Возрастно-половая изменчивость морфобиомеханических параметров передней мозговой артерии взрослых людей

410012, г. Саратов, Б. Казачья, 112

ГОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Росздрава, кафедра анатомии человека, тел. (8452) 66-97-65;

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 06-01-00564,09-01

врожденные аномалии сосудов, нейрогуморальные и эндокринные сдвиги, влияние патологии других органов и систем [1]; воздействие же на мозговой кровоток свойств самой сосудистой стенки изучено крайне недостаточно. Интерес к исследованию упруго-деформативных свойств артерий основания головного мозга вызван, во-первых, высокой частотой сосудистых заболеваний мозга, что обусловлено увеличением продолжительности жизни и адинамией, связанной с современными формами труда и укладом быта [2,3,4]; во-вторых, распространением хирургического лечения недостаточности кровообращения в системе мозговых артерий, требующим новых уточненных данных об их строении. Морфология базилярной, средней и передней мозговых артерий достаточно подробно освещена в отечественной и зарубежной литературе, в то время как большинство работ по исследованию биомеханических свойств стенок артерий мозга человека датируются серединой прошлого столетия [5,6,7].

Целью настоящего исследования явилось экспериментальное изучение морфометрических и биомеханических характеристик передней мозговой артерии (ПМА) у взрослых людей разного пола и возраста.

Материалы и методы исследования. Материалом исследования послужили 228 ПМА (132 – от трупов мужчин, 96 – от трупов женщин), полученные не позднее 16 часов после аутопсии взрослых людей, причина смерти которых не была связана с сосудистой и иной патологией головного мозга. Под бинокулярным микроскопом МБС-9 измеряли длину прекоммуникационного отдела, наружный диаметр и толщину стенки артерии с точностью до 0,01 мм. Диаметр просвета рассчитывали как разность наружного диаметра и удвоенной толщины стенки артерии.

Изучение биомеханических свойств артерии проводилось в лаборатории математического моделирования в биомеханике кафедры математической теории упругости и биомеханики механо-математического факультета ГОУ ВПО Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского (заведующий кафедрой доктор физ.-мат. наук, профессор Л.Ю. Коссович). До начала эксперимента образцы артерий находились в физиологическом растворе при температуре 20±1С0, что не влияет на их механические свойства. 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 [8-9] определяли общую прочность (Н), предел прочности (Н/мм2), относительное удлинение ПМА (%). За общую прочность (разрывную нагрузку) принималось наибольшее усилие до разрыва, выдерживаемое образцом. Она характеризует способность материала, как целостного образования, воспринимать действие внешних сил, не разрушаясь. Предел прочности (разрывное напряжение) – напряжение, приходящееся на 1 мм2 поперечного сечения артерии при действии на него разрывной нагрузки. Относительное удлинение характеризует растяжимость материала, причем оно не зависит от первоначальной длины испытуемого образца и выражается формулой

ε=Δl/l*100, где ε – относительное удлинение, Δl – абсолютное удлинение, l – первоначальная длина испытуемого образца.

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 зрелого возраста включал 54, второй период зрелого возраста – 92, период пожилого возраста – 42 и период старческого возраста – 40 препаратов передних мозговых артерий.

Полученные данные обрабатывали вариационностатистическим методом с использованием пакета прикладных программ «Statistica-6» и Microsoft Ex-sel Windows-ХР. 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).

Результаты. Средняя величина длины ПМА без учета стороны артериального круга, пола и возраста составляет 14,12±0,15 мм (А=8,70-23,3 мм; s=2,22 мм; Сv=15,7%); наружного диаметра – 2,28±0,06 мм (А=0,81-3,56 мм; s=0,38 мм; Сv=16,8%); толщины стенки – 0,25±0,01 мм (А=0,12-0,40 мм; s=0,05 мм; Сv=22,2%); диаметра просвета – 1,78±0,02 мм (А=0,51-2,76 мм; s=0,36 мм; Сv=20,0%). Биомеханические параметры ПМА достигают значений: общая прочность – 2,34±0,05 Н (А=1,00-4,60 Н; s=0,75 H; Сv=32,1%), предел прочности – 1,22±0,03 Н/мм² (А=0,45-3,16 Н/мм²; s=0,45 Н/мм²; Сv=36,5%), абсолютное удлинение – 4,05±0,07 мм (А=1,90-7,25 мм; s=0,99 мм; Сv=24,4%), относительное удлинение – 25,71±0,54% (А=12,27-47,27%; s=7,62%; Сv=29,6%). Наибольшей вариабельностью величины признака отличается толщина стенки и предел прочности, наименьшей – длина и относительное удлинение ПМА.

Правая ПМА на 5,1% длиннее, чем левая (р<0,05), а ее наружный и внутренний диаметры на 4,5% и 5,7%, соответственно, меньше, чем слева (р<0,05) (табл. 1). Толщина стенки и биомеханические параметры правой и левой ПМА не имеют статистически значимых различий (р>0,05).

Выраженным половым диморфизмом характеризуются длина ПМА, составляющая у мужчин 22,68±0,26 мм, у женщин– 21,52±0,29 мм, т.е. на 5,4% меньше (р<0,01); толщина стенки артерии, которая у мужчин на 13,0% больше, чем у женщин– 0,26±0,01 мм и 0,23±0,01 мм, соответственно (р<0,05). Статистически достоверных половых различий по величине других морфобиомеханических параметров не обнаружено.

В возрастном аспекте морфометрические и биомеханические характеристики ПМА изменяются неравномерно (табл. 2). Так, длина ПМА на протяжении зрелого и пожилого возраста остается практически одинаковой и достоверно увеличивается в старческом – на 1,3 мм (9,5%) по сравнению со 2-м периодом зрелого возраста (р<0,05). Существенных различий ее величины между смежными возрастными группами не выявлено (р>0,05). Наружный диаметр с возрастом увеличивается: его величина во 2-м периоде зрелого возраста в среднем на 0,2 мм (10,8%) больше, чем в 1-м периоде зрелого возраста (р<0,01); до периода пожилого возраста наружный диаметр не изменяется; в старческом возрасте он снова увеличивается – на 0,3 мм (11,8%), по сравнению со 2-м периодом зрелого возраста (р<0,01). Толщина стенки, одинаковая на протяжении всего зрелого возраста, к пожилому возрасту увеличивается в среднем на 0,04 мм (17,4%) (р<0,01) и не изменяется в старческом возрасте. Просвет ПМА с возрастом увеличивается: величина его диаметра во 2-м периоде зрелого возраста в среднем на 0,2 мм (10,0%) больше, чем в 1-м периоде зрелого возраста (р<0,01); до периода пожилого возраста наружный диаметр не изменяется; в старческом возрасте он снова увеличивается – на 0,2 мм (10,0%), по сравнению с пожилым возрастом (р<0,01).

Таблица 1

Изменчивость билатеральных морфобиомеханических параметров передней мозговой артерии

Таблица 2

Возрастная изменчивость морфобиомеханических параметров передней мозговой артерии

Общая прочность с возрастом изменяется неравномерно: во 2-м периоде зрелого возраста увеличивается по сравнению с 1-м на 0,6 Н (28,4%) (р<0,01); в пожилом уменьшается по сравнению со 2-м периодом зрелого возраста на 0,4 Н (20,3%) (р<0,01); в старческом по сравнению с пожилым увеличивается на 1,0 Н (50,2%) (р<0,01). Предел прочности ПМА не имеет достоверных различий в 1-м и 2-м периодах зрелого возраста (р<0,01); в пожилом возрасте по сравнению со 2-м зрелым он уменьшается на 0,4 Н/ мм2 (36,6%) (р<0,01) и увеличивается в старческом возрасте на 0,2 Н/мм2 (19,8%) (р<0,01). Величина относительного удлинения не имеет достоверных различий между смежными и крайними возрастными группами (р>0,05).

Обсуждение. Для ПМА характерна билатеральная асимметрия морфологических параметров: правая ПМА, как правило, же и длиннее, чем левая ПМА. Половой диморфизм свойственен длине и толщине стенки ПМА, которые преобладают у мужчин, по сравнению с женщинами, в среднем, на 5,4-13,0%. Выявленные закономерности морфологии артерий согласуются с данными Ю.А. Гладилина и В.Н. Николенко [10]. Возрастные изменения ПМА заключаются в ее удлинении и увеличении наружного диаметра. Последнее, большей частью, связано с утолщением стенки сосуда, которое объясняется некоторыми структурными изменениями стенки, сопровождающими атеросклероз.

Биомеханические параметры стенки ПМА не имеют достоверных половых различий и не зависят от стороны артериального круга. С возрастом прочность ПМА уменьшается, особенно в пожилом возрасте. В старческом возрасте величина общей прочности увеличивается, что сопряжено с увеличением толщины стенки ПМА. При этом способность ПМА к удлинению не зависит от возраста, оставаясь относительно постоянной величиной, характеризующей деформационные свойства артерии, на что указывала в своей работе М.А. Годлевска [5].

Заключение. Таким образом, в ходе проведенного исследования получены значения основных морфобиомеханических параметров передней мозговой артерии у взрослых людей без цереброваскулярной патологии, с учетом стороны артериального круга, пола и возраста субъекта. Эти данные могут быть использованы в качестве критериев возрастной нормы при изучении случаев инфаркта мозга, вызванного тромбозом передней мозговой артерии, а также кровоизлиянием с разрывом стенки аневризмы и стенки артерии без аневризм. Экспериментальные данные о деформативно-прочностных свойствах передней мозговой артерии необходимо учитывать при внутрисосудистых вмешательствах на ней, с целью обеспечения минимального травматического воздействия и прогнозирования осложнений, связанных с возможным повреждением ее стенки.