Способ изготовления анатомических препаратов головного мозга человека с инъекцией сосудов цветным силиконом (техническое описание)

Список сокращений

ВСА — внутренняя сонная артерия

ВЯВ — внутренняя яремная вена

ТМО — твердая мозговая оболочка

Изучение анатомии центральной нервной системы является неотъемлемой частью в обучении нейрохирургов. Разработка новых и оптимизация существующих нейрохирургических доступов всецело зависят от детального изучения топографической анатомии головы и шеи на секционном материале. Окрашивание сосудов артериальной и венозной систем на секционном материале помогает детализировать васкуляризацию анатомических структур головного мозга.

В мировой литературе [1—6] описаны различные способы изготовления анатомических препаратов головного мозга человека с окраской сосудистого русла или альтернативной модели — голова коровы. Известные способы характеризуются значительными техническими сложностями и длительностью изготовления препаратов.

Нами разработан быстрый способ изготовления анатомических препаратов головного мозга человека с инъекцией артериальных и венозных сосудов силиконом разного цвета.

Данная методика защищена патентом на изобретение РФ № 2621419 «Способ визуализации артериальных и венозных сосудов основания черепа и головного мозга человека для их топографоанатомического исследования» [7].

Материал и методы

Для изготовления препарата головного мозга человека с окрашиванием артериальных и венозных сосудов используется нефиксированный, цельный труп (голова не отсекается от тела), без патологии ЦНС, не позднее 48 ч после смерти.

Основные этапы изготовления препаратов.

1. Канюлирование магистральных сосудов шеи

На шее трупа в промежутке 1,5—2 см выделяются магистральные сосуды шеи (общие сонные артерии, внутренние яремные вены), которые берутся на зажимы. Выделенные внутренние сонные артерии (ВСА) канюлируются мягкими пластиковыми трубками соответствующего диаметра длиной около 15 см. Трубки со срезанным под углом 45° концом вставляются в просвет сосуда до упора (ориентировочно — до входа сосуда в основание черепа). Аналогично канюлируются внутренние яремные вены (ВЯВ). Трубки фиксируются в сосудах лигатурными шелковыми швами для обеспечения водонепроницаемости и предотвращения их случайного выхода из сосуда.

Диаметр трубки должен максимально соответствовать диаметру кровеносного сосуда для минимизации сопротивления при промывании сосудистого русла, а также для предотвращения противотока при последующих этапах окраски сосудистого русла силиконом.

2. Промывка артериальной и венозной систем

Промывка сосудов артериальной и венозной систем является важным этапом в изготовлении препарата. Помимо очищения сосудистого русла от сгустков крови, это позволяет выявить индивидуальные анатомические особенности артериальной и венозной систем.

Промывка начинается с введения прохладной воды в правую ВСА (с помощью 50 см³ шприца) до появления чистых промывных вод из левой ВСА. Затем так же промывается левая ВСА до появления чистых промывных вод из правой ВСА. Далее подобным образом промывается венозное русло, начиная с правой ВЯВ.

Венозная система имеет бо́льшую емкость по сравнению с артериальной. Ее промывка без предыдущей промывки артериальной системы может способствовать повышению сопротивления в артериальной системе и препятствовать необходимому удалению сгустков крови из просвета сосудов. Для хорошей промывки сосудистого русла и освобождения его от кровяных сгустков достаточно 1500—2000 мл проточной воды. Ключевым моментом промывки сосудистого русла является оценка проходимости и анатомической вариабельности сосудов артериального круга большого мозга (виллизиева круга). В том случае если при промывке одной из ВСА промывные воды выходят из контралатеральной ВСА, это значит, что А1-сегмент состоятелен и имеется передняя соединительная артерия. Во время промывки артериального русла для обеспечения промывки задних соединительных артерий, вертебробазилярной системы и открытия потенциальных анастомозов важно регулировать поток воды, а именно: при промывке правой ВСА периодически пережимать левую ВСА и, наоборот, — пережимать правую ВСА при промывке левой ВСА. При промывке венозной системы каждая из ВЯВ также периодически пережимается для лучшего результата. После появления чистых промывных вод из противоположных сосудов рекомендуется, для предотвращения возможного отека вещества головного мозга, промыть сосудистое русло гипертоническим раствором NaCl 3—5% объемом 400—500 мл.

3. Приготовление раствора окрашенного силикона и заполнение им артериальной и венозной систем

В сосудистое русло вводится комплексный раствор, который состоит из силиконовой резины (резина силиконовая белая, основа Lasil 3133, «Dow Cornig», Германия), силиконового масла-растворителя («Dow Cornig», Германия) и пигмента: красного пигмента Silastic LPX 2002 red («Dow Cornig», Германия) и синего пигмента Silastic LPX 5019 Blue («Dow Cornig», Германия). Красный пигмент используется для окрашивания артериальных сосудов, синий — венозных (рис. 1).

Рис. 1. Неотсеченная голова кадавера. Катетеры соответствующего диаметра вставлены в левую и правую внутренние сонные артерии (лВСА, пВСА), левую и правую яремные вены (лВЯВ), пВЯВ).

Соотношение резины белой силиконовой, силиконового масла-растворителя и окрашивающего пигмента составляет 1:1:0,05 соответственно, данное соотношение получено эмпирически в ходе серий экспериментов и позволяет в дальнейшем получить комплексный раствор с оптимальной динамической вязкостью и текучестью.

В зависимости от задач исследования комплексным раствором инъецируется артериальная, венозная или обе сосудистые системы.

После приготовления комплексного раствора за 30—60 с до введения в сосудистое русло в него добавляется отвердитель Lasil 81-VF NW («Dow Cornig», Германия) в соотношении 1:0,06.

Необходимо фиксировать шприц резьбовым коннектором с трубкой — для предотвращения соскальзывания шприца во время нагнетения силиконовой массы. Комплексный раствор красного цвета шприцем объемом 50 см³ вводят в правую ВСА через предварительно установленный катетер, избегая попадания воздуха в сосуд, до момента появления окрашенного силикона из левой ВСА. Затем левый сосуд пережимают и вводят еще около 10 мл силиконовой массы (для обеспечения заполнения ипсилатеральной ВСА и вертебробазилярной системы). В случае разобщенного виллизиева круга (недоразвития или отсутствия передних и/или задних соединительных артерий) переток комплексного раствора из одной внутренней сонной артерии в другую становится практически невозможным. В этом случае для полноценного двустороннего заполнения сосудистого русла головы (основание черепа и головной мозг) комплексный раствор необходимо вводить последовательно в обе внутренние сонные артерии. Процедура повторяется с контралатеральной стороны, после чего обе ВСА, заполненные силиконом, пережимаются.

Для заполнения венозной системы окрашенный в синий цвет силикон шприцем объемом 50 см³ вводится через правую ВЯВ до момента появления силикона из левой ВЯВ, после чего процедура повторяется, начиная с левой ВЯВ.

В случае недостаточного сообщения системы левой и правой ВЯВ необходимо проводить последовательное раздельное введение комплексного раствора в левую и правую ВЯВ. Во время введения комплексного раствора для полноценного заполнения сосудов силиконом необходимо пережимать контралатеральные сосуды.

Общий объем комплексного раствора, вводимого в ВСА, составляет около 60—80 мл, а вводимого в ВЯВ — около 80—100 мл. Нами экспериментально установлено, что введение комплексного раствора в артериальное сосудистое русло надо осуществлять под давлением 290—380 мм рт.ст., а в венозное русло — 220—260 мм рт.ст., именно такое давление необходимо для полноценного заполнения артериальной и венозной систем без риска повреждения стенок сосудов и предотвращения выхода комплексного раствора за пределы сосудистого русла.

Правильно выполненная процедура позволяет получить тотальное заполнение сосудистого русла, включая диплоические вены черепа. Через 40—60 мин введенный комплексный раствор затвердевает и можно приступать к диссекции.

При необходимости выделяют головной мозг из полости мозгового черепа: производится круговой распил черепа максимально близко к основанию, свод черепа отделяется; базальная ТМО по возможности полностью отсепаровывается от внутреннего основания черепа, пересекаются черепные нервы и магистральные сосуды. Ствол головного мозга отсекается на уровне большого (затылочный) отверстия, после чего головной мозг вместе с отсепарованной ТМО извлекается из полости черепа. Очень важно максимально сохранить базальную твердую мозговую оболочку для поддержания прижизненной анатомической формы головного мозга (рис. 2, 3).

Рис. 2. Препарат фиксированного головного мозга человека с ТМО. Ветви средней менингеальной артерии (СМА).

Рис. 3. Препарат фиксированного головного мозга человека. ТМО удалена. Видны конвекситальные вены, корковые ветви артерий головного мозга.

В последующем препарат головного мозга необходимо фиксировать в 10% растворе формалина или спиртоглицериновой смеси. Для лучшей фиксации мозговой ткани предлагается инъецировать желудочковую систему фиксирующим раствором, введя тонкий катетер в IV желудочек.

Результаты

Техническая новизна предложенного нами способа заключается в быстром и недорогостоящем методе изготовления анатомических препаратов с окрашиванием сосудистого русла головного мозга человека. Полученные препараты могут быть использованы в учебном процессе при изучении нормальной и топографической анатомии головного мозга, отработке микрохирургических и/или эндоскопических доступов (рис. 2—8).

Рис. 5. Препарат фиксированного головного мозга человека. Срез выполнен в аксиальной плоскости, вскрыты боковые желудочки. пВВ — правая внутренняя вена, лВВ — левая внутренняя вена, пВХВ — правая верхняя хориоидальная вена, лВХВ — левая верхняя хориоидальная вена, ПС — прямой синус.

Рис. 6. Препарат фиксированного головного мозга человека. Моделирование транскаллезного доступа. Продольная щель большого мозга, вид сверху. пПМА — правая дистальная передняя мозговая (перикаллезная) артерия, лПМА — левая дистальная передняя мозговая (перикаллезная) артерия. МТ — мозолистое тело, С — серповидный отросток большого мозга.

Рис. 7. Фиксированный препарат. Моделирование инфратенториального супрацеребеллярного доступа. Н — намет, лПМ — левое полушарие мозжечка, пПМ — правое полушарие мозжечка, СН — синус намета, ВВЧ — верхняя вена червя, ВВПМ — верхняя вена полушария мозжечка.

Рис. 8. Нефиксированный препарат. Моделироваание эндоскопического трансназального комбинированного заднего расширенного (транскливального) и латерального расширенного доступа. ЗМА — задняя мозговая артерия, III ч.н. — глазодвигательный нерв, ВМА — верхняя мозжечковая артерия, АМ — артерии моста мозга, БА — базиллярная артерия, ВСА — внутренняя сонная артерия.

Рис. 4. Внутреннее основание мозгового черепа. Венозные синусы основания черепа: МС — межпещеристый синус, ПС — пещеристый синус, ВКС — верхний каменистый синус, НКС — нижний каменистый синус, ЗС — затылочный синус, СС — синусный сток, ПопС — поперечный синус, СигС — сигмовидный синус, ВСС — верхний сагиттальный синус, СМВ — средняя менингеальная вена.

Возможные причины неудовлетворительной прокраски сосудов головного мозга:

— недостаточная промывка сосудистого русла артериальных и венозных сосудов и неполное устранение сгустков крови;

— выраженный атеросклероз магистральных артерий головного мозга;

— выраженный отек головного мозга;

— недостаточно текучий комплексный раствор и/или его быстрая полимеризация при добавлении излишнего количества отвердителя;

— недостаточное количество введенного комплексного раствора.

Обсуждение

Впервые селективная инъекция церебральной сосудистой сети была описана Томасом Виллизием в XVII веке. В своей книге «Cerebri anatome, cui accessit nervorum descriptio et usus», опубликованной в 1664 г., Виллизий впервые дал детальное описание артериальной системы головного мозга. При исследовании сосудов головного мозга он вводил чернильный раствор в артериальное сосудистое русло, что позволило ему увидеть кольцо из артериальных сосудов, лежащее в основании головного мозга. Избирательно лигируя различные части «круга», он показал, что поток крови может достичь контралатерального полушария через артериальные анастомозы [8].

Препараты кровеносных сосудов с заполненными затвердевающими массами выгодно отличаются от других сохранностью естественной объемной формы сосудов.

В ХХ веке для инъекции артерий и вен применялись желатин, раствор целлоидина, натуральный каучук, эпоксидная смола, латекс. Однако сложность процесса приготовления смесей и их недостаточная эластичность составляли недостаток данных методик. Так же изготавливались коррозионные препараты, однако они недостаточно информативны c точки зрения пространственного расположения относительно структур мозга [1, 6].

В 1995 г. M. Landolfi и соавт. [3] впервые опубликовали описание своей методики заливки сосудистого русла головного мозга. В комментариях к этой статье A. Rhoton также описал свою технику, которая по существу не отличается от предложенной Landolfi.

Заключение

В настоящее время инъецирование церебральных сосудов цветными композициями — общепринятый способ, повышающий качество анатомических препаратов, используемых в учебном процессе и микрохирургических исследованиях [2—5]. Предлагаемый нами способ изготовления анатомических препаратов головного мозга человека с заполнением сосудов цветным силиконом позволяет при определенном практическом навыке получить качественные и недорогие анатомические препараты, которые можно использовать для изучения через 40—60 мин после заполнения сосудистого русла цветным силиконом.

Помимо изучения нормальной анатомии, полученные препараты планируется использовать для изучения артериальной и венозной систем при сосудистой, онкологической и другой патологии.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: MShkarubo@nsi.ru

Комментарий

Актуальность представленной работы очевидна в связи с важностью использования наглядных, причем нативных (кадаверных) препаратов, для преподавания на образовательных курсах для ординаторов, студентов, врачей, повышающих свою квалификацию, для изучения макро-микроскопической анатомии кровеносной системы ЦНС, а также и для научных исследований — разработки оперативно-технических подходов, микрохирургических манипуляций на сосудах мозга, включая эндоваскулярные и другие направления научных исследований. Авторы хорошо знают состояние проблемы и в обзоре указали основных «научных конкурентов». Представленные результаты оригинальны. Это подтверждается юридическим признанием новизны исследования: авторами получен патент на изобретение. Четкие фотоснимки говорят о хорошем качестве препаратов, детально демонстрирующих анатомо-топографические особенности сосудов головного мозга. Описанный способ воспроизводим, что очень важно для масштабного изготовления анатомических препаратов головного мозга. Материал изложен ясно. В представленном резюме четко изложен смысл работы и названы конкретные ее результаты.

В.Н. Николенко

(Москва)