ГЛАВА 5. Патоморфологическое обоснование метода определения антропометрической склонности к параназальным синуитам

В этом разделе работы представлены результаты патоморфологического исследования, проведенного для подтверждения ценности предлагаемой методики определения склонности к параназальным синуитам с использованием гистометрии. Данные телеметрических измерений гистологических препаратов, полученных при заборе трупного, а также послеоперационного материалов, подвергнуты статистическому исследованию. Для оценки результатов гистометрии впервые использован метод информационно-термодинамического моделирования медико-биологических процессов.

5.1. Гистометрическое исследование

При планировании работы мы предполагали провести исследование на различных уровнях организации живой материи. Организменный и органный уровень описан в предыдущих главах (главы 2,3,4). Пропорции лица, соответствующие группам больных, статистически достоверно отличающие от лиц, не страдающих параназальными синуитами, положены в основу метода определения склонности к данной патологии. Не меньший интерес представляют исследования тканевого и клеточного уровня в аспекте морфометрии и сравнивании макро- и микроструктур.

Процессы, происходящие в тканях и клетках при воспалении, хорошо изучены и освещены в медицинской литературе. Маркеры, свидетельствующие о хроническом воспалении в околоносовых пазухах, представляются следующими изменениями в слизистой оболочке.

• Сосудистое русло — утолщение сосудистой стенки, ядра гладкомышечных клеток нередко сморщенные, уменьшены в размерах или вовсе не определяются, наблюдается выпячивание интимы в просвет сосуда, гиалиноз сосудов как исход повышенной проницаемости и фибринозного пропитывания стенок.
• Интерстициальная и железистая ткань — фиброз, инфильтрация из гистиоцитов, лимфоидных и плазматических элементов, склеротический процесс захватывает паравазальные пространства и железистую ткань.
• Эпителий – наблюдается истончение и атрофия.
• Активность и продолжительность воспалительного процесса напрямую связана с выраженностью представленных характеристик, поэтому, определяя эти признаки и их интенсивность, мы можем определить перенесенный параназальный синуит в прошлом, даже в ближайшие сутки после смерти.
• Для регистрации перечисленных изменений мы использовали светооптический метод исследования. С помощью микроскопа Nikon Alphaphot-2 YS 2-H и KCC-31 OPD, совместимой с персональным компьютером на базе процессора Pentium3, проводили телеметрию полученного изображения.

Учитывали следующие морфологические характеристики препарата: относительную площадь склероза, толщину сосудистой стенки, относительное количество склерозированных артериол, соотношение просвета артерий и вен, толщину эпителиального слоя и относительную площадь участков атрофии эпителия, а также толщину слизистой оболочки.

Исследованы гистологические препараты, полученные при хирургических вмешательствах на околоносовых пазухах у больных и при исследовании трупного материала. В связи с тем, что прижизненный забор участков слизистой оболочки у здоровых лиц невозможен, определение воспалительных изменений имеет чисто описательный характер. Еще одним немаловажным моментом, затрудняющим исследования послеоперационного материала, является тот факт, что фаза воспаления  слизистой оболочки на момент операции может влиять на морфологические характеристики препаратов.

Предпочтительным представляется исследование секционного материала, так как при этом возможно исследовать слизистую оболочку, взятую у трупов, имеющих различные антропометрические характеристики, и определить связи между морфометрическими характеристиками на макро- и микроуровнях.

5.2. Результаты исследования секционного материала

Выбор человеческих трупов основывался на возрасте, причине смерти, времени с момента смерти и исключении факторов, влияющих на исход исследования (см. главу 2). По данным литературы (Лушников Е.Ф., Шапиро Н.А., 1974) посмертные изменения в слизистой оболочке наступают приблизительно через 24-48 часов, поэтому для исследования нами были отобраны трупы, имеющие срок с момента смерти не более 24-х часов.

Причина смерти также является фактором, влияющим на состояние слизистой оболочки, искажающим прижизненную микроскопическую картину. Кровенаполнение сосудов, выход элементов крови в интерстиций, отек слизистой оболочки и т.д. могут быть следствием травмы, термического и химического ожога, отравления или заболевания. В связи с этим мы исследовали трупы лиц, причина смерти которых явилась острая сердечно-сосудистая недостаточность по оценке судебно-медицинских экспертов.

Возрастные изменения касаются любых тканей организма, поэтому однородность групп по возрасту является важным условием эксперимента. Исследованные нами трупы имели возраст от 40 до 50 лет, в тех случаях, когда возраст был неизвестен, мы опирались на предварительную оценку судебно-медицинских экспертов.

После осмотра ЛОР-органов для исключения трупов, имеющих  грубые посттравматические деформации, а также новообразования носа и носоглотки, мы проводили антропометрическое исследование трупов по предложенной нами методике. Сформированы две группы по 10 человеческих трупов в каждой. Одна группа имела выраженную антропометрическую степень склонности к синуитам, а в другой — склонность к синуитам отсутствовала. Метод получения гистологических препаратов описан в главе 2.

После приготовления препаратов проводилось их светооптическое исследование с последующей телеметрией. Достоверность оценки изменений слизистой оболочки достигалась 16 – кратным выбором случайных полей зрения по каждому препарату и усреднением полученных результатов (Углова М.В., 1992).

Для группы человеческих трупов, имеющих предрасположенность к параназальным синуитам по антропометрическим признакам, усредненная патоморфологическая картина слизистой оболочки представлялась следующей.

Диффузная инфильтрация из гистиоцитов, лимфоидных и плазматических элементов — кольцевидно охватывающая сосуды наподобие муфт (в подслизистом слое). Сосуды артериального звена характеризуются утолщением стенок, которое происходит в основном за счет пролиферации адвентиция. Ядра гладкомышечных клеток нередко сморщенные, уменьшены в размерах или вовсе не определяются (см. рис.5.1).

Наряду с этим отмечается утолщение и гомогенизация элементов сосудистой стенки, т. е. гиалиноз сосудов как исход повышенной проницаемости и фибринозного пропитывания стенок. Наблюдается частичная облитерация просвета, выпячивание интимы в просвет (см. рис 5.2).

Рис. 5.2. Слизистая оболочка левой лобной пазухи, исследование № 5.

В исходе воспаления — гиалиноз и склероз сосудистой стенки. Вследствие выше указанных процессов ухудшение кровоснабжения слизистой оболочки и склеротический процесс захватывает паравазальные пространства и железистую ткань (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Слизистая оболочка левой лобной пазухи, исследование № 6.

Антропометрические характеристики второго обследованного трупа соответствовали лицу, не предрасположенному к параназальному синуиту, степень склонности к заболеванию равнялась 0,37359, усредненная относительная площадь склероза составила 22%. На рисунке 5.4 представлен вид одного из исследованных полей зрения.

Рис. 5.4. Слизистая оболочка левой лобной пазухи исследование № 2.

Представленные иллюстрации хорошо согласуются с данными статистического анализа результатов гистометрии.

Наиболее информативным оказалось вычисление относительной площади склероза слизистой оболочки околоносовых пазух как исхода хронического воспаления. Результаты измерения относительных площадей склероза (усредненных по 16 полям зрения на каждом препарате) и степени предрасположенности по антропометрическим данным к параназальным синуитам, представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Соотношение антропометрической предрасположенности к синуитам с патоморфологическими изменениями в слизистой оболочки околоносовых пазух

Относительная площадь склероза слизистой оболочки околоносовых пазух у трупов, имеющих антропометрическую  предрасположенность к параназальному синуиту, достигает 64 % ткани, в то время как, у другой группы исследуемых, по антропометрическим данным не склонных к данному заболеванию, площадь склероза достигает лишь 12%. Наблюдается тесная связь (см. гл. 3) между антропометрической предрасположенностью к заболеванию и относительной площадью склероза слизистой оболочки.

Описательные статистические характеристики двух групп по относительной площади склероза слизистой оболочки околоносовых пазух представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2

Описательные статистические характеристики исследуемых групп

Анализ статистических характеристик показал, что минимальная площадь склероза слизистой оболочки, взятой у лиц предрасположенных по своим антропометрическим данным, превышает максимальную площадь склероза слизистой оболочки полученной у трупов, не предрасположенных к параназальному синуиту, более чем на два объединенных стандартных отклонения. Критерий Стьюдента t = 28,45, что значительно больше t — критического при уровне значимости a = 0,001 (a = 0,001, n = 18, t крит. = 3,883). Различия в обеих группах по относительной площади склероза в слизистой оболочке статистически значимы.

Гистометрическое исследование показало, что две группы трупов, отличных по степени антропометрической предрасположенности к синуитам, еще больше различаются по морфологической картине слизистой оболочки околоносовых пазух вследствие прижизненно пренесенного параназального синуита.

5.3 Результаты исследования послеоперационного материала.

Прижизненные исследования слизистой оболочки околоносовых пазух у здоровых людей практически невозможны (см. гл. 5.1), поэтому мы не ставили задачу определить гистометрические различия между двумя группами, отличными по степени антропометрической предрасположенности к параназальным синуитам. Однако мы провели клиническое обследование 5 женщин, длительно страдающих односторонним кистозно-гнойным гайморитом. Продолжительность воспалительного процесса составила в среднем 4 года (от 3-х до 6-ти лет). Все обследуемые были проконсультированы стоматологом для исключения одонтогенной природы синуита.

Клиническая картина представлялась типичной для хронического гнойного синуита. Всем больным проведено экстраназальное вскрытие верхнечелюстных пазух с удалением патологического содержимого. После ревизии пораженной пазухи был произведен забор участков слизистой оболочки для гистологического исследования. Фрагменты кистозных оболочек также были подвергнуты патоморфологическому исследованию. В ходе проведенных гистологических исследований на послеоперационном материале нами были выявлены изменения во всех слоях слизистой оболочки, характерные для неспецифического воспалительного процесса. В структуре исследуемых фрагментов удаленных кист выявлена более сложная организация их стенок, взятых у лиц, с большим сроком анамнеза заболевания.

В то же время, среди биопсийных участков слизистой оболочки околоносовых пазух, взятых у обследованных с длительно протекающим синуитом, были выявлены более грубые ее изменения вплоть до полного склероза.

В этом исследовании мы не претендуем на высокую статистическую значимость анализа имеющихся изменений слизистой оболочки и считали целесообразным отметить лишь наиболее четкие закономерности.

Патологические изменения, вызванные хронически протекающим кистозно-гнойным процессом в верхнечелюстной пазухе тем выраженнее, чем длительнее протекает заболевание. Это позволяет высказать соображение о том, что удаление верхнечелюстных кист должно выполнятся в ближайшее время после купирования воспалительного процесса, спровоцированного ее присутствием, для предупреждения развития дегенеративных изменений, приводящих к функциональной несостоятельности слизистой оболочки.

5.4. Определение критической поверхности пораженной ткани на основании информационно-термодинамического метода.

В различных случаях исследования патогенных процессов, происходящих в организме, возникает вопрос о критической поверхности или объеме пораженного участка ткани или органа. При этом оценки экспертов о критической площади или объеме пораженного участка базируется на субъективных оценках, не имеющих под собой серьезной фундаментальной базы. Этот факт не позволяет врачу реализовать оптимальную тактику лечения заболевания.

Для решения обозначенной проблемы мы считаем целесообразным для количественного анализа деструктивных процессов, происходящих в биологических тканях, использовать информационно-термодинамический метод, позволяющий применять универсальный аппарат термодинамических методов. Для этого в работе использованно выражение для условной энтропии (квазиэнтропии) Н (Волов В.Т., 2003) для оценки качества распределения плотности антропогенных и социо-экономических параметров. При этом введенная условная энтропия Н определяет не меру неопределенности состояния системы, а меру неравномерности распределения скалярной переменной по замкнутой области. Предлагаемое выражение для энтропии имеет следующий вид:

где S^max, S(t) – максимальное (полная площадь участка ткани) и текущее значение площади распространения переменной соответственно, время t в выражении (1) является параметром, α – безразмерный коэффициент 0 < α < 1, конкретное значение α выбирается по минимальному значению площади S_min=S₀ для рассматриваемого процесса.

Изменение абсолютной величины распределенной переменной (некроз, склероз, воспалительный или онкологический процесс) может быть описано следующим уравнением:

где

— абсолютное суммарное значение переменной, распространенный на участке S(0), β(t) – дикремент затухания или роста патогенного процесса.

Предложенные выражения (1), отвечают всем необходимым условиям, предъявляемым к построению условной энтропии:

• Величина условной энтропии позитивна Н ≥0
• Условная энтропия Н подчиняется принципу аддиативности:
• Условная энтропия изменяется в пределах Н ∈ [0,1]. При этом для граничных значений энтропии отношение площадей определяется следующим образом:где Н^* = 0,618 – так называемое «золотое сечение».

Предложенное выражение условной энтропии (1) удовлетворяет второму началу термодинамики в информационном прочтении:

dS(t)/dt > 0, площадь поражения участка ткани увеличивается, если не имеется экзогенных (медикаментозных) или эндогенных (выздоровление за счет укрепления иммунной системы) воздействий на патологический очаг организма.

При таком описании системы имеется возможность использовать весь арсенал методов линейной неравновесной термодинамики (Гленсдорф П., Пригожин И., 1973). Используя теорему о минимуме производства энтропии (Гленсдорф П., Пригожин И., 1973),  получаем условие для структурной устойчивости трансформирования деструктивного процесса.

Подставив в уравнение (6) выражение условной энтропии Н (1) для случая нейтральной устойчивости структуры системы , получим в явном виде следующее дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными, определяющее устойчивость развития патологического процесса в ткани.

где Y=dS(t)/dt.,S(t) – площадь ткани пораженной склерозом.

В качестве рабочей гипотезы критерием «здоровья» биологической ткани, в которой могут находиться незначительные очаги патогенных процессов, например, склерозирование слизистой оболочки околоносовых пазух (рис. 5.7) принято состояние, соответствующее так называемому «золотому сечению»:

Рис.5.7. Зависимость функции “здоровья” Z (H) организма от величины энтропии H.

Наиболее информативным явилось вычисление относительной площади склероза слизистой оболочки как исхода хронического воспаления. Так, у антропометрически предрасположенных к параназальным синуитам, площадь участков склероза достигает 64 % ткани, в то время как у другой группы исследуемых площадь склероза она равняется 12%.

Используя разработанную информационно-термодинамическую методику, дадим энтропийную оценку процессов склерозирования слизистой оболочки околоносовых пазух исследуемых групп пациентов. Исследуемой группе здоровых людей соответствует значение энтропии так называемого «золотого сечения»

H_2гр=H⁰=0,618

Учитывая, что поверхность склерозирования слизистой оболочки в группе лиц, не предрасположенных к заболеванию параназальным синуитом, достигает 12% от поверхности всей слизистой оболочки околоносовых пазух, можно определить значение константы α для данного заболевания

Тогда для группы обследованных, предрасположенных к параназальному синуиту, имеющих в среднем 64% пораженной склерозом поверхности слизистой оболочки, определяем значение условной энтропии патологического процесса:

Из данной оценки видно, что у группы предрасположенных к параназальному синуиту энтропийная оценка близка к единице, т.е. к полному разрушению функции слизистой оболочки околоносовых пазух. На рис. 5.8 представлена зависимость условной энтропии от площади распространения патологического процесса.

Рис. 5.8. Зависимость энтропии H от площади относительного склероза.

Таким образом, информационно-термодинамическая оценка, базирующаяся на основных принципах и положениях классической и обобщенной термодинамики и предложенной формуле для условной энтропии,  позволяет дать однозначную количественную оценку о патологическом процессе в слизистой оболочке околоносовых пазух.

Дальнейшее развитие разработанной методологии в качестве инструмента диагностики, прогноза и управления лечением для устранения процессов, вызывающих склерозирование слизистой оболочки околоносовых пазух, связано с масштабными экспериментальными и клиническими исследованиями.

Патоморфологическое исследование слизистой оболочки околоносовых пазух подтвердило значимость предложенного нами метода определения предрасположенности к параназальному синуиту. Изменения, вызванные прижизненно перенесенным воспалением в слизистой оболочке, более выражены в группе трупов, предрасположенных к данной патологии. Антропометрическое исследование позволило нам провести параллель между процессом, происходящим на организменном и органном уровне, и изменениями на тканевом  и клеточном уровнях, представляющими собой следствие изучаемой патологии.