Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1. Ишемическая болезнь сердца - определение и понятие 10
1.2. Современные проблемы скоропостижной смерти от острых форм ишемической болезни сердца 11
1.3. Причина скоропостижной смерти от ишемической болезни сердца 14
1.4. Возможности гистологического метода исследования для диагностики в случаях скоропостижной смерти от острых форм ишемической болезни сердца 20
1.5. Возможности компьютерной обработки изображения гистологических препаратов с последующей морфометрией 22
1.6. Современные информационные технологии оценки статистических данных 24
1.7. Применение биохимических методов исследования для диагностики острых форм ишемической болезни сердца 26
Глава 2. Материалы и методы исследования 31
2.1. Материалы исследования 31
2.2. Методы исследования 32
Глава 3. Результаты исследования 43
3.1. Анализ архивного материала 43
3.2. Собственные наблюдения 45
3.3. Макроскопическая оценка основных параметров сердца 46
3.4. Результаты световой микроскопии 49
3.4.1. Морфологические изменения артерий сердца 50
3.4.2. Морфологические изменения кардиомиоцитов
3.4.3. Морфологические изменения межуточной ткани 57
3.4.4. Характеристика венозного и микроциркуляторного русла миокарда 57
3.5. Результаты поляризационной микроскопии 58
3.6. Комплексная оценка макро- и микроскопических патологических изменений в сердце 64
3.7. Морфометрическое исследование изображения гистологических препаратов, подвергавшихся компьютерной обработке 70
3.8. Результаты биохимического исследования перикардиальной жидкости 71
Глава 4. Обсуждение полученных результатов 76
Выводы 99
Практические рекомендации 101
Список литературы
- Современные проблемы скоропостижной смерти от острых форм ишемической болезни сердца
- Возможности компьютерной обработки изображения гистологических препаратов с последующей морфометрией
- Макроскопическая оценка основных параметров сердца
- Морфометрическое исследование изображения гистологических препаратов, подвергавшихся компьютерной обработке
Введение к работе
Актуальность темы
Под скоропостижной смертью традиционно понимают непредвиденную, неожиданную, быстро наступившую смерть от острого, скрыто протекавшего заболевания [Шестов Д.Б., Плавинская СИ., 1996: Томилин В.В., Пашинян Г.А.. 2001]. Случаи смерти от хронических заболеваний также относят к категории скоропостижной смерти, если больные в течение последнего месяца своей жизни не находились на стационарном или амбулаторном лечении и вели привычный образ жизни [Липовецкий Б.М., 1992]. В настоящее время вместо термина скоропостижная смерть употребляется термин внезапная смерть. Эти термины следует рассматривать как синонимы [Витер В.И., Пермяков А.В., 2000; Томилин В.В., Пашинян Г.А., 2001].
Скоропостижная смерть может наступить от патологии любой системы организма, но наиболее частой ее причиной являются болезни сердечнососудистой системы - ишемНческая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, атеросклероз. Ведущее место в этом списке занимает ишемическая болезнь сердца, на долю которой приходится 75% от общего числа болезней сердечнососудистой системы [Мальцев СВ., 1997; Бойко Ю.А., 2000; Томилин В.В., Пашинян ГА., 2001].
Особенностью скоропостижной смерти при ишемической болезни сердца является то, что 30-40% от общего числа умерших погибают в первые десятки минут от начала заболевания и примерно столько же в последующее 2 часа. Даже при хорошо организованной экстренной медицинской помощи 2/3 смертей происходит на догоспитальном этапе [Витер В.И., Пермяков А.В., 2000; Кириченко А.А., 2002; Goldstein J.A., 2000; Libby P., 2001]. Наступая неожиданно, она вызывает подозрение на насилие и поэтому является предметом судебно-медицинского исследования [Мальцев СВ., 1997; Новоселов В.П., Савченко СВ., 1997; Бойко Ю.А., 2000].
Спецификой судебно-медицинского исследования трупов лиц, умерших скоропостижно, является отсутствие медицинской документации, поэтому установление причины смерги и судебно-медицинский диагноз основывается только на морфологических данных. Однако, из-за того, что летальный исход наступает очень быстро, макроскопические изменения в 50% случаев в миокарде отсутствуют, а патофизиологические механизмы скоропостижной смерти- раскрыты не до конца. Поэтому основной проблемой является выяснение танатогенетической роли ишемии миокарда при ишемической болезни сердца [Непомнящих Л.М., 1996; Чазов Е.И., 1997; Томилин В.В., Пашинян ГА., 2001; Cina S.J. et al., 1998; Haider K.H., 1999; Ooi D.S. et al., 2000].
Таким образом, диагностика скоропостижной смерти от острых форм ишемической болезни сердца в судебно-медицинской практике сохраняет свою актуальность до настоящего времени.
иос. национальная]
I — —*
БИБЛИОТЕКА { СПекрб
оэ юо/
Цель исследования
Целью работы является установление информационно-значимых морфологических признаков скоропостижной смерти от острых форм ишемической болезни сердца на основе комплексного макро- и микроскопического, биохимического исследования сердца.
Задачи исследования
Основными задачами исследования являлись:
1. На основе унифицированного забора материала для гистологического
исследования установить топографические особенности распространения
ишемического повреждения левого желудочка сердца при острых формах
ишемической болезни сердца.
2. С помощью световой и поляризационной микроскопии выявить
информационно-значимые морфологические признаки острых форм
ишемической болезни сердца.
3. Оценить возможности компьютерной обработки изображения
микропрепаратов сердца с последующим морфометрическим исследованием
для диагностики острых форм ишемической болезни сердца.
4. Проследить взаимосвязь между макроскопическими и
микроскопическими изменениями сердца.
5. Установить взаимосвязь между морфологическими изменениями в
миокарде и биохимическими показателями перикардиальной жидкости при
скоропостижной смерти от острых форм ишемической болезни сердца.
Научная новизна.
Впервые на основе унифицированного забора материала и комплексного микроскопического исследования, включающего световую и поляризационную микроскопию, выявлены особенности распространения ишемического процесса в левом желудочке сердца при острых формах ишемической болезни сердца. Разработаны информационно-морфологические критерии, позволяющие диагностировать острые формы ишемической болезни - острую коронарную недостаточность и острый инфаркт миокарда в донекротической стадии - и проводить между ними дифференциальную диагностику. Показана возможность компьютерной обработки изображения микропрепаратов сердца с последующим морфометрическим исследованием для диагностики острых форм ишемической болезни сердца. Получены новые данные, показывающие, что наряду с поляризационной микроскопией, окраска микропрепаратов хромотропом 2В водным голубым позволяет выявить острые повреждения кардиомиоцитов. Прослежена взаимосвязь между степенью стенозирования коронарных артерий и микроскопическими изменениями в миокарде левого желудочка, отмечены различия в перестройке артериальной системы сердца у мужчин и женщин. Установлена взаимосвязь между микроскопическими изменениями в левом желудочке сердца и сердечными маркерами в перикардиальной жидкости.
Практическая значимость
Проведенное исследование показало, что при смерти от острой коронарной недостаточности потеря сократительной способности миокарда
левого желудочка наступает одновременно в трех и более топографических областях. При смерти от острого инфаркта миокарда в донекротической стадии потеря сократительной способности миокарда происходит в одной-двух топографических областях. Полученные данные позволили, предложить комплекс дифференциально-диагностических критериев для верификации острых форм ишемической болезни сердца, основанный на унифицированном заборе материала для гистологического исследования, световой и поляризационной микроскопии, компьютерной обработки изображения микропрепаратов с последующей морфометрией. Выявленные новые диагностические возможности окраски гистологических препаратов хромотропом 2В водным голубым. Подтверждено значение сердечных маркеров перикардиальной жидкости в плане диагностики острых форм ишемической болезни сердца.
Результаты исследования внедрены в практику работы Волгоградского и Новгородского областных бюро судебно-медицинской экспертизы, Волгоградского областного патологоанатомического бюро, а также в учебный процесс кафедр судебной медицины Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования Минздрава РФ и Волгоградского Государственного медицинского университета, кафедры патологической анатомии Волгоградского Государственного медицинского университета. Основные положения, выносимые на защиту На защиту выносятся следующие основные положения:
-
Значение унифицированного забора материала для гистологического исследования при подозрении на смерть от острых форм ишемической болезни сердца.
-
Информационно значимые морфологические признаки, выявляемые с помощью световой и поляризационной микроскопии.
-
Взаимосвязь макроскопических и микроскопических изменений в сердце при острых формах ишемической болезни сердца.
-
Диагностическое значение сердечных маркеров перикардиальной жидкости в случаях смерти от острых форм ишемической болезни сердца.
Апробация работы
Материалы диссертации неоднократно обсуждали на заседаниях кафедр судебной медицины и патологической анатомии Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования Минздрава РФ и Волгоградского Государственного медицинского университета. Результаты научной работы были доложены на заседании Петербургского научного общества судебных медиков (2003).
Апробация работы осуществлена на совместном заседании кафедр судебной медицины Санкт-Петербургских медицинских академий последипломного образования и государственной медицинской академии им. И.И. Мечникова 17 ноября 2003 года.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 6 научных работ.
Структура и обьеч диссертации
Диссертация изложена на 127 страницах машинописною текста. Состоит из введения, 4-х глав, выводов, практических рекомендации, списка литературы, включающего 144 отечественных и 101 зарубежный источник. Работа иллюстрирована 32 таблицами, 18 рисунками.
Материалы и методы исследования
Материалом настоящей работы послужили 47 случаев скоропостижной смерти на почве острых форм ишемической болезни сердца - острой коронарной недостаточности (38) и острого инфаркта миокарда в донекротической стадии (9). Среди умерших было 36 мужчин и 11 женщин, средний возраст которых составил 50.6+1,4 лет. У 19 умерших (40%) в крови обнаружен этиловый спирт в концентрации менее 3%о. При наборе материала учитывалось отсутствие различных заболеваний, травматических повреждений, признаков отравления этиловым алкоголем, ядовитыми, сильнодействующими и другими веществами, которые могли послужить причиной смерти. Особое внимание уделялось дифференциальной диагностике алкогольной кардиомиопатии.
В качестве контроля использован материал от 45 трупов людей, погибших на догоспитальном этапе от черепно-мозговой травмы (21) и от механической асфиксии при повешении (24). Выбор контроля был основан па том, что причина смерти при черепно-мозговой травме обусловлена расстройством функции головного мозга, а при механической асфиксии -расстройством функции головного мозга и дыхания. В контрольной группе было 34 мужчины и 11 женщин в возрасте 47,5+1,1 лет (р>0,05). У 31 погибшего (69%) в крови обнаружен этиловый спирт в концентрации до 3%.
Исследование трупов основной и контрольной групп производилось в течение 24 часов после смерти. При макроскопическом исследовании регистрировали основные параметры сердца: массу, размеры, толщину стенки левого и правого желудочков. Степень поражения венечных артерий атеросклерозом оценивали визуально-планиметрическим методом [Лвтандилов Г.Г., 1970, 1990]. Для судебно-гистологичсского исследования по унифицированной методике вырезали пять кусочков сердца по окружности, проходящей через середину расстояния между верхушкой и митральным клапаном из межжелудочковой перегородки, передней, боковой и задней стенок левого желудочка, а также из верхушки [Мазурснко М.Д., Зимина Ю.В., 1998].
Микроскопическому исследованию в общей сложности были повергнуты 1380 гистологических препаратов - нативных и окрашенных гематоксилином и эозином, а также хромотропом 2В водным голубым. В их числе 150 препаратов окрашенных гематоксилином и эозином были изучены после компьютерной обработки с применением морфометрии. Помимо того, 460 нативных препаратов были исследованы с помощью поляризационной микроскопии. Микроскопию препаратов проводили с помощью микроскопа «Биолам Р-15», «Биолам И» (окуляр 7 , объективы от 8 до 40х), для поляризационной микроскопии использовали поляризационные фильтры, входящие в
стандартный набор к микроскопу. Для тканевого морфометрического исследования использовали компьютерную систему обработки изображений с программным обеспечением «ВидеоТсст-Морфо» (версия 3.2 Copyright «С» Санкт-Петербург, 1996).
При описании макро - и микроскопических данных сердца использовали единый алгоритм для основной и контрольной группы, составленный применительно к целям и задачам настоящего исследования. Результаты исследования по каждому наблюдению систематизировали в рабочей карте, данные рабочей карты вводили в электронные таблицы.
Дополнительно совместно с соискателем кафедры судебной медицины Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования Н.В. Дзик проведено исследование перикардиальной жидкости. Было получено 28 проб перикардиальной жидкости у 20 трупов основной группы и 8 трупов контрольной группы. Каждая проба была исследована по 6 показателям с целью определения активности сердечных маркеров - креатинкиназы (КК), сердечного изофермента креатинкиназы (КК-МВ), лактатдегидрогеназы (ДДГ), аснартатаминотрансферразы (АсАТ), миоглобина, сердечного тропонина I (cTnl). Биохимическое исследование показателей перикардиальной жидкости определяли методами, принятыми в клинической лабораторно-диагностической практике с помощью стандартных наборов реактивов.
Также оценке были подвергнуты 741 случай из архива Волжского районного судебно-медицинского отделения Волгофадского областного бюро судебно-медицинской экспертизы за 2000 год.
Обработка результатов исследования проведена с помощью персонального компьютера с процессором Intel Celeron 600 по общепринятым для медико-биологических исследований методам с помощью компьютерных программных пакетов EXEL 5.0 (Office 2000, Professional), STATISTICA 6.0.
Статистический и математический анализ микроскопических данных проводили в соответствии с рекомендаций А.А. Генкина (1997, 1999) и Е.В. Гублсра (1973, 1990) с использованием углового преобразования Фишера и аргумента нормального распределения с последующим математическим анализом по Байесу, Вальду и Кульбаку. В общей сложности было проаналтировано 114 микроскопических признаков, по каждому го них был получен диагностический балл (ДБ), информационный индекс (I), а также рассчитан диагностический порог (ДП) для острых форм ишемической болезни сердца. Для установления взаимосвязи между макроскопическими и микроскопическими изменениями в миокарде, а также между полом и микроскопическими изменениями в миокарде проведен дополнительный статистический и математический анализ имеющегося материала, с использованием процента положительных значений изучаемого признака, выраженный в долях единицы (Р) [Гублср Е.В., 1973, 1990; Гснкин А.А., 1997, 1999J.
Современные проблемы скоропостижной смерти от острых форм ишемической болезни сердца
Медико-биологические объекты и явления характеризуются большой сложностью и многофакторностью, что обуславливает высокие требования к надежности, точности и достоверности выводов каждого исследования. Поэтому описательный характер исследований не во всех случаях позволяет провести глубокий анализ сущности явлений, обобщить изучаемые процессы, возрастные, адаптационные и патологические изменения, дать объективную оценку наблюдаемым изменениям и их взаимосвязям. В связи с этим традиционные методы регистрации морфологических изменений, оставаясь базовыми, должны быть дополнены системным количественным исследованием. Такими методами являются методы системной морфометрии [Гуцол А.А., 1988; Автандилов Г.Г., 1984, 2002; Cruz-OrizeL. et. al., 1981; Oberholzer M., 1983].
В широком понимании морфометрия — учение о правилах получения числовых характеристик изменений форм любой природы. Системное медицинское морфометрическое исследование, наряду с описанием морфологического объекта, включает в себя собственно морфометрическое исследование, статистический анализ и математическое описание. Собственно морфометрическое исследование подразумевает измерение и подсчет изучаемых объектов, дающие возможность получить ряд зависимых и независимых величин. Статистический анализ уточняет, какие из этих переменных наиболее существенны, а математическое описание, дает возможность отобрать наиболее важные переменные, характеризующие изучаемое явление [Автандилов Г.Г., 1980; Лакин Г.Ф., 1990; Гланц С, 1999; Реброва О.Ю., 2002].
Помимо использования специальных красителей, для выявления в микропрепаратах тех или иных патологических состояний, в последние годы, в связи с развитием новых технологий, появилось новое направление - математическая морфология - анализ морфологии с помощью компьютерной техники [Воробель Р.А., 1998; Bangham J.A., Marshall S., 1998; QahwaliR., Green R., 2001].
На основе математической морфологии, с использованием ряда фильтров для улучшения качества изображения (коррекция яркости, контрастности, выделения отдельных составных компонентов изображения) стало возможным создание целого пакета программ для анализа микроморфологических объектов. Так, универсальная программа «Видеотест-Сперм» (версия 1,0) дает возможность качественной и количественной оценки морфологии спермы, программа «Видеотест-Карио» (версии 2,0 и 2,1) — кариотипирования и анализа идеограмм, а программа «Видеотест-Морфо» - морфоанализа микроморфологии (Егорова О.В., 2000; Стоцкий Ю., 2000; Автандилов Г.Г., 2002; Герасевич В.А., 2002; OjaE, Collan Y., 1983; Feng G., Jiang J., 2002].
Компьютерную микроморфометрию широко используют в медицине. Большое значение она играет при трансплантации почек, на ее основе построена классификация гломерулонефритов, созданы морфометрические модели метаплазии, дисплазии и озлокачествления эпителия [Автандилов Г.Г., 1990, 2002; Sandritter W. et al., 1975; Haug EL, 1980; Baar J. et al., 1983; Voss K. et al., 1983; Collan Y., 1984].
Работ по изучению заболеваний сердечно-сосудистой системы в судебно-медицинской практике с использованием компьютерных технологий для морфометрического анализа микропрепаратов нам не встретилось.
В связи с выше изложенным, нам представляется, что использование компьютерной обработки изображения микропрепаратов в сочетании с морфометрией улучшенного изображения является перспективным в дальнейших научных исследованиях.
Многочисленные исследования показали, что не менее чем в 20% анализируемых случаев не выявляются различия по t-критерию, когда на самом деле влияние изучаемого фактора действительно имеет место. Известно, что различия средних по критерию Стьюдента могут выявляться и тогда, когда вариабельность данных не описываетсягауссовской моделью [Генкин А.А., Эммануэль В.Л., 1995; Генкин А.А., 1998]. Во всяком случае, негауссовость многих медико-биологических признаков - одна из основных информационных причин неоднозначности нормальных референтных интервалов [Генкин А.А., 1997,1999].
Значительный прорыв в решении проблемы анализа медико-биологической информации связан с автоматизированным построением и анализом интервальных и бинарных структур. Интервальная структура возникает при разбиении общего диапазона изменения признака для исследуемых клинических ситуаций1 на интервалы, границы которых заранее не определены. Более сложны для интерпретации часто встречаемые бинарные структуры с вариацией признака по типу «ИСТИНА» и «ЛОЖЬ». С помощью интервальных и бинарных структур эффективно оценивается информативность признаков, и выявляются различия их вариабельности. Критерий, использующий информационную меру, назван критерием Кульбака [Мальцев СВ., Бариков С.Х., 1995].
При этом оценка критериев с использованием информационной меры Кульбака приводит к представлению знаний, формирующих информационный образ болезни. Информационный образ болезни - это единое целое знание о гемопоэзе, метаболизме, иммунном и гормональном статусе, морфологической и клинической картине болезни [Генкин А.А., 1992, 1994; Генкин А.А., Корытова Л.И., Степанова И.А., 1997].
Информационная оценка критериев с формированием информационного образа болезни позволили разработать решающие правила информационной поддержки решений - новой области медицинской информатики, задача которой методологическое распознавание образов. Решающее правило - это информационные структуры и стратегия распознавания [Гублер Е.В., 1990; Генкин А.А., 1999].
Среди статистических стратегий наиболее часто используются стратегии Вальда и Байеса [Генкин А.А., 1998, 1999]. Стратегия Вальда -пошаговое вычисление отношения вероятностей, упорядоченных по информативности признаков, и сравнение суммы этих отношений с двумя порогами, величины которых определяются ошибками классификации (Гублер Е.В., Генкин А.А., 1973; Гублер Е.В., 1978, 1990; Генкин А.А., 1999]. При использовании стратегии Байеса - решение принимается в соответствии с формулой Байеса, когда признаки упорядочиваются по информативности и математической взаимосвязи [Генкин А.А., 1999; Гланц С, 1999]. Решающие правила обеспечивают высокие результаты и поэтому становятся компьютерными объектами и используются в специально организованных экспертных модулях. Автоматизация всех этапов разработки решающих правил и их использование как объектов базы знаний в интеллектуальной системе впервые были реализованы в программном пакете ОМИС - оболочки медицинских интеллектуальных систем Ценкин А.А., 1999].
В судебно-медицинской практике работ с количественной оценкой морфологических признаков при скоропостижной смерти от острых форм ишемической болезни сердца нет. Отсутствует информационная оценка морфологических критериев с формированием информационной структуры судебно-гистологического диагноза, в том числе и при скоропостижной смерти от острых форм ишемической болезни сердца.
Возможности компьютерной обработки изображения гистологических препаратов с последующей морфометрией
Данные рабочей карты вводили в электронные таблицы. Обработка результатов исследования проведена с помощью персонального компьютера с процессором Intel Celeron 600 по общепринятым для медико-биологических исследований методам с помощью пакетов компьютерных программных EXEL 5.0 (Office 2000, Professional), STATISTICA 6.0.
Статистический и математический анализ микроскопических данных проводили в соответствие с рекомендациями Е.В. Гублера (1990) и А.А. Генкина (1997, 1999). Наличие микроскопического признака отмечали как «ИСТИНА», а отсутствие признака - как «ЛОЖЬ». Данные по типу «ИСТИНА», «ЛОЖЬ» являются непараметрическими. Поэтому для оценки их необходимо перевести в параметрические. Для этого использовали угловое преобразование Фишера и аргумент нормального распределения. Формула расчета углового преобразования Фишера: (р =2 arc sin 4Р , (1) где: Р - процент положительных значений, выраженный в долях единиц; - угловое преобразование Фишера, в радианах. Формула аргумента нормального распределения: Up = Oi - (pi) х nTFni , (2) где: Up - аргумент нормального распределения; (p і - угловое преобразование Фишера в основной группе; Ф2 - угловое преобразование Фишера в контрольной группе; Пі - количество наблюдений в основной группе; п2 - количество наблюдений в контрольной группе. Далее оценивали статистическую значимость признаков, учитывая, что для уровня доверительной вероятности (р 0,05) аргумент нормального распределения равен или больше 1,96; а для уровня (р 0,01) аргумент нормального распределения равен или больше 2,56. Полученные результаты позволили разделить все морфологические признаки на отличительные и сходные.
По рекомендациям А.А. Генкина (1997, 1999) и Е.В. Гублера (1990), а, также учитывая результаты статистического анализа, был выполнен математический анализ с формированием информационно-морфологической структуры острых форм ишемической болезни сердца.
По формуле Байеса определяли отношение вероятностей Аі и А2 при условии наличия изучаемого признака X;: Р(А2/ХА _Р(Х,/А2) Р(Аі/Х0 Р(ХІ/АІ), (3) где: Аі - основная группа; А2 — контрольная группа; Xj - изучаемый признак; Р - процент положительных значений, выраженный в долях единицы. Отношение вероятностей состояний Ai и А2 при наличии симптома ХІ называется отношением правдоподобия, которое показывает насколько диагноз Ai правдоподобнее диагноза А2 при наличии симптома ХІ.
Для получения значений информационной природы, в расчетах использовали их десятичные логарифмы, умноженные на 10. Образующаяся при этом 19-бальная шкала (от -9 до +9) именуется в таком виде «диагностическими баллами».
Вычисленное значение диагностического балла имеет знак «+», при преобладание состояния Ai (основная группа), если «-», то преобладает состояние А2 (контроль). Для оценки информативности признаков вычисляли информационный индекс Кульбака I(Xj). Для этого использовали формулу: 1(Х0 = ДБ(Х0 х у2 х { Р(ХІ / АО - Р(Хі / А2)} , (5) где: І(ХІ) - информационного индекса Кульбака; ДБ(Х,) - диагностический балл исследуемого признака; P(Xi / Ai) - процент положительных значений изучаемого признака, выраженный в долях единицы, в основной группе; P(Xj / A2) - процент положительных значений изучаемого признака, выраженный в долях единицы, в контрольной группе.
Данный критерий позволил оценить, не только достоверность различий между распределениями, но и степень этих различий. За минимально значение информативности признака принимали 0,5.
Определив диагностический балл и информационный индекс каждого признака, вычисляли диагностические пороги по Вальду.
Для тканевого морфометрического исследования использовали компьютерную систему обработки изображений с программным обеспечением «ВидеоТест-Морфо» (версия 3.2 Copyright «С» Санкт-Петербург, 1996). После обработки, изображения микропрепаратов сохраняли в jpg формате. При количественном морфометрическом исследовании определяли: среднюю площадь ядер кардиомиоцитов, их объемную долю, удельное количество ядер в единице объема, среднюю хорду ядер, среднее расстояние между ядрами, толщину кардиомиоцитов и межмышечное расстояние (межмышечный отек). Принимая во внимание, что в одном срезе кардиомиоциты ориентированы в продольном, поперечном и тангенциальном направлении, вариационно-статистическую обработку проводили по каждому изображению в отдельности с построением гистограммы распределения, а затем уже проводили обработку статистических данных между основной и контрольной группой с помощью компьютерного программного пакета: EXEL 5.0 (Office 2000, Professional). Нормальность распределения морфометрических данных проверена программой «ВидеоТест-Морфо» (версия 3.2 Copyright «С» Санкт-Петербург, 1996) по t-критерию Стьюдента.
Биохимическому исследованию была подвергнута перикардиальная жидкость, которую получали в процессе аутопсии до эвисцерации органокомплекса и центрифугировали при 1500 об\мин в течение 15 минут. Полученный материал доставляли в лабораторию кафедры лабораторной диагностики Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования на льду не позднее 2-4 часов. Активность ферментов аспартатаминотрансферразы (АсАТ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), креатинкиназы (КК) и ее сердечного изофермента (КК-МВ), миоглобина и сердечного тропонина I (cTnl) определяли методами, принятыми в клинической лабораторно-диагностической практике в тот же день, а при необходимости материал хранили в холодильной камере при-20 С.
Для определения активности аспартатаминотрансферразы (АсАТ) использовали коммерческие реактивы фирмы «Bio-Con» (Германия). Определение общей активности лактатдегидрогеназы (ЛДГ) проводили с помощью коммерческих наборов реактивов фирмы «Dia-Sys». Для определения активности креатинкиназы бал применен спектрофотометрический метод, основанный на обратной реакции с использованием коммерческих реактивов фирмы «Labsystems» (Финляндия). Изоферменты креатинкиназы выявляли с помощью систем для электрофотометрического разделения «Paragon» фирмы «Beckman» (США). Миоглобин и тропонин I определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа, с использованием наборов фирм «RANDOX» (Англия) и «Хема» (Москва).
Макроскопическая оценка основных параметров сердца
По сведениям из архива Волгоградского областного бюро судебно-медицинской экспертизы в 2000 году было проведено 10 050 вскрытий, в том числе умерших ненасильственной смертью 4607 (45,8%). Из них от заболеваний системы кровообращения скончались 3532 человека, что составило 70% от ненасильственной смерти и 35% от общего числа вскрытий по области. При ненасильственной смерти у 1503 (32,6%) умерших в крови был установлен этиловый спирт. Среди умерших от заболеваний системы кровообращения этиловый спирт выявили в 1308 случаях, что составило 37% от ненасильственной смерти и 13% от общего количества вскрытий.
В Волжском судебно-медицинском отделении Волгоградского областного бюро судебно-медицинской экспертизы в 2000 году было исследовано 1506 трупов. Из них случаи насильственной смерти составили 765 (51%), а ненасильственной - 741 (49%). Число умерших от заболеваний системы кровообращения достигло 588 человек, что составило 79% от всех случаев ненасильственной смерти и 39% от общего числа вскрытий. При этом на долю ишемической болезни сердца пришлось 471 наблюдение, то есть 80% от общего числа умерших от заболеваний системы кровообращения.
В случаях скоропостижной смерти по результатам судебно-медицинского исследования трупов наиболее часто выставляют предварительные диагнозы ишемической болезни сердца, отравления этиловым спиртом или общего переохлаждения (гипотермии). В случаях резко выраженных гнилостных изменений причину смерти обычно установить не удается. После проведения комплекса лабораторных исследований количество случаев, первоначально диагностированных как ишемическая болезнь сердца, несколько уменьшается, так как по результатам судебно-химического исследования удается подтвердить отравление. Так в 2000 году предварительный диагноз ишемической болезни сердца был изменен в 32 из 503 случаев, то есть в 6% (см. таблицу
Среди умерших от ишемической болезни было 337 (72%) мужчин и 134 (28%) женщиньї. Возраст умерших варьировал от 21 до 88 лет, при этом средний возраст мужчин был 58,3±0,6 лет, а женщин - 65,5±1,3 лет (р 0,001), что отражает демографическую ситуацию в нашей стране в целом.
Структура ишемической болезни сердца была представлена следующими нозологическими формами: острой коронарной недостаточностью - 55 наблюдений (12%), острым инфарктом миокарда -19 (4%), атеросклеротической болезнью сердца - 363 (77%), постинфарктным кардиосклерозом - 25 (5%) и ишемической кардиомиопатией - 9 (2%).
В Волжском гистологическом отделении во всех случаях при подозрении на ишемическую болезнь сердца микроскопические препараты окрашивают гематоксилином и эозином, по Ван Гизон, ГОФПК. Поляризационную микроскопию для диагностики заболеваний сердца не используют. Забор кусочков сердца для гистологического исследования проводится экспертами-танатологами в количестве от 1 до 3 на один случай без унифицированной методики. Анализ частоты встречаемости различных форм ишемической болезни сердца в Волжском судебно-медицинском отделении приведен в таблице 2.
Материалом для собственных наблюдений послужили 47 случаев смерти от ишемической болезни сердца. В том числе мужчин - 36, женщин -11. Возраст умерших был от 26 до 69 лет и составил в среднем 50,6±1,4 лет (р 0,05). Распределение материала по возрастным группам было следующим: до 30 лет - 1 человек, от 30 до 39 лет - 1, от 40 до 44 лет - 14, от 45 до 49 лет -12, от 50-54 лет - 4, от 55до 59 лет - 3, от 60 лет и старше -12. Местом смерти были квартиры (в 31 наблюдении), улицы (14) и производство (2). У 19 умерших в крови был обнаружен этиловый спирт, концентрация которого составила до 1,5%о - у 9 человек, от 2,5 до 3%о - у 10 человек.
В качестве контроля были использованы 45 случаев насильственной смерти, в том числе от черепно-мозговой травмы на догоспитальном этапе -21 и механической асфиксии при повешении - 24. Число мужчин составило - 34, женщин - 11, возраст их варьировал от 26 до 64 лет. Средний возраст умерших составил 47,5±1,1 лет (р 0,05).
Смерть представителей контрольной группы наступила в возрасте до 30 лет - у 2 человек, от 30 до 39 лет - у 1, от 40 до 44 лет - у 9, от 45 до 49 лет - у 16, от 50-54 лет - у 9, от 55до 59 лет - у 6, от 60 лет и старше - у 2. Местом смерти были квартиры (24 наблюдения) и улица (21). У 31 погибшего в крови был обнаружен этиловый спирт, концентрация которого доходила до 1,5%о - у 12 человек, до 2,5%о - у 5 и до 3%о - у 14.
Основные макроскопические показатели сердца (масса, размеры, толщина стенки левого и правого желудочков) основной и контрольной групп приведены в таблице 3. Между изученными показателями статистически значимое различие установлено только по толщине стенки левого желудочка (р 0,05), которая в основной группе несколько превысила контроль, составив 1,5±0,1 см. Однако следует отметить, что по сравнению со среднестатистическими показателями (1,1 - 1,4 см) толщина стенки левого желудочка в основной группе была увеличена незначительно.
В таблицах 4 и 5 приведены данные о поражении атеросклеротическим процессом коронарных артерий сердца по Г.Г. Автандилову (1970, 1990) в основной и контрольной группах. В основной группе атеросклеротические изменения в коронарных артериях были обнаружены у всех умерших. При этом в 15 наблюдениях (то есть в каждом третьем случае) была отмечена 4 или 5 степень атеросклеротического поражения.
В контрольной группе атеросклеротическое поражение коронарных артерий было установлено менее чем в половине наблюдений - в 19 из 45 случаев. При этом у большинства из них имели место лишь начальные проявления атеросклероза в виде немногочисленных липоидных пятен и фиброзных бляшек.
Данные о степени стенозирования коронарных артерий в основной и контрольной группах приведены в таблице 6. Так в основной группе тяжелая степень стеноза (более ХА просвета) была отмечена в каждом четвертом случае, в то время как в контрольной группе указанная степень стеноза встретилась лишь в двух наблюдения. Таблица 4 Макроскопическая картина атеросклероза коронарных артерий основной группы наблюдений
Морфометрическое исследование изображения гистологических препаратов, подвергавшихся компьютерной обработке
Было установлено, что макроскопически выраженному стенозу коронарных артерий (составляющему более 50% просвета сосуда), микроскопически соответствует достоверно большая частота встречаемости спазма интрамуральных артерий; а также наличие межмышечного отека и разрастания соединительной ткани в межмышечном пространстве в миокарде. При стенозе коронарных артерий менее 50% просвета сосуда выявлено достоверно большее наличие волнообразной деформации кардиомиоцитов. Какой-либо взаимосвязи между степенью стеноза коронарных артерий, наличием и характером острых повреждений кардиомиоцитов нами не выявлено. Также мы не установили взаимосвязи между степенью стеноза коронарных артерий и глубиной распространения ишемического процесса в стенке миокарда.
Для выяснения различий микроскопических изменений в миокарде у мужчин и женщины в основной группе был проведен математический анализ (расчет по формулам 1 - 5). В таблицах 20, 21, 22, 23, 24 приведены результаты анализа. В ходе анализа было принято, что Р - процент положительных значений, выраженный в долях единицы (Гублер Е.В., 1990;ГенкинА.А., 1999).
В основной группе стеноз коронарных артерий до 50% просвета сосуда был отмечен в 35 наблюдениях (74% от общего числа наблюдений), в том числе у 26 мужчин и 9 женщин. Стеноз коронарных артерий более 50% просвета был установлен в 12 наблюдениях (26% от общего числа), из них у 10 мужчин и 2 женщин.
Проведенный математический анализ микроскопических данных у мужчин основной группы, по сравнению с женщинами, выявил достоверно большую частоту развития спазма и гиперхромии ядер эндотелия коронарных артерий, спазма интрамуральных артерий и артериол, отложение липофусцина в кардиомиоцитах. В противоположность этому у женщин выявлена только достоверно большая частота наличия плазматического пропитывания в коронарных артериях.
Математический анализ показал, что в основной группе какой-либо взаимосвязи между наличием и характером острых повреждений кардиомиоцитов, а также локализаций ишемического процесса в стенке миокарда у мужчин и женщин не имеется.
Таким образом, у мужчин, умерших скоропостижно от острых форм ишемической болезни сердца, встречается более выраженная, по сравнению с женщинами, индивидуальная перестройка артериальной системы сердца, Таблица 20 Микроскопические изменения в коронарных и интрамуральных артериях у мужчин и женщин основной группы Оцениваемые признаки Мужчины (Р) Женщины (Р) Коронарные артерии: -спазм- наличие склеротического процесса в стенке -плазматическое пропитывание стенки -гиперхромная окраска ядер эндотелия 0,85 0,80 0,78 0,60 0,69 0,79 0,94 0,31
Субэндокардиально 0,89 0,91 Интрамурально 0,53 0,58 Субэпикардиально 0,45 0,46 р 0,05. которая выражается наличием спазма коронарных и интрамуральных артерий и артериол, а также гиперхромией ядер эндотелия коронарных артерий. Морфометрическое исследование изображения гистологических препаратов, подвергавшихся компьютерной обработке.
Морфометрическое исследование проводилось после компьютерной обработки изображения гистологических препаратов. В ходе предварительной компьютерной обработки изображения гистологических препаратов, благодаря использованию специальных фильтров, из общего изображения микропрепарата выделяли ядра. После чего посредством контрастирования добивались повышения четкости изображения ядер. Улучшенное изображение ядер подвергалось программному морфометрическому исследованию.
В ходе морфометрии оценивали площадь ядра, процент площади ядра в клетке, объемную долю ядра в клетке, удельное количество ядер в срезе, удельную поверхность в срезе, среднюю хорду и расстояние между ядрами. Кроме того, используя другой набор фильтров, отдельно выделяли и улучшали изображение цитоплазмы и контуров кардиомиоцитов, что позволяло провести морфометрию и оценить толщину кардиомиоцитов и межмышечное расстояние (межмышечный отек).
Были установлены достоверные различия между основной и контрольной группой (см. таблицу 25): в площади ядер мышечных волокон (рис. 13 - 14), толщине кардиомиоцитов (рис. 15 - 16), в межмышечном расстоянии (наличие межмышечного отека) (рис. 17 -18).
Данные микроморфометрии также позволили выявить неравномерное увеличение площади ядер кардиомиоцитов. Таблица 25 Результаты морфометрического исследования С целью установления взаимосвязи между морфологическими изменениями в сердце и биохимическими изменениями в перикардиальной жидкости, нами были исследованы пробы перикардиальной жидкости от 20 трупов основной группы и от 8 трупов контрольной. Среди умерших в основной группе было 17 мужчин и 3 женщины в возрасте от 30 до 69 лет, а в контрольной - 5 мужчин и 3 женщины в возрасте от 26 до 64 лет.
