Введение

Интерес к изучению строения тела человека всегда сопровождал развитие человечества. Первые анатомические описания принадлежат Гиппократу, и уже Аристотель и Герофил углубили анатомические изыскания, чем задали тон бесчисленному множеству подобных исследований [1, 2].

В старейших медицинских университетах Европы старались изучать анатомию при помощи нативного материала. Так, в университете Монпелье проводились публичные вскрытия [3]. Однако средневековая схоластика и некоторые культурные особенности того времени возвели в культ изыскания Галена, что надолго законсервировало анатомию как отрасль медицинских исследований. Считается, что современная анатомия берет свое начало в XVI веке в связи с созданием Андреасом Везалием первого полноценного учебника по анатомии, в котором тот пересмотрел значительное количество прежних утверждений об анатомии человека [2].

При этом само преподавание анатомии старались ориентировать, когда это было возможно, на наглядные и практические пособия. В этом деле значительную роль сыграли анатомические театры при медицинских учебных заведениях. Они внесли неоценимый вклад в дело становления врачевания как науки, объемлющей человеческое естество во всех его телесных проявлениях, несмотря на то что приготовление анатомических препаратов было делом неблагодарным и опасным.

Развитие анатомической науки и музейного дела происходило взаимно: инновация или открытие в одном направлении порождало новые тенденции в другом. Многовековой, неистощимый интерес талантливых исследователей, способных выдержать напор суеверий и предрассудков, позволил создать и сохранить анатомические музеи, доступные изначально студентам и врачам-специалистам, а позднее — широкой публике.

Классическими и широко известными являются тератологические экспонаты в голландских анатомических музеях, среди которых наибольшую известность для отечественного читателя имеет собрание препаратов Фредерика Рюйша, ныне хранящееся в Кунсткамере в Санкт-Петербурге [4]. Эти и другие собрания анатомических редкостей наравне с демонстрацией препаратов нормальной, топографической и патологической анатомии служат подспорьем как для исследователей, так и для врачей различных специальностей.

Развитие типографии и литографии предоставило возможность медицине создавать обширные сборники иллюстрированных материалов и распространять их по меньшей мере в научной и медицинской среде. Еще Андреас Везалий в своем фундаментальном труде «De humani corporis fabrica» заложил традицию анатомических иллюстраций, чья коллекция пополняется новыми великолепными образцами по сей день [5].

Итак, становится очевидным, что анатомическая наука могла достигнуть высочайшего развития только в случае соединения трех краеугольных камней в деле приготовления и распространения медицинских препаратов: во-первых, современной методологии препарирования, позволяющей сохранять орган в практически первозданном состоянии; во-вторых, современной музейной техники, позволяющей подготовить препараты таким образом, чтобы их визуальные свойства сохранялись сколь угодно длительное время; в-третьих, перенос увиденного на бумагу и создание изображений, максимально приближенных к оригиналу.

Именно Николаю Ивановичу Пирогову было суждено проделать титанический труд по объединению этих трех компонентов в единое целое и вознести науку о строении человеческого тела на небывалые высоты. Еще в 1859 г. Н.И. Пирогов издал первый анатомический атлас, удостоенный Демидовской премии и высоко оцененный за рубежом [6], под названием «Топографическая анатомия, иллюстрированная разрезами, проведенными через замороженное тело человека в трех направлениях» или, как назвал метод сам Пирогов, «Ледяная анатомия». Труд Пирогова издавался с 1852 по 1859 г. с приложением в виде атласа на латыни из 216 таблиц. В нем Н.И. Пирогов подробно изложил методику распила замороженного тела послойно на множество параллельных дисков — поперечных, продольных, переднезадних либо косых со строго определенной толщиной. Таким образом, атлас по «Ледяной анатомии» довел до совершенства все предыдущие научные изыскания по сравнительной анатомии и по праву закрепил за своим создателем славу основателя топографической анатомии.

Великий анатом писал: «На всем теле, которое мы изображаем разделенным на множество дисков при помощи проведенных в одном направлении сечений, отдельные диски, исследованные порознь, нисколько не дают точного знания о расположении органов. Если же представить, что все диски одного и того же участка в различных телах, распиленных в трех направлениях, расположены один после другого в том самом порядке, в котором они рассекались, то можно не сомневаться, что эти диски, будучи рассмотренными в совокупности, дадут нам понятие и о расположении, и о соединении, и о внешнем виде частей тела» [7].

Наследие Н.И. Пирогова не только составляет бесценное прошлое нашей медицины, но и ее настоящее и будущее. Модификации, предлагаемые и внедренные нами, сохраняют достижения «Ледяной анатомии» в ее классическом виде и углубляют их прикладной смысл.

Цель исследования — модифицировать методику Н.И. Пирогова, исходя из возможностей современного оборудования, а также разработать способ сохранения полученных распилов для демонстрации их в качестве музейных препаратов и наглядных учебных пособий.

Материал и методы

На базе морфологического музея Научно-исследовательского института морфологии человека им. акад. А.П. Авцына ФГБНУ «Российский научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского» был модифицирован метод «Ледяной анатомии» Н.И. Пирогова. В качестве материала для препарирования был взят материал, представленный 12 ампутированными конечностями (8 нижних, 4 верхних). Прежде чем производилось распиливание, часть из них (6 нижних, 3 верхних конечности) фиксировали в 10% нейтральном забуференном формалине. Ампутационный материал замораживали в морозильной камере в течение суток, после чего при помощи ленточнопильного станка JET модели JWBS-10S осуществляли распиливание в заданной плоскости.

Помимо ампутированных конечностей в рамках исследования проводили препарирование архивного музейного плодного материала на разных сроках гестации (6 плодов). Плоды предварительно фиксировали в 10% нейтральном забуференном формалине.

Затем распилы проходили химическое обезжиривание посредством выдерживания в ацетоне в течение 2—3 сут в зависимости от размеров препарируемого объекта. Часть материала просветляли посредством выдерживания в абсолютированном ксилоле в период от 1 нед до 3 мес, что также зависело от размеров объекта. Просветленность материала оценивали визуально.

После этого препараты заключали в специальную эпоксидную смолу для толстослойной заливки по собственной методике. Компоненты эпоксидной смолы смешивали согласно заводской инструкции, заключение проводили в силиконовых формах соответствующего размера. После отверждения эпоксидной смолы препарат был готов к экспонированию.

Результаты

Нивелируя все перечисленные недостатки классических методов сохранения, мы разработали метод приготовления, сохранения и экспонирования макропрепаратов, в том числе распилов, сделанных по прообразу метода Н.И. Пирогова, включающий заключение фиксированных и обезжиренных органов, органокомплексов и топографических областей в прозрачную специальную эпоксидную смолу для толстослойной заливки. Она представляет собой соединение олигомеров, которые после смешивания в результате химических реакций превращаются в связанный полимер. В жидком состоянии специальная эпоксидная смола обладает достаточной текучестью, что позволяет придать необходимую форму при изготовлении анатомического препарата. В твердом состоянии она водонепроницаема, обладает относительно небольшим весом, стойкостью к химическим и термическим воздействиям, а также прочностью по шкале Мооса в 3—3,5, что является достаточно высоким показателем среди пластмасс. Выдающиеся прочностные свойства специальной эпоксидной смолы сочетаются с полной прозрачностью. Таким образом, именно эпоксидная смола стала основой нашего метода сохранения топографических распилов по Н.И. Пирогову.

Перед тем как заключить макропрепарат распила в эпоксидную смолу, его требуется обезжирить при помощи ацетона, а затем высушить при температуре 40 °C практически до сухого состояния. Эта процедура не влияет на цвет и размер самого препарата, так как помимо ацетона в работе мы также использовали другие вещества (например, изопропиловый спирт), сохраняющие изначальные свойства препарата. Для того чтобы получить ровные препараты с хорошей визуализацией со всех сторон, подготовленный препарат помещали в силиконовые формы разных размеров, подходящие под параметры каждого отдельного препарата, и заливали эпоксидной смолой. После полного отверждения готовый препарат пригоден к экспонированию без дополнительных манипуляций.

При помощи ленточнопильного станка JET модели JWBS-10S (рис. 1) нами были получены 116 распилов ампутированных конечностей: 82 распила нижних конечностей (рис. 2, а) и 34 распила верхних (рис. 2, б); часть из них была предварительно просветлена: 10 распилов нижних конечностей и 10 распилов верхних. Методика просветления позволяет выявить особенности мышечно-суставного аппарата (рис. 3, а), а также визуализировать сосудисто-нервные пучки и сосудистые сети (рис. 3, б). В эпоксидную смолу было заключено 24 распила верхней конечностей и 13 распилов нижних конечностей, в том числе 4 и 3 просветленных образца соответственно. Серийное распиливание с небольшим шагом пилящего полотна в отношении одного участка органа или топографо-анатомического региона позволяет проводить сравнительное исследование на относительно гомогенном и сходном по морфологическим характеристикам материале (рис. 4, а, б). Среди ампутированных конечностей часть (11 нижних и 2 верхних) была ампутирована в связи с COVID-ассоциированным тромбозом. Эту группу материала выделяли отдельно (рис. 5).

Рис. 1. Модель ленточнопильного станка JWBS-10S, примененного в исследовании.

Рис. 2. Нефиксированный поперечный распил нижней конечности на уровне нижней трети голени (а) и сагиттальный распил верхней конечности на уровне локтевого сустава после фиксации в формалине (б).

Рис. 3. Просветленный поперечный распил нижней конечности на уровне средней трети бедра (а) и просветленный сагиттальный распил нижней конечности на уровне стопы с визуализацией внутрикостной сосудистой сети (б).

Рис. 4. Сагиттальный распил коленного сустава с захватом бедренной, большеберцовой костей и надколенника (а); просветленный сагиттальный распил коленного сустава с захватом бедренной, большеберцовой костей и надколенника (б); образец сагиттального распила плода с отпрепарированными конечностями (в) и образец сагиттального распила плода (г).

Рис. 5. Распил фиксированной нижней конечности на уровне средней трети бедра с выраженным тромботическим поражением сосудов (а) и распил нативной нижней конечности на уровне средней трети бедра с тромботическим поражением сосудов и участками ишемического поражения мышечной ткани (б).

Также отдельно препарировали плодный материал, взятый из фондохранилища препаратов морфологического музея. Среди плодов 4 препарировали в фиксированном виде, 2 проходили процесс просветления согласно авторской методике (см. рис. 4, в, г). Топографические распилы осуществляли во всех анатомических плоскостях с целью наиболее полной визуализации плодных структур (рис. 6).

Рис 6. Распил плода, сделанный при помощи ленточнопильного станка, демонстрирующий основные органокомплексы, полости и осевой скелет (а) и распилы различных топографических регионов плода (б).

Фиксированный и нативный материал препарировался и обрабатывался отдельно, что позволило провести некоторое практическое сравнение процесса и результата препарирования.

Обсуждение

Таким образом, внедрение достижений науки и техники наряду с применением новых методологических подходов позволило реактуализировать классический метод «Ледяной анатомии» Николая Ивановича Пирогова. Классическим инструментом «Ледяной анатомии» являлась пила краснодеревщиков, которая ввиду больших габаритов была неудобна для макропрепарирования в целом, в то время как выделение интактных тонких структур было и вовсе невозможно. Современная ленточнопильная техника позволяет производить тонкие (до 1 см) и очень тонкие (0,2—0,4 см) распилы, ориентируясь в любой анатомической плоскости, в том числе под углом. Мы применили ленточнопильный станок JWBS-10S, использование которого дает возможность прицельно отмерять толщину распила, что позволяет нивелировать колебания размеров готовых препаратов и без ошибки выделять необходимые топографо-анатомические регионы. Кроме того, малая толщина пилящего полотна позволяет препарировать мелкие органы и структуры, небольшие участки тел, а также плодный материал с шагом распила до 0,2 см. Это открывает совершенно новую плоскость применения классического метода [8].

Посмертная диагностика и изучение некоторых врожденных аномалий плода возможны только при сохранении топографии затронутых органов, что актуально в изучении анатомических основ перинатальной патологии и фетальной хирургии. Интенсивное развитие медицины в целом требует подробного топографо-анатомического обоснования и детальных сведений по анатомии внутренних органов и структур плода в норме и при различных аномалиях строения. Такой уровень препарирования замороженного плодного материала стал доступен благодаря внедрению современного оборудования.

Помимо этого «Ледяная анатомия» позволяет визуализировать характер, локализацию и распространенность тромбогенных осложнений, в том числе при COVID-19. Фундаментальные медицинские исследования по своему существу требуют высочайшей точности при работе с клиническим или экспериментальным материалом. Четкое представление полной картины формирования систем органов помогает находить причины возникновения различных патологий развития и подходы к их лечению.

Современные инструментальные, лучевые и сканирующие методы исследования достаточно подробно визуализируют прижизненное строение органов, однако имеют высокий процент погрешности и подчас из-за технических ограничений не всегда позволяют точно выявить некоторые патологические процессы.

Тромбогенные осложнения, вызванные различными заболеваниями, а также самостоятельно возникшие тромботические поражения различных сосудов могут проявляться такими опасными состояниями, как тромбоз глубоких вен и тромбоэмболия легочной артерии. Тромбообразование в артериальном звене большого круга кровообращения является патогенетической основой эмболизации конечных ветвей множества сосудов, что потенциально приводит к ишемии и инфаркту органов, ассоциированных с пораженным сосудом. Итак, применение «Ледяной анатомии» позволяет макроскопически оценить выраженность тромботического поражения сосудов в любом участке сосудистого русла с учетом сохранения интактных характеристик топографического региона. Стоит отметить, что ранее оценка тромбоза и посттромботических осложнений при применении метода «Ледяной анатомии» не производилась [9].

Неоспорим вклад «Ледяной анатомии» и Н.И. Пирогова в развитие топографии сосудов. Так, нами разработан и применен метод для достижения более наглядной демонстрации сосудисто-нервных пучков, что позволяет не только отчетливо визуализировать их топографию, но и оценить детальные особенности строения мелких сосудистых ветвей.

С целью визуализации сосудов в полученных по нашему методу распилах был применен метод просветления тканей путем выдерживания препаратов в ксилоле сроком до 3 мес. Это позволило демонстрировать сосуды, обычно расположенные в толще соединительнотканных структур. Интересной находкой было также обнаружение внутрикостной сосудистой сети при использовании нашей методики.

С точки зрения подготовки и переподготовки медицинских кадров различных специальностей требуется не только адаптация классических методик преподавания под современные условия, но и совершенствование техники препарирования и сохранения готовых анатомических препаратов. Высокая наглядность распилов замороженных частей тела или целых органов сама по себе неоспоримое достижение Н.И. Пирогова в деле макропрепарирования и подготовки наглядных анатомических пособий для студентов-медиков, ординаторов и практикующих хирургов. Проблема длительного сохранения биоматериала без потери его свойств решается различными способами. Многообразие применяемых растворов-консерваторов, специальных сред для хранения препарата, а также методических пособий, поясняющих правила поддержания условий, необходимых для дальнейшего поддержания сохранности препарата, сами являют свидетельство методологических трудностей и теоретических сложностей, связанных с проблемой длительного сохранения биопрепаратов. В отношении препаратов, полученных в рамках «Ледяной анатомии», очевидно, что поддерживать замороженное состояние препарата длительное время при работе с ним вне условий морозильной камеры невозможно. Значит, при длительном использовании препаратов неизбежно возникнут отклонения от его интактной анатомии и топографии, связанные с тактильным контактом при изучении, перекладыванием при замене консервирующего раствора или транспортировкой. Это диктует такие условия пользования препаратами, которые несовместимы с удобством и качеством образовательного процесса. Вопрос длительного использования приготовленных распилов при сохранении их визуальных свойств оказался ключевым в деле развития и применения «Ледяной анатомии».

Классическая методика имела ограничение, связанное с последующим сохранением макропрепарата. В эпоху Пирогова ведущими методами длительного сохранения биоматериала был метод сохранения в консервирующем растворе. Существует множество методик, посвященных сохранению в консервирующих средах, однако они обладают рядом общих недостатков, делающих регулярное использование сохраненных материалов неудобными или недоступными для регулярного использования в учебных или научных целях. Нами предложен метод заключения готового макропрепарата в специальную эпоксидную смолу для толстослойной заливки, что, с одной стороны, позволяет сохранять его в течение неограниченного времени без регулярной замены консервирующих компонентов, а с другой, делает доступным визуальному восприятию без искажений и в любое время. Одним из преимуществ предложенного метода является возможность предварительной обработки биоматериала, будь то специализированный метод окраски или выдерживание в специальных растворах, придающих биоматериалу новые визуальные свойства, с целью намеренного подчеркивания тех или иных свойств.

Распилы, проведенные Н.И. Пироговым, изначально перерисовывались художниками на камни. Нами же был разработан метод сохранения самого распила при сохранении наглядности и удобства использования препарата. Несомненно, классические методы сохранения макропрепаратов могли бы быть полезными в этом деле, однако они не подходят для демонстрации тонких распилов, так как во время экспонирования такой структуры возможны складывание и оседание под собственным весом и, как следствие, нарушение целостности среза, а также увядание самого препарата с течением времени. Кроме того, за подобными препаратами необходим уход, подчас дорогостоящий. Своевременная замена растворов является неотъемлемой частью содержания подобных препаратов, что создает потребность в специально обученном персонале и постоянном пополнении запасов высокотоксичных реактивов в учебном заведении или в специализированном музее.

Как указано ранее, мы разработали метод приготовления, сохранения и экспонирования макропрепаратов, в том числе распилов, сделанных по прообразу метода Н.И. Пирогова, включающий заключение фиксированных и обезжиренных органов, органокомплексов и топографических областей в прозрачную специальную эпоксидную смолу для толстослойной заливки.

Следует отметить, что преимущество применения эпоксидной смолы в рамках авторской методики перед методом пластинации состоит в том, что масса эпоксидной смолы не нагнетается в ткани и структуры биологического материала, и это позволяет сохранить его интактный вид, в том числе при использовании компьютерной томографии [10].

Нынешнее состояние науки и техники отчетливо дает понять: морфологические методы все еще остаются незаменимыми. Это создает потребность в использовании качественных патологоанатомических препаратов для оценки тех или иных патологических процессов, а также для создания наглядных пособий и атласов, что особенно важно при изучении относительно новых, ранее плохо изученных патологий.

Заключение

Коллектив авторов в настоящей статье представляет промежуточные итоги работы, проделанной за период научно-практических исследований с целью внедрения инновационных методик в музейное дело, связанное с анатомическим препарированием. Применение новых методов химической обработки с целью сохранения цвета, формы, консистенции препаратов или придания им новых свойств, например, прозрачности соединительнотканных структур, внедрение разработанного метода сохранения препаратов при помощи заключения в эпоксидную смолу на каждом шагу подтверждали прозорливость, острый ум и глубину таланта Николая Ивановича Пирогова, чей классической метод «Ледяной анатомии» стал неоценимым подспорьем в деле приготовления анатомических препаратов и незаменимым прообразом для дальнейших модификаций.

Полученные препараты не требовали приготовления многокомпонентных высокотоксичных растворов, специальной посуды для экспонирования и других затрат на изготовление классических анатомический музейных препаратов. Препараты, приготовленные таким методом, обладают относительно низкой себестоимостью, так как для их создания требуется лишь несколько силиконовых форм, стандартные растворители и эпоксидная смола. При этом такие препараты более долговечны, так как для их сохранения не требуется замена составляющих консервирующих среду веществ, а сам анатомический распил не теряет свои свойства в силу полной герметичности сохраняющей среды. Кроме того, распил плотно фиксирован в толще полимера и не требует дополнительных методов поддержки, его удобно транспортировать при необходимости, удобно держать в руках при изучении и, соответственно, удобно хранить.

Для экспонирования подобных препаратов в зависимости от формы и толщины эпоксидного слоя можно прибегать к различным подставкам или же экспонировать без применения сторонних приспособлений.

Таким образом, способ сохранения распилов по модифицированному методу Н.И. Пирогова с использованием эпоксидной смолы является наиболее экономичным, практичным и эстетичным. Комбинирование предложенных методов, а также дальнейшее внедрение в практику макропрепарирования современных материалов, инструментов и технических средств представляет собой столбовую дорогу в сфере макроморфологических исследований.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — М.В. Мнихович, И.А. Ширипенко, М.В. Лозина, Т.В. Безуглова, О.А. Сидорова, А.А. Солдатова

Сбор и обработка материала — И.А. Ширипенко, М.В. Мнихович, М.В. Лозина

Написание текста — И.А. Ширипенко, М.В. Лозина

Редактирование — М.В. Лозина, Б.В. Малыгин, В.А. Кузнецов, П.А. Ахсанова, С.И. Усманов, П.О. Доброноженко

Participation of authors:

Concept and design of the study — M.V. Mnikhovich, I.A. Shiripenko, M.V. Lozina, T.V. Bezuglova, O.A. Sidorova, A.A. Soldatova

Data collection and processing — I.A. Shiripenko, M.V. Mnikhovich, M.V. Lozina

Text writing — I.A. Shiripenko, M.V. Lozina

Editing — M.V. Lozina, B.V. Malygin, V.A. Kuznetsov, P.A. Akhsanova, S.I. Usmanov, P.O. Dobronozhenko

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.