Способ моделирования взрывной травмы мягких тканей конечности

Изобретение относится к экспериментальной медицине, в частности к военно-полевой хирургии и травматологии, и может быть использовано для моделирования повреждений мягких тканей конечности, возникающих при взрыве мин и кумулятивных зарядов, с использованием крыс. Способ предусматривает нанесение на предварительно выстриженную поверхность бедра находящегося под наркозом мелкого лабораторного животного травмы за счет организации взрыва с использованием в качестве взрывного заряда пиротехнического изделия бытового назначения - терочной петарды Корсар-2. Данное изделие устанавливают в бедре крысы в канале длиной 2,8-3,0 см, сформированном в области расположения полусухожильной, полуперепончатой и двухглавой мышц бедра параллельно длиннику бедренной кости. Устанавливают петарду не ближе 1,0-1,3 см от бедренной кости и таким образом, чтобы ее часть от места запала выступала на 2 см над поверхностью кожи, а оставшаяся часть располагалась в сформированном канале и частично, а именно на 0,3-1,0 см, выступала из контрапертуры на противоположной поверхности бедра. Способ обеспечивает возможность нанесения на латеральную поверхность бедра крыс изолированных взрывных повреждений мягких тканей, достоверно отражающих комплексное воздействие на организм животных всех наиболее значимых факторов взрыва, высоковоспроизводимых, то есть идентичных по характеру и степени тяжести, локализации, форме, площади и глубине у всех подопытных животных экспериментальной группы за счет совокупности приемов заявленного изобретения. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл., 2 пр.

 

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

В современных вооруженных конфликтах взрывная травма (ВТ) составляет до 70% всех травматических повреждений и представляет собой открытые и закрытые травмы, возникающие в результате воздействия факторов взрыва, метательного действия взрывных боеприпасов и действия окружающих предметов [1,2]. ВТ возникает в результате совокупного воздействия на организм человека основных поражающих факторов взрыва: ударной волны, осколков, газовых струй, высокой температуры и пламени, токсических продуктов взрыва, мощного психоэмоционального воздействия, и сопровождается тяжелыми повреждениями мягких тканей (кожи, мышц) с переломами костей или без них [3, С. 58]. Моделирование на экспериментальных животных патологических состояний, имитирующих ВТ, является важным и необходимым условием при изучении эффективности новых и усовершенствовании уже существующих способов лечения взрывных повреждений. При этом использование только одного или двух факторов взрыва при постановке эксперимента в полной мере не отражает реальную степень повреждения при взрывной травме в боевых условиях. Вместе с тем, модели ВТ, полученные при реальном взрыве и адекватно отражающие комплексное воздействие на организм животных всех наиболее значимых факторов взрыва (взрывная волна, осколки, термическое воздействие газовой струи, воздействие токсических продуктов), крайне необходимы для изучения особенностей патогенеза и саногенеза такого рода травм, а также при разработке новых наиболее эффективных и усовершенствовании уже существующих способов и средств для их лечения, что позволит усовершенствовать комплекс неотложных мероприятий, выполняемых на догоспитальном этапе и направленных на нормализацию жизненно важных функций, восстановление поврежденных тканей, предупреждение необратимых изменений (инвалидизация). В связи с этим, расширение арсенала способов моделирования ВТ, позволяющих получать модели, отражающие воздействие на организм подопытных животных всех наиболее значимых 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 [4], использовать электродетонаторы [5], взрывные устройства на основе пластида [6] 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 суживает 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 [7], 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 [5], 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 контузионно-комоционного 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 [8], согласно которому минно-взрывную травму наносят с помощью строительно-монтажных пистолетов (СМП) «СМП-3М» 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, то есть возможность получения ВТ разной степени тяжести.

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 [9]. 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 кровоизлияния 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 получаемой модели 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 [8, 9] 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 с преимущественно высокой степенью тяжести повреждения даже при минимальной массе порохового заряда (0,38 г) и расположении СМП на оптимальном расстоянии от животного, то есть соответственно не пригоден для получения моделей других видов травм (степень тяжести которых напрямую зависит от объема поврежденных тканей), в том числе модели травмы изолированных повреждений мягких тканей (кожа, подкожно-жировая клетчатка, фасция, мышцы).

Отмеченные существенные недостатки свидетельствуют о невозможности использования способа-прототипа для моделирования изолированных повреждений мягких тканей. 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 повреждения мягких тканей (кожа, подкожно-жировая клетчатка, фасция, мышцы).

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 повреждений мягких тканей (кожа, подкожно-жировая клетчатка, фасция, мышцы), достоверно отражающих комплексное воздействие на организм животных всех наиболее значимых 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 массой тела 340±20 г и возрастом 3,5-4 мес, модель изолированной ВТ мягких тканей бедра с повторяемыми размерами: рана кожи и подкожно-жировой клетчатки (ПЖК) размерами в среднем 3,0±0,5 см и площадью - 6,9±0,3 см², рана мышцы со средними размерами 1,2±0,2 см, площадью - 1,1±0,2 см², глубиной кожно-мышечной раны - 1,5±0,1 мм и сходными повреждениями мягких тканей, достоверно отражающую комплексное воздействие на организм животных всех наиболее значимых 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 на подобранную в ходе экспериментов глубину каждому животному, находящемуся в состоянии наркоза, в мягкие ткани бедра 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 отработана конкретная последовательность действий для получения модели изолированной ВТ мягких тканей бедра, 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 типа Корсар-2) в канал 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 последовательность действий при реализации заявляемого способа, подтверждающих возможность получения у мелких лабораторных животных (крыс) модели изолированной ВТ мягких тканей, и отражающих результаты исследования характеристик модели ВТ мягких тканей задней конечности мелких лабораторных животных, полученной с использованием заявляемого способа.

Пример 1. Реализация заявляемого способа получения ВТ с повреждением мягких тканей задней конечности животного в области бедра.

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) массой тела 340±20 г и возрастом 3,5-4 мес.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 препаратов [10]. 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 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 предварительно производят линейный разрез кожи длиной 0,8-1,0 см в средней трети латеральной поверхности бедра животного параллельно длиннику бедренной кости. 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 К0101, 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 [11].

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 изолированного взрывного повреждения мягких тканей задней конечности животного в области бедра 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 из контрапертуры на противоположной поверхности бедра, а именно, на 0,8-1,0 см. Для предупреждения перелома бедренной кости петарду устанавливают на расстоянии не ближе 1,0-1,3 см от нее. Затем животного помещают в контейнер размерами 100×60×60 см, где и 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.

Использование обыкновенных терочных петард в качестве взрывного заряда позволяет не только организовать взрыв, но и обеспечить следующие характерные и наиболее значимые 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, и загрязнения раны за счет попадания в нее цементно-силикатной смеси.

Заявляемый способ является простым в проведении, а при его реализации осуществляется не имитация взрыва (способ-прототип), а организуется взрыв с обеспечением комплексного воздействия на организм подопытных животных всех наиболее значимых его факторов, а использование петард типа Корсар-2 определяет доступность способа.

Пример 2. Получение с использованием заявляемого способа модели ВТ мягких тканей задней конечности в области бедра у лабораторных животных.

В ходе исследования по доказательству возможности использования заявляемого способа для получения модели ВТ мягких тканей бедра - рваной раны кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции, мышц, была сформирована группа из 7 подопытных животных, в качестве которых использовали белых беспородных крыс массой 340±20 г и возрастом 3,5-4 мес.

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 ВТ мягких тканей бедра, а именно, рваной раны кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции, мышц, 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 из контрапертуры на противоположной поверхности бедра, а именно, на 0,8-1,0 см. Для предупреждения перелома бедренной кости взрывной заряд устанавливают не ближе 1,0-1,3 см от нее.

После установки петард каждое животное было помещено в контейнер, где и был произведен подрыв петард 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, а именно, рваную рану кожи, подкожно-жировой клетчатки, мышц, которая не кровоточит, по периферии раны - опаленная шерсть, перелома костей нет.

При осмотре на наружной поверхности средней трети бедра имеется рвано-лоскутная рана с дефектом кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции и мышц в центре. Размеры раны кожи и подкожно-жировой клетчатки составляли в среднем 3,0±0,5 см и площадью - 6,9±0,3 см², раны мышцы и фасции имели средние размеры 1,2±0,2 см и площадь - 1,1±0,2 см², раневой канал - длиной 1,5±0,1 см. Общий вид раны с дефектом кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции и мышц представлен на фиг. 1.

Шерстяной покров вокруг раны опален, по краям раны 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 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 (фиг. 2).

Отмеченные повреждения мягких тканей у всех подопытных животных экспериментальной группы были идентичны по степени тяжести, локализации, форме, площади, глубине и объему 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 характерными для нее признаками, что служит доказательством возможности использования заявляемого способа для ее получения.

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

Через 1 ч после нанесения ВТ с целью имитации оказания врачебной помощи на этапе медицинской эвакуации была произведена первичная хирургическая обработка (ПХО) ран у всех крыс, участвующих в эксперименте, 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) [12].

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 (m) представлены в таблице 1. Экспериментально установлено, что ЧСС и ЧД сразу же после нанесения 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 [13].

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 подопытным животных имели место раны овальной формы с небольшими надрывами без признаков кровотечения, причем размеры раны кожи и подкожно-жировой клетчатки были больше, чем размеры раны мышцы. Это обусловлено первичным воздействием взрывной волны на кожу, которая обладает большей эластичностью, чем мышца.

В центре ран располагался дефект кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции и мышцы, что не позволило сопоставить ее края. Стенки раневого канала и дно раны представлены мышцами, в полости ран расположен сгусток крови. Внешний вид повреждений мягких тканей, наблюдаемых у крыс на модели ВТ, полученной с использованием заявляемого способа, представлен на фиг. 3.

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. Внешний вид дефекта мышечно-фасциального слоя (в разрезе), наблюдаемого у крыс на модели ВТ, полученной с использованием заявляемого способа, представлен на фиг. 4.

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. 5 (окраска гематоксилином по Карацци и эозином. Увел. X 40,200 и 400). На фиг. 5А представлена грануляционная ткань на месте поврежденных волокон, некротические массы в полости раны (увел. X 40), на фиг. 5Б - зона поражения с остатками взрывной смеси в виде черной бесформенной массы и прозрачных кристаллов в полостях (увел. X 200), на фиг. 5 В - зона аркад и вертикальных сосудов, неупорядоченное расположение фибробластов, блуждающие клетки (увел. X 400), на фиг. 5Г - 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 осей овала большая и малая, площади ран), глубины ран, 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 [14].

У каждого подопытного животного была получена рана с повторяемыми средними размерами: рана кожи и ПЖК в среднем составляла 3,0±0,5 см, площадь - 6,9±0,3 см², рана мышцы и фасции - в среднем 1,2±0,2 см, площадь - 1,1±0,2 см², 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 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, а использование с соблюдением требований инструкции по применению обеспечивает за пределами опасных зон безопасность людей и отсутствие ущерба имуществу и окружающей среде, 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 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, загрязнения раны цементно-силикатной смесью), 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 предупреждения перелома бедренной кости взрывной заряд устанавливают не ближе 1,0-1,3 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 подрыва взрывных зарядов моделировать у мелких лабораторных животных (крыс) взрывные травмы -изолированные взрывные повреждения мягких тканей (кожи и мышц) в виде рваной раны кожи, подкожно-жировой клетчатки, фасции, мышц, 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 воспроизводимыми размерами и сходными повреждениями мягких тканей, достоверно отражающих воздействие на организм животных всех наиболее значимых 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 в канал, сформированный через линейный разрез кожи, предварительно выполненный в средней трети латеральной поверхности бедра животного параллельно длиннику бедренной кости.

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) можно организовать 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. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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

6. 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.

7. SU 1709381 A1, МПК G09B 23/28, 30.01.1992.

8. Чиж H.A., Ковалев Г.А., Белочкина И.В., Михайлова И.П. Модель минно-взрывной травмы // Клиничнахирургия. - 2019. - Т. 86(1). - С. 61-64. DOI: 10.26779/2522-1396.2019.01.61.

9. Ковалев Г.А., Чиж Н.А., Волина В.В., Белочкина И.В., Михайлова И.П., Мусатова И.Б. Морфологическое исследование тканей после минно-взрывной травмы в эксперименте. Morphologia. - 2019. - Т. 13(2). - С. 45-53. DOI: 10.26641/1997-9665.2019.2.45-53.

10. Смирнова А.В., Лагутина Л.Д., Трубицына И.Е., Васнев О.С., Янова О.Б. Особенности проведения анестезии у крыс при полостных операциях // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. - 2012. - №5. - С. 62-65.

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

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

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

14. 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.- Москва: Медицина, 1990. - 591 с.

1. Способ моделирования взрывной травмы мягких тканей конечности, включающий нанесение травмы на предварительно выстриженную поверхность бедра находящегося под наркозом мелкого лабораторного животного - крысы, отличающийся тем, что предусматривает нанесение травмы за счет организации взрыва путем подрыва взрывного заряда, в качестве которого используют пиротехническое изделие бытового назначения - обыкновенную терочную петарду Корсар-2, которую устанавливают в бедре крысы в канале длиной 2,0-2,5 см, сформированном в области расположения полусухожильной, полуперепончатой и двухглавой мышц бедра через линейный разрез кожи длиной 0,8-1,0 см, выполненный в средней трети латеральной поверхности бедра крысы параллельно длиннику бедренной кости, для чего тупым способом, с помощью зажима, минимально травмируя ткани, раздвигают кожу и расслаивают мышцы бедра, при этом устанавливают петарду Корсар-2 не ближе 1,0-1,3 см от бедренной кости и таким образом, чтобы ее часть от места запала выступала на 2 см над поверхностью кожи, а оставшаяся часть располагалась в сформированном канале и частично, а именно на 0,3-1,0 см, выступала из контрапертуры на противоположной поверхности бедра, причем для моделирования изолированного взрывного поражения мягких тканей конечности используют крыс с массой тела 320±30 г.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что петарда Корсар-2 представляет собой картонный оболочечный контейнер длиной 4,8-5,0 см и радиусом 0,8 см, с толщиной оболочки 1,2 мм, начиненный пиротехнической смесью - порошковым магнием и перхлоратом калия, герметизация которых выполнена цементно-силикатной смесью.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что взрыв организуют в контейнере, который имеет размеры 100×60×60 см.