Способ постмортальной морфологической диагностики отека головного мозга при нейроинфекционных заболеваниях у детей
METHOD FOR POSTMORTAL MORPHOLOGICAL DIAGNOSIS OF CEREBRAL EDEMA IN NEUROINFECTIOUS DISEASES IN CHILDREN

Изобретение относится к области медицины, а именно инфектологии и патологической анатомии, может быть использовано для ретроспективного постмортального определения наличия, степени выраженности и танатогенетической значимости отека головного мозга при нейроинфекционных заболеваниях с неблагоприятным исходом у детей.
Актуальность проблемы нейроинфекционных заболеваний определяется тяжестью их течения, частым развитием угрожающих жизни церебральных осложнений, прежде всего, отека головного мозга, а также сохраняющейся высокой летальностью, достигающей в различных возрастных группах от 15% до 70%.
Высокая летальность обусловлена анатомо-физиологическими особенностями нервной системы у детей, такими как: большая относительная величина головного мозга, его высокая гидрофильность, обильная васкуляризация, незавершенность процессов миелинизации, повышенная судорожная готовность, с чем связано быстрое развитие отека головного мозга и синдрома внутричерепной гипертензии, судорожно-коматозного статуса. Важным звеном сложного патогенеза всех нейроинфекционных заболеваний являются патологические изменения сосудов микроциркуляторного русла головного мозга, развивающиеся вследствие инфекционного процесса, приводящие к нарушению гемато-энцефалического барьера, патологическому накоплению внеклеточной жидкости в нервной ткани с формированием отека головного мозга и повреждению ее структур, в том числе в связи с острыми трофическими расстройствами.
Существующая практика морфологической оценки степени выраженности отека головного мозга при различных патологических состояниях носит преимущественно описательный характер, и, в частности основывается на макроскопической констатации увеличения размеров и массы головного мозга, проявлениями чего являются уплощенность извилин и сглаженность борозд, а крайней степенью выраженности, при дислокации головного мозга, является наличие странгуляционной борозды на базальной поверхности головного мозга в области ствола, которая образуется вследствие вклинения стволовой части головного мозга в большое затылочное отверстие.
Вместе с тем, перечисленные морфологические признаки, характерные для отека головного мозга, не основываясь не характеризующих их количественных показателях, являются в большой степени субъективными и могут быть с уверенностью использованы лишь при крайней степени их выраженности.
Известен «Способ определения отека мозговой ткани при опухоли головного мозга» (RU 2479842). В основе предлагаемого метода лежит электронно-микроскопическое исследование образцов мозговой ткани в зоне роста опухоли с определением формы межэндотелиальных плотных соединений относительно стенки сосудов, и при наличии формы межэндотелиальных плотных соединений в виде прямой линии в более чем 50 процентов сосудов, диагностируют отек головного мозга. Однако, предлагаемый способ предусматривает использование сложного метода электронной микроскопии, рассчитан только на определение отека головного мозга при его опухолевом поражении. Кроме того, способ используется только у взрослых, у детей, обладающих известными анатомо-физиологическими особенностями, метод не используется.
Известен способ количественного гистоморфометрического исследования тканей при наркомании, основанный на получении гистоморфометрических показателей, характеризующих количественный и качественный клеточный состав изучаемой ткани (Морфологическая диагностика наркотических интоксикаций в судебной медицине. Под редакцией члена-корреспондента РАМН Ю.И. Пиголкина. М.: Медицина, 2004. - 304 с.).. У умерших от различных форм наркомании анализировались морфологические изменения различных структурных образований головного мозга, гистоморфометрически определялось количество плотной олигоглии, дренажной олигоглии, выраженность пролиферативной активности олигоглии, количество микроглиоцитов, количество сателлитов, среднее глиальное расстояние, а также соотношение средней глиальной плотности к среднему глиальному расстоянию. Результаты измерений сопоставлялись между группами умерших от различных форм наркомании и с группой сравнения. Авторы показали статистические различия реакции глии на патогенетически различные факторы интоксикации при различных формах наркомании. Использование количественных методов измерений позволило провести статистический анализ. Однако данный способ обладает рядом недостатков: не осуществляется соотношение структурных элементов ткани головного мозга к расширенному внеклеточному пространству; метод не предназначен для использования у детей при нейроинфекционных заболеваниях, и, таким образом, не может быть использован для количественного определения степени выраженности отека головного мозга при нейроинфекционных заболеваниях у детей.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ постмортального количественного определения содержания воды в ткани головного мозга методом высушивания (Гайкова О.Н. Морфологические проявления общепатологических процессов в нервной системе (Сопоставление данных посмертной МРТ, макро- и микроскопии), СПб:, Издательская группа «Весь», 2015, - 158 с.).
Суть предложенного метода заключается в полном удалении воды из ткани и вычислении ее процентного содержания. Для реализации предложенного метода аутоптаты головного мозга взвешиваются, помещаются в сушильный шкаф при температуре 105±3°С, инкубируются там до окончания изменения массы образца, повторно взвешиваются и по изменению массы относительно исходной, осуществляется вычисление относительного содержания воды в ткани мозга, выражаемое в процентах. Полученное значение показателя сравнивается со средним значением нормального показателя, и на основании сопоставления, при двукратном увеличении полученного значения по сравнению с нормальным показателем, диагностируют отек головного мозга. Однако, предлагаемый метод сложен для использования в рутинной практике, а также не учитывает различное относительное содержание воды у детей разного возраста в норме. Кроме того, метод не был рассчитан для использования при нейроинфекционных заболеваниях у детей. Способ не обеспечивает точности диагностики
Устранение указанных недостатков может быть осуществлено применением предлагаемого авторами принципиально нового способа постмортальной морфологической диагностики отека головного мозга при нейроинфекционных заболеваниях у детей.
Технический результат настоящего изобретения состоит в повышении точности диагностики за счет вычисления относительного количественного показателя отека головного мозга.
Это достигается тем, что путем гистологического и гистоморфометрического исследования аутоптатов головного мозга, авторы осушесвляют аппаратный количественный подсчет площади среза ткани головного мозга, заполненной внеклеточной отечной жидкостью, за исключением площади просвета пересеченных кровеносных сосудов, выраженный в процентах относительно площади исследуемого среза и при величине этого показателя 1%.-5%. диагностируют начальные признаки отека головного мозга, более 5%. - тяжелый отек головного мозга, развитие дислокации.
Необходимость создания и использования унифицированного воспроизводимого количественного метода оценки степени выраженности отека головного мозга при нейроинфекционных заболеваниях у детей продиктована недостаточностью достоверных критериев оценки тяжести патологического процесса в ткани головного мозга, результаты которого, выражаемые в числовом значении, могут указывать на значимость таких изменений в танатогенезе. Создание такого метода позволяет проводить статистически обоснованное сравнение указанных изменений в клинической практике, при проведении клинико-морфологических сопоставлений, а также судебно-медицинской экспертизы трупов. Установление значимости отека головного мозга в танатогенезе при различных патологических состояниях, в том числе при нейроинфекционных заболеваниях, является сложной задачей, поскольку такие нарушения, являясь неотъемлемым звеном разнонаправленных патологических процессов, обуславливаются множеством причин и влекут за собой целый ряд последующих патологических изменений.
В патогенезе нейроинфекционных заболеваний у детей повреждение сосудов микроциркуляторного русла головного мозга с последующими неблагоприятными событиями, приводящими к повреждению ткани головного мозга имеют крайне высокое значение.
Нашими многолетними исследованиями, показано, что при нейроинфекционных заболеваниях у детей до 85% повреждений нервной ткани обусловлено гипоксией вследствие ишемии, непосредственно связанной с повреждением сосудов микроциркуляторного русла. Повреждение эндотелиальной выстилки сосудов влечет за собой повышение проницаемости сосудистой стенки нарушением гематоэнцефалического барьера с выходом компонентов крови за пределы сосудистого русла в мозговую ткань, при этом, наряду с патологической клеточной инфильтрацией паренхимы головного мозга, формируется периваскулярный и перицеллюлярный отек, существенно усугубляющий ее ишемию. Анатомо-физиологические особенности центральной нервной системы у детей предрасполагают, в том числе большая относительная величина головного мозга, его высокая гидрофильность, обильная васкуляризация, незавершенность процессов миелинизации являются предрасполагающими факторами для стремительного развития таких грозных стремительно развивающихся осложнений, как отек головного мозга с его дислокацией, зачастую приводящей к смерти.
Ишемические изменения в ткани головного мозга сопровождаются гипоксией и вторичным повреждением структур нервной ткани с развитием в ее структурах, крайне чувствительных к гипоксии, дистрофических, трансформирующихся в дегенеративные изменения с последующей гибелью. Однако, существующие методики постмортальной оценки наличия и степени выраженности отека головного мозга, а также достоверное определение его танатогенетической роли, неточны, базируются на субъективной оценке или сложны в практическом применении.
Исходя из этого авторы обнаружили, что количественная постмортальная оценка выраженности отека головного мозга позволяет существенно объективизировать ретроспективный анализ танатогенетической роли отека головного мозга при неблагоприятном течении нейроинфекционных заболеваний у детей.
Авторы впервые показали, что диагностировать отек головного мозга и степень его выраженности возможно на основании вычисления количественного показателя отека головного мозга, получаемого при гистологическом исследовании и гистоморфометрическом анализе как суммарная площадь среза ткани головного мозга, не занятая гистологическими структурами относительно всей площади среза изучаемого образца ткани головного мозга,
Сущность предлагаемого метода заключается в том: на основании вычисления количественного показателя отека головного мозга, получаемого при гистологическом исследовании и гистоморфометрическом анализе как суммарная площадь среза ткани головного мозга, не занятая гистологическими структурами относительно всей площади среза изучаемого образца ткани головного мозга, диагностируют отек головного мозга и степень его выраженности.
Авторы показали, что результаты, выражаемые в числовом значении, нами установленными, указывают на значимость таких изменений в танатогенезе и позволяют осуществлять статистически обоснованное сравнение указанных изменений в клинической практике, при проведении клинико-морфологических сопоставлений, а также при судебно-медицинской экспертизе трупов.
Результатом разработанного авторами метода является количественное определение с использованием гистологического и гистоморфометрического методов площади не занятой гистологическими структурами мозговой ткани относительно площади среза головного мозга, отражающей наличие и тяжесть отека головного мозга. При наличии 1%-5% площади, не занятой гистологическими структурами мозговой ткани относительно площади среза образца головного мозга, диагностируют отек головного мозга, при наличии более 5% - диагностируют тяжелый танатогенетически значимый отек головного мозга. Преимуществом и новизной предлагаемого метода является количественное определение с использованием гистологического и гистоморфометрического методов площади не занятой гистологическими структурами мозговой ткани относительно площади среза головного мозга, отражающей наличие и тяжесть отека головного мозга. Так авторы обнаружили: при наличии более 1%-5% площади, не занятой гистологическими структурами мозговой ткани относительно площади среза образца головного мозга, возможна диагностика начальных нарушений отека головного мозга, при наличии более 5% - диагностируют тяжелый танатогенетически значимый отек головного мозга с угрозой дислокации.
Преимуществом предлагаемого метода является то, что для количественного подсчета степени выраженности отека головного мозга используются гистологические срезы, используемые для рутинного гистологического исследования, то есть способ не предполагает выполнения дополнительных трудозатратных исследований, а применение предложенного способа позволяет существенно объективизировать ретроспективный анализ танатогенетической роли отека головного мозга при неблагоприятном течении нейроинфекционных заболеваний у детей.
Для реализации предлагаемого метода при морфологическом исследовании оценивается относительная площадь не занятой гистологическими структурами мозговой ткани I-V слоев больших полушарий и стволовой части головного мозга в гистологических срезах толщиной 4 мкм, окрашенных гематоксилином и эозином, приготовленных из обезвоженных и залитых в парафин аутоптатов. Препараты исследуются в проходящем свете при использовании микроскопа AxioImager А2 и программы морфометрического анализа Carl Zeiss Zen2 (Германия). Подсчет осуществляется при суммарном увеличении микроскопа ×400. Вычисляется процентное соотношение площади зоны отека, не занятой гистологическими структурами мозговой ткани к общей площади изучаемого участка среза ткани головного мозга исключая площадь просветов пересеченных кровеносных сосудов в нем по формуле:
Величина значения вычисляемого показателя является отражением тяжести отека головного мозга (Рисунок 1. А - %. Срез ткани головного мозга ребенка 9 лет, погибшего от механической асфиксии (группа контроля). Окраска гематоксилином и эозином, ув.×400. Б - Морфометрический учет отека головного мозга (площади среза, не занятой гистологическими структурами мозговой ткани). Показатель тяжести отека головного мозга 2,3%. и рисунок 2. А - %. Срез ткани головного мозга ребенка 4 лет, погибшего от герпес-вирусного менингоэнцефалита. Окраска гематоксилином и эозином, ув.×400. Б - Морфометрический учет отека головного мозга (площади среза, не занятой гистологическими структурами мозговой ткани). Показатель тяжести отека головного мозга 8,4%.). Учитывая неравномерность выраженности отека ткани головного мозга, статистическому анализу подвергаются максимальные значения показателя.
Таким образом, предложенный авторами способ отличается новизной, неочевидностью, изобретательским уровнем, что обеспечивает положительный результат.
В доступной нам литературе подобного способа постмортальной диагностики отека головного мозга при неблагоприятном течении нейроинфекционных заболеваний у детей не обнаружено, а совокупность предложенных авторами признаков позволяет нам заявить способ как заявочный материал на изобретение.
Объектом исследования стали аутоптаты головного мозга 20 детей в возрасте от 1 месяца до 17 лет, госпитализированных и погибших от генерализованных форм инфекционных заболеваний, протекающих с поражением нервной системы, из них 6 случаев - с менингококковой инфекцией, 6 - с пневмококковой инфекцией, 8 - с герпес-вирусной инфекцией. Анализ особенностей клинических проявлений у пациентов с менингококковой инфекцией показал, что заболевание протекало в виде менингококцемии с массивными поражениями кожи и внутренних органов, острыми воспалительными изменениями мягких мозговых оболочек, обширными расстройствами микроциркуляции в мягких тканях, паренхиматозных органах и фатальным поражением надпочечников в виде обширных кровоизлияний в них и/или с явлениями их геморрагического инфарцирования. Пневмококковая инфекция характеризовалась полиморфизмом морфологических проявлений, в двух наблюдениях в виде гнойного менингоэнцефалита, в одном наблюдении - в виде двусторонней лобарной плевропневмонии, в одном наблюдении - в виде септицемии. Герпес-вирусные инфекционные заболевания протекали с преимущественным поражением центральной нервной системы преимущественно в виде менингоэнцефалита. Анализ непосредственных причин смерти показал несомненную танатогенетическую значимость отека головного мозга у 4 детей, погибших от менингоэнцефалитов бактериальной 5 детей, погибших от менингоэнцефалитов вирусной этиологии. Танатогенетическая значимость отека головного мозга у этих детей была документирована клиническими проявлениями дислокационного синдрома, а морфологически - в виде постмортального установления вклинения стволовой части головного мозга в большое затылочное отверстие с формированием отчетливой странгуляционной борозды на базальной поверхности стволовых отделов значительно увеличенного головного мозга. Анализ степени выраженности отека головного мозга, определяемой на основании вычисления количественного показателя отека головного мозга, получаемого при гистологическом исследовании и гистоморфометрическом анализе как суммарная площадь среза ткани головного мозга, не занятая гистологическими структурами относительно всей площади среза изучаемого образца ткани головного мозга, показал высокую степень сопоставимости полученного показателя, клинических и морфологических проявлений этого состояния (таблица 1).
Анализ диагностической значимости показателя отека головного мозга при сопоставлении с наиболее часто используемыми морфологическими и клиническими критериями отека головного мозга показал его высокое диагностическое значение в интервале от 1% до 5%, который соответствует наличию некритического, то есть совместимого с жизнью отека головного мозга. При превышении значения этого показателя (более 5%) во всех наблюдениях имелись клинические и морфологические проявления фатальных изменений головного мозга, таких как его дислокация с морфологическим проявлением в виде формирования отчетливой странгуляционной борозды от вклинения стволовой части в большое затылочное отверстие на базальных отделах образований головного мозга (Таблица 2).
Таким образом, исходя из клинической и танатогенетической значимости, целесообразным является выделение трех интервалов показателя отека головного мозга, при значении показателя 1%-5% диагностируют начальные признаки отека головного мозга, более 5% диагностируют тяжелый отек головного мозга, имеющий отчетливую танатогенетическую значимость.
Эффективность предлагаемого способа постмортальной морфологической диагностики отека головного мозга при нейроинфекционных заболеваниях у детей может быть подтверждена клиническими примерами.
Пример 1. Ребенок М., 10 месяцев, остро заболел менингококковой инфекцией этиологии с типичной клинической картиной. Госпитализирован в стационар по экстренным показаниям с клинической картиной менингококцемии, с развитием прогрессирующей геморрагической сыпи на коже лица, туловища и конечностей в крайне тяжелом состоянии с явлениями резистентного к терапии шока, нарастания проявлений ДВС-синдрома и клинической картины синдрома Уотерхауса-Фридериксена. Несмотря на весь комплекс проводимой интенсивной терапии и реанимационного пособия и протезирования витальных функций, наступила смерть ребенка спустя 18 часов после начала заболевания и 4 часа после поступления в специализированный стационар. При постмортальном морфологическом исследовании в качестве непосредственной причины смерти, диагностирован геморрагический инфаркт надпочечников, осложнивший течение фульминантного течения менингококковой инфекции. При постмортальном морфологическом исследовании показатель отека головного мозга составил 2,1%, что свидетельствует о наличии начальных признаках отека головного мозга и в совокупности с другими морфологическими и клиническими критериями, позволило объективно документировать экстракраниальный характер причины смерти.
Пример 2. Ребенок Р., 4 лет переносил генерализованную герпес-вирусную инфекцию, вызванную вирусом простого герпеса 1 типа с преимущественным поражением центральной нервной системы в виде менингоэнцефалита, клиническими проявлениями отека головного мозга, к исходу третьих суток госпитализации, несмотря на адекватную этиотропную и патогенетическую терапию, с развитием тяжелого отека и дислокации головного мозга, повлекших за собой смерть на 12 день заболевания. При постмортальном морфологическом исследовании выявлены отчетливые признаки отека головного мозга в виде значительного увеличения головного мозга в размерах, сглаженности извилин, уплощенности борозд, сдавленности боковых желудочков головного мозга, имевших щелевидный просвет, а также несомненные признаки дислокации головного мозга в виде вклинения стволовой части в большое затылочное отверстие с формированием отчетливой странгуляционной борозды на базальной поверхности головного мозга. При постмортальном морфологическом исследовании показатель отека головного мозга составил 8,4%, что свидетельствует о наличии тяжелого отека головного мозга с угрозой дислокации и в совокупности с другими морфологическими и клиническими критериями, позволило объективно документировать краниальный характер причины смерти.
Пример 3. Ребенок М., 1 года 3 месяцев умер дома при невыясненных обстоятельствах. Со слов матери, болен в течении 2 дней, отмечалось беспокойство ребенка, плохой аппетит, гипертермия до 38°С, позже - надрывный плач. После приема жаропонижающих препаратов ребенок уснул, утром мать обнаружила ребенка без признаков жизни. В материалах постмортального аутопсийного исследования указаны патологические изменения мягких мозговых оболочек в виде утолщенности, тусклости, отсутствуют достоверные сведения о прочих патологических изменениях центральной нервной системы. При гистологическом исследовании выявлен прогрессирующий гнойный менингоэнцефалит и прогрессирующая бактериальная бронхопневмония. При постмортальном морфологическом исследовании показатель отека головного мозга составил 8,8%, что в совокупности с другими морфологическими критериями, в отсутствие данных клинического наблюдения, позволило объективно документировать краниальный характер причины смерти.
Таким образом, применение предложенного способа позволяет существенно объективизировать ретроспективный анализ танатогенетической роли отека головного мозга при неблагоприятном течении нейроинфекционных заболеваний у детей без применения сложных трудозатратных методик, что определяет его эффективность и воспроизводимость.