Анатомические особенности и биомеханические свойства диафрагмы в патогенезе развития грыж пищеводного отверстия диафрагмы

Авторы:
  • Д. М. Черкасов
    ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России, Ростов-на-Дону, Россия
  • М. Ф. Черкасов
    ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России, Ростов-на-Дону, Россия
  • В. К. Татьянченко
    ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России, Ростов-на-Дону, Россия
  • Ю. М. Старцев
    ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России, Ростов-на-Дону, Россия
  • С. Г. Меликова
    ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России, Ростов-на-Дону, Россия
Журнал: Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2019;(7): 29-35
Просмотрено: 1171 Скачано: 26

В настоящее время многие авторы считают осложненные формы грыж пищеводного отверстия диафрагмы (ГПОД) одной из наиболее распространенных болезней желудочно-кишечного тракта, они занимают 2—3-е место среди гастроэнтерологических заболеваний, конкурируя с холециститом и язвенной болезнью [1].

Благодаря новым возможностям консервативной терапии, позволяющим избавлять пациентов от симптомов рефлюкс-эзофагита, значительно снизилась необходимость в выполнении оперативных вмешательств. Однако медикаментозная терапия не способна исправить анатомические изменения, возникающие в пищеводно-диафрагмальной зоне и приводящие к развитию осложненных форм ГПОД [2]. В связи с этим становится очевидной необходимость выполнения оперативных вмешательств пациентам при неэффективности курсов лекарственного лечения или возникновении осложнений.

В области пищеводного отверстия диафрагмы фасциальные структуры представлены фасциальными футлярами мышечных ножек диафрагмы, пищеводно-аортальной, диафрагмально-кардиальной и диафрагмально-пищеводными связками [3, 4]. Как известно, клиническая картина осложненных форм ГПОД зависит от ослабления пищеводно-диафрагмальной связки, расширения угла Гиса и характеризуется нарушением замыкательной функции кардии [5]. По данным ряда исследователей [6, 7], запирательная функция кардии проявляется при ее нормальном анатомическом расположении, при перемещении кардии в грудную полость зона повышенного давления либо полностью исчезает, либо давление в данной зоне резко снижается, что приводит к нарушению запирательного механизма кардии. В связи с этим важным этапом оперативного вмешательства у пациентов с осложненными формами ГПОД является укрепление диафрагмальных ножек при выполнении крурорафии, а также использование для этой цели сетчатых имплантов. Несмотря на то что в последнее время предложено множество различных способов пластики грыжевых ворот как местными тканями, так и аллоплантами, показатели частоты рецидива ГПОД могут достигать 42% [8].

В литературе нет четких данных о фасциально-связочном аппарате пищевода в аспекте их биомеханических свойств и конституциональной анатомии.

Цель исследования — изучение изменений диафрагмы и пищеводно-диафрагмального перехода в зависимости от возрастных и конституциональных особенностей.

Материал и методы

Изучены конституциональные и возрастные характеристики биомеханических свойств фасциальных структур диафрагмы, а также ее кровоснабжения на 40 препаратах, взятых от трупов людей в возрастном диапазоне от 19 до 75 лет, причиной смерти которых послужили не заболевания органов пищеварения и сердечно-сосудистой системы. Анатомические материалы представлены и распределены согласно возрастной периодизации, принятой ВОЗ. Всего использовано по 10 препаратов от трупов лиц юношеского возрастного периода (17—20 лет), I зрелого возрастного периода (21 год — 35 лет), II зрелого возрастного периода (36—60 лет) и пожилого возраста (61 год — 74 года).

Индивидуальную изменчивость диафрагмы определяли по типу телосложения, конституциональный тип грудной клетки — по формуле:

К брахиморфному типу телосложения отнесены объекты с К>56, к мезоморфному — с К от 51 до 56, а к долихоморфному — с К<51.

Для изучения ангиоархитектоники диафрагмы на нефиксированных трупах в грудной отдел аорты вводили контрастный раствор, состоящий из железного сурика, мыльного спирта и гипса по методике В.К. Татьянченко (патент РФ № 1144703). Наливку выполняли под давлением 100—110 мм рт.ст. через канюлю, которую пережимали выше и ниже диафрагмы при выполнении исследования с дальнейшим проведением рентгенологических снимков.

С целью исследования фасциально-клеточных структур диафрагмы и пищевода в области пищеводного отверстия диафрагмы использовали методику В.К. Татьянченко (патент РФ № 2277740). Контрастную массу, состоящую из 0,1% раствора амида черного 10 В, вводили в клетчаточное пространство и подфасциальные структуры пищевода и диафрагмы в области ее ножек. Спустя 30—40 мин экспозиции инъецированные пространства промывали 7% раствором уксусной кислоты и далее водой. Затем исследовали и анализировали полученные данные.

Биомеханические свойства фасциальных структур в области пищеводного отверстия диафрагмы определяли по методике В.Д. Сикилинда (Государственный реестр средств измерений № 16540−97). Биохимические параметры (относительное удлинение — Ʃ, предел прочности — σ и модуль упругости — Е) рассчитывали по методике В.К. Татьянченко:

Е=Р/F × L/ΔL,

Æ©=L/Lo,

σ=Рр/F,

где Р — нагрузка на образец, F — площадь его поверхностного сечения, L — длина образца, LΔ — абсолютное удлинение, Lо — относительное удлинение, Рр — нагрузка, при которой образец разрушается.

Расчет статистических данных производили на персональном компьютере с использованием программного обеспечения Microsoft Excel 2016 и статистической программы R (версия 3.2, R Foundation for Statistical Computing, Вена, Австрия).

Результаты и обсуждение

При исследовании конституциональной изменчивости внутренних ножек диафрагмы отмечено, что разница в длине ножек при брахиморфном типе телосложения у мужчин и женщин по сравнению с долихоморфным типом телосложения составляла 2—2,5 см, а по сравнению с мезоморфным типом — 1—1,5 см. Обнаруженные изменения в характеристиках внутренних ножек диафрагмы оказывали влияние и на размер пищеводного отверстия диафрагмы у лиц разных конституциональных типов телосложения. Исследования показали, что размеры пищеводного отверстия диафрагмы у лиц брахиморфного типа телосложения превышают таковые у лиц мезо- и долихоморфного типа телосложения. Не только форма и размер мышечных пучков внутренних ножек диафрагмы влияют на форму и величину пищеводного отверстия диафрагмы, но и структура фасциальных футляров диафрагмальных ножек тесно связана с фасциальными элементами, которые окружают пищевод.

При исследовании возрастной архитектоники фасциальных структур диафрагмальных ножек отмечено, что в юношеском возрастном периоде количество коллагеновых и эластических волокон примерно одинаково, при этом коллагеновые волокна представлены тонкими структурами с элементами мышечной ткани и большим количеством изгибов. В I зрелом возрастном периоде коллагеновые волокна чаще имели волнообразную форму с едва заметными фиброцитами. По своей величине и форме эластические волокна в юношеском и I зрелом возрастных периодах ничем не различались (рис. 1).

Рис. 1. Микрофотограмма фасции области правой внутренней ножки диафрагмы трупа мужского пола (I зрелый возрастной период). Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 200.

Уплотнение и укрупнение коллагеновых волокон начинается со II зрелого периода и приводит к появлению толстых коллагеновых пучков, при этом количество эластических волокон уменьшается (рис. 2).

Рис. 2. Микрофотограмма фасции области правой внутренней ножки диафрагмы трупа женского пола (II зрелый возрастной период). Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 200.

С возрастом происходят дегенеративные изменения эластической ткани на фоне рубцовых изменений коллагеновых пучков. Эластические волокна в пожилом возрасте теряют свою упругость, а местами и вовсе исчезают, коллагеновые пучки утолщаются.

При исследовании связочного аппарата отмечено, что пищеводно-аортальная связка в юношеском возрасте встречается в 92% случаев, в I зрелом возрастном периоде — в 70%, во II зрелом возрастном периоде — в 41%, а в пожилом возрасте — в 10% случаев. При мезоморфном типе телосложения данная связка, как правило, выражена хорошо и равномерно охватывает пищевод в области пищеводного отверстия. При долихоморфном типе телосложения пищеводно-аортальная связка формировала вокруг пищевода неравномерный по ширине слой. При брахиморфном типе телосложения данная связка в 92% случаев заканчивалась в области заднего края пищеводного отверстия диафрагмы, что служит предрасполагающим фактором к его ослаблению, в 8% случаев пищеводно-аортальная связка отсутствовала. Диафрагмально-кардиальная связка в 72% случаев выявлена при долихо- и мезоморфном типах телосложения. При брахиморфном типе телосложения данной связки не обнаружено. В результате перехода диафрагмальной фасции с верхней и нижней поверхности диафрагмы формируются 2, а реже 3 диафрагмально-пищеводные связки. Они представляют собой дубликатуру листков от диафрагмальной фасции.

При исследовании структурных изменений связочного аппарата пищевода отмечены некоторые особенности их строения: эластические волокна чаще располагаются в толще коллагеновых и реже лежат рядом. Такие коллагеново-эластические пучки имеют извитость, которая усиливается с возрастом. В результате коллагеновые волокна замещаются эластическими, что приводит к ослаблению с возрастом коллагенового каркаса связочного аппарата пищевода.

Сравнительные показатели биомеханических характеристик фасциальных структур зоны пищеводного отверстия диафрагмы по пределу прочности и модулю упругости представлены на рис. 3 и

Рис. 3. Показатель предела прочности фасциальных структур области пищеводного отверстия диафрагмы в возрастном аспекте. По оси абсцисс — возрастной период, по оси ординат — предел прочности.
4.

Рис. 4. Показатель модуля упругости фасциальных структур области пищеводного отверстия диафрагмы в возрастном аспекте. По оси абсцисс — возрастной период, по оси ординат — модуль упругости, кгс/мм2.

На представленных рисунках видно, что наибольшей прочностью и модулем упругости в I зрелом возрастном периоде обладает диафрагмально-кардиальная связка. Из-за атрофических процессов роль связочного аппарата в фиксации пищевода значительно ослабевает во II зрелом возрастном периоде и особенно в пожилом возрасте. Показатель модуля упругости фасциального футляра внутренних ножек диафрагмы значительно уменьшается. С возрастом происходят дегенеративные изменения, которые приводят к падению уровня тканевого давления мышечных структур диафрагмы.

Исследование клетчатки в области пищеводного отверстия диафрагмы показало, что начиная со II зрелого возрастного периода, преимущественно у лиц брахиморфного типа телосложения, количество клетчатки уменьшается. По сравнению с юношеским периодом в пожилом возрасте разница cоставила примерно 2 раза. В результате таких изменений амортизирующее влияние клетчатки на пищевод снижается, подвижность пищевода ограничивается, что является предрасполагающим фактором к развитию ГПОД [9].

Диаметры основных артериальных сосудов области пищеводного отверстия диафрагмы представлены в таблице.

Диаметр артерий, кровоснабжающих мышечные структуры области пищеводного отверстия диафрагмы, мкм Примечание. Для всех сравниваемых групп p<0,05.

Из приведенных данных видно, что во II зрелом и особенно в пожилом возрастных периодах кровоснабжение мышечных структур ухудшается из-за уменьшения диаметра основных сосудов, особенно их ветвей I—IV порядка ветвления. На рентгеновазограммах видно, что в юношеском и I взрослом возрастных периодах все артерии, питающие диафрагму, связаны между собой широкой сетью анастомозов, густая сеть анастомозов соединяет между собой сосуды не только в каждом из отделов диафрагмы, но и в разных отделах правой и левой половины (рис. 5).

Рис. 5. Рентгеновазограмма диафрагмы от трупа человека I зрелого возрастного периода. 1 — нижние диафрагмальные артерии и их ветви I—IV порядков ветвления, 2 — мышечно-диафрагмальные ветви от межреберных артерий.

Начиная со II зрелого возрастного периода количество ветвей III—IV порядков уменьшается, формируется их извилистость, появляются малососудистые участки, преимущественно в области диафрагмальных ножек и реберно-диафрагмальном отделе (рис. 6).

Рис. 6. Рентгеновазограмма диафрагмы от трупа человека пожилого возраста. 1 — левая нижняя диафрагмальная артерия и ее ветви, 2 — мышечно-диафрагмальные ветви от межреберных артерий. Ветви I—IV порядков имеют извилистый ход.

Возрастные изменения в ангиоархитектонике диафрагмы приводят к изменению емкости артериального русла, которая во II зрелом и особенно пожилом возрастных периодах снижается в 1,5—2 раза.

Результаты исследования биомеханических свойств фасциальных структур, ангиоархитектоники мышечных структур, участвующих в фиксации пищевода в пищеводном отверстии диафрагмы, а также состояние клетчатки в данной зоне позволяют внести определенные изменения в патогенез формирования ГПОД. Снижение показателей предела прочности и модуля упругости фасциальных структур, прежде всего пищеводно-аортальной и пищеводно-диафрагмальной связок, является одним из ключевых факторов в развитии ГПОД. Это наиболее выражено у лиц брахиморфного типа телосложения. Изменения характеристик фасциально-мышечных структур диафрагмы также связаны с возрастными особенностями их ангиоархитектоники. Во II зрелом возрастном периоде происходит уменьшение диаметра основных артерий, появляется извитость, что приводит к снижению в 1,5—2 раза емкости артериального русла сосудистой сети диафрагмы. В связи с этими изменениями, в частности у лиц брахиморфного типа телосложения, начиная со II зрелого возрастного периода использование собственных тканей при закрытии дефекта пищеводного отверстия диафрагмы может быть недостаточным и приводить к возникновению рецидива заболевания.

Таким образом, полученные биомеханические данные и особенности васкуляризации в конституциональном и возрастном аспектах позволяют хирургу прогнозировать возможность возникновения рецидива заболевания в предоперационном периоде и более обоснованно и по показаниям использовать сетчатые импланты при пластике дефекта пищеводного отверстия диафрагмы у больных с осложненными формами ГПОД.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — М.Ф.Ч., В.К.Т.

Сбор и обработка материала — Д.М.Ч., Ю.М.С., С.Г.М.

Статистическая обработка — В.К.Т.

Написание текста — Д.М.Ч.

Редактирование — C.Г.М.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.

Сведения об авторах

Черкасов Д.М. — e-mail: doctor1012@ramblerl.ru; https://orcid.org/0000-0003-0320-7923

Черкасов М.Ф. — e-mail: cherkasovmf@mail.ru; https://orcid.org/0000-0001-7587-8406

Татьянченко В.К. — e-mail: mailto:cherkasovmf@mail.ru; e-mail: vladimirtatyanchenko@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-7407-2686

Старцев Ю.М. — e-mail: mailto:cherkasovmf@mail.ru; e-mail: mailto:doctor1012@ramblerl.rustarcevvv111@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-5769-4598

Меликова С.Г. — e-mail: sarbonka@bk.ru; https://orcid.org/0000-0002-1966-1664

Автор, ответственный за переписку: Меликова С.Г. — e-mail: sarbonka@bk.ru; https://orcid.org/0000-0002-1966-1664

КАК ЦИТИРОВАТЬ:

Черкасов Д.М., Черкасов М.Ф., Татьянченко В.К., Старцев Ю.М., Меликова С.Г. Анатомические особенности и биомеханические свойства диафрагмы в патогенезе развития грыж пищеводного отверстия диафрагмы. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2019;7:29-35. doi: 10.17116/hirurgia2019071

Список литературы:

  1. Chernousov AF, Bogopolsky PM, Kurbanov FS. Esophageal surgery. Manual for physicians. M.: Moscow Publishers, 2000. (In Russ.).
  2. Калинина Е.А., Пряхин А.Н. Технические аспекты лапароскопической пластики грыж пищеводного отверстия диафрагмы: обзор литературы и собственный опыт. Вестник ЮУрГУ. Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура». 2014;14(3):54-60.
  3. Weijs TJ, Goense L, van Rossum PS, Meijer GJ, van Lier AL, Wessels FJ, Braat MN, Lips IM, Ruurda JP, Cuesta MA, van Hillegersberg R, Bleys RL. The peri-esophageal connective tissue layers and related compartments: visualization by histology and magnetic resonance imaging. J Anat. 2017;230(2):262-271. doi: 10.1111/joa.12552
  4. Pazokifard B, Sowmya A, Moses D. Automatic 3D-modelling of human diaphragm from lung MDCT images. Int J Comput Assist Radiol Surg. 2016;11(5):767-776. doi: 10.1007/s11548-015-1298-7
  5. Шестакович Е.Н. Вариантная анатомия брюшной части пищевода взрослого человека с современными методами исследования. International Scientific and Practical Conference «WORLD SCIENCE». 2015;3(2):32-34.
  6. Vasilenko VH, Grebenev AL, Sal’man MM. Bolezni pishchevoda. M. 1971. (In Russ.).
  7. Miller L, Vegesna A, Ruggieri M, Braverman A. Normal and abnormal physiology, pharmacology, and anatomy of the gastroesophageal junction high-pressure zone. Ann N Y Acad Sci. 2016;1380(1):48-57. doi: 10.1111/nyas.13168
  8. Черкасов Д.М., Черкасов М.Ф., Татьянченко В.К., Старцев Ю.М., Меликова С.Г., Галашокян К.М. Оригинальный способ хирургического лечения больших и гигантских грыж пищеводного отверстия диафрагмы. Клиническая и экспериментальная хирургия. Журнал им. акад. Б.В. Петровского. 2018;6(2):26-31. doi: 10.24411/2308-1198-2018-12003
  9. Шишко В.И., Петрулевич Ю.Я. Гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь: Анатомо-физиологические особенности пищевода, факторы риска и механизмы развития (обзор литературы, часть 1). Журнал Гродненского государственного медицинского университета. 2015;1:19-25.