Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЗРЫВНОЙ ТРАВМЫ МЯГКИХ ТКАНЕЙ КОНЕЧНОСТИ С ПЕРЕЛОМОМ БЕДРЕННОЙ КОСТИ

Изобретение относится к экспериментальной медицине, в частности к военно-полевой хирургии и травматологии, касается способа моделирования повреждений мягких тканей конечности с переломом бедренной кости, возникающих при взрыве боеприпасов взрывного действия (БВД), с использованием мелких лабораторных животных (крыс), и может быть широко использовано в исследовательских целях в любой научно-исследовательской лаборатории, занимающейся вопросами экспериментальной медицины.

Совершенствование средств и способов ведения войн привели к существенному изменению характера боевых повреждений. В частности, в структуре санитарных потерь военного времени пострадавшие от действия БВД (мин, кумулятивных зарядов, гранат, запалов, авиабомб, снарядов, ракет, других взрывных устройств) составляют до 30%. Из них в 17,3% случаев наблюдаются взрывные травмы, в 82,7% - минно-взрывные ранения, которые в 47% случаев сопровождаются отрывом и размозжением конечности [1].

В современных вооруженных конфликтах взрывная травма (ВТ) с переломами костей верхней и нижней конечностей составляет от 13 до 30% всех травматических повреждений и представляет собой повреждения мягких тканей, открытые и закрытые оскольчатые переломы костей, возникающие в результате воздействия повреждающих факторов взрыва [2, 3].Отрывы и размозжения дистальных отделов нижних и верхних конечностей, сопровождающиеся оскольчатыми переломами костей наблюдаются в 39-96% случаев взрывной травмы [4, 5].

В мирное время число пострадавших от действия БВД и самодельных взрывных зарядов неуклонно растет и связано преимущественно с террористическими актами насилия, взрывами бытового газа.

ВТ возникает в результате совокупного воздействия на организм человека различных факторов взрыва: ударной волны, осколков и разорвавшихся частей взрывного устройства и предметов окружающей среды, газовых струй высокой температуры, пламени, токсических продуктов, мощного психоэмоционального воздействия, и сопровождается тяжелыми повреждениями мягких тканей (кожи, мышц) с переломами костей или без них [6, С. 58]. В настоящее время, ВТ представляет собой самостоятельную нозологическую единицу, которая имеет характерные признаки, отличающие ее от огнестрельной или другой травмы. С другой стороны, ВТ как и любая другая огнестрельная травма протекает по одним и тем же закономерностям и имеет сходную общую реакцию организма на взрыв, в основе которой лежит быстро развивающееся истощение и срыв компенсаторных механизмов. Такая реакция формируется из-за интенсивной афферентной импульсации из множества очагов повреждения, кровопотери, гипоксии смешанного генеза, эндотоксикоза, повреждения структуры и функции различных органов [7].

Моделирование патологических состояний, характерных для ВТ, на экспериментальных животных является важным и необходимым условием для разработки методов системного и местного (локального) лечения пострадавших с взрывными повреждениями, возникающими вследствие воздействия факторов взрыва, профилактических мероприятий по предупреждению развития вторичных изменений в органах (тканях), гнойно-некротических осложнений. Такие знания необходимы медицинским и всем другим специалистам, которые оказывают помощь пострадавшим с ВТ в очагах массового поражения БВД при чрезвычайных ситуациях.

Модели ВТ, полученные при взрыве и адекватно отражающие комплексное воздействие на организм животных всех наиболее значимых поражающих факторов взрыва (взрывная волна, осколки и части взрывного устройства и предметов окружающей среды, термическое воздействие газовой струи, воздействие токсических продуктов), крайне необходимы при изучении особенностей патогенеза и саногенеза такого рода травм, а также при разработке новых наиболее эффективных и усовершенствовании уже существующих способов и средств их лечения, что позволит быстро и качественно восстановить жизненно важные функции организма в раннем посттравматическом периоде, способствовать регенерации тканей и восстановлению функции поврежденных органов, предупредить развитие необратимых изменений в них, а также воздержаться от выполнения калечащих операций, которые приводят к инвалидизации.

В связи с этим, расширение арсенала способов моделирования ВТ, позволяющих получать модели, отражающие воздействие на организм подопытных животных всех наиболее значимых поражающих факторов взрыва, в настоящее время весьма актуально.

Существенным недостатком имеющихся моделей ВТ является чрезмерно высокая трудоемкость их получения. Достаточно часто для воспроизведения ВТ необходимо использовать специальные средства, проводить эксперименты в условиях военного полигона [8], использовать электродетонаторы [9], взрывные устройства на основе пластида [10] или получать специальные разрешения соответствующих органов на проведение такого рода работ. Кроме того, большинство известных моделей ВТ рассчитаны на крупных экспериментальных животных (собаки, свиньи, овцы), а простые, доступные и легко воспроизводимые способы моделирования на мелких лабораторных животных отсутствуют, что значительно сужает возможности для проведения исследований, в том числе скрининговых. Использование мелких лабораторных животных (крыс) обеспечивает доступность моделирования, а его воспроизводимость - возможность многократных экспериментов, перепроверок.

Известен способ моделирования [11], при реализации которого для получения минно-взрывного ранения используют только крупных животных (собаки, кролики). В соответствии с указанным способом, после наркотизации животных фиксируют на специальных деревянных станках, а к правой лапе прикрепляют взрывное устройство объемом 30-100 мл, заполненное гексогеном из расчета 5-7 г на кг массы тела животного. После подрыва у всех животных наблюдается отрыв конечности на уровне верхней трети голени со скелетированием костей, множественными ранами сгибательной поверхности голени и бедра. Недостатком указанного способа является невозможность моделирования травм с разной степенью тяжести повреждений, преимущественное получение ВТ с отрывом сегмента конечности на уровне голени. Представленный метод неэффективен при использовании мелких лабораторных животных (крыс), для его проведения необходимо наличие специально оборудованных защитных площадок или условий полигона, получение специального разрешения на выполнение работ с использованием взрывчатых веществ, что ограничивает его широкое применение.

Известен способ моделирования минно-взрывного ранения [9], согласно которому ранение наносится с помощью электродетонатора ЭДП-р, предназначенного для инициирования взрыва в зарядах бризантных взрывчатых веществ, приводимых в действие электрическим импульсом (источник газопламенного компонента минно-взрывной травмы). В результате воздействия получают воспроизводимые местные повреждения кожи и скелетных мышц задней поверхности бедра подопытных животных, в качестве которых могут использоваться крысы. Для установки электродетонатора используют жесткий полиуретановый блок из газонаполненной пластмассы, имеющий прорезь в центре и обеспечивающий направленное воздействие газоплазменного компонента взрывной травмы. Детонатор располагают на расстоянии 11 см от места повреждения. Размеры входного повреждения составляют в среднем 10±2 мм, раневого канала - 18±3 мм. После приведения в действие электродетонатора возникает направленная взрывная газовая струя, которая приводит к образованию обширных разрушений мягких тканей с наружным кровотечением и развитием общего коммоционно-контузионного синдрома. В случае воздействия газовой струи на достаточном расстоянии от места расположения костей удается избежать их переломов. Более детальное описание морфологических характеристик повреждений, характерных для данной модели ВТ, отсутствует. Также к недостаткам указанного способа моделирования, предусматривающего проведение взрывных работ, относятся не только необходимость его реализации в условиях специального полигона, получение особого разрешения, но и высокая трудоемкость подготовительных работ.

Известен способ моделирования [12], согласно которому минно-взрывную травму наносят с помощью строительно-монтажных пистолетов (СМП) «СМП-ЗМ» калибром 12 мм и «ПЦ-84» калибром 6,8 мм без поршня с различной массой порохового заряда (0,38 г, 0,43 г, 0,55 г) (ОАО «Тульский оружейный завод», Россия) и поражающими элементами, для чего в стволе СМП на расстоянии 10 см от дульного среза размещают пыж в виде бумажной салфетки с завернутыми в нее стальными осколками размером 3-5×1,5 мм, общей массой 0,2 г. Использование СМП без поршня с размещенным в его стволе бумажным пыжом со стальными осколками, а также специально изготовленной стойки для прикрепления к столешнице позволяет обеспечить воздействие направленной ударной волны с вторичными ранящими агентами, то есть обеспечить имитацию взрыва и нанесение минно-взрывной травмы.

При реализации указанного способа имеется возможность варьирования степени поражения тканей не только за счет мощности порохового заряда, отсутствия или наличия поражающих элементов, но и путем изменения расстояния от дульного среза до места нанесения травмы на конечности животного.

Полученная экспериментальная модель характеризуется всеми макроскопическими признаками, характерными для поражения, возникающего вследствие воздействия на организм животного ударной волны, струи пламени, пороховых газов, поражающих элементов, то есть в ходе имитации взрыва воспроизводится минно-взрывная травма за счет комплексного воздействия всех наиболее значимых факторов взрыва.

При гистологическом исследовании ран, полученных у подопытных животных, было установлено, что в результате воздействия с применением СМП раны имели центральный дефект кожи, подкожно-жировой клетчатки и мышечно-фасциального слоя одинакового размера, вокруг которого на коже были видны отложения копоти и частиц пороха [13]. Шерсть животных была опалена пламенем, в подкожно-жировой клетчатке имелись кровоизлияния различной степени выраженности, через кожу визуализировались полнокровие и извитость сосудов. Вокруг дефекта мышечно-фасциального слоя наблюдалась сплошная зона кровоизлияний в виде геморрагического пропитывания, а в раневом канале выявлялись частицы пороха, сгустки крови, обрывки поврежденных тканей, шерсть.

Указанный способ наиболее близок по достигаемому результату к заявляемому способу и принят в качестве способа-прототипа. Наряду с отмеченными достоинствами для способа-прототипа характерен ряд существенных недостатков:

- предусматривает имитацию взрыва, а не организацию взрыва, что влияет на достоверность как получаемой модели, так и результатов дальнейших научных исследований с применением этой модели;

- сложность исполнения, необходимость использования дорогостоящих СМП и монтажных патронов (более 30 тыс.руб.);

- отсутствие в доступных источниках информации [12, 13] сведений о конкретных последовательностях действий при получении ВТ с определенным характером повреждений, что, в свою очередь, важно для повышения эффективности исследовательских экспериментов (их повторяемости и воспроизводимости);

- обеспечивает получение ВТ, не отличающихся полиморфизмом, то есть не пригоден для получения модели изолированного взрывного поражения мягких тканей конечности (кожа, подкожно-жировая клетчатка, фасция, мышцы) с переломом кости, например, бедренной кости.

Отмеченные существенные недостатки свидетельствуют о невозможности использования способа-прототипа для моделирования изолированного взрывного поражения мягких тканей (кожа, подкожно-жировая клетчатка, фасция, мышцы) с переломом кости, например, бедренной кости. В ходе анализа уровня техники не выявлены другие способы, позволяющие при использовании в качестве биологических моделей мелких лабораторных животных получить достоверную модель ВТ, которая отражала бы комплексное воздействие на организм животного всех наиболее значимых факторов взрыва, и, прежде всего, высоковоспроизводимую модель изолированного взрывного поражения мягких тканей (кожа, подкожно-жировая клетчатка, фасция, мышцы) с переломом кости, например, бедренной кости.

Цель изобретения - разработка способа моделирования взрывной травмы, простого в проведении, не требующего использования сложных устройств и приспособлений для организации взрыва и проведения в условиях специально оборудованных помещений или оснащенных площадок полигонов, обеспечивающего возможность нанесения на латеральную поверхность бедра мелких лабораторных животных (крыс) изолированных взрывных поражений мягких тканей конечности (кожа, подкожно-жировая клетчатка, фасция, мышцы) с переломом бедренной кости, достоверно отражающих комплексное воздействие на организм животных всех наиболее значимых поражающих факторов взрыва (взрывная волна, осколки, термическое воздействие газовой струи, воздействие токсических продуктов), высоковоспроизводимых, то есть идентичных по характеру и степени тяжести, локализации, форме, площади и глубине у всех подопытных животных экспериментальной группы.

Указанная цель достигается путем создания и применения способа, позволяющего получить на латеральной поверхности бедра мелких лабораторных животных, в качестве которых используют крыс возрастом 3,5-4 мес и массой тела 320±30 г, модель изолированной ВТ мягких тканей бедра с переломом бедренной кости с повторяемыми размерами: рана кожи и подкожно-жировой клетчатки (ПЖК) размерами в среднем 3,0±0,3 см и площадью - 6,7±0,3 см², рана мышцы со средними размерами 1,8±0,2 см, площадью - 2,3±0,3 см, глубиной кожно-мышечной раны - 1,5±0,1 мм, сходными повреждениями мягких тканей, а также оскольчатым переломом бедренной кости, характеризующимся выступанием в рану отломков и осколков бедренной кости, достоверно отражающую комплексное воздействие на организм животных всех наиболее значимых поражающих факторов взрыва (взрывная волна, осколки, термическое воздействие газовой струи, воздействие токсических продуктов), обеспечиваемом за счет организации взрыва, а не имитации его как предусматривает способ-прототип, путем использования для этого в качестве устройств для организации взрыва взрывных зарядов, а именно, пиротехнических изделий бытового назначения в виде доступных обыкновенных терочных петард, и установки их определенным образом каждому животному, находящемуся в состоянии наркоза, в мягкие ткани бедра в сформированный канал через линейный разрез кожи, что обеспечивает минимальное травмирование тканей.

При сохранении эффектов, общих со способом-прототипом, в отличие от способа-прототипа, для которого отсутствуют сведения о последовательности действий при получении конкретной ВТ, в заявляемом способе экспериментально определены условия и отработан порядок действий для получения модели изолированного взрывного поражения мягких тканей с переломом бедренной кости задней конечности животного, а именно, для обеспечения минимального травмирования тканей определена длина разреза (0,8-1,0 см), предварительно выполняемого в средней трети латеральной поверхности бедра животного, а также экспериментально установлено, каким образом необходимо установить взрывной заряд (петарду Корсар-2) в сформированном канале через выполненный разрез. Причем экспериментально отработаны условия получения достоверной высоковоспроизводимой модели ВТ, удобной для изучения и использования в ходе исследований, а именно, ее оптимальные размеры.

Возможность достижения цели изобретения показана в представленных примерах, раскрывающих порядок действий при реализации заявляемого способа, подтверждающих возможность получения у мелких лабораторных животных (крыс) модели взрывного повреждения мягких тканей (кожа, подкожно-жировая клетчатка, фасция, мышцы) с оскольчатым переломом бедренной кости, и отражающих результаты исследования характеристик модели ВТ у мелких лабораторных животных, полученной с использованием заявляемого способа.

Пример 1. Порядок действий при реализации заявляемого способа получения взрывного повреждения мягких тканей (кожа, подкожно-жировая клетчатка, фасция, мышцы) с переломом бедренной кости.

Реализацию заявляемого способа осуществляют в соответствии с Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных (1985). Удостоверяем, что протокол исследования соответствовал этическим нормам и принципам биомедицинских исследований, одобрен локальным этическим комитетом ФГБУ «Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины» МО РФ (протокол №11 от 05.11.2019 г.).

Для реализации заявляемого способа используют здоровых лабораторных животных (крыс) возрастом 3,5-4 мес и массой тела 320±30 г. Предварительно, до начала исследования, в течение 14 дней проводят наблюдение за животными в условиях вивария при постоянной температуре 25±2°С, свободном доступе к пище, воде и с ежедневным осмотром (поведение, общее состояние).

За 10 мин до начала реализации заявляемого способа выполняют общую анестезию (наркоз), для чего подопытным животным внутримышечно вводят любое средство, предназначенное для общего обезболивания, в соответствии с инструкцией по применению [14]. В частном конкретном случае анестезию осуществляют путем введения Золетил-100™ (Virbac, Франция) в сочетании с КсилаВет (Pharmamagist Ltd, Венгрия) в дозах 15 мг/кг и 10 мг/кг массы животного соответственно.

Затем, на латеральной поверхности бедра животного выстригают шерсть, оставляя шерстяной покров высотой не более 1-2 мм. Для установки в мягкие ткани бедра взрывного заряда (устройства) предварительно производят линейный разрез кожи длиной 0,8-1,0 см в средней трети латеральной поверхности бедра животного параллельно длиннику бедренной кости. Затем тупым способом, с помощью зажима, минимально травмируя ткани, раздвигают кожу, расслаивают мышцы бедра в области расположения полусухожильной, полуперепончатой и двухглавой мышц бедра так, чтобы сформировать канал для установки взрывного заряда. С другой стороны канала для создания контрапертуры производят разрез кожи такой же длины (0,8-1,0 см). В образованный канал длиной 2,0-2,5 см устанавливают взрывной заряд. В качестве взрывного заряда используют пиротехнические изделия бытового назначения, а именно, обыкновенные терочные петарды ПИРОКОЙН-2 (Корсар-2) PKZ0010 (ООО «ПИРО-КАСКАД», г. Москва), Премьер Салют Корсар 2 КО 101, Премьер Салют Корсар 2 К0101С, Корсар 2 терочные Р1106 (ООО «Фаворит Пиро Групп», г. Санкт-Петербург). Все петарды изготовлены в производственных условиях или специализированной лаборатории. Поджег указанных обыкновенных терочных петард производят путем трения о спичечный коробок. Используемые обыкновенные терочные петарды имеют II класс опасности [15].

Состоят указанные петарды из картонного оболочечного контейнера размерами: длиной 4,8-5,0 см, радиусом 0,8 см, толщиной оболочки 1,2 мм, начиненного пиротехнической смесью - порошковым магнием и перхлоратом калия, герметизация которых выполнена цементно-силикатной смесью. Данные химические вещества при горении способны образовывать высокое давление, которое необходимо для того, чтобы разорвать картонную оболочку. Взрыв происходит за счет образовавшегося в корпусе петарды избыточного давления, которое возникает в результате горения порошкового магния и перхлората калия.

Для получения взрывного повреждения мягких тканей и перелома бедренной кости задней конечности животного петарду длиной 4,8-5,0 см размещают так, чтобы ее часть от места запала выступала на 2 см над поверхностью кожи, а оставшаяся часть располагалась в сформированном канале и частично выступала (на 0,8-1,0 см) из контрапертуры на противоположной поверхности бедра. Для получения перелома бедренной кости петарду устанавливают в непосредственной близости от кости, а именно, на расстоянии 0,5-0,8 см от нее. Затем животного помещают в контейнер размерами 100×60×60 см, где производят поджег запала с соблюдением требований техники безопасности. Размеры контейнера не влияют на характеристики получаемой модели ВТ, а лишь способствуют уменьшению радиуса опасного действия петарды при взрыве. После взрыва накладывают давящую асептическую повязку с целью остановки кровотечения и предупреждения дальнейшего загрязнения раны, а также осуществляют иммобилизацию конечности для фиксации области перелома и предупреждения смещения отломков.

Использование в качестве взрывного заряда обыкновенных терочных петард позволяет не только организовать взрыв, но и обеспечить следующие характерные и наиболее значимые поражающие факторы взрыва: ударную волну, которая формируется от избыточного давления, возникающего в результате горения порошкового магния и перхлората калия, термические повреждения в области раны вследствие горения порошкового магния и перхлората калия, повреждения вторичными ранящими элементами (осколками), образующимися при разрыве картонной оболочки петарды.

Заявляемый способ прост в исполнении, а при его реализации осуществляется не имитация взрыва (способ-прототип), а организуется взрыв, максимально приближенный к реальности, с обеспечением комплексного воздействия на организм подопытных животных всех его наиболее значимых поражающих факторов, использование петард Корсар-2 определяет доступность способа.

Пример 2. Получение с использованием заявляемого способа взрывного повреждения мягких тканей с оскольчатым переломом бедренной кости задней конечности у лабораторных животных.

В ходе исследования по доказательству возможности использования заявляемого способа для получения модели взрывного повреждения мягких тканей (рваной раны кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции, мышц) с оскольчатым переломом бедренной кости, была сформирована группа из 7 подопытных животных, в качестве которых использовали белых беспородных крыс возрастом 3,5-4 мес с массой тела 320±30 г.

За 10 мин до начала исследования каждое животное было введено в состояние наркоза, для чего им в данном конкретном случае реализации заявляемого способа была подкожно введена смесь в объеме 0,34 мл, содержащая Золетил-100 (5 мг) и КсилаВет (3 мг).

Для получения модели взрывного повреждения мягких тканей (рваной раны кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции, мышц) с оскольчатым переломом бедренной кости, каждому подопытному животному экспериментальной группы в область латеральной поверхности правого бедра задней конечности была установлена петарда так, чтобы ее часть от места запала выступала на 2 см над поверхностью кожи, а оставшаяся часть располагалась в сформированном канале и частично выступала (на 0,8-1,0 см) из контрапертуры на противоположной поверхности бедра. Для обеспечения оскольчатого перелома бедренной кости взрывной заряд устанавливают на расстоянии 0,5-0,8 см от нее. После установки петарды каждое животное было помещено в контейнер, где и был произведен подрыв петарды с помощью бытовых спичек с соблюдением требований техники безопасности.

При осмотре животных после нанесения им травм установлено, что использование заявляемого способа позволяет получить модель ВТ мягких тканей задней конечности в области бедра с переломом кости, а именно рваную рану кожи, подкожно-жировой клетчатки, мышц) с опаленной по периферии шерстью, незначительным кровотечением и оскольчатый перелом бедренной кости, для которого характерны деформация и укорочение бедра, патологическая подвижность и крепитация отломков бедренной кости (абсолютные признаки перелома), в рану выступают отломки бедренной кости, на стенках раневого канала расположены свободнолежащие или фиксированные к мышцам (сухожилиям) ее осколки.

При осмотре на наружной поверхности средней трети бедра имеется рвано-лоскутная рана с дефектом кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции и мышц. В рану выступают отломки бедренной кости, на поверхности мышц расположены фиксированные к мышце и свободно лежащие осколки бедренной кости. Размеры раны кожи и подкожно-жировой клетчатки составляли в среднем 3,0±0,3 см и площадью 6,7±0,3 см², раны мышцы и фасции имели средние размеры 1,8±0,2 см и площадь 2,3±0,3 см, раневой канал -длиной 1,5±0,1 см, в рану выстояли отломки бедренной кости. Общий вид раны с дефектом кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции и мышц, а также выступающими отломками и осколками бедренной кости представлен на фиг. 1.

После взрыва петарды шерстяной покров вокруг раны опален, по ее краям имеется осаднение кожи и загрязнение ее копотью и частицами продуктов неполного сгорания взрывного заряда. После удаления части кожи вокруг раны визуализируется дефект мышечно-фасциального слоя с неровными краями. Вокруг дефекта имеется область сплошных кровоизлияний в виде геморрагического пропитывания стенок раневого канала, а на некотором расстоянии от него видны множественные ограниченные кровоизлияния в виде микрогематом. Раневой канал имеет неправильную форму, вероятно, обусловленную неравномерным распространением взрывной волны в разных направлениях. В рану выстоят отломки бедренной кости. В просвете канала имеются сгустки крови, большое количество частиц продуктов неполного сгорания взрывного заряда и цементно-силикатной смеси, куски оболочки взрывного заряда (картон), обрывки поврежденных тканей и шерсть, а также свободно лежащие и фиксированные осколки бедренной кости (фиг. 2). Наличие оскольчатого перелома бедренной кости подтверждено рентгенологически, что отчетливо видно на представленных рентгенограммах (фиг. 3).

Наблюдаемые повреждения мягких тканей, а также переломы бедренных костей у всех подопытных животных экспериментальной группы были идентичны по характеру и степени тяжести, локализации, форме, площади и глубине и не имели существенных отличий.

Таким образом, экспериментально получена модель ВТ мягких тканей задней конечности животного в области бедра (рвано-лоскутной раны кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции, мышц) с оскольчатым переломом бедренной кости, имеющая характерные визуальные и рентгенологические признаки, что служит доказательством возможности использования заявляемого способа для получения ВТ мягких тканей с переломом кости.

Пример 3. Исследование характеристик модели ВТ мягких тканей задней конечности в области бедра с оскольчатым переломом бедренной кости мелких лабораторных животных, полученной с использованием заявляемого способа.

Через 1 ч после нанесения ВТ с целью имитации оказания первой врачебной помощи на этапах медицинской эвакуации была произведена первичная хирургическая обработка (ПХО) ран у всех крыс, участвующих в эксперименте, в процессе которой удалены нежизнеспособные ткани, свободно лежащие осколки бедренной кости и части картонной оболочки взрывного устройства, остановлено кровотечение, наложены асептические повязки, выполнена иммобилизация. Динамическое наблюдение за подопытными животными осуществляли в течение 24 ч после нанесения им травм с периодическим измерением физиологических показателей: частота дыхания (ЧД), частота сердечных сокращений (ЧСС), ректальная температура (Т_рект) с помощью ветеринарного монитора ZooMed IM-10 с минимально необходимым набором функций (Zoomed (Зоомед), Россия) [16].

Статистическую обработку контролируемых показателей проводили с использованием программы Statistica 10.0 корпорации StatSoft Inc. (США). Различия между независимыми выборками сравнивали с использованием непараметрического U-критерия Манна-Уитни и считали достоверными, если вероятность их тождества оказывалась менее 5% (р≤0,05).

Физиологические показатели, регистрируемые у каждого подопытного животного до нанесения травмы, динамика их изменений сразу после нанесения травмы и через 24 ч после нее, а также их средние значения в группе (М) и стандартные отклонения (т) представлены в таблице 1. Экспериментально установлено, что ЧСС и ЧД сразу же после нанесения указанной ВТ увеличивается на 54% и 33% соответственно относительно значений до травмы, что характеризует общую реакцию организма на повреждение. К исходу суток (24 ч) наблюдается незначительное снижение ЧСС и ЧД в среднем на 10%, но при сохранении высоких значений относительно значений до травмы (р≤0,05). В эти же сроки наблюдается повышение ректальной температуры на 1,2°С (р≤0,05) по сравнению со значениями до травмы, что характеризует развитие воспалительного процесса в области повреждения.

Гистологическое изучение полученных моделей ВТ осуществляли на 7-е сутки после нанесения подопытным животным травм. Фиксацию материала проводили в забуференном 10% растворе формалина, затем подвергали стандартной проводке и заливке в парафиновые блоки, готовили срезы толщиной 5-6 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином [17].

Морфологическая оценка полученных в результате воздействия взрывного заряда повреждений, позволила установить, что все повреждения имеют признаки, характерные для поражения мягких тканей ударной волной, осколками, воздействию высокой температуры и пламени, воздействию токсических газообразных продуктов, образующихся в результате взрыва.

У всех подопытных животных имели место раны кожи неправильной овальной формы, с надрывами и лоскутными краями без признаков кровотечения. Вокруг ран шерстяной покров опален, края ран осаднены, загрязнены копотью и частицами продуктов неполного сгорания взрывного заряда. Дефект кожи, подкожно-жировой клетчатки в центре ран имеет значительные размеры, что не позволяет сопоставить ее края. Размеры ран мышц имеют овальную форму и меньше размеров кожной раны. Это обусловлено первичным воздействием взрывной волны на кожу, которая обладает большей эластичностью, чем мышца. Стенки раневого канала и дно ран представлены мышцами, в полость которой выстоят отломки бедренной кости. На поверхности раневого канала располагаются связанные с мышцами (фиксированные) и свободно лежащие осколки бедренной кости. Внешний вид повреждений мягких тканей, наблюдаемых у крыс на модели ВТ, полученной с использованием заявляемого способа, представлен на фиг. 1.

После иссечения части кожи дефект фасции и мышц имел неровные края и был меньше размеров кожной раны. Ближе к краю дефекта располагались кровоизлияния в виде геморрагического пропитывания, а по периферии были видны ограниченные кровоизлияния в виде петехий. Выявлена патологическая подвижность и крепитация отломков бедренной кости, укорочение и деформация бедра. В рану выступали скелетированные костные отломки бедренной кости. На поверхности мышечной раны располагались фиксированные и свободно лежащие костные осколки и части картонной оболочки взрывного заряда. Внешний вид дефекта мышечно-фасциального слоя и оскольчатого перелома бедренной кости, наблюдаемого у крыс на модели ВТ, полученной с использованием заявляемого способа, представлен на фиг. 2. Рентгенография области повреждения показала наличие оскольчатого перелома бедренной кости (фиг. 3)

При микроскопическом изучении мягких тканей, выполненном через 7 сут после нанесения ВТ, отмечается наличие крупной раневой полости, расположенной между мышцами бедра и заполненной гнойно-некротическими массами, которые представлены большим количеством разрушающихся нейтрофилов и крупными фрагментами деструктивных мышечных волокон. Среди некротических масс в центре раны и в фасциальных прослойках хорошо просматривались прозрачные кристалловидные включения различных размеров (продукты неполного сгорания взрывного заряда и цементно-силикатной смеси). Инородные включения располагаются вне клеток. Под маргинальной зоной размещается слой деструктивных мышечных волокон в состоянии некроза и частично фагоцитоза, который богато инфильтрирован макрофагами, мелкими круглоклеточными элементами и умеренным количеством нейтрофилов. Макрофаги часто визуализируются в пикноморфном состоянии. Наличие такого слоя указывает на продолжающееся заглубление взрывного поражения. Под зоной деструкции располагается слой непосредственно развивающейся грануляционной ткани. Среди рыхлого межуточного вещества между вертикальными сосудами наблюдается скопление активированных фибробластов без их упорядоченного расположения. Сосудистое русло в основном представлено вертикально идущими со дна раны тонкостенными вновь образованными сосудами, между которыми, ближе ко дну раны, располагается мышечный регенерат в виде разрозненных единичных скоплений крупных ядер с тонким ободком цитоплазмы -мышечных тубул. Дно раны представляет собой раздвинутые отечной жидкостью сохранившиеся мышечные волокна, среди которых в значительном количестве и довольно глубоко отслеживаются поврежденные волокна в состоянии репарации, которая в этой зоне протекает преимущественно по механизму наращивания длины волокна за счет формирования новых саркомеров. В мышцах бедра, отдаленных от места повреждения и не имеющих непосредственного прямого контакта с раневой полостью, прослеживается увеличение количества ядер и их активация. Отек эндомизия, характерный мышцам в зоне контакта с раной, отсутствует. Межмышечные фасции богато инфильтрированы мелкими круглоклеточными элементами с достаточной примесью нейтрофилов.

Участок раневой полости у крысы с моделированной ВТ через 7 сут после нанесения травмы представлен на фиг. 4 (окраска гематоксилином по Карацци и эозином. Увел. X 40, 200 и 400). На фиг. 4А представлена грануляционная ткань на месте поврежденных волокон, некротические массы в полости раны (увел. X 40), на фиг. 4Б - зона поражения с остатками взрывной смеси в виде черной бесформенной массы и прозрачных кристаллов в полостях (увел. X 200), на фиг. 4В - зона аркад и вертикальных сосудов, неупорядоченное расположение фибробластов, блуждающие клетки (увел. X 400), на фиг. 4Г - дно раны, участок сохранившихся мышечных волокон, выраженный отек межуточной ткани, отдельные волокна в состоянии репарации - наращивании саркомеров (увел. X 400).

Кроме того, экспериментально установлено, что полученные с использованием заявляемого способа ВТ у всех подопытных животных экспериментальной группы были идентичны по характеру и степени тяжести повреждений мягких тканей, их локализации, форме, площади и глубине. Характеристики полученной ВТ у каждого животного экспериментальной группы, в том числе размеры раны кожи и ПЖК и размеры мышечной раны и фасции (длины большой и малой осей овала, площади ран), глубины ран, наличие перелома бедренной кости с осколками, которые фиксированы и/или свободно лежат на поверхности поврежденных мышц в раневом канале, а также их средние значения в группе (М) и стандартные отклонения (m) представлены в таблице 2. Расчет площадей ран производили по формуле: S = π × а × b, где π=3,14, a, b - полуоси овала [18].

У каждого подопытного животного была получена рана с повторяемыми средними размерами: рана кожи и ПЖК в среднем составляла 3,0±0,3 см, площадь - 6,7±0,3 см, рана мышцы и фасции - в среднем 1,8±0,2 см, площадь - 2,3±0,3 см, длина раневого канала -1,5±0,1 см. Таким образом, полученные экспериментальные данные подтверждают, что заявляемый способ обеспечивает получение высоковоспроизводимой модели ВТ, что позволит использовать ее при проведении рутинных многократных экспериментов, перепроверок.

Использование для моделирования ВТ взрывных зарядов, представленных обыкновенными терочными петардами, позволяет снизить финансовые затраты на организацию взрыва, так как их стоимость составляет в среднем 52 руб. за упаковку (20 штук).

Таким образом, предложенный способ позволяет моделировать взрывные повреждения мягких тканей бедра с оскольчатым переломом бедренной кости у мелких лабораторных животных (крыс) за счет организации взрыва путем подрыва взрывных зарядов, в качестве которых используют обыкновенные терочные петарды, обращение с которыми не требует специальных знаний и навыков, при этом данный способ достаточно прост в исполнении, не требует использования специальных сложных устройств и приспособлений, проведения в специально оборудованных помещениях или на площадках полигонов, практичен, в связи с чем доступен исследовательским группам при соблюдении техники безопасности и имеет перспективы для широкого использования в исследовательских целях.

Экспериментально доказано, что:

- при реализации заявляемого способа на мягкие ткани действуют все поражающие факторы взрыва, которые наиболее часто встречаются в боевых условиях (ударная волна от избыточного давления, возникающего в результате горения порошкового магния и перхлората калия, осколки, представленные обрывками оболочки взрывного заряда (петарды), термическое воздействие вследствие горения порошкового магния и перхлората калия, воздействие токсических продуктов, выделяемых в процессе горения порошкового магния и перхлората калия, за исключением психоэмоционального воздействия;

- расположение взрывного заряда (петарды) у мелких лабораторных животных (крыс) в мягких тканях бедра так, чтобы его часть от места запала выступала на 2 см над поверхностью кожи, а оставшаяся часть располагалась в сформированном канале и частично выступала из контрапертуры на противоположной поверхности бедра, обеспечивает получение повреждений мягких тканей (кожа, подкожно-жировая клетчатка, фасция, мышцы), одинаковых по размеру и глубине;

- для получения оскольчатого перелома бедренной кости взрывной заряд устанавливают в непосредственной близости от бедренной кости - на расстоянии 0,5-0,8 см от нее;

- заявляемый способ не требует больших финансовых затрат, связанных с приобретением сложных взрывных и вспомогательных устройств и организацию взрыва с нанесением ВТ, в том числе с получением специальных разрешений.

Вышесказанное свидетельствует о достижении цели изобретения.

Заявляемое изобретение удовлетворяет критерию «новизна», так как впервые предложен способ, позволяющий путем организации взрыва с использованием взрывных зарядов моделировать у мелких лабораторных животных (крыс) взрывные травмы -взрывные повреждения мягких тканей (кожи и мышц) в виде рваной раны кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции и мышц с оскольчатым переломом бедренной кости, высоковоспроизводимые, то есть идентичные по характеру и степени тяжести, локализации, форме, площади и глубине у всех животных экспериментальной группы, что весьма актуально в настоящее время и определяет перспективы его широкого использования в исследовательских целях.

Заявляемое изобретение удовлетворяет критерию «изобретательский уровень», так как в известных и доступных источниках информации (из уровня техники), содержащих описания способов моделирования взрывных травм, минно-взрывных ранений, нет сведений (не известны), из которых была бы очевидна возможность достижения положительного эффекта - получения у мелких лабораторных животных (крыс) моделей взрывных повреждений мягких тканей (кожа, подкожно-жировая клетчатка, фасция, мышцы) задней конечности в области бедра с оскольчатыми переломами бедренной кости, причем с воспроизводимыми размерами и сходными повреждениями мягких тканей и переломом бедренной кости, достоверно отражающих воздействие на организм животных всех наиболее значимых поражающих факторов взрыва (взрывная волна, осколки, термическое воздействие, воздействие токсических продуктов взрыва), и целесообразность использования при этом для организации взрыва в качестве взрывных зарядов пиротехнических изделий бытового назначения в виде обыкновенных терочных петард, установки их определенным образом каждому находящемуся под наркозом животному в мягкие ткани бедра.

Соответствие критерию «пригодность для промышленного применения» доказывается результатами выполненных экспериментов, из которых видно, что заявляемый способ достаточно прост в проведении, предусматривает использование для организации взрыва вместо сложных и дорогостоящих устройств и приспособлений взрывных зарядов в виде пиротехнических изделий бытового назначения (обыкновенных терочных петард), обращение с которыми не требует специальных знаний и навыков, которые выпускаются отечественными производителями и доступны, изготовление которых (при необходимости) может быть организовано в условиях любой исследовательской лаборатории, не требует проведения в условиях специально оборудованных помещений или оснащенных площадок полигонов, практичен, в связи с чем доступен исследовательским группам при соблюдении техники безопасности и имеет перспективы для широкого использования в исследовательских целях.

Список литературы:

1. Актуальные вопросы совершенствования диагностики и лечения пострадавших в районах массовых бедствий: Тез. докл. на всеарм. науч. конф. 24-25 апр. 1991 г. / [Гл. ред. Нечаев Э. А.]. - Л.: ВМА, 1991. - 99 с.

2. Guriev S. Analysis of experience treating gunshot wounds of the extremities / S. Guriev, J. Kukurus, V. Jalovenko [et al.] // Ekstrena medytsyna vid nauky do praktyky. - 2014. - №2. - P. 25-32.

3. Военно-полевая хирургия: национальное руководство / [Бадалов В. И. и др.]; под ред. И.Ю. Быкова, Н.А. Ефименко, Е.К. Гуманенко. - Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 815 с.

4. Brismar B. The terrorist bomb explosion in Bologna, Italy, 1980: an analysis of the effects and injuries sustained / B. Brismar, L. Bergenwald // J Trauma. - 1982. - Vol. 22, №3. - P. 216 - 20. doi: 10.1097/00005373-198203000-00007.

5. Шаповалов B.M. Взрывные повреждения мирного времени: эпидемиология, патогенез и основные клинические проявления / В.М. Шаповалов, Р.В. Гладков // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. - 2014. -№3. - С. 5-16. https://doi.org/10.25016/2541-7487-2014-0-3-5-16

6. Минно-взрывная травма / Э.А. Нечаев, А.И. Грицанов, Н.Ф. Фомин, И.П. Миннуллин [Редкол.: Н.В. Корнилов (пред.) и др.]; Рос. НИИ травматологии и ортопедии им. P.P. Вредена. - СПб.: АОЗТ «Альд», 1994. - 487 с.

7. Неотложная медицина по Тинтиналли / Дэвид М. Клайн [и др.]; пер. с англ, под ред. И. П. Миннуллина. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019. - 1152 с.

8. Соловьев И.А. Особенности взрывной травмы при использовании отдельных видов средств индивидуальной бронезащиты / И.А. Соловьев, Р.В. Титов, И.А. Шперлинг [и др.] // Вестник российской военно-медицинской академии. - 2015. - №3. - С. 128-132.

9. Венгерович Н.Г. Морфологическая характеристика посттравматической регенерации скелетных мышц при экспериментальной взрывной травме / Н.Г. Венгерович, И.А. Шперлинг, Ю.В. Юркевич [и др.] // Бюллетень сибирской медицины. - 2015. - Т. 14, №4. - С. 17-24. DOI: 10.20538/1682-0363-2015-4-17-24

10. Mykhaylusov R.N. Abiological layer design of fire wounds of soft tissues / R.N. Mykhaylusov, V.V. Negoduyko, Yu.V. Prikhodko // Eksperymentalna i klinichna medytsyna. - 2016. - №4. - P. 144-147.

11. SU 1709381 A1, 30.01.1992.

12. Чиж Н.А. Модель минно-взрывной травмы \ Н.А. Чиж, Г.А. Ковалев, И.В. Белочкина [и др.] // Клинична хирургия. - 2019. - Т. 86, №1. - С. 61-64. DOI: 10.26779/2522-1396.2019.01.61.

13. Ковалев Г.А. Морфологическое исследование тканей после минно-взрывной травмы в эксперименте / Г.А. Ковалев, Н.А. Чиж, В.В. Волина [и др.] // Морфология. - 2019. - Т. 13, №2. - С. 45-53. DOI: 10.26641/1997-9665.2019.2.45-53.

14. Смирнова А.В. Особенности проведения анестезии у крыс при полостных операциях / А.В. Смирнова, Л.Д. Лагутина, И.Е. Трубицына [и др.] // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. - 2012. - №5. - С. 62-65.

15. ГОСТ Р 51270-99. «Изделия пиротехнические. Общие требования безопасности» (с изменениями от 11 июня 2010 г. ). - М.: ИПК Издательство стандартов. - 1999. - 11 с.

16. Монитор пациента IM-10. Руководство пользователя. - М.: ЗАО «Ист Медикал». - 96 с.

17. Основы гистологической техники / [Д.Э. Коржевский и др.]. - СПб: СпецЛит, 2010. - 95 с.

18. Раны и раневая инфекция: руководство для врачей / [Б.М. Костюченок и др.]; под ред. М.И. Кузина, Б.М. Костюченка. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 1990. - 591 с.