Features of microcirculation and metabolism in the skin and soft tissues of the injured area in experimental explosive trauma

Abstract

Time, nature, and duration of changes in microcirculation and metabolism, as well as their differences in skin and muscle tissue of the injured area during experimental explosive trauma in rats in different wound process phases, are evaluated. Experimental explosive damage was simulated on 30 Wistar rats. The total condition of rats, their activity, interest in food and water, wound area with characteristic wound healing time calculation, the volume of injured pelvic limb, and changes of microcirculation and metabolism in the skin and skeletal muscles of the paravulnar region were evaluated. The explosive damage has led to a deterioration of microcirculation and metabolism in the skin, and especially, in the muscles of the injured area. Compared to the intact group, the microcirculation deterioration resulted in a decreased constant component of perfusion in the skin and muscles by 57.6% and 40.9% and a decreased vial by 76.9% and 76.5%, respectively (p < 0.05), as well as in reducing the fluorescent oxygen intake in the skin and muscles by 25.7% and 51.8% and a complex indicator of effective oxygen exchange by 81.1% and 91.9%, respectively (p < 0.05). During the experiment, the microcirculation and metabolism were gradually restored, which is more pronounced in the skin, except for the repeated deterioration of the non-vascular regulation of microcirculation in the muscle (a decreased vial by 29.3% of the norm, p < 0.05). Changes in the main indicators of microcirculation and metabolism indicate normal skin defect healing and unsatisfactory muscle defect repair (decreased volume of the injured limb (68% of the norm, p < 0.05)), accompanied by the recurrence of extravascular disorders in the muscle. Developing new and improved existing methods of delivering biologically active drugs and drugs to the area of muscular damage in the early days after the injury, which strengthen the local blood flow and create conditions for damaged muscle regeneration, reduce the wound healing time without forming pathological scars.

Keywords

explosive damage / Doppler flowmetry / skin / metabolic status / microcirculation / soft tissues / skeletal muscles / local blood flow / wound healing time / regeneration of damaged muscles

References

[1] Anisin AV, Denisov AV, Bozhchenko AP, et al. Features of an explosive lower extremities injury protected by sapper shoes. Forensic Medical Expertise. 2020;63(5):13–17. (In Russ.). DOI: 10.17116/-SUDMED20206305113

[2] Анисин А.В., Денисов А.В., Божченко А.П., и др. Особенности взрывной травмы нижних конечностей, защищенных обувью сапера // Судебно-медицинская экспертиза. 2020. Т. 63, № 5. С. 13–17. DOI: 10.17116/-SUDMED20206305113

[3] Savvin YuN, Shabanov VEh, Petlakh VI. Structure of Sanitary Losses and Specifics of Medical Care to Population Affected by Hostilities in the Area of Local Armed Conflict. Disaster Medicine. 2019;(3):21–26. (In Russ.). DOI: 10.33266/2070-1004-2019-3-21-26

[4] Саввин Ю.Н., Шабанов В.Э., Петлах В.И. Структура санитарных потерь и особенности оказания медицинской помощи населению, пострадавшему при ведении боевых действий в зоне локального вооруженного конфликта // Медицина катастроф. 2019. № 3. С. 21–26. DOI: 10.33266/2070-1004-2019-3-21-26

[5] Savvin YuN, Kudryavtsev BP. Organizatsiya okazaniya khirurgicheskoi pomoshchi pri minno-vzryvnykh povrezhdeniyakh v chrezvychainykh situatsiyakh: uchebnoe posobie dlya vrachei. Moscow: Zashchita; 2016. 35 p. (In Russ.).

[6] Саввин Ю.Н., Кудрявцев Б.П. Организация оказания хирургической помощи при минно-взрывных повреждениях в чрезвычайных ситуациях: учебное пособие для врачей. Москва: Защита, 2016. 35 с.

[7] Aydarov VI, Maleev MV, Krasilnikov VI, Khasanov ER. Emergency care for voctims of explosions. Practical Medicine. 2019;17(6-2):6–9. (In Russ.). DOI: 10.32000/2072-1757-2019-6-6-9

[8] Айдаров В.И., Малеев М.В., Красильников В.И., Хасанов Э.Р. Экстренная неотложная помощь пострадавшим от взрывных поражений // Практическая медицина. 2019. Т. 17, № 6-2. С. 6–9. DOI: 10.32000/2072-1757-2019-6-6-9

[9] Popov VL. Certain theoretical-methodological problems of forensic medical expertise of the blast injury. Forensic medical expertise. 2015;58(4):4–10. (In Russ.). DOI: 10.17116/SUDMED20155844-10

[10] Попов В.Л. Некоторые теоретические проблемы судебно-медицинской экспертизы взрывной травмы // Судебно-медицинская экспертиза. 2015. Т. 58, № 4. С. 4–10. DOI: 10.17116/SUDMED20155844-10

[11] Denisov AV, Anisin AV, Bozhchenko AP, et al. Damage factors of explosive munitions. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2017;19(4):180–185. (In Russ.).

[12] Денисов А.В., Анисин А.В., Божченко А.П., и др. Повреждающие факторы боеприпасов взрывного действия // Вестник Российской военно-медицинской академии. 2017. Т. 19, № 4. С. 180–185.

[13] Nechaev EhA, Gritsanov AI, Fomin NF. Minno-vzryvnaya travma. Saint-Petersburg: Al’d; 1994. 487 p. (In Russ.).

[14] Нечаев Э.А., Грицанов А.И., Фомин Н.Ф. Минно-взрывная травма. Санкт-Петербург: Альд, 1994. 487 с.

[15] Trukhan AP, Samokhvalov IM, Skakunova TYu, Ryadnov AA. Structure of Injuries in Victims with Peacetime Explosive Trauma: Terrorist Attack in Saint Petersburg metro on April 3, 2017. Disaster Medicine. 2020;(2):29–31. (In Russ.). DOI: 10.33266/2070-1004-2020-2-29-31

[16] Трухан А.П., Самохвалов И.М., Скакунова Т.Ю., Ряднов А.А. Структура повреждений у пострадавших со взрывной травмой мирного времени: террористический акт в метро Санкт-Петербурга 3 апреля 2017 г. // Медицина катастроф. 2020. № 2. С. 29–31. DOI: 10.33266/2070-1004-2020-2-29-31

[17] Soroka VV. Vzryvnaya travma. Chto delat’? Saint-Petersburg: Beresta; 2015. 488 p. (In Russ.).

[18] Сорока В.В. Взрывная травма. Что делать? Санкт-Петербург: Береста, 2015. 488 с.

[19] Gumanenko EK, Samokhvalov IM, editors. Voenno-polevaya khirurgiya lokal’nykh voin i vooruzhennykh konfliktov: rukovodstvo dlya vrachei. Moscow: GEHOTAR-Media; 2011. 672 p. (In Russ.).

[20] Военно-полевая хирургия локальных войн и вооруженных конфликтов: руководство для врачей / под ред. Е.К. Гуманенко, И.М. Самохвалова. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2011. 672 с.

[21] Kotel’nikov GP, Mironov SP, editors. Travmatologiya: natsional’noe rukovodstvo. Moscow: GEHOTAR-Media; 2017. 528 p. (In Russ.).

[22] Травматология: национальное руководство / под ред. Г.П. Котельникова, С.П. Миронова. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2017. 528 с.

[23] Vasyagin SN, Shperling NV, Yudin AB, et al. Dinamika mikrotsirkulyatornykh narushenii v ognestrel’noi rane pod vliyaniem ehksperimental’nogo perevyazochnogo materiala s nanostrukturirovannymi med’yu i serebrom (ehksperimental’noe issledovanie). Crimean Journal of Experimental and Clinical Medicine. 2017;7(1):4–10. (In Russ.).

[24] Васягин С.Н., Шперлинг Н.В., Юдин А.Б., и др. Динамика микроциркуляторных нарушений в огнестрельной ране под влиянием экспериментального перевязочного материала с наноструктурированными медью и серебром (экспериментальное исследование) // Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2017. Т. 7, № 1. С. 4–10.

[25] Shperling IA, Shulepov AV, Shperling NV, et al. Sanogenetic and pharmacological effects of local application of hyaluronic acid in experimental soft tissue compression trauma. Crimean Journal of Experimental and Clinical Medicine. 2020;10(2):53–60. (In Russ.). DOI: 10.37279/2224-6444-2020-10-2-53-60

[26] Шперлинг И.А., Шулепов А.В., Шперлинг Н.В., и др. Саногенетические и фармакологические эффекты локального применения гиалуроновой кислоты при экспериментальной компрессионной травме мягких тканей // Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2020. Т. 10, № 2. С. 53–60. DOI: 10.37279/2224-6444-2020-10-2-53-60

[27] Fox CJ, Gillespie DL, O’Donnell SD, et al. Contemporary management of wartime vascular trauma. J Vasc Surg. 2005;41(4):638–644. DOI: 10.1016/J.JVS.2005.01.010

[28] Fox C.J., Gillespie D.L., O’Donnell S.D., et al. Contemporary management of wartime vascular trauma // J Vasc Surg. 2005. Vol. 41. No. 4. P. 638–644. DOI: 10.1016/J.JVS.2005.01.010

[29] Shperling IA, Zargarova NI, Shulepov AV, et al. Osobennosti obezbolivaniya pri modelirovanii vzryvnoi travmy u krys. 8th science conference "Rus-LASA". 2020 Oct 1–3. Pushchino. P. 47–48. (In Russ.).

[30] Шперлинг И.А., Заргарова Н.И., Шулепов А.В., и др. Особенности обезболивания при моделировании взрывной травмы у крыс // Восьмая конференция Rus-LASA. 1–3 октября 2020 г. Пущино. С. 47–48.

[31] Savchenko YuP, Fedosov SR. Methods of determination of sizes of the wound surface. Grekov’s Bulletin of Surgery. 2007;166(1): 102–105. (In Russ.).

[32] Савченко Ю.П., Федосов С.Р. Методы определения размеров раневой поверхности // Вестник хирургии им. И.И. Грекова. 2007. Т. 166, № 1. С. 102–105.

[33] Aralova MV, Glukhov AA, Ostroushko AP. Kinetics of wound process with various methods of stimulation of regeneration in wounds. Journal of Experimental and Clinical Surgery. 2018;11(3): 173–178. (In Russ.). DOI: 10.18499/2070-478X-2018-11-3-173-178

[34] Аралова М.В., Глухов А.А., Остроушко А.П. Кинетика раневого процесса при различных методах стимуляции регенерации в ранах // Вестник экспериментальной и клинической хирургии. 2018. Т. 11, № 3. С. 173–178. DOI: 10.18499/2070-478X-2018-11-3-173-178

[35] Lukina MM, Shirmanova MV, Sergeeva TF, Zagaynova ЕV. Metabolic Imaging in the Study of Oncological Processes (Review). Modern Technologies in Medicine. 2016;8(4):113–128. (In Russ.). DOI: 10.17691/STM2016.8.4.16

[36] Лукина М.М., Ширманова М.В., Сергеева Т.Ф., Загайнова Е.В. Метаболический имиджинг в исследовании онкологических процессов (обзор) // Cовременные технологии в медицине. 2016. T. 8, № 4. C. 113–128. DOI: 10.17691/STM2016.8.4.16

[37] Cannon TM, Shah AT, Walsh AJ, Skala MC. High-throughput measurements of the optical redox ratio using a commercial microplate reader. J Biomed Opt. 2015;20(1):10–13. DOI: 10.1117/1.JBO.20.1.010503

[38] Cannon T.M., Shah A.T., Walsh A.J., Skala M.C. High-throughput measurements of the optical redox ratio using a commercial microplate reader // J Biomed Opt. 2015. Vol. 20. No. 1. P. 10–13. DOI: 10.1117/1.JBO.20.1.010503

RIGHTS & PERMISSIONS

Shperling I.A., Rostovtsev S.O., Shulepov A.V., Kourov A.S., Bazhenov M.V.