Возрастно-половая изменчивость морфобиомеханических параметров базилярной артерии взрослых людей

• ¹Це реброваскулярные заболевания — одна из ведущих причин смертности и инвалидизации в Российской Федерации [1, 2, 3]. В последнее время частота сосудистой патологии головного мозга увеличивается, и изменяется возрастная структура больных за счет увеличения доли пациентов среднего возраста. К факторам, обусловливающим «омоложение» этой группы заболеваний? относят: повышение уровня психоэмоционального напряжения; неблагоприятную экологию; увеличение количества и расширение спектра вирусных заболеваний, которым отводится значительная роль в формировании клеточных механизмов развития атеросклероза [4, 5].

Окклюзия базилярной артерии является редким нарушением среди других видов острой сосудистой патологии головного мозга, и прижизненная диагностика ее крайне затруднительна. Однако поражение этой артерии вызывает тяжелые клинические проявления, обусловливающие высокую летальность, которая нередко наступает в первые часы и даже минуты инсульта.

На сегодняшний день для лечения сосудистой патологии головного мозга, наряду с микрохирургическими операциями, применяют эндоваскулярное лечение с использованием современных внутрисосудистых технологий (удаление тромба при помощи катетера, баллонную дилатацию сосуда, стентирование и пр.). Одним из осложнений, возникающих при проведении ангиопластики и стентирования, является травматизация стенки артерии вводимым в нее катетером, которая может вызвать кровотечение. В связи с этим изучение морфобиомеханических свойств сосудистой стенки приобретает особую актуальность.

Целью настоящего исследования явилось экспериментальное изучение морфометрических и биомеханических характеристик базилярной артерии у взрослых людей разного пола и возраста.

Материалы и методы исследования. Материалом исследования послужили 114 базилярных арте рий (66 — от трупов мужчин, 48 — от трупов женщин),

410012 г. Саратов, Б. Казачья, 112,

ГОУ ВПО Саратовский ГМУ Росздрава, кафедра анатомии человека, тел. (8452)66–97–65,

полученные не позднее 16 часов после аутопсии взрослых людей, причина смерти которых не была связана с острой сосудистой церебральной патологией. Под микроскопом измеряли наружный диаметр и толщину стенки с точностью до 0,01 мм. Диаметр просвета рассчитывали как разность наружного диаметра и удвоенной толщины стенки артерии.

Изучение биомеханических свойств сосудов проводилось в лаборатории математического моделирования в биомеханике (зав. — кандидат физ.-мат. наук, доцент И.В. Кириллова) кафедры математической теории упругости и биомеханики механо-математического факультета ГОУ ВПО Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского (ректор, заведующий кафедрой доктор физ.-мат. наук, профессор Л.Ю. Коссович). В эксперименте на одноосное растяжение образца на разрывной машине Tira Test 28005 (Германия), с нагрузочной ячейкой 100 Н, определяли усилие, соответствующее разрывной нагрузке испытуемого образца, и величину его деформации. Скорость нагружения составляла 10 мм/мин. По принятой в биомеханике методике [6–9] определяли общую прочность (Н), предел прочности (Н/мм²), абсолютную (мм) и относительную деформации (%) базилярной артерии. Под общей прочностью мы понимали наибольшее усилие до разрыва, выдерживаемое образцом. Она характеризует способность материала, как целостного образования, воспринимать действие внешних сил, не разрушаясь. Предел прочности — напряжение, приходящееся на 1 мм² поперечного сечения артерии при действии на него разрывной нагрузки. Деформация — способность материала удлиняться вплоть до разрыва, показывает на какую часть первоначальной длины может быть растянут образец. Она определяется по величине относительной деформации, которая представляет собой отношение величины максимальной деформации образца до разрыва к его первоначальной длине.

Согласно периодизации, рекомендованной VII Всесоюзной научной конференцией по проблемам возрастной морфологии, физиологии и биохимии (Москва, 1965), материал исследования был подразделен на 4 возрастные группы. Первый период зре- лого возраста включал 27, второй период зрелого возраста — 46, период пожилого возраста — 21 и период старческого возраста — 20 базилярных артерий.

Полученные данные обрабатывали вариационностатистическим методом с использованием пакета прикладных программ «Statistica-6» и Microsoft Exsel Windows-XР. 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, U-критерий Манна-Уитни и двухвыборочный критерий Колмогорова-Смирнова) статистические критерии достоверности. При этом различия считали достоверными при 95%-м пороге вероятности (р<0,05). Корреляционные связи определяли по коэффициентам корреляции (r). При r<0,25 корреляция считалась слабой, при r=0,26–0,50 — умеренной, при r=0,51– 0,75 — средней (хорошей), при r>0,75 — сильной или тесной [10].

Результаты исследования и их обсуждение . Средняя величина длины базилярной артерии без учета пола и возраста составляет 29,67±0,41 мм

(А=3,50–39,60 мм; s=4,23 мм; Сv=14,2%), наружного диаметра — 3,38±0,06 мм (А=2,06–6,00 мм; s=0,69 мм; Сv=20,3%), толщины стенки — 0,32±0,01 мм (А=0,20–0,66 мм; s=0,10 мм; Сv=32,2%), диаметра просвета — 2,77±0,08 мм (А=1,15–4,80 мм; s=0,57 мм; Сv=20,7%). Средние величины биомеханических параметров базилярной артерии следующие: общая прочность — 3,86±0,09 Н (А=1,20–6,50 Н; s=0,92 H; Сv=23,8%); предел прочности — 1,17±0,04 Н/мм² (А=0,34–2,23 Н/мм²; s=0,41 Н/мм²; Сv=35,0%); абсолютная деформация — 4,48±0,11 мм (А=2,15–6,0 мм; s=0,97 мм; Сv=21,8%); относительная деформация — 36,70±0,01% (А=20,70–60,70%; s=0,09%; Сv=24,7%). Наибольшей вариабельностью величины признака отличается толщина стенки и общая прочность, наименьшей — длина и максимальная деформация базилярной артерии.

Выраженным половым диморфизмом характеризуются толщина стенки, составляющая у мужчин 0,34±0,01 мм, у женщин на 13,3% меньше — 0,30±0,01 мм (р<0,01), общая прочность артерии, которая у мужчин на 31,5% больше, чем у женщин (р<0,01) — 4,13±0,09 Н и 3,14±0,16 Н соответственно. Статистически достоверных половых различий по величине других морфобиологических параметров не обнаружено.

Возрастная изменчивость параметров базилярной артерии

Параметр	Возрастная группа	Вариационно-статистические показатели
		А	М±m	s	СV,%
Длина, мм	1-й период зрелого возраста	21,70–34,10	29,45±0,53	2,77	9,4
	2-й период зрелого возраста	22,00–38,00	29,75±0,46	3,09	10,4
	Пожилой возраст	30,50–39,60	29,87±1,58	7,24	24,2
	Старческий возраст	21,60–38,00	29,59±0,94	4,21	14,2
Наружный	1-й период зрелого возраста	2,37–3,93	2,97±0,08	0,40	13,6
диаметр, мм	2-й период зрелого возраста	2,56–5,00	3,29±0,07	0,51	15,2
	Пожилой возраст	2,50–4,56	3,45±0,13	0,59	17,2
	Старческий возраст	2,06–6,00	4,10±0,20	0,91	21,9
Tолщина	1-й период зрелого возраста	0,20–0,45	0,28±0,01	0,07	24,3
стенки, мм	2-й период зрелого возраста	0,20–0,42	0,28±0,01	0,05	17,4
	Пожилой возраст	0,25–0,66	0,41±0,03	0,12	30,6
	Старческий возраст	0,25–0,65	0,41±0,03	0,13	33,2
Диаметр	1-й период зрелого возраста	1,68–4,11	2,55±0,14	0,47	18,3
просвета, мм	2-й период зрелого возраста	1,77–4,16	2,70±0,09	0,46	16,9
	Пожилой возраст	1,15–3,82	2,74±0,20	0,59	21,4
	Старческий возраст	1,56–4,80	3,26±0,24	0,68	21,0
Общая проч-	1-й период зрелого возраста	2,90–5,76	4,25±0,26	1,06	25,1
ность, Н	2-й период зрелого возраста	2,35–6,50	3,97±0,13	0,86	21,7
	Пожилой возраст	1,20–5,00	3,47±0,15	0,84	24,4
	Старческий возраст	2,00–4,55	3,85±0,23	0,80	20,8
Предел прочности, Н/мм2	1-й период зрелого возраста 2-й период зрелого возраста	1,11–2,20 0,78–2,23	1,62±0,08 1,31±0,05	0,34 0,34	21,1 25,7
	Пожилой возраст	0,34–1,44	0,84±0,04	0,24	28,3
	Старческий возраст	0,54–1,18	0,94±0,05	0,17	17,8
Абсолютная деформация, мм	1-й период зрелого возраста 2-й период зрелого возраста	3,20–5,50 2,15–6,60	4,15±0,17 4,33±0,15	0,72 0,98	17,4 22,5
	Пожилой возраст	2,80–6,50	4,75±0,19	1,03	21,9
	Старческий возраст	3,45–6,50	4,75±0,29	1,02	21,4
Относительная	1-й период зрелого возраста	21,59–56,25	33,46±2,02	8,33	24,9
деформация, %	2-й период зрелого возраста	21,33–55,45	36,40±1,48	9,38	25,8
	Пожилой возраст	20,67–55,00	36,23±1,45	8,10	22,4
	Старческий возраст	28,75–60,71	43,12±2,63	9,10	21,1

Рис. 1. Изменчивость морфометрических параметров и абсолютной деформации базилярной артерии с возрастом, мм

Рис. 2. Изменчивость общей прочности базилярной артерии с возрастом, Н

Рис. 3. Изменчивость предела прочности базилярной артерии с возрастом, Н/мм2

В возрастном аспекте морфометрические и биомеханические характеристики базилярной артерии изменяются неравномерно (см. таблицу). Tак, длина базилярной артерии на протяжении жизни изменяется незначительно, достоверных различий ее величины между смежными и крайними возрастными группами не обнаружено (р>0,05). Наружный диаметр с возрастом увеличивается: его величина во 2-м периоде зрелого возраста в среднем на 10,8% больше, чем в 1-м периоде зрелого возраста (р<0,05); до периода пожилого возраста наружный диаметр не изменяется; в старческом возрасте он снова уменьшается — на 18,8% по сравнению со 2-м периодом зрелого возраста (р<0,01). Tолщина стенки, одинаковая на протяжении всего зрелого возраста, к пожилому возрасту увеличивается в среднем на 46,2% (р<0,01) и не изменяется в периоде старческого возраста. Утолщение стенки мы связывает с некоторыми структурными изменениями в стенке сосуда, сопровождающими атеросклероз. Г.Г. Автандилов [11] отметил, что из всех артерий мозга ранее всего процесс атеросклероза начинается в средних мозговых и базилярной артериях. При этом наиболее частые и резкие проявления атеросклероза наблюдаются в возрасте 50–70 лет [6].

Диаметр просвета базилярной артерии у людей в 1-м периоде зрелого возраста достоверно, в среднем на 28,0% (р<0,05), отличается от его величины в старческом возрасте. Статистически значимые различия данного параметра в смежных возрастных группах отсутствуют (р>0,05) (рис.1).

Общая прочность с возрастом уменьшается неравномерно: во 2-м периоде зрелого возраста по сравнению с 1-м — на 7,1% (р>0,05); в пожилом по сравнению со 2-м периодом зрелого возраста — на 14,4% (р<0,05); в старческом по сравнению с пожилым увеличивается на 10,9% (р>0,05). Общая прочность в пожилом возрасте в 1,2 раза меньше, чем в 1-м периоде зрелого возраста (р<0,05) (рис. 2).

Предел прочности уменьшается во 2-м периоде зрелого возраста по сравнению с 1-м на 23,7% (р<0,05); в пожилом возрасте по сравнению со 2-м зрелым — на 55,9% (р<0,01) и не изменяется в периоде старческого возраста (р>0,05) (рис. 3). Величи-

Рис. 4. Изменчивость относительной деформации базилярной артерии с возрастом, %

на абсолютной деформации не имеет достоверных возрастных различий между смежными и крайними возрастными группами (р>0,05) (см. рис. 1). Относительная деформация, оставаясь постоянной величиной у взрослых людей зрелого и пожилого возраста, в старческом статистически значимо увеличивается в среднем на 18,5% (р<0,05) (рис. 4), что, по-видимому, является следствием разрушения отдельных структурных элементов стенки сосуда, возникновения необратимых, неупругих деформаций [7].

Корреляционный анализ показал наличие линейной по форме, положительной корреляционной зависимости: наружный диаметр базилярной артерии сильно коррелирует с диаметром ее просвета (r=0,97), со средней силой — с толщиной ее стенки (r=0,62); толщина стенки с умеренной силой — с диаметром просвета артерии (r=0,34). Предел прочности и общая прочность связаны средней по силе положительной корреляционной зависимостью (r=0,61); абсолютная и относительная деформация — умеренной корреляционной зависимостью (r=0,44). Связь между морфологическими и биомеханическими параметрами, характеризующими базилярную артерию, слабая по силе (–0,13

Tаким образом, базилярная артерия характеризуется половым диморфизмом по величине толщины ее стенки и общей прочности, которые у мужчин соответственно на 13,3 и 31,5% больше, чем у женщин. От периода 1-го зрелого возраста к старческому происходит увеличение величины морфологических параметров базилярной артерии: толщины стенки — в 1,5 раза, наружного диаметра — в 1,4 раза, внутреннего диаметра — в 1,3 раза. При этом максимальное увеличение наружного диаметра и диаметра просвета артерии приходится на старческий возраст (в среднем на 19,0%), толщины стенки — на период пожилого возраста (46,0%). Прочностные свойства базилярной артерии с возрастом уменьшаются, особенно в периоде пожилого возраста: общая прочность на 14,4%, предел прочности в 3,8 раза сильнее — на 55,9%, что детерминируется резким утолщением стенки артерии после 55–60 лет. Способность стенки базилярной артерии к растяжению постепенно увеличивается, особенно в периоде старческого возраста.

Полученные сведения о морфометрических параметрах базилярной артерии имеют прикладное значение для интерпретации результатов инвазивных и неинвазивных методов исследования. Экспериментальные данные о деформационнопрочностных свойствах базилярной артерии необходимо учитывать при внутрисосудистых вмешательствах на ней, с целью обеспечения минимального травматического воздействия и прогнозирования осложнений, связанных с возможным повреждением стенки сосуда.