Введение

Высокая распространенность и большая частота рецидивов определяют значимость грыж живота как хирургического заболевания [1]. До сих пор атрофия мышц остается тяжелым побочным эффектом лапаротомии вследствие как пересечения и последующего ремоделирования мышечных волокон, так и повреждения периферических нервов [2]. Формирование послеоперационной грыжи приводит к снижению силы мышц живота, обратно пропорциональному размеру грыжи [3], а наличие паховой грыжи связано со снижением биоэлектрической активности мышц (БЭА) даже на здоровой стороне [4].

Вместе с тем рандомизированные клинические исследования влияния герниопластики на функцию мышц живота к настоящему времени отсутствуют, и пока не может быть предложена оптимальная хирургическая тактика, учитывающая функцию мышц [5].

Отсутствие клинических исследований объясняется в том числе отсутствием надежных методов оценки структуры и функции мышц живота. Методом объективной оценки функционального состояния мышц, позволяющим регистрировать БЭА при помощи поверхностных или игольчатых электродов, является электромиография (ЭМГ). Преимуществами поверхностной (накожной) ЭМГ являются простота и неинвазивность, однако регистрируемые показатели зависят от целого ряда факторов — размера и формы электродов и межэлектродного расстояния, положения электродов по отношению к зонам иннервации и сухожилиям, толщины кожи и подкожной клетчатки, а также совпадения оси мышечных волокон с осью расположения электродов [6, 7]. Помимо этого, БЭА мышц живота не коррелирует с моментом силы, которую развивают мышцы [8]. Игольчатая ЭМГ является инвазивным методом, но даже выполненная под ультразвуковой навигацией, не позволяет надежно определить функциональный статус косых мышц. Вероятно, это связано с небольшими размерами тестируемого участка мышцы и мозаичностью поражения [9].

Ультразвуковые методы диагностики отличают неинвазивность и относительная доступность. Как правило, с их помощью у пациентов с вентральными грыжами определяют размеры грыжевых ворот, размеры одного из брюшек прямой мышцы живота, толщину его в покое и при максимальном сгибании туловища и соотношение этих показателей (коэффициент утолщения мышцы при сокращении). Кроме того, измеряют размеры белой линии живота и пупочного кольца в покое и при сгибании туловища [10]. В послеоперационном периоде оцениваются эхоструктура и эхогенность тканей передней брюшной стенки и наличие в зоне операции дополнительных образований [11].

В то же время в последние годы в связи с развитием и совершенствованием оборудования появляется возможность более детального ультразвукового исследования структуры и плотности мышц. В норме мышечная ткань гипоэхогенна с четкими эхогенными прослойками перимизия и эндомизия [12]; вид мышцы при поперечном сканировании получил название «звездной ночи». Мышечная дистрофия связана с распространенным замещением мышечных волокон жировой и фиброзной тканью. При ультразвуковом исследовании эхогенность мышечной ткани увеличивается, внутренний рисунок выглядит стертым и напоминает матовое стекло. При дальнейшем прогрессировании процесса эхогенность поверхностных слоев все более возрастает, и глубокие слои выглядят гипоэхогенными [13].

Чувствительность визуального анализа ультразвукового изображения на предмет мышечной патологии составляет около 70%; полностью количественный анализ увеличивает чувствительность до 92% [13]. Количественный анализ может быть проведен путем расчета эхогенности мышцы с использованием «серой шкалы» или анализа обратного рассеивания с калибровочным фантомом. При расчете эхогенности используемая программа обработки изображения присваивает белым и черным пикселям цифровые значения от 0 до 255. Низкие значения эхогенности соответствуют здоровой мышце [14].

Для качественной оценки плотности мышц в последние годы делаются попытки использования соноэластографии. При компрессионной соноэластографии неизмененная мышечная ткань окрашивается смешанным типом картирования с равномерным распределением эластичных и плотных зон [15]. При эластографии сдвиговой волной установлено, что на ранних стадиях атрофии жесткость мышцы уменьшается одновременно с увеличением содержания жировой ткани, а конечная стадия жировой инфильтрации сопровождается увеличением жесткости [16]. X. Wang и соавт. установлено, что жесткость прямой мышцы живота и мышц боковой стенки живота у пациентов с послеоперационными грыжами в покое статистически значимо выше, чем у обследованных контрольной группы, а глубокие мышцы — внутренняя косая и поперечная — статистически значимо тоньше, чем у обследованных контрольной группы [17]. Жесткость мышц линейно увеличивается при их сокращении [18], что позволяет использовать метод эластографии для оценки активности мышц, в том числе мелких и расположенных не поверхностно [19, 20].

Цель исследования — анализ БЭА и количественных сонографических параметров толщины и жесткости мышц живота у пациентов с патологией брюшной стенки в сравнении со здоровыми испытуемыми.

Материал и методы

Обследованы 23 добровольца и 8 пациентов с патологией брюшной стенки: 5 пациентов с послеоперационными вентральными грыжами срединной локализации, 1 пациент с рецидивом паховой грыжи, 1 пациентка с грыжей белой линии живота и 1 пациентка с диастазом прямых мышц живота. Характеристики обследованных групп приведены в табл. 1. Критериями исключения являлись наличие нервно-мышечных и ревматических заболеваний, переломы позвонков и оперативные вмешательства на позвоночнике в анамнезе, боль в поясничном отделе позвоночника, требующая лечения и нарушающая повседневную активность, постоянный прием глюкокортикостероидов.

Таблица 1. Общая характеристика исследованных групп

Ультразвуковое исследование проведено в B-режиме на сканерах Philips Lumify («Koninklijke Philips N.V.», Нидерланды) и SonoScape S20 («SonoScape MEDICAL Corp.», КНР) с использованием линейных датчиков в диапазоне частот 4—12 и 10,5—13 МГц соответственно. Обследуемые находились в положении лежа на спине с выпрямленными ногами. Измеряли максимальную толщину прямой мышцы живота кнутри от эпимизия на 2 см выше пупка при поперечном положении датчика. Толщину мышц боковой стенки живота измеряли по передней аксиллярной линии на середине расстояния между реберным краем и передней верхней остью подвздошной кости. Жесткость прямой мышцы живота оценивали при помощи компрессионной соноэластографии в конце спокойного выдоха. Вычисляли жесткость прямой мышцы живота относительно жесткости подкожно-жировой клетчатки.

Количественный анализ серошкального изображения прямой и косых мышц живота проводили при помощи программы ImageJ, находящейся в свободном доступе (Национальный институт здравоохранения, США). Настройки ультразвукового сканера оставались постоянными на протяжении всех исследований.

Регистрацию БЭА мышц живота проводили на электромиографе Dantec Keypoint («Alpine Biomed», Дания). При исследовании прямой мышцы живота электроды располагали на горизонтальной линии на 2 см выше пупка в месте максимальной толщины мышечного брюшка, определенной при ультразвуковом исследовании. Расположение накожных электродов при исследовании косых мышц соответствовало описанному в работе G. Boccia и соавт. [21]. Межэлектродное расстояние составляло 2 см. Регистрацию биоэлектрической активности прямых мышц проводили при подъеме головы и плечевого пояса в положении лежа с отрывом углов лопаток от кушетки; регистрацию биоэлектрической активности косых мышц проводили при максимальном произвольном напряжении брюшного пресса. Пробы выполняли дважды в течение 2—3 с. Анализировали медиану частоты ЭМГ-кривой и RMS — корень квадратный из среднего значения квадрата амплитуды сигнала.

Статистическая обработка проведена при помощи программы Statistica («TIBCO SoftWare Inc.», США). Состав групп по полу сравнивали при помощи критерия χ². По критерию Шапиро—Уилка большинство измеренных показателей не соответствовало критериям нормальности распределения, поэтому данные представлены в виде медианы и перцентилей, а сравнение двух групп проведено с использованием критерия Манна—Уитни. Для анализа зависимостей использовали коэффициент корреляции Пирсона. Результаты считали значимыми при p<0,05.

Результаты

Обследованные группы не различались по основным антропометрическим характеристикам (см. табл. 1). Ряд оцениваемых показателей статистически значимо связан с антропометрическими параметрами, однако сила связи во всех случаях по шкале Чеддока была слабой (табл. 2). У женщин были статистически значимо меньше, чем у мужчин, толщина поперечной мышцы живота (p=0,03), эхогенность внутренней косой мышцы живота (p=0,03), амплитуда БЭА внутренней и наружной косых мышц (p=0,0008 и 0,004 соответственно) и большей частота ЭМГ-кривой внутренней косой мышцы (p=0,007).

Таблица 2. Корреляция измеряемых показателей с антропометрическими параметрами у испытуемых контрольной группы (R). Выделены значения, для которых p<0,05

Обследованные пациенты обеих групп статистически значимо различались по толщине поперечной мышцы живота с одной из сторон и амплитуде БЭА прямых мышц с обеих сторон, косых мышц с одной стороны и частоте БЭА наружной косой мышцы живота (табл. 3).

Таблица 3. Электрофизиологические и сонографические характеристики мышц живота в исследованных группах. Выделены значения, для которых p<0,05

У пациентов с патологией брюшной стенки отсутствовала зависимость между эхогенностью прямой мышцы живота и ее толщиной, у испытуемых контрольной группы эхогенность прямой мышцы живота была обратно пропорциональна ее толщине (R= –0,67, p<0,05), (рис. 1, а, б). Относительная жесткость прямой мышцы живота не коррелировала с ее толщиной и эхогенностью ни в одной из групп.

Рис. 1. Взаимосвязь между толщиной m. rectus abdominis и ее эхогенностью у пациентов группы сравнения (а) и контрольной группы (б).

Обсуждение

G. Rankin и соавт., N. Tahan и соавт. получили нормативные данные толщины мышц живота при ультразвуковом исследовании на большой группе испытуемых. У лиц обоих полов соблюдался порядок убывания толщины мышц: прямая > внутренняя косая > наружная косая > поперечная, который авторы предлагают использовать для выявления селективной мышечной атрофии [22, 23]. В настоящей работе указанный порядок соблюдался не всегда даже в контрольной группе, вероятно, из-за более старшего возраста и большего веса испытуемых.

J. Nijboer-Oosterveld и соавт. дополнительно определены нормативные показатели эхогенности прямой мышцы живота и их зависимость от возраста и роста. Начиная с 50 лет, эхогенность увеличивается по мере прогрессирования возраст-зависимого фиброза, причем мышцы живота более чувствительны к возрастной атрофии, чем мышцы конечностей. Ожирение приводит к увеличению и толщины подкожно-жирового слоя, и содержания жира в мышце. Однако, несмотря на большее затухание ультразвуковой волны в подкожном слое, эхогенность прямой мышцы живота у полных людей увеличена [24].

Толщина мышц живота, кроме поперечной, эхогенность и жесткость прямой мышцы живота в группе сравнения и контрольной группе не различалась. Вместе с тем выявлена зависимость между эхогенностью и толщиной прямой мышцы у испытуемых контрольной группы. У людей без вентральных грыж увеличение толщины мышцы и снижение ее эхогенности происходит параллельно по мере увеличения нагрузки; у пациентов с вентральными грыжами изменение толщины мышцы, вероятно, в большей степени вызвано ее механическим латеральным смещением. В исследованиях на животных показано, что косые мышцы при формировании вентральной грыжи претерпевают те же морфологические изменения, что и длительно нефункционирующие скелетные мышцы: патологический фиброз, увеличение содержания коллагена и изменение распределения различных типов мышечных волокон [25]. Однако, по данным K. Jensen и соавт., гистологическое строение прямой мышцы живота у пациентов с послеоперационными грыжами и здоровых людей не различается, и уменьшение силы сокращения мышцы связано с ее механической дисфункцией из-за латерального смещения [26].

Структура мышц живота, определяемая при ультразвуковом исследовании, у пациента с послеоперационной грыжей (рис. 2) и соответствующего по основным антропометрическим параметрам обследуемого из контрольной группы (рис. 3) значительно различается, что тем не менее не находит отражения в показателях эхогенности. В настоящее время ведется разработка более чувствительных методов количественной оценки микроструктуры мышечной ткани, включающая в себя математический анализ пространственного распределения пикселей различной интенсивности. В предварительных исследованиях эти методы позволили дифференцировать первично-мышечный и нейрогенный процесс в мышце [13].

Рис. 2. Ультразвуковое изображение мышц живота пациента П., 70 лет, с послеоперационной вентральной грыжей срединной локализации.

а — панорамное изображение передней стенки живота. Расстояние между краями прямых мышц живота 11,1 см; б — прямая мышца живота в режиме серой шкалы. Нарушение внутренней эхоструктуры мышцы в виде стертости мышечного рисунка; в — мышцы боковой стенки живота в режиме серой шкалы. Нарушение внутренней эхоструктуры мышцы в виде стертости мышечного рисунка; г — прямая мышца живота в режиме компрессионной соноэластографии. Практически однородное низкоэластичное окрашивание мышцы. Фото авторов.

Рис. 3. Ультразвуковое изображение мышц живота испытуемого К., 69 лет.

а — прямая мышца живота в режиме серой шкалы; б — мышцы боковой стенки живота в режиме серой шкалы. Четкая внутренняя эхоструктура мышцы; в — прямая мышца живота в режиме компрессионной соноэластографии. Окрашивание с преобладанием низкоэластичных зон. Фото авторов.

Другой группой потенциально информативных методов является анализ мышечного сокращения. Метод отслеживания дифракционных пятен (speckle tracking) применяется в эхокардиографии для определения региональных тканевых скоростей, деформации и скорости деформации в любых направлениях [27]. Он признан надежным для оценки внутримышечного паттерна активации в двуглавой мышце плеча и надостной мышце у здоровых испытуемых [28, 29]. В работе G. Peterson и соавт. показано, что с помощью этого метода можно обнаруживать низкую активность задней группы мышц шеи (<40% максимального произвольного сокращения) [30].

У пациентов с патологией брюшной стенки выявлено снижение амплитуды БЭА мышц живота по сравнению с испытуемыми контрольной группы, что соответствует данным литературы [31]. По данным А.Д. Тимошина и соавт., восстановление нормальной анатомии брюшной стенки путем протезирующей герниопластики приводит к статистически значимому увеличению интенсивности ЭМГ-активности мышц живота при неизменности частотных характеристик [32].

Заключение

Ультразвуковые методы исследования характеризуются неинвазивностью и высокой чувствительностью, однако необходимы дальнейший набор нормативных данных и внедрение новых методов анализа функции и микроструктуры мышц.

На сегодняшний день в герниологии используют морфометрические методы оценки как размера грыж, объема грыжевого содержимого (мультиспиральная компьютерная томография, магнитно-резонансная томография), так и соотношения с редуцированным объемом брюшной полости, позволяющие оценить потерю домена при грыжах живота и учесть эти изменения при подготовке и выполнении герниопластики. Однако до последнего времени отсутствовали методы объективной неинвазивной оценки состояния мышц передней брюшной стенки и их функции, утраченных в той или иной мере вследствие грыжевой болезни, а также возможность оценить изменения функционального состояния мышц после оперативного лечения грыж живота.

Комплексная неинвазивная оценка, возможно, позволит в дальнейшем целенаправленно выбирать варианты герниопластики с таргетной послойной реконструкцией скомпрометированных мышц с учетом выявленных нарушений их структуры и функции или, наоборот, обосновать отказ от мышечно-фасциальной реконструкции.

Электромиография и ультразвуковые исследования являются перспективными методами не только качественной, но и количественной оценки состояния мышц живота, что особенно важно при грыжевой болезни.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Фадеева Ю.В., Черепанин А.И.

Сбор и обработка материала — Фадеева Ю.В., Черепанин А.И., Шеров Р.Р.

Статистический анализ данных — Фадеева Ю.В.

Написание текста — Фадеева Ю.В., Черепанин А.И.

Редактирование — Негребов М.Г., Шеров Р.Р.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of interest.