этом ее доля составляет 22,8 % [4].

Закрытая травма глаза (ЗТГ) встречается в 41,9 % всех травм глаза в мирное время [5] и является результатом бытовой, спортивной, производственной травмы и т. д. [2]. Так, на долю бытовой ЗТГ приходится 72,1 % [6], а криминальной — от 50 до 64,7 % [7]. По данным Е.В. Ченцовой и соавт. наибольшее число обращений с ЗТГ встречается среди лиц от 20 до 50 лет, что составляет 63,83 % [1].

Открытая травма глаза (ОТГ) в мирное время в структуре глазного травматизма диагностируется от 13,8 до 70,4 % [8]. Доля ее резко увеличивается при террористических катастрофах и на войне [9].

В период Великой Отечественной войны повреждения глаз составляли 1–2 % [10]. В войне в Афганистане офтальмологические санитарные потери составляли до 5,6 % [11]. В вооруженном конфликте на Северном Кавказе — до 10,2 %, при этом ЗТГ была в 32,8 % среди всех травм органа зрения [12]. По данным В.В. Волкова, на долю ОТГ в боевой обстановке приходится 70–75 % от всех механических повреждений глаза [11].

В военное время массовое поступление раненых с поражением органа зрения требует оперативных решений по их сортировке, лечению и возвращению в строй. В мирное время механическая травма глаза (МТГ) сопряжена с инвалидизацией работоспособного населения и большими материальными затратами. Надо помнить, что в условиях научного прогресса у пациентов повышены требования к функциональным исходам травм, поэтому задачей специалистов является оптимизация путей диагностики и лечения пострадавших с МТГ в мирных условиях и на поле боя. Реализовывать это приходится параллельно с постоянной индустриализацией, модернизацией летального и нелетального оружия, а также в условиях совершенствования методов диагностики и лечения.

Для решения этих проблем офтальмологами всего мира ведется постоянная работа по всестороннему изучению МТГ.

Цель — исследовать основные исторические этапы моделирования травмы и механической травмы глаза, описать основные виды экспериментов при ее моделировании, определить перспективы этого научно-исторического направления.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В Фундаментальной библиотеке Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова, на веб-сайтах Google Академия и PubMed изучена литература по экспериментальному моделированию патологий в медицине и в офтальмологии. Выполнен научно-исторический анализ существующих моделей механической травмы глаза.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Моделирование — это метод повторения и изучения фрагмента действительности (события, ситуации) или управления им на основании представления объекта исследования с использованием его копии (модели).

Научно-исторический анализ литературы показал, что все направления по исследованию МТГ можно условно разделить на моделирование ЗТГ и ОТГ. Каждый из этих типов МТГ возможно изучить, выполняя клинические исследования и экспериментальное моделирование.

В клинических наблюдениях анализируется и обобщается клинический материал [8, 11, 13]. Одним из недостатков ретроспективных клинических исследований является малая по количеству наблюдений выборка. Эти выборки неоднородны и поэтому выдают недостоверный результат при использовании их данных в эксперименте.

G. Dupuytren еще в 1836 г. занимался исследованием огнестрельной травмы в эксперименте [14]. Вместе со своими учениками он стреляли по объектам с разными свойствами (свинцовые пластины, трупы, войлок и др.). Выявили, что огнестрельный канал имеет воронкообразную форму и выходное отверстие больше, чем входное.

Н.И. Пирогов также исследовал огнестрельную рану в эксперименте на трупах и препаратах их кожи [14]. На основании полученных данных и наблюдений за ранеными он установил, что выходное отверстие больше только в том случае, если снаряд контактировал и деформировался о кость.

Экспериментальное моделирование следует разделять на математическое и практическое (с использованием лабораторных животных). Математические модели рассчитываются для анализа изменений структур глаза от воздействия ранящего агента на основе известных данных: толщины, плотности и упругости тканей [13, 15].

B. Notghi и соавторы представили математическую модель глаза, фиксированного в глазнице («твердом черепе»), и действия взрывной волны на него — квази-несжимаемая неогуковская гиперэластичная модель. В этой модели рассчитываются максимальные изменения в структурах глаза, предшествующие разрыву его фиброзной капсулы [16].

В России профессором Е.Е. Сомовым разработана трехмерная компьютерная модель биомеханических процессов, возникающих в момент воздействия силы на глазное яблоко. В модели обозначены изменения как анатомических структур во время удара, так и изменение внутриглазного давления, а также выделены фазы компрессионного и декомпрессионного воздействия на глаз [13]. Этот метод является наиболее гуманным. Но при использовании данных моделей невозможно исследование биохимических и патогенетических процессов травмы.

Модели на экспериментальных животных позволяют исследовать травму глаза с помощью лабораторных и инструментальных методов. В ХХI в. исследователи создают модели преимущественно на глазах мелких лабораторных животных. Так, R.J. Blanch скидывал небольшие стальные шарики на глаза мышей и стрелял по ним пластмассовыми снарядами малого колибра [17]. C. Bricker-Anthony стрелял по глазу мыши сжатым воздухом из пейнтбольного ружья [18]. Недостатком данных моделей являются размер и строение глаза мелкого лабораторного животного. Это приводит к низкой воспроизводимости моделей при реализации на других животных.

Z. Gregor и S.J. Ryan создали комбинированную травму глаза в эксперименте на свиньях [19]. Недостатком модели является разобщение проникающего ранения и контузии во времени, а также наличие у лабораторного животного толстой склеры. Это препятствовало выпадению стекловидного тела и возникновению пролиферативной витреоретинопатии, что не соответствовало патоморфологии огнестрельной открытой травмы глаза (ООТГ).

С 40-х гг. XX в. на кафедре офтальмологии ВМедА ведется работа по экспериментальному моделированию МТГ. Б.Л. Поляк в 1948 г. в эксперименте исследовал действие препаратов при непроникающих ранах роговицы и впервые в эксперименте доказал, что закрытие ран глазного яблока роговичными и склеральными швами имеет преимущество перед операцией конъюктивального покрытия [20, 21]. Б.В. Монахов создал модель для нанесения минно-взрывных поражений органа зрения [22]. М.М. Шишкин с соавт. в 2002 г. моделировали комбинированное ранение путем нанесения проникающей раны ножом с прямоугольным лезвием, по рукоятке которого наносился выстрел из пневматической винтовки для реализации контузионного компонента МТГ [23]. Достоинством данной модели являлось отсутствие инородного тела внутри глазного яблока, недостатком — разобщение патогенетических факторов по времени. В 2018 г. Б.А. Каневским и соавт. создана новая модель ОТГ типа D на базе мультикомпрессионной пневматической винтовки [24]. Реализованная модель наиболее схожа с ООТГ по этиологическим и патогенетическим особенностям.

Все созданные модели несли конкретную цель и были актуальны на момент создания. На сегодняшний день продолжается работа над созданием экспериментальных моделей ЗТГ и ОТГ.

ВЫВОДЫ

Актуальность изучения МТГ с использованием ЭМ обусловлена увеличением случаев данного вида повреждений в мирное и военное время, а также разнородностью клинических данных.

Несмотря на высокую научно-историческую ценность уже созданных моделей МТГ, ни одна из них не воспроизводит этиопатогенез травм глаза полностью.

На кафедре офтальмологии имени профессора В.В. Волкова разрабатывается новые модели ЗТГ и ОТГ, более точно воспроизводящие современную механическую травму глазного яблока.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Финансирование данной работы не проводилось.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Этическая экспертиза. Проведение исследования одобрено локальным этическим комитетом ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» Министерства обороны Российской Федерации.

Вклад авторов. Д.Р. Здоровцов — анализ данных, литературный поиск, написание текста статьи. А.А. Кольбин — литературный поиск, редактирование текста статьи. А.Н. Куликов, С.В. Чурашов — редактирование текста статьи. Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Об авторах

Дмитрий Романович Здоровцов

Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» Министерства обороны Российской Федерации

Автор, ответственный за переписку.
Email: zd97@mail.ru
SPIN-код: 5753-3051

курсант

Россия, 194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6

Сергей Викторович Чурашов

Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» Министерства обороны Российской Федерации

Email: zd97@mail.ru
SPIN-код: 5370-7410

мед. наук, профессор

Россия, 194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6

Алексей Николаевич Куликов

Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» Министерства обороны Российской Федерации

Email: zd97@mail.ru
SPIN-код: 6440-7706

докт. мед. наук, доцент

Россия, 194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6

Алексей Анатольевич Кольбин

Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» Министерства обороны Российской Федерации

Email: zd97@mail.ru
SPIN-код: 4718-5171

врач-офтальмолог

Россия, 194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6

Список литературы

Дополнительные файлы