Биомеханика полового члена при болезни Пейрони

По мере изучения патогенеза болезни Пейрони стало очевидно, что морфологические изменения в белочной оболочке невозможно рассматривать изолированно от функций полового члена. При этом наиболее важным является адекватное функционирование пениса при половом акте.

Необходимость подхода к болезни Пейрони с точки зрения биомеханики:

  1.  Половой член является специфическим органом, который принципиально различно функционирует в эрегированном и неэрегированном состоянии.
  2. При эрекции и половом акте половой член подвергается значительным механическим нагрузкам, по-разному передающимся на его части.
  3. Необходимо выявить корреляцию между морфологическими изменениями в половом члене и его биомеханикой.
  4. Такой подход может быть применен к оценке динамики заболевания, динамики лечения, выбору оптимального метода лечения пациента, рассмотрению вопроса о целесообразности хирургического вмешательства.
  5. Только комплексная, в том числе и биомеханическая оценка позволит выявить оптимальный материал для реконструктивных операций на белочной оболочке.

С целью нового взгляда на механизм развития заболевания А. Gefenet al. (2002) создали расчетную модель полового члена, позволяющую количественно и качественно оценить биомеханические силы, действующие на ткани пениса при эрекции. Создание модели преследовало 2 цели:

• определение механических факторов, влияющих на возникновение боли и деформации при эрекции;

• определение биомеханических характеристик различных материалов, используемых для корпоропластики.

Биомеханическая модель полового члена представляет собой двумерную структуру. Для удобства в состав модели входят только кожа, белочная оболочка, дорсальный нервно-сосудистый пучок и уретра. С целью упрощения из состава модели выведено губчатое тело, площадь поперечного сечения которого значительно меньше, чем у пещеристых тел (рис. 6).

    Рис. 6. Биомеханическая модель полового члена (A. Gefen et al., 2002)

Рис. 6. Биомеханическая модель полового члена (A. Gefen et al., 2002)

Оценивается поперечное сечение модели, проходящее на уровне середины полового члена, размером 3 (дорсально-вентральный размер) на 4 (латеральный размер) сантиметра. Для удобства расчетов предполагается, что ткани полового члена гомогенны, однородны, одинаковой эластичности. Эректильное давление, действующее на белочную оболочку изнутри, рассчитывается по следующей формуле:

Pe = Pa - ?cc ,

где Pa = 100 мм рт. ст. (около 13,3 кПа) — давление, создаваемое кровью в полостях полового члена; ?cc, — сила сопротивления ткани кавернозных тел.

В состоянии максимальной эрекции объем пещеристых тел достигает 100 % (VE=100%). После детумесценции объем кавернозных тел уменьшается до Vf = 35 % общего объема. Поскольку в неэрегированном состоянии ткань кавернозных тел не подвергается никакой нагрузке, необходимо ввести новый показатель — коэффициент растяжения — ?.

Коэффициент растяжения рассчитывается по формуле:

 Коэффициент растяжения полового члена при болезни Пейрони

? характеризуется отношением длины пениса в состоянии растяжения к длине вне этого состояния, или кубическим корнем соотношения максимального и свободного объемов. Если подставить в данную формулу цифровые показатели, то максимальное значение коэффициента растяжения — ?max = 1,42. Так как в литературе отсутствуют какие-либо данные о биомеханических характеристиках кавернозных тел, резистентность кавернозной ткани была приравнена к резистентности легочной паренхимы, имеющей сходную микроструктуру. Тогда при использовании ?max сила сопротивления (?cc) кавернозных тел составляет 7 кПа. Распределение сил внутри полового члена было определено путем применения специальной расчетной программы ANSYS с последующей компьютерной обработкой (A. Gefen et al., 2002).

При анализе биопсийного материала установлено, что в белочной оболочке снижается количество эластических волокон. Для анализа видоизмененной белочной оболочки с формирующейся в ней фиброзной бляшкой предположим, что ее биомеханические свойства схожи с кальцифицированными хрящами быков (P.L. Menteet al., 1994). Максимальный модуль эластичности — Emax plaque = 320 мПа, соотношение Пуассона — 0,3. Эти характеристики у нормальной белочной оболочки равны соответственно 12 мПа и 0,4. Промежуточные значения эластичности бляшки (т. е. 25 %, 50 %, 75 % от Emax plaque) используются для оценки процесса формирования бляшки.

Для оценки характеристик белочной оболочки при болезни Пейрони исследовались 2 параметра:

Критерий оценивает средний уровень механического воздействия, который передается на дорсальные нервные окончания и кровеносные сосуды для бляшек различного размера.

Этот критерий оценивает средний уровень механического воздействия, который передается на дорсальные нервные окончания и кровеносные сосуды для бляшек различного размера. Показатель ? — степень механического воздействия в мПа по длине S. Направление S пересекает дорсальные нервные стволы с веточками к белочной оболочке, проходящими в середине дорсальной поверхности поперечного сечения пениса и заканчивающимися у вершины кавернозных тел.

Также рассчитывается показатель, описывающий степень асимметрии полового члена:

Коэффициент  степени асимметрии полового члена рассчитывается как отношение правой и левой частей поперечного сечения модели пениса

В данной формуле коэффициент рассчитывается как отношение правой и левой частей поперечного сечения модели пениса. Предполагается, что асимметрия сечений располагается в непосредственной близости от бляшек, в то время как остальная часть пениса симметрична, что, в свою очередь, приводит к деформациям пениса при болезни Пейрони.

Рис. 7. Распределение давления в белочной оболочке при увеличении площади бляшки —5 %, 20 %, 40 % соответственно сверху вниз. Слева представлен размер бляшки, справа увеличение давления в белочной оболочке полового члена (A. Gefen et al., 2001)

Рис. 7. Распределение давления в белочной оболочке при увеличении площади бляшки —5 %, 20 %, 40 % соответственно сверху вниз. Слева представлен размер бляшки, справа увеличение давления в белочной оболочке полового члена (A. Gefen et al., 2001)

С помощью описанной математической модели были выполнены расчеты зависимости распределения давления в белочной оболочке в зависимости от размеров и локализации фиброзной бляшки. Результаты представлены на рис. 7 и 8.

Проведенные расчеты показывают, что давление передается в основном через более жесткие участки оболочки, окружающей кавернозные тела, с тенденцией к сосредоточению в дорсальных и вентральных участках белочной оболочки. При этом кожа полового члена несет незначительные нагрузки. В использованной математической модели, воссоздающей болезнь Пейрони, давление возрастает с увеличением площади оссификации, при этом основная нагрузка приходится на перегородку и дорсальные участки белочной оболочки. По мере увеличения размера оссификации нагрузка на латеральные отделы уменьшается.

 

Рис. 8. Распределение давления в белочной оболочке при изменении локализации бляшки. Справа: а — дорсальная, б — латеральная, в — вентральная, г — полусферическая. Слева указана величина давления в белочной оболочке (A. Gefenet al., 2001)
 Рис. 8. Распределение давления в белочной оболочке при изменении локализации бляшки. Справа: а — дорсальная, б — латеральная, в — вентральная, г — полусферическая. Слева указана величина давления в белочной оболочке (A. Gefenet al., 2001)

При асимметричном расположении бляшки (вентрально, латерально или дорсально) возникающая во время эрекции деформация полового члена мало зависит от размера бляшки. При эрекции неизмененного полового члена эллипсовидное сечение кавернозных тел стремится к округлому. Формирование симметричной дорсальной бляшки сдерживает расширение обоих кавернозных тел, при этом изменяется профиль пещеристых тел — он становится более эллипсовидным, причем эта тенденция прогрессирует по мере увеличения бляшки. Однако симметрия при данном виде поражения сохраняется, так как в процесс вовлекаются оба пещеристых тела. При формировании асимметричной бляшки и неравномерном увеличении в объеме одного из кавернозных тел формируется деформация.

Доказано, что нагрузка на дорсальные участки белочной оболочки растет с увеличением жесткости бляшки. При этом дорсальное расположение последней приводит к б?льшим нагрузкам на нервно-сосудистый пучок. Полностью оссифицированная бляшка, занимающая более 10 % площади оболочки, на 45 % увеличивает нагрузку на дорсальные сосуды и нервы в сравнении с нормальной эрекцией. В то же время полностью оссифицированная бляшка при латеральном расположении увеличивает нагрузку только на 33 %. Таким образом, выявлена зависимость нарушения геометрии полового члена от размера бляшки. Однако зависимость эта нелинейная. Например, степень латеральной деформации увеличивается только на 3 % при увеличении размера бляшки от 5 до 20 % площади белочной оболочки.

Развитие деформации полового члена связано прежде всего с жесткостью бляшки. Увеличение данного параметра на 25 % вызывает значительный рост коэффициента асимметрии, что приводит к значительной деформации полового члена при эрекции. На рис. 9 представлена зависимость давления в белочной оболочке от расположения бляшки, степени жесткости и показателя асимметрии.

 

Рис. 9. Зависимость давления в белочной оболочке от расположения бляшки (а), степени жесткости (б) и показателя асимметрии (A. Gefen et al., 2001)
 Рис. 9. Зависимость давления в белочной оболочке от расположения бляшки (а), степени жесткости (б) и показателя асимметрии (A. Gefen et al., 2001)

Исследования, проведенные с помощью данной биомеханической модели, открывают новые подходы к объяснению причины боли и развития эректильной деформации при болезни Пейрони. Уплотнение отдельных участков белочной оболочки приводит к увеличению механического воздействия на интактные участки. Числовые расчеты, выполненные с помощью математической модели, показывают, что здоровая белочная оболочка испытывает при эрекции нагрузку, не превышающую 0,3 кПа, в то время как при болезни Пейрони эта нагрузка может увеличиваться более чем в 2 раза. Разумеется, такое напряжение не вызывает новых повреждений белочной оболочки, но передача механического воздействия на нервы и сосуды может усиливать проявления заболевания. Раздражение нервных волокон, а также ишемия кавернозной ткани из-за уменьшения просвета сосудов — причина появления болевого синдрома на поздних стадиях болезни Пейрони, в период, когда произошла стабилизация заболевания.

 Асимметрично расположенные бляшки могут не вызывать боль, но в этом случае будет отмечена значительная деформация полового члена, степень выраженности которой зависит от жесткости в большей степени, чем от размера.

Прогрессирующий фиброз вызывает увеличение жесткости бляшки, при этом даже незначительный рост данного показателя оказывает значительное влияние на степень деформации полового члена.

При оценке клинического значения математической модели необходимо отметить, что большинство использованных показателей являются измерительными. При наличии качественного метода диагностики, такого как спиральная КТ, можно измерить величину и жесткость бляшки, введя данные показатели в математическую формулу. При этом можно также представить динамику развития деформации при прогрессировании заболевания.

Резюмируя все вышеизложенное, можно отметить, что биомеханика при эрекции и осуществлении полового акта меняется в различной степени. У пациентов с распространенным поражением белочной оболочки, но без значительного увеличения плотности нагрузка на интактные участки равномерна, что подтверждается данными математического моделирования. Отсутствие асимметрии, даже при наличии небольшой деформации, позволяет пациентам вести половую жизнь.

У других больных с небольшими по площади поражениями, но выраженным повышением плотности бляшки, нагрузка на окружающую ткань велика. Это приводит к выраженной деформации и к значительной асимметрии. Приведенные закономерности отражены в табл. 1.

 

Таблица 1. Зависимость нагрузки на ткань полового члена и степени деформации от вариантов изменений белочной оболочки

 

Биомеханический параметр

Группы пациентов

Диффузное повышение плотности

Локальное повышение плотности

Нагрузка на участки белочной оболочки, соседние с пораженными.

+

+++

Равномерность распределения нагрузки на интактные участки белочной оболочки.

+++

+/-

Нагрузки на нервные волокна.

+/-

+++

Асимметрия, деформация.

+/-

+++

Далее: Клиническая картина болезни Пейрони >>>