Біомеханіка статевого члена при хворобі Пейроні
Біомеханіка статевого члена при хворобі Пейроні
У міру вивчення патогенезу хвороби Пейроні стало очевидним, що морфологічні зміни в білковій оболонці неможливо розглядати ізольовано від функцій статевого члена. При цьому найважливішим є адекватне функціонування пеніса при статевому акті.
Необхідність підходу до хвороби Пейроні з погляду біомеханіки:
- Статевий член є специфічним органом, який принципово по-різному функціонує в ерегованому та неерегованому стані.
- При ерекції та статевому акті статевий член піддається значним механічним навантаженням, що по-різному передаються на його частини.
- Необхідно виявити кореляцію між морфологічними змінами у статевому члені та його біомеханікою.
- Такий підхід може бути застосований до оцінки динаміки захворювання, динаміки лікування, вибору оптимального методу лікування пацієнта, розгляду питання щодо доцільності хірургічного втручання.
- Тільки комплексна, зокрема й біомеханічна оцінка дозволить виявити оптимальний матеріал для реконструктивних операцій на білковій оболонці.
З метою нового погляду механізм розвитку захворювання А. Gefenet al. (2002) створили розрахункову модель статевого члена, що дозволяє кількісно та якісно оцінити біомеханічні сили, що діють на тканині пеніса при ерекції. Створення моделі переслідувало 2 цілі:
• визначення механічних факторів, що впливають на виникнення болю та деформації при ерекції;
• Визначення біомеханічних характеристик різних матеріалів, що використовуються для корпоропластики.
Біомеханічна модель статевого члена є двовимірною.структуру. Для зручності до складу моделі входять лише шкіра, білочна оболонка, дорсальний нервово-судинний пучок та уретра. З метою спрощення зі складу моделі виведено губчасте тіло, площа поперечного перерізу якого значно менша, ніж у печеристих тіл (рис. 6).
Мал. 6. Біомеханічна модель статевого члена (A. Gefen et al., 2002)
Оцінюється поперечний переріз моделі, що проходить на рівні середини полового члена, розміром 3 (дорсально-вентральний розмір) на 4 (латеральний розмір) сантиметра. Для зручності розрахунків передбачається, що тканини статевого члена гомогенні, однорідні, однакової еластичності. Еректильний тиск, що діє на білочну оболонку зсередини, розраховується за такою формулою:
де Pa = 100 мм рт. ст. (близько 13,3 кПа) - тиск, що створюється кров'ю в порожнинах статевого члена; ? cc - сила опору тканини кавернозних тіл.
У стані максимальної ерекції об'єм печеристих тіл досягає 100% (VE=100%). Після детумісценції обсяг кавернозних тіл зменшується до Vf = 35% загального обсягу. Оскільки в неерегованому стані тканина кавернозних тіл не піддається ніякому навантаженню, необхідно ввести новий показник - коефіцієнт розтягування -?.
Коефіцієнт розтягування розраховується за такою формулою:
? характеризується відношенням довжини пеніса в стані розтягу до довжини поза цим станом, або кубічним коренем співвідношення максимального та вільного обсягів. Якщо підставити в цю формулу цифрові показники, то максимальне значення коефіцієнта розтягування - max = 1,42. Так як у літературі відсутні будь-які дані про біомеханічні характеристики кавернозних тіл, резистентність кавернозної тканини була прирівняна до резистентності легеневої паренхіми, що має подібнумікроструктури. Тоді під час використання ?max сила опору (?cc) кавернозних тіл становить 7 кПа. Розподіл сил усередині статевого члена було визначено шляхом застосування спеціальної розрахункової програми ANSYS з подальшою комп'ютерною обробкою (A. Gefen et al., 2002).
При аналізі біопсійного матеріалу встановлено, що у білковій оболонці знижується кількість еластичних волокон. Для аналізу видозміненої білкової оболонки з фіброзною бляшкою, що формується в ній, припустимо, що її біомеханічні властивості схожі з кальцифікованими хрящами бугаїв (P.L. Menteet al., 1994). Максимальний модуль еластичності – Emax plaque = 320 мПа, співвідношення Пуассона – 0,3. Ці характеристики у нормальної білкової оболонки рівні відповідно 12 мПа та 0,4. Проміжні значення еластичності бляшки (тобто 25%, 50%, 75% Emax plaque) використовуються для оцінки процесу формування бляшки.
Для оцінки характеристик білкової оболонки при хворобі Пейроні досліджувалися 2 параметри:
Цей критерій оцінює середній рівень механічної дії, що передається на дорсальні нервові закінчення та кровоносні судини для бляшок різного розміру. Показник? - Ступінь механічного впливу в мПа по довжині S. Напрямок S перетинає дорсальні нервові стовбури з гілочками до білкової оболонки, що проходять в середині дорсальної поверхні поперечного перерізу пеніса і закінчуються біля вершини кавернозних тіл.
Також розраховується показник, який описує ступінь асиметрії статевого члена:
У цій формулі коефіцієнт розраховується як відношення правої та лівої частин поперечного перерізу моделі пеніса. Передбачається, що асиметрія перерізів знаходиться в безпосередній близькості від бляшок, тоді як решта пенісасиметрична, що, своєю чергою, призводить до деформацій пеніса при хворобі Пейроні.
Мал. 7. Розподіл тиску в білковій оболонці при збільшенні площі бляшки -5%, 20%, 40% відповідно зверху вниз. Зліва представлений розмір бляшки, праворуч збільшення тиску в білковій оболонці статевого члена (A. Gefen et al., 2001)
За допомогою описаної математичної моделі були виконані розрахунки залежності розподілу тиску в білковій оболонці залежно від розмірів та локалізації фіброзної бляшки. Результати подано на рис. 7 та 8.
Проведені розрахунки показують, що тиск передається в основному через більш жорсткі ділянки оболонки, що оточує кавернозні тіла, з тенденцією до зосередження дорсальних і вентральних ділянках білкової оболонки. У цьому шкіра статевого члена несе незначні навантаження. У використаній математичній моделі, що відтворює хворобу Пейроні, тиск зростає зі збільшенням площі осифікації, при цьому основне навантаження посідає перегородку та дорсальні ділянки білкової оболонки. У міру збільшення розміру осифікації навантаження на латеральні відділи зменшується.
При асиметричному розташуванні бляшки (вентрально, латерально або дорсально) деформація статевого члена, що виникає під час ерекції, мало залежить від розміру бляшки. При ерекції незміненого статевого члена еліпсоподібний перетин кавернозних тіл прагне округлого. Формування симетричної дорсальної бляшки стримує розширення обохкавернозних тіл, у своїй змінюється профіль печеристих тіл — він стає еліпсовиднішим, причому ця тенденція прогресує зі збільшенням бляшки. Однак симетрія при даному виді ураження зберігається, тому що в процес залучаються обидва печеристі тіла. При формуванні асиметричної бляшки та нерівномірному збільшенні обсягом одного з кавернозних тіл формується деформація.
Доведено, що навантаження на дорсальні ділянки білкової оболонки зростає із збільшенням жорсткості бляшки. При цьому дорсальне розташування останньої призводить до більших навантажень на нервово-судинний пучок. Повністю осифікована бляшка, що займає понад 10% площі оболонки, на 45% збільшує навантаження на дорсальні судини та нерви порівняно з нормальною ерекцією. У той же час, повністю осифікована бляшка при латеральному розташуванні збільшує навантаження тільки на 33%. Таким чином, виявлено залежність порушення геометрії статевого члена від розміру бляшки. Проте ця залежність нелінійна. Наприклад, ступінь латеральної деформації збільшується лише на 3% зі збільшенням розміру бляшки від 5 до 20% площі білкової оболонки.
Розвиток деформації статевого члена пов'язане насамперед із жорсткістю бляшки. Збільшення цього параметра на 25% викликає значне зростання коефіцієнта асиметрії, що призводить до значної деформації статевого члена при ерекції. На рис. 9 представлена залежність тиску в білковій оболонці від розташування бляшки, ступеня жорсткості та показника асиметрії.
Дослідження, проведені за допомогою даної біомеханічної моделі, відкривають нові підходи допояснення причини болю та розвитку еректильної деформації при хворобі Пейроні. Ущільнення окремих ділянок білкової оболонки призводить до збільшення механічного на інтактні ділянки. Числові розрахунки, виконані за допомогою математичної моделі, показують, що здорова білочна оболонка зазнає при ерекції навантаження, що не перевищує 0,3 кПа, у той час як при хворобі Пейроні це навантаження може збільшуватися більш ніж у 2 рази. Зрозуміло, така напруга не викликає нових пошкоджень білкової оболонки, але передача механічного на нерви і судини може посилювати прояви захворювання. Роздратування нервових волокон, а також ішемія кавернозної тканини через зменшення просвіту судин — причина появи больового синдрому на пізніх стадіях хвороби Пейроні, у період, коли відбулася стабілізація захворювання.
Асиметрично розташовані бляшки можуть викликати біль, але в цьому випадку буде відзначена значна деформація статевого члена, ступінь вираженості якої залежить від жорсткості більшою мірою, ніж від розміру.
Прогресуючий фіброз викликає збільшення жорсткості бляшки, при цьому навіть незначне зростання даного показника значно впливає на ступінь деформації статевого члена.
Оцінюючи клінічного значення математичної моделі необхідно зазначити, більшість використаних показників є вимірювальними. За наявності якісного методу діагностики, такого як спіральна КТ, можна виміряти величину і жорсткість бляшки, ввівши дані показники математичну формулу. При цьому можна також уявити динаміку розвитку деформації при прогресуванні захворювання.
Резюмуючи все вищевикладене, можна відзначити, що біомеханіка при ерекції та здійсненні статевого актузмінюється різною мірою. У пацієнтів з поширеним ураженням білкової оболонки, але без значного збільшення щільності, навантаження на інтактні ділянки рівномірне, що підтверджується даними математичного моделювання. Відсутність асиметрії, навіть за наявності невеликої деформації, дозволяє пацієнтам вести статеве життя.
В інших хворих з невеликими за площею ураженнями, але вираженим підвищенням щільності бляшки, навантаження на навколишню тканину велике. Це призводить до вираженої деформації та значної асиметрії. Наведені закономірності відображені у табл. 1.
Таблиця 1. Залежність навантаження на тканину статевого члена та ступеня деформації від варіантів змін білкової оболонки