Индивидуально-типологическая и сочетанная изменчивость макро-микроскопических и биомеханических свойств внутричерепной части позвоночной артерии

¹Введение. На определенных стадиях некоторых форм цереброваскулярной патологии все чаще используются хирургические методы лечения [1–3]. В связи с этим возросла практическая значимость детализации сведений как о типичном строении (средней анатомической норме), так и обо всем спектре индивидуальной, типовой и сочетанной изменчивости церебральных сосудов [4–6]. Если вопросы развития, возрастно-половой и билатеральной изменчивости представлены в современной литературе достаточно широко [7–13], то результаты комплексных исследований индивидуально-типовой изменчивости морфологических характеристик и биомеханических свойств артерий мозга (прочности, упругости, жесткости, эластичности) явно недостаточно.

Цель исследования: выявить особенности индивидуально-типологической и сочетанной изменчивости макромикроскопических и биомеханических свойств стенки внутричерепной части позвоночной артерии (ВЧПА) взрослых людей.

Методы. Материалом исследования послужили образцы ВЧПА, полученные при аутопсии 115 трупов людей в возрасте 21–84 лет, причина смерти которых не была связана с острой или хронической цереброваскулярной патологией. На поперечных срезах артерий под микроскопом МБС-9 измеряли ее наружный диаметр и толщину стенки с точностью до 0,01 мм. Диаметр просвета ВЧПА рассчитывали как разность наружного диаметра и удвоенной толщины стенки.

Забор материала для изучения биомеханических свойств артерий производили не позднее 16–18 ч после наступления смерти и не позднее 2 ч после проведения аутопсии. Установлено, что механические свойства биологических тканей в течение одних суток после смерти меняются незначительно [14]. Эксперименты проводила на разрывной машине Tira Test 28005 с нагрузочной ячейкой 100 Н при одноосном растяжении. Скорость нагружения составляла 10 мм/мин.

По принятой в биомеханике методике [14–16] определяли общую прочность (Н), предел прочности (Н/мм2), модуль Юнга (Н/мм2), абсолютную (мм) и относительную деформации (%) сегментов артерий при деформировании их в продольном направлении.

Полученные данные обрабатывали вариационно статистическим методом с использованием пакета

Адрес: 410012, г. Саратов, ул. Б. Казачья, 112.

Тел.: (8452) 66-97-65.

прикладных программ Statistica-6. Для всех параметров определяли минимальное и максимальное значения, среднюю арифметическую (М), ошибку средней арифметической (m), среднее квадратическое отклонение (s), коэффициент вариации (Cv). Для оценки достоверности различий между рядами вариант использовали параметрические (критерий Стьюдента) и непараметрические (критерии серии Вальда-Вольфовица) статистические критерии достоверности. При этом различия считали достоверными при 95%-м пороге вероятности (р<0,05).

При изучении индивидуальной изменчивости, как и большинство исследователей, занимающихся вопросами диапазона анатомической нормы, за среднюю величину признака принимали диапазон варьирования М±s. Установлено, что изученные морфо-биомеханические параметры не имеют достоверных половых и билатеральных различий [9], поэтому группы изменчивости были выделены в общей выборке без учета пола и стороны артериального круга.

Результаты. Средняя величина наружного диаметра ВЧПА (228 образцов) без учета пола, возраста субъекта и стороны артериального круга составляет 2,91±0,05 мм (А=1,37–5,12 мм; s=0,69 мм; Cv=23,6%), толщина стенки 0,28±0,01 мм (А=0,15-0,50 мм; s=0,08 мм; Cv=24,7%), диаметр просвета 2,35±0,04 мм (А=0,97–4,27 мм; s=0,60 мм; Cv=25,6%). Средние величины биомеханических параметров ВЧПА (200 образцов) при ее продольной тракции: общая прочность 5,35±0,11 Н (А=2,60–10,50 Н; s=1,36 H; Cv=25,3%); предел прочности 1,87±0,05 Н/мм² (А=0,79—4,32 Н/мм²; s=0,66 Н/мм²; Cv=35,2%); абсолютное удлинение 4,26±0,06 мм (А=2,00– 7,40мм; s=0,89 мм; Cv=20,9%); относительное удлинение 45,39±0,94% (А=18,82-105,00%; s=13,24%; Cv=29,2%); модуль Юнга 4,37±0,13 Н/мм² (А=1,32-11,06 Н/мм²; s=1,79 Н/мм²; Cv=41,0%).

Значительная изменчивость морфобиомеханических параметров ВЧПА позволила выделить группы вариантов их значений (табл. 1). В зависимости от величины наружного диаметра ВЧПА бывают: тонкими — диаметр менее 2,21 мм; среднего диаметра (среднеширокие) — диаметр колеблется в пределах от 2,22 до 3,60 мм и широкими — с диаметром более 3,61 мм. Субъекты с широкими ВЧПА в среднем в 1,3 раза старше, чем с тонкими, соответственно 66,4±2,6 года и 49,4±3,1 года (р<0,01). Количественное соотношение мужчин и женщин в группе субъек-

Таблица 1

Варианты изменчивости величины морфометрических характеристик ВЧПА и их встречаемость

Параметр артерии, диапазон изменчивости и частота встречаемости	Группы вариантов изменчивости
Наружный диаметр, мм	Тонкие		Среднеширокие		Широкие
Диапазон изменчивости	<2,21		2,22–3,60		>3,61
Частота встречаемости	Абс.	%	Абс.	%	Абс.	%
	28	12,3	166	72,8	34	14,9
Толщина стенки, мм	Тонкостенные		Средние по толщине		Толстостенные
Диапазон изменчивости	<0,19		0,20–0,36		>0,37
Частота встречаемости	Абс.	%	Абс.	%	Абс.	%
	10	4,4	186	81,6	32	14,0
Диаметр просвета, мм	С узким просветом		Со средним просветом		С широким просветом
Диапазон изменчивости	<1,74		1,75–2,95		>2,96
Частота встречаемости	Абс.	%	Абс.	%	Абс.	%
	28	12,3	165	72,4	35	15,3

Таблица 2

Сочетанная изменчивость морфометрических параметров ВЧПА

Варианты артерий по наружному диаметру	Варианты артерий по толщине стенки	Варианты артерий по диаметру просвета
		Узкопросветные		Средние		Широкопросветные
		Абс.	%	Абс.	%	Абс.	%
	Тонкостенные	3	10,7	-	-	-	-
ТОНКИЕ АРТЕРИИ (n=28)	Средней толщины	22	78,6	1*	3,6	-	-
	Толстостенные	2	7,1	-	-	-	-
	Тонкостенные	-	-	7	4,2	-	-
СРЕДНЕШИРОКИЕ АРТЕРИИ (n=166)	Средней толщины	1**	0,6	143	86,2	-	-
	Толстостенные	-	-	15	9,0	-	-
	Тонкостенные	-	-	-	-	-	-
ШИРОКИЕ АРТЕРИИ (n=34)	Средней толщины	-	-	-	-	19	55,9
	Толстёостенные	-	-	-	-	15	44,1

П р и м еч а н и е : * — правая ПА мужчины 33 лет; ** — правая ПА мужчины 67 лет.

тов с тонкими ВЧПА 75,0 и 25,0%; в группе субъектов с широкими ВЧПА 62,0 и 38,0%.

По величине толщины стенки ВЧПА подразделяются: на тонкостенные — толщина стенки менее 0,19 мм, средние по толщине — толщина стенки от 0,20 до 0,36 мм и толстостенные — с толщиной стенки более 0,37 мм. Средний возраст субъектов с толстостенными ВЧПА был в 2 раза больше, чем у людей с тонкостенными артериями, соответственно 66,9±2,5 и 33,0±2,9 года (р<0,01).

Количественное соотношение мужчин и женщин в группах вариантов с тонко- и толстостенными артериями примерно одинаковое: 40,0% составляют мужчины и 60,0% женщины.

С учетом величины диаметра просвета выделены ВЧПА: с узким просветом — диаметр просвета менее 1,74 мм, со средним просветом — диаметр просвета варьирует от 1,75 до 2,95 мм, и широким просветом — диаметр превышает 2,96 мм. Субъекты с широким просветом ВЧПА были в среднем в 1,3 раза старше людей с узким просветом ВЧПА, соответственно

66,1±2,6 года и 50,6±3,1 года (р<0,01). Количественное соотношение мужчин и женщин в группе субъектов с узким просветом ВЧПА 75,0 и 25,0%; в группе субъектов с широким просветом ВЧПА 63,0 и 37,0%.

Отмечено, что примерно 96,4% всех тонких ВЧПА имеют узкий просвет, а оставшиеся 3,6% средний по величине просвет. При этом тонкие ВЧПА в 10,7% случаев имеют и тонкую стенку; в 7,1% толстую; в 82,2% случаев среднюю величину толщины стенки.

Среднеширокие артерии в 99,4% случаев характеризуются средним по величине диаметром просвета. Только в 0,6% случаев такие ВЧПА имели узкий диаметр просвета. Среднеширокие артерии, как правило, обладают средней по величине толщиной стенки (86,8% наблюдений); тонко- и толстостенные ВЧПА также встречаются в этой группе, соответственно в 4,2 и 9,0% случаев.

Широкие ВЧПА всегда имели широкий диаметр просвета. При этом в 44,1% случаев они были толстостенными, а в 55,9% имели среднюю по толщине стенку (табл. 2).

Таблица 3

Варианты изменчивости величины биомеханических параметров ВЧПА и их встречаемость

Параметр артерии, диапазон изменчивости и частота встречаемости	ГРУППЫ ВАРИАНТОВ ИЗМЕНЧИВОСТИ
Предел прочности	Малый		Средний		Большой
Диапазон изменчивости	<1,20		1,21–2,53		>2,54
Частота встречаемости	Абс.	%	Абс.	%	Абс.	%
	28	14,0	147	73,5	25	12,5
Общая прочность	Слабая		Средняя		Высокая
Диапазон изменчивости	<3,98		3,99–6,71		>6,72
Частота встречаемости	Абс.	%	Абс.	%	Абс.	%
	25	12,5	156	78,0	19	9,5
Относительное удлинение	Малорастяжимые		Среднерастяжимые		Сильнорастяжимые
Диапазон изменчивости	<32,14		32,15–58,63		>58,64
Частота встречаемости	Абс.	%	Абс.	%	Абс.	%
	21	10,5	152	76,0	27	13,5
Модуль Юнга	Высокоэластичные		Среднеэластичные		Низкоэластичные
Диапазон изменчивости	<2,57		2,58–6,16		>6,17
Частота встречаемости	Абс.	%	Абс.	%	Абс.	%
	29	14,5	142	71,0	29	14,5

Исследование биомеханических свойств стенки ВЧПА показало, что по величине предела прочности стенки можно выделить 3 группы ВЧПА (табл. 3). Артерии с величиной предела прочности стенки менее 1,20 Н/мм2 были отнесены к артериям с малым пределом прочности стенки. Такие артерии были у 61,0% мужчин и 40,0% женщин. У артерий со средним пределом прочности его величина находилась в диапазоне от 1,21 до 2,53 Н/мм2. Артерии с пределом прочности стенки более 2,54 Н/мм2 были отнесены в группу артерий с большим пределом прочности стенки. Они наблюдались в 84,0% случаев у мужчин и в 16,0% случаев у женщин.

В зависимости от величины общей прочности ВЧПА выделены 3 группы артерий: 1-я — слабой прочности — общая прочность менее 3,98 Н; 2-я — средней прочности — общая прочность колеблется в пределах от 3,99 до 6,71 Н; 3-я — высокой прочности — общая прочность более 6,72 Н. Соотношение мужчин и женщин, имеющих слабую и высокую прочность стенки артерий, примерно одинаковое и составляет 73,0 и 27,0%. Субъекты со слабой общей прочностью стенки примерно в 1,3 раза старше обладателей артерий с высокой прочностью стенки, соответственно 58,8 ±3,0 года и 48,3±2,5 года (р<0,01).

В 76,0% ВЧПА со слабой общей прочностью стенки имеют средний по величине предел прочности; 20,0% артерий — малый, а оставшиеся 4,0% — большой. Важно отметить, что ВЧПА со слабой прочностью стенки в 12,0% случаев являются тонкостенными; в 8,0% толстостенным; в 80,0% случаев имеют среднюю толщину стенки.

Артерии со средней общей прочностью стенки в 73,7% случаев характеризуются средним по величине пределом прочности стенки; в 14,7% случаев малым; а в 11,5% большим. Среднепрочные артерии чаще всего обладают средней по величине толщиной стенки (66,6% наблюдений); тонко- и толстостенные

ВЧПА в этой группе встречаются соответственно в 6,4 и 26,9% случаев.

ВЧПА с высокой общей прочностью стенки в 68,5% случаев имеют средний или в 2 раза реже (31,5%) — большой предел прочности. Такие артерии в 21,1% случаев являются тонко- или толстостенными, а в 57,9% случаев имеют среднюю толщину стенки (табл. 4).

В зависимости от способности сосудистой стенки к растяжению ВЧПА бывают: малорастяжимыми (относительное удлинение менее 32,14%), среднерастяжимыми (относительное удлинение колеблется в пределах от 32,15 до 58,63%) и сильнорастяжимыми (относительное удлинение составляет более 58,63%). Субъекты с малорастяжимыми ВЧПА в среднем были в 1,2 раза старше людей с сильнорастяжимыми стенками артерий (соответственно 59,7±3,2 и 49,9,2±2,4 года, р<0,05). Соотношение мужчин и женщин, имеющих малорастяжимые ВЧПА, составило 52,0 и 48,0%; сильнорастяжимые ВЧПА — 63,0 и 37,0% (соответственно).

По сопротивляемости растягивающей деформации ВЧПА подразделяются на 3 группы. ВЧПА, модуль Юнга которых менее 2,57 Н/мм2, были отнесены к артериям с высокой эластичностью стенки. У среднеэластичных артерий модуль упругости колеблется в пределах от 2,58 до 6,16 Н/мм2. ВЧПА, модуль Юнга которых более 6,17 Н/мм2, были отнесены к артериям с низкой эластичностью стенки. Средний возраст людей с ВЧПА, относящихся к крайним группам изменчивости, существенно не различается: 56,6±3,0 и 50,1±2,2 года (р>0,05) соответственно для артерий с высокой и низкой эластичностью стенки. Соотношение мужчин и женщин с указанными характеристиками ВЧПА: 71,0% составляют мужчины и 30,0% женщины.

Обсуждение. Полученные данные о средних величинах макромикроскопических характеристик

Сочетанная изменчивость морфобиомеханических параметров ВЧПА

Таблица 4

Варианты артерий по общей прочности стенки	Варианты артерий по толщине стенки	Варианты артерий по величине предела прочности стенки
		С малым пределом прочности		Со средним пределом прочности		С большим пределом прочности
		Абс.	%	Абс.	%	Абс.	%
	Тонкостенные	-	-	2	8	1	4
АРТЕРИИ СО СЛАБОЙ ПРОЧНОСТЬЮ (n=25)	Средние	3	12	17	68	-	-
	Толстостенные	2	8	-	-	-	-
	Тонкостенные	-	-	5	3,2	5	3,2
АРТЕРИИ СО СРЕДНЕЙ ПРОЧНОСТЬЮ (n=156)	Средние	3	1,9	88	56,4	13	8,3
	Толстостенные	20	12,8	22	14,1	-	-
	Тонкостенные	-	-	1	5,3	3	15,8
АРТЕРИИ С ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТЬЮ (n=19)	Средние	-	-	8	42,1	3	15,8
	Толстостенные	-	-	4	21,1	-	-

ВЧПА согласуются с результатами исследований других авторов [7, 8, 12]. Сведения, посвященные индивидуально-типологической изменчивости морфометрических параметров артерий мозга, в литературе единичные [7, 13]. Индивидуально-типологическая изменчивость биомеханических параметров, а также сочетанная изменчивость морфобиомеханических характеристик ВЧПА нами представлена впервые.

Анализ изменчивости морфологических (наружный и внутренний диаметры, толщина стенки) и биомеханических (общая прочность, предел прочности, относительное удлинение, модуль Юнга) характеристик ВЧПА позволил выделить по каждому из параметров 3 группы вариантов артерий: со средней величиной признака (II группа), с величиной признака меньше (I группа) и больше средней (III группа). ВЧПА, относящиеся к крайним группам изменчивости, как правило, наблюдаются у мужчин. Исключением являются тонко- и толстостенные ВЧПА, которые в 60% случаев выявляются у женщин. Возраст субъектов, ВЧПА которых по величине наружного диаметра, толщины стенки и диаметра просвета относятся к III вариантной группе, статистически достоверно в 1,3–2 раза больше, чем у людей с ВЧПА, относящимся к I вариантной группе артерий. Малорастяжимые и ВЧПА со слабой прочностью стенки встречаются у мужчин и женщин, чей возраст в 1,2–1,3 раза больший, чем у субъектов с сильно растяжимыми артериями и ВЧПА с высокой прочностью стенки.

Заключение. Таким образом, нами предложен подход к систематизации анатомических данных об артериях головного мозга на примере ВЧПА. База данных включает индивидуально-типологическую (М±s) и сочетанную изменчивость морфобиомеханических характеристик.

Полученные данные о функциональной анатомии кровеносного русла мозга могут быть полезными при моделировании кровотока и оптимизации экстра- и интрасосудистых вмешательств.