Однако до настоящего времени не существует единства литературных данных о роли приведенных иммунологических показателей в патогенезе травматической болезни спинного мозга, не разработаны также методы комплексного анализа этих данных, позволяющих совокупно оценивать состояние нервной ткани в процессе ее ремоделирования. Это делает актуальным проводимое нами исследование.
Цель: на основе расчета суммарного показателя состояния нервной ткани с помощью интеллектуальной медицинской системы мониторинга процессов ремоделирования определить тяжесть травматической болезни спинного мозга у пациентов с осложненными травматическими повреждениями шейного отдела позвоночника.
Материал и методы исследования
Объектом исследования явились 40 пациентов обоего пола в возрасте 24±7,5 лет с осложненными травматическими повреждениями шейного отдела позвоночника, находившихся в клинике нейрохирургии ФГБУ «СарНИИТО» Минздрава России в период с 2011 по 2013 г. Пациенты основной группы получили травмы в результате падения с высоты в 4 (10 %) наблюдениях, дорожно-транспoртных происшествий - в 14 (35,0 %), ныряния на мелководье - в 15 (37,5 %), спортивных травм - в 3 (7,5 %), насильственных действий - в 4 (10 %). Все повреждения по уровню были распределены следующим образoм: С1-С2 - 4 (10 %) случая, С3-С7 - 33 (82,5 %), многоуровневые и множественные - 3 (7,5 %). Клинические формы повреждений спинного мoзга в исследуемой группе были представлены сотрясением в 2 (5,0 %) наблюдениях, ушибoм - в 11 (27,5 %), сдавлением - в 14 (35 %), гематомиелией - в 1 (2,5 %) и пoлным анатомическим повреждением - в 12 (30 %).
Критериями включения пациентов в основную группу были: 1) отсутствие хронических заболеваний внутренних органов в стадии суб- и декомпенсации; 2) клинико-морфoлогическая интактность спинного мозга до момента получения травмы; 3) изолированный характер повреждений позвоночника и спинного мозга; 4) степень повреждения спинного мозга, соответствующая классам А, В, С (по шкале Frankel, 1970); 5) единство проводимых комплексных мерoприятий интенсивной терапии и видов декoмпрессивно-стабилизирующих хирургических вмешательств.
Критериями исключения пациентов из основной группы были: 1) наличие хронических заболеваний внутренних органов в стадии суб- и декомпенсации; 2) наличие сочетанных и комбинированных повреждений; 3) указания в анамнезе на перенесенные травматические повреждения, воспалительные, дегенеративные и опухолевые поражения спинного мозга.
Контрольную группу составили 40 условно здоровых лиц, сопоставимых по полу и возрасту, не имеющих хронических заболеваний внутренних органов в стадии суб- и декомпенсации, указаний в анамнезе на перенесенные травматические повреждения, воспалительные, дегенеративные и опухолевые поражения спинного мозга.
В обеих группах обследованных в утренние часы и натощак при пункции локтевой вены осуществляли взятие проб крови в объеме 5 мл. Кровь оставляли для свертывания при комнатной температуре, центрифугировали при 2000 оборотах/мин в течение 10 минут для получения сыворотки. Методом иммуноферментного анализа изучали количественное содержание в сыворотке крови нейроспецифических белков - фосфорилированного нейрофиламента-Н (pNF-H), (Buhlmann, Switzerland), основного белка миелина (MBP), (BioVendor, Crech Republic), IgM-аутоантител человека к миелин-ассоциированному гликопротеину (anti-MAG), (BUHLMANN Laboratories AG), нейротрофинов - 3 (NT-3), 4/5 (NT-4/5), (Ray Bio Human); маркеров межклеточного матрикса - матриксной металлопротеиназы-2 (MMP-2), (R and D Systems, Inc. Human), матриксной металлопротеиназы-9 (MMP-9) (Bender MedSystems, BMS2016 h), тканевого ингибитора матриксной металлопротеиназы-1 (TIMP-1), (Bender MedSystems, BMS2018 h) и цитокинов - фактора некроза опухоли (TNFα), интерлейкинов - 1β, 4, 6, 10 (IL - 1β, 4, 6, 10) (ЗАО «Вектор-Бест»).
Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью пакета программ IBM SPSS 20 Statistics. Проверяли гипотезы о виде распределений (критерий Шапиро - Уилкса). Большинство наших данных не соответствовало закону нормального распределения, поэтому для сравнения значений использовали непараметрические критерии (U-критерий Манна - Уитни). Рассчитывали показатель достоверности (р), который определяли как статистически значимый при значениях р<0,05.
Для комплексного анализа полученных данных на основе оперативных систем Windows XР/Vista/7/8 на языке Object Pascal нами была разработана программа для ЭВМ «Интеллектуальная медицинская система мониторинга процессов ремоделирования нервной ткани в посттравматическом периоде» (свидетельство о регистрации программы для ЭВМ №2014619445, дата регистрации 16.09.2014, по заявке № 2014617287, приoр. от 23.07.2014). Объем программы в машиночитаемой форме составил 15,0 Кб.
В качестве встроенных функций программы для ЭВМ были созданы мастера открытия информационных файлов с указанием их порядков, возможностью ввода данных о новом пациенте, формирования и распечатки формы отчета, а также строка ввода, дающая возможность выбора временного периода наблюдения. Вышеуказанные действия в программе осуществлялись посредством рабочего окна, на панели которого был размещен определенный набор строк ввода и выбора параметров, а также функциональных кнопок, позволяющих открывать дополнительные окна для расчетов заданных параметров и ввода новых персональных сведений о пациенте в базу данных программы.
Аргументами функций явились числовые, текстовые значения, значения времени (указание на сутки исследования), а также формулы и вычисляемые значения исследуемых признаков. Все числовые значения задавались «математическим» образом, текстовые значения - произвольно.
Предлагаемая программа для ЭВМ состояла из двух аналитических блоков для расчета индивидуальных и популяционных данных.
Применение блока расчета индивидуальных данных имело 2 функциональных модуля: 1) модуль ввода числовых значений исследуемых параметров в виде упорядоченного набора данных одинакового типа с отображением информационных полей (столбцы) и записей (строк) с дополнительным мастером функции выбора временного интервала наблюдения; 2) модуль расчета по заданным формулам значений коэффициентов повреждения (-Кп) и восстановления (+Кв) нервной ткани, поправочного коэффициента смешанного антагонистического ответа (КMARS), суммарного показателя дегенерации нервной ткани, индексов регенерации (Ирег.) нервной ткани, а также отклонений индивидуальных параметров пациента от средних значений в популяции больных с осложненными повреждениями шейного отдела позвоночника.
Использование блока расчета популяционных данных позволяло проводить анализ средних значений содержания нейроспецифических белков, маркеров межклеточного матрикса и цитокинов в посттравматическом периоде у пациентов с осложненными повреждениями шейного отдела позвоночника. Данный блок имел функциональный модуль архивирования данных с присвоением персонального номера пациента.
Вводимые первичные параметры индексировались и в отчетной форме, выводимой на печать, формировался суммарный показатель состояния нервной ткани в конкретный период времени, а также приводились справочные сведения о средних значениях каждого из исследуемых параметров и отклонение их у данного пациента от средних популяционных значений.
Результаты исследования
Значения показателя дегенерации нервной ткани - (Σ) с помощью интеллектуальной медицинской системы мониторинга процессов ремоделирования в посттравматическом периоде были оценены в динамике у пациентов с осложненными повреждениями шейного отдела позвоночника (табл. 1).
Согласнo данным табл. 1 у больных основной группы дегенерация нервной ткани характеризовалась наибольшим значением - (Σ) на 1-4-е сутки с момента травмы, затем происходило уменьшение изучаемого показателя на 7-е сутки в 1,08 раз (р1<0,001), 14-е сутки - в 1,08 раз (р2<0,001) и 30-е сутки - в 1,23 раз (р4<0,001) по сравнению с каждым предыдущим периодом исследования.
С помощью интеллектуальной медицинской системы мониторинга процессов ремоделирования в посттравматическом периоде также в динамике в группе пациентов с осложненными повреждениями шейного отдела позвоночника были оценены индексы регенерации нервной ткани (Ирег.) (табл. 2).
Исхoдя из сведений, приведенных в табл. 2, Ирег. нервной ткани в основной группе пациентов увеличивался в 1,27 раз на 14-е сутки с момента травмы (р2<0,001), а затем снижался в 0,17 раз к 21-м суткам (р3<0,001).
На основании показателя дегенерации - (Σ) и индекса регенерации (Ирег.) нервной ткани был рассчитан суммарный показатель состояния нервной ткани (табл. 3).
Согласно данным табл. 3 в основной группе больных отмечали постепенное увеличение суммарного показателя состояния нервной ткани на 7-е сутки - до 52,56 (р1<0,001) и на 14-е сутки - до 104,58 (р2<0,001) соответственно. Затем происходило постепенное снижение изучаемого параметра на 21-е сутки до 26,23 (р3<0,001) и 30-е сутки - до 24,01 (р4<0,05).
Таблица 1
Динамика показателя дегенерации нервной ткани у пациентов с осложненными повреждениями шейного отдела позвоночника
|
Показатель |
Сутки наблюдения |
||||
|
1-4-е |
7-е |
14-е |
21-е |
30-е |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Показатель дегенерации нервной ткани, -(Σ) |
113,59 (101,63; 118,56) |
105,07 (97,92; 110,78) р1<0,01 |
96,94 (90,92; 99,84) р2<0,001 |
90,04 (86,39; 97,52) р3>0,05 |
72,63 (69,98; 77,35) р4<0,001 |
|
Примечания 1 медиана (Ме), нижний (25%) и верхний (75%) квартили 2 р1 - по сравнению с 1-4-ми сутками 3 р2 - по сравнению с 7-ми сутками 4 р3 - по сравнению с 14-ми сутками 5 р4 - по сравнению с 21-ми сутками 6 значение от -0,1 до -50,0 - слабо выраженная дегенерация нервной ткани 7 значение от -50,1 до -100,0 - умеренно выраженная дегенерация нервной ткани 8 значение выше -100,1- резко выраженная дегенерация нервной ткани 9 «-» Суммарный показатель дегенерации нервной ткани всегда имеет отрицательные значения |
|||||
Таблица 2
Динамика показателя регенерации нервной ткани (Ирег.) у пациентов с осложненными повреждениями шейного отдела позвоночника
|
Показатель |
Сутки наблюдения |
||||
|
1-4-е |
7-е |
14-е |
21-е |
30-е |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Индекс регенерации нервной ткани, Ирег. |
150,28 (84,43; 264,90) |
157,63 (90,94; 267,21) р1>0,05 |
201,52 (97,48; 368,65) р2<0,001 |
116,27 (98,65; 139,68) р3<0,001 |
96,64 (89,10; 100,06) р4>0,05 |
|
Примечания 1 медиана (Ме), нижний (25 %) и верхний (75 %) квартили 2 р1 - по сравнению с 1-4-ми сутками 3 р2 - по сравнению с 7-ми сутками 4 р3 - по сравнению с 14-ми сутками 5 р4 - по сравнению с 21-ми сутками 6 Ирег.исх.>Ирег.тек. - замедление процесса регенерации нервной ткани 7 Ирег.исх.<Ирег.тек. - активация процесса регенерации нервной ткани |
|||||
Таблица 3
Динамика показателя суммарного состояния нервной ткани у пациентов с осложненными повреждениями шейного отдела позвоночника
|
Показатель |
Сутки наблюдения |
||||
|
1-4-е |
7-е |
14-е |
21-е |
30-е |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Суммарный показатель состояния нервной ткани |
36,69 (34,43; 36,92) |
52,56 (39,52; 57,35) р1>0,05 |
104,58 (93,24; 126,31) р2<0,001 |
26,23 (23,97; 31,43) р3<0,001 |
24,01 (23,74; 25,19) р4>0,05 |
|
Примечания 1 медиана (Ме), нижний (25 %) и верхний (75 %) квартили 2 р1 - по сравнению с 1-4-ми сутками 3 р2 - по сравнению с 7-ми сутками 4 р3 - по сравнению с 14-ми сутками 5 р4 - по сравнению с 21-ми сутками |
|||||
Обсуждение полученных результатов
Изучение выраженности клеточной альтерации вещества спинного мозга при его травматической болезни по величине показателя дегенерации нервной ткани свидетельствовало о наибольшей ее выраженности в момент получения травмы с последующим уменьшением в остальные сроки наблюдения. Это, по нашему мнению, обусловлено массивностью первичного повреждения спинного мозга в момент травмы и меньшей выраженностью его вторичных изменений, развивающихся позднее. Полученные сведения соответствуют данным литературы о том, что совокупный результат вторичного повреждения вещества спинного мозга всегда меньший по сравнению с объемом первичного ядра повреждения [1, 2, 4].
Динамика выраженности внутриклеточной регенерации вещества спинного мозга в посттравматическом периоде, определяемой по величине индекса регенерации нервной ткани, свидетельствует об активации данного процесса при травматической болезни с 1-4-х по 14-е сутки с последующим ее угнетением. В нашем случае, это совпадало с манифестацией инфекционно-воспалительных осложнений и, вероятно, было связано с усилением вторичного повреждения вещества спинного мозга под влиянием промежуточных продуктов метаболизма, экзо- и эндотоксинов микроорганизмов, что соответствует данным [10].
Угнетение внутриклеточной регенерации, обусловленное активизацией инфекционно-воспалительного процесса, развивающееся по нашим наблюдениям на 21-е - 30-е сутки, совпадало с закономерным уменьшением суммарного показателя состояния нервной ткани. Это соответствует с данными литературы об ингибирующем влиянии на процессы внутриклеточной регенерации вещества спинного мозга под действием различных биологически активных метаболитов [4, 9].
Для оптимизации расчета суммарного показателя состояния нервной ткани при осуществлении персонализированного выбора методов лечения пациентов с осложненными повреждениями шейного отдела позвоночника и оценки их эффективности нами предложена интеллектуальная медицинская система мониторинга процессов ремоделирования нервной ткани в посттравматическом периоде, которая, в отличие от аналогичных компьютерных программ имиджинга функционального состояния нейронов [6-8], позволяет осуществлять оценку тяжести травматической болезни спинного мозга и осуществлять персонализированный выбор методов ее лечения у пациентов с осложненными повреждениями шейного отдела позвоночника.
Заключение
Определение суммарного показателя состояния нервной ткани с помощью интеллектуальной медицинской системы мониторинга процессов ремоделирования нервной ткани в посттравматическом периоде позволяет объективно оценивать в динамике преобладающие механизмы гомеостаза при травматическом периоде спинного мозга и может дать возможность осуществлять персонализированный выбор методов лечения пациентов с осложненными повреждениями шейного отдела позвоночника.
Рецензенты:
Слободской А.Б., д.м.н., ГУЗ «Областная клиническая больница», г. Саратов;
Тахтамыш М.А., д.м.н., заведующий 5 хирургическим отделением МУЗ «Городская клиническая больница № 2 им. В.И. Разумовского», г. Саратов.