Функциональное состояние мышц тазовых конечностей у собак в условиях экспериментальной модели перелома седалищной кости

Переломы костей таза часто (до 30 % случаев) сочетаются с поражением периферических нервов, что приводит к парезам и атрофиям мышц нижних конечностей [1]. При переломах седалищной кости сравнительно часто наблюдается повреждение седалищного нерва [2]. Трудность лечения больных с данной патологией отмечают многие исследователи, особенно при множественных и сочетанных повреждениях. В связи с вышесказанным была разработана экспериментальная модель перелома седалищной кости и проведены неврологические и электрофизиологические исследования при консервативном и оперативном методах лечения переломов тела и ветви седалищной кости у собак.

Целью настоящего исследования была оценка влияния моделирования комбинированной травмы бедра и таза на функциональное состояние мышц тазовых конечностей экспериментальных животных и степень восстановления их активационной способности в условиях чреско-стного остеосинтеза.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Эксперименты проведены на 35 собаках ¹ обоего пола в возрасте от года до пяти лет, весом 6-27 кг. В первой серии (18 животных -основная группа) осуществляли лечение травмы с помощью аппарата внешней фиксации [3]; во второй серии (17 животных – контроль) прово-

М.С. Сайфутдинов - ведущий научный сотрудник научного клинико-экспериментального отдела физиологии, к.б.н.;

Н.И. Антонов - научный сотрудник экспериментального отдела травматологии и ортопедии;

Т.В. Сизова - научный сотрудник научного клиникоэкспериментального отдела физиологии.

дили только консервативное лечение.

Стимуляционная электромиография (ЭМГ) по общепринятой методике [4, 5] в модификации, предложенной А.П. Шеиным, проводилась под внутривенным барбитуровым наркозом. ЭМГ покоя и вызванную биоэлектрическую активность (M-ответы) m. gastrocnemius, m. tibialis anterior и m. semitendinossus справа и слева регистрировали с помощью ЭМГ-системы «DISA-1500» (DAN-TEC, Дания). В первом случае отведение биопотенциалов было биполярным с использованием игольчатого электрода 13К13 (DANTEC, Дания), а во втором – монополярное, электродом с модифицированными отводящими поверхностями в виде игл. Активный полюс вводили в брюшко тестируемой мышцы, а индифферентный - под кожу в области сухожилия. М-ответы получали в результате раздражения седалищного нерва через игольчатый электрод прямоугольными импульсами длительностью 1 мс с заведомо супрамакси-мальной интенсивностью. Измеряли амплитуду М-ответа (от вершины максимального негативного до вершины максимального позитивного пика), его латентный период (время от артефакта раздражения до начала генерации суммарного потенциала действия мышцы) и длительность (отрезок времени от начала до окончания генерации суммарного потенциала действия мышцы). Оценка характера статистического распределения проводилась по нескольким критериям [6]: по степени соответствия вида гистограммы кривой нормального распределения, по степени совпадения значений среднего арифметического, моды и медианы анализируемой выборки данных, по величине асимметрии и эксцесса распределения, по величи- не соотношения среднего арифметического и стандартного отклонения. Поскольку в соответствии с используемыми критериями тип статистического распределения анализируемых данных соответствовал нормальному, рассчитывали среднее значение (М) и ошибку средней (m) изучаемого параметра и показатели его вариативности: стандартное отклонение (σ) и коэффициент вариации (KV) как отношение стандартного отклонения к среднему арифметическому [7, 8]. Степень различий средних значений по группам и в разные сроки восстановительного периода оценивалась с помощью t-критерия Стьюдента. Статистическую обработку данных проводили с помощью вычислительных средств Miсrosoft Excel-2000.

Содержание, кормление животных, операции и ЭМГ-обследования, а также выведение из опыта осуществляли в соответствии с Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей [9], а также согласно приказу МЗ СССР № 775, 1977 года. ¹

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Биоэлектрическая активность покоя тестированных мышц в большинстве наблюдений была в норме (табл. 1). В случае повышенного уровня фоновой ЭМГ, она была представлена комбинацией потенциалов фибрилляции и потенциалов фас-цикуляции. В ранние сроки эксперимента они сохраняют постоянную интенсивность, либо медленно и часто не до конца затухают. В контрольной группе частота встречаемости повышенного уровня ЭМГ покоя выше, чем в основной, она более интенсивна и разнообразно представлена в ранние сроки эксперимента. В поздние сроки наблюдения спонтанная ЭМГ встречается значительно реже, исключительно в контрольной группе. Она представлена в основном потенциалами фасцикуляции, которые возникают в ответ на введение электрода и быстро затухают. У животных основной группы в поздние сроки наблюдения спонтанная ЭМГ полностью нормализуется.

Результаты тестирования вызванной биоэлектрической активности мышц нижней конечности экспериментальных животных представлены в таблице 2 и на рисунке 1. В ранние сроки (до 1 месяца) после травмы средние значения амплитуды М-ответа мышц на стороне вмешательства снижены на 14,3-46,8 % статистически значимо (p<0,05) относительно соответствующих величин контралатеральной стороны. При этом данное снижение более выражено в контрольной группе (на 30,0-46,8 %), чем в основной (14,3-25,3 %), поскольку на стороне вмешательства средние значения амплитуды М-ответа всех тестированных мышц выше, чем в контроле, причём для m. gastrocnemius и m. semitendinossus данные раз- личия статистически значимы (p<0,05). Средние значения латентных периодов М-ответов тестированных мышц основной группы на стороне вмешательства и на контралатеральной конечности короче (p>0,05), чем в контроле, за исключением m. tibialis anterior. Данный ЭМГ-параметр в обеих группах несущественно больше (p<0,05) на стороне вмешательства, чем на контралатеральной. Средние значения длительности М-ответов мышц на стороне вмешательства в основной группе больше, чем в контрольной, но различия статистически значимы (p<0,05) только для m. semitendinossus. В контрольной группе средняя длительность М-ответов m. gastrocnemius и m. semitendinossus чуть ниже, а для m.tibialis anterior – чуть выше по сравнению с контралатеральной конечностью, в то время как в основной группе М-ответы мышц на стороне вмешательства имеют большие значения длительности, чем на контралатеральной.2

В сроки, превышающие три месяца после вмешательства, средняя амплитуда М-ответа мышц оперированной конечности остаётся сниженной относительно уровня контралатеральной, у животных основной группы на 9,6-32,9 % (для m. semitendinossus снижение статистически значимо, p<0,05), а у животных контрольной группы на 17,5-32,5 % (p<0,05). По сравнению с ранними сроками эксперимента данный ЭМГ-параметр на оперированной конечности у животных основной группы увеличился на 24,3 % (p<0,05), 20,1 (p>0,05) и 6,8 (p>0,05), соответственно для m. gastrocnemius, m. tibialis anterior и m. semitendinossus. В контрольной группе он увеличился на 11,3 % (p>0,05) для m. gastrocnemius и m. semitendinossus, а для m. tibialis anterior практически не изменился. На контралатеральной стороне в контрольной группе средняя амплитуда М- ответа снижалась для всех тестированных мышц на 6,7-12,2 % (p>0,05), в то время как в основной группе в поздние сроки обследования средняя амплитуда М-ответа увеличивалась на 17,8 % (p<0,05), 13,1 % (p>0,05) и 19,0 % (p>0,05) соответственно для m. gastrocnemius, m. tibialis anterior и m. semitendinossus.

Таблица 1

Количество наблюдений повышенного уровня биоэлектрической активности покоя мышц голени экспериментальных животных

Мышцы	M. gastrocnemius						M. tibialis anterior
Группы	контроль			основная			контроль			основная
Срок эксперимента (дни)	N	N1	N2	N	N1	N2	N	N1	N2	N	N1	N2
14 дней	2	2	0	2	2	0	2	2	0	2	2	0
28 дней	14	11	3	15	14	1	15	10	5	15	14	1
33 дня	0	0	0	1	1	0	0	0	0	1	1	0
35 дней	2	1	1	0	0	0	2	1	1	0	0	0
65 дней	1	1	0	3	3	0	1	1	0	3	3	0
72 дня	2	2	0	0	0	0	2	2	0	0	0	0
125 дней	3	3	0	0	0	0	3	3	0	0	0	0
132 дня	2	2	0	0	0	0	2	2	0	0	0	0
215 дней	5	4	1	6	6	0	5	5	0	6	6	0
305 дней	2	2	0	3	3	0	2	2	0	3	3	0
400 дней	2	1	1	3	0	0	2	2	0	3	3	0

Примечание: N – общее количество наблюдений; N1 – количество наблюдений, где ЭМГ-покоя в норме; N2 – количество наблюде- ний с повышенным уровнем ЭМГ-покоя.

Таблица 2

Характеристики вызванной биоэлектрической активности мышц задних конечностей экспериментальных животных в разные сроки после травмы

	Срок	Мышца		Амплитуда (мВ)				LP (мс)				T (мс)
				n	M±m	Σ	KV	n	M±m	σ	KV	n	M±m	Σ	KV
в о У и S § сЗ 02 О & S & с о		M. gastrocnemius	К	15	18,1±2,2*	8,4	46,6	14	3,5±0,2	0,7	20,4	14	26,8±1,9	7,0	26,2
			О	16	22,7±1,3*”	5,3	23,6	15	3,0±0,1	0,4	14,1	14	28,3±1,2*	4,5	15,8
		M. tibialis anterior	К	15	16,5±1,9*	7,3	44,3	15	3,5±0,2	0,7	19,3	14	28,0±1,3	4,9	17,3
			О	16	19,2±2,0*	7,8	40,9	15	3,5±0,1	0,5	14,8	15	30,4±1,4*	5,4	17,7
		M. semitendinossus	К	13	5,5±0,7*	2,6	46,9	11	2,4±0,2	0,7	29,4	8	18,4±2,7	7,7	41,9
			О	16	7,9±1,0*”	4,1	52,4	13	2,1±0,3	0,9	44,7	9	30,5±4,4*”	13,3	43,7
		M. gastrocnemius	К	15	20,2±1,8	7,1	35,0	15	3,3±0,2	0,6	18,4	15	30,7±1,2	4,6	15,0
			О	13	28,2±1,6	5,9	20,8	13	3,2±0,1	0,5	14,4	13	30,5±1,4	5,0	16,5
		M. tibialis anterior	К	15	16,2±1,9	7,5	46,2	14	3,6±0,2	0,6	15,9	14	30,9±1,7	6,2	20,1
			О	13	23,0±1,8	6,3	27,5	13	3,7±0,1	0,5	13,6	13	30,2±1,2	4,2	13,9
		M. semitendinossus	К	15	6,1±0,8	3,3	53,8	14	2,1±0,2	0,7	32,6	8	19,3±1,3	3,7	18,9
			О	13	8,4±1,3*	4,6	54,9	10	1,9±0,1	0,4	21,8	9	24,2±1,1”	3,4	14,2
g § У S § 5 & 5 § Э		M. gastrocnemius	К	16	26,2±1,7	6,9	26,5	16	3,3±0,2	0,8	23,2	16	27,3±1,0	3,9	14,3
			О	16	26,4±1,3	5,3	20,2	16	3,1±0,1	0,5	15,4	16	25,4±1,3	5,2	20,6
		M. tibialis anterior	К	16	23,6±1,7	6,7	28,5	16	3,3±0,2	0,7	22,3	16	27,6±1,1	4,4	16,0
			О	16	23,5±1,0	4,1	17,3	16	3,4±0,1	0,5	14,2	16	25,6±1,2	4,9	19,1
		M. semitendinossus	К	14	10,3±1,1	4,2	40,4	13	2,2±0,2	0,8	37,3	13	19,7±2,0	7,3	37,4
			О	16	10,5±0,8	3,2	30,6	16	1,8±0,1	0,4	22,4	13	22,2±1,4	4,9	22,3
		M. gastrocnemius	К	15	24,5±1,9	7,3	29,9	15	3,4±0,2	0,6	19,1	15	28,8±1,4	5,4	18,6
			О	13	31,2±1,8	6,4	20,5	13	3,2±0,1	0,5	14,5	13	27,9±1,3	4,6	16,5
		M. tibialis anterior	К	15	21,9±1,9	7,5	34,3	15	3,6±0,2	0,6	17,0	15	28,3±1,1	4,3	15,1
			О	13	26,5±1,7	6,1	22,9	13	3,5±0,1	0,5	14,8	13	28,8±1,3	4,8	16,7
		M. semitendinossus	К	14	9,1±1,0	3,7	41,1	14	1,9±0,2	0,8	40,9	11	19,7±3,0	10,1	51,1
			О	13	12,5±1,5	5,5	44,3	13	2,0±0,1	0,5	26,9	11	23,8±2,4	8,1	34,1

Примечание: звёздочкой отмечено статистически значимое (p<0,05) отличие средних значений ЭМГ-параметра от уровня контралатеральной конечности; кавычками отмечено статистически значимое (p<0,05) отличие средних значений ЭМГ-параметра от уровня контрольной группы.

О - контрольная группа, 28 дней после вмешательства

Д - контрольная ipynna, более 3 месяцев после вмешательства ф- основная группа, 28 дней после вмешательства

А - основная группа, более 3 месяцев после вмешательства

Рис. 1. Индивидуальные значения характеристик вызванной биоэлектрической активности мышц нижних конечностей у экспериментальных животных в разные сроки восстановительного периода: ось абсцисс – значения длительности М-ответа (Т), выраженные в милисекундах (мс), ось ординат – амплитуда М-ответа (А), выраженная в миливольтах (мВ)

Средние значения латентных периодов М-ответов мышц оперированной и контралатеральной конечностей в основной и контрольной группах имеют близкие значения (p>0,05). Степень изменения этого ЭМГ-параметра относительно уровня, наблюдаемого в ранние сроки эксперимента, также несущественна (p>0,05). Средние значения длительности М-ответов мышц голени на стороне вмешательства в основной и контрольной группах очень близки, в то время как для m. semitendinossus в основной группе сохранилось преобладание более высокой, чем в контроле длительности (p<0,05). Средние значения длительности большинства М-ответов мышц контралатеральной конечности чуть меньше (p<0,05), чем на стороне вмешательства. По сравнению с ранними сроками эксперимента средняя длительность М-ответов тестированных мышц контрольной группы на оперированной и контралатеральной конечностях увеличивалась, соответственно на 5,114,7 % и 0,4-5,4 %. Для m. gastrocnemius на стороне вмешательства это увеличение статистически значимо (p<0,05). В основной группе незначительное увеличение длительности имеет место для m. gastrocnemius и m. semitendinossus контралатеральной конечности. Для m. tibialis anterior прирост длительности статистически значим. На стороне вмешательства длительность М-ответа m. gastrocnemius также незначительно увеличивается, в то время как для m. tibialis anterior и m. semitendinossus длительность сокращается, в последнем случае статистически значимо (p<0,05).

На рисунке 1 представлено распределение индивидуальных значений ЭМГ-характеристик тестированных мышц задних конечностей экспериментальных животных в разные сроки восстановительного периода. На рисунке видно, что множество значений анализируемых ЭМГ-параметров всех тестированных мышц вытянуто вдоль оси абсцисс. В ранние послеоперационные сроки множество значений ЭМГ-параметров m. gastrocnemius в основной группе охватывает более широкий диапазон длительностей М-ответа, а наблюдения, относящиеся к основной группе, расположены более компактно в центральной части графика. Для m. tibialis anterior области распределения ЭМГ-данных основной и контрольной групп практически совпадают, однако видно, что наблюдения, относящиеся к основной группе, в большей степени группируются в центре и в правом верхнем углу графика, а случаи, относящиеся к контрольной группе, находятся преимущественно в нижней части графика, т.е. у животных основной группы чаще встречаются М-ответы с большей, чем в контроле, амплитудой и длительностью, что соответствует соотношению средних значений данных ЭМГ-характеристик. Для m. semitendinossus наблюдается картина, обратная той, что отмечена для m. gastrocnemius.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Снижение амплитуды М-ответа мышц на стороне вмешательства при некотором увеличении их латентных периодов и разнонаправленном изменении длительности суммарного потенциала действия мышцы свидетельствует о наличии в двигательных единицах тестированных мышц реактивных изменений, вызванных травмой и снижающих общее функциональное состояние нейромоторно-го аппарата травмированной конечности. Данные реактивные изменения могут быть связаны с сосудистой реакцией на травму и с денервационно-реиннервационным процессом, на что указывает наличие потенциалов фибрилляции в ранние сроки наблюдения. Снижение амплитуды М-ответов на стороне вмешательства более выражено у контрольных животных, что свидетельствует о том, что реактивные изменения у них преобладают над основной группой. Наличие тенденции к увеличению латентных периодов и сокращению длительности также указывает на присутствие в этих изменениях денервационного компонента [10]. При моделировании травмы тазовых костей возникает обширная гематома, способная оказать на седалищный нерв механическое воздействие и влияние на биохимическом уровне. Кроме того, в ряде случаев дополнительное механическое действие могут оказать и костные отломки. Под влиянием механической альтерации и посттравматических изменений внутренней среды частично нарушается барьерная функция периневральной оболочки, что приводит к отклонению в составе интранев-ральной жидкости и появлению реактивных изменений в нервных волокнах [11]. Следует отметить, что у собак реактивные изменения в нервных волокнах, вызванные альтерирующим воздействием на нервный ствол, даже при высоком уровне его альтерации, достигали с током аксоплазмы соответствующей мышцы значительно быстрее, чем у человека. Так, при создании тотальных дефектов седалищного нерва денервационная активность высокой интенсивности наблюдалась уже на пятые сутки после операции [12, 13]. Поэтому на 1429-е сутки после моделирования травмы последствия альтерации седалищного нерва были в полной мере выражены не только в m. semitendinossus, но и в мышцах голени.

Поскольку альтерирующее воздействие на седалищный нерв при моделировании травмы и уровень гипокинезии в раннем послеоперационном периоде у животных контрольной и ос- новной групп были примерно одинаковы, то меньшее, чем в контроле, снижение средней амплитуды М-ответа и тенденция к увеличению его длительности у животных основной группы в срок 14-29 дней эксперимента можно объяснить более интенсивным протеканием у них восстановительных процессов и, в частности, реиннервации, на что указывает тенденция к возрастанию длительности М-ответов [10] и меньшая частота встречаемости спонтанной ЭМГ в ранние сроки, при её полном исчезновении в позднем периоде наблюдения у животных основной группы. Это согласуется с данными о высоком уровне регенераторной способности нервно-мышечного аппарата у собак, полученными в экспериментах по созданию значительных дефектов седалищного нерва [14], когда были выявлены электрофизиологические и морфологические признаки спонтанной реиннервации мышц голени у экспериментальных животных без замещения дефекта нерва.

Однако следует помнить, что наличие потенциалов фасцикуляции может быть не только признаком реиннервации, но и реакцией на наркоз [15]. Тем не менее разница в частоте встречаемости фасцикуляций в основной и контрольной группах свидетельствует о том, что влияние наркоза на генерацию потенциалов фасцикуляции в анализируемой нами выборке незначительно. Присутствие потенциалов фасцикуляции может быть связано также с развитием защитного тормозного рефлекса на травму, который проявляется в повышении спонтанной активности некоторой части тонических двигательных единиц [16], потенциалы действия которых регистрируются в виде фасцикуляций. Этим может объясняться сохранение фасцикуляций у контрольных животных в поздние сроки эксперимента из-за недостаточно стабильного по сравнению с основной группой, уровня фиксации костных отломков, что является источником дополнительного раздражения инте-рорецепторов, активирующих защитный рефлекторный механизм [17].

Таким образом, ЭМГ-тестирование мышц нижних конечностей экспериментальных животных в условиях комбинированной травмы бедра и таза выявляет снижение функционального состояния нервно-мышечного аппарата повреждённой конечности, менее выраженное у животных основной группы.

ВЫВОДЫ

• 1.    Моделирование комбинированной травмы бедра и таза приводит к снижению функционального состояния нервно-мышечного аппарата повреждённой конечности.

• 2.    Использование метода чрескостного ос-

• теосинтеза для лечения комбинированной травмы бедра и таза у экспериментальных животных способствует более быстрому, чем у контрольных животных восстановлению активационной способности мышц нижних конечностей.