Morphometric Features of Different Types of Bifurcations in the Splenic Intraorgan Arterial System in Individuals of Different Gender and Age

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

INTRODUCTION: A promising direction that has recently emerged in morphology is investigation of the arterial bed of various human organs as fractal or quasi-fractal systems. Conceptual models have been developed permitting a quantitative description of the vascular bed features. This approach will help to create a morphometric standard of the intraorgan blood flow, which will be useful in objective diagnosis of probable deviations from the normal structure.

AIM: To identify the morphometric features of various types of bifurcations of the splenic intraorgan arterial bed in individuals of different gender and age.

MATERIALS AND METHODS: The characteristics of the splenic intraorgan arterial bed have been studied in 67 individuals who died suddenly and from accidental causes at the age of 21 to 60 years. The arterial bed was represented as connected graphs with vertices corresponding to the bifurcation points of arteries, and edges to the arterial segments. The diameter and length of an arterial segment were measured on corrosion preparations. Based on the morphometry data, the following parameters were determined: generation number, division level, form factor FF1, branching factor ƞ and asymmetry factor γ. Statistical analysis was carried out using the R language.

RESULTS: The total number of examined arterial bifurcations was 6,840. The examined bifurcations were located at 20 division levels and presented 8 generations. In the structure of the vascular bed, bifurcations of neutral kind (0) predominated with the relative quantity 51%. The least numerous was type 2 bifurcations — 9%. The intermediate position was taken by open (1) bifurcations accounting for about 40% in the vascular bed structure.

CONCLUSIONS: The intraorgan arterial bed of the spleen is a quasi-fractal system consisting of three types of bifurcations — open, neutral and closed. A relative number of different types of bifurcations differs depending on gender and age and is also related to the generation number and division level.

About the authors

Ali Sh. Dadashev

Kadyrov Chechen State University

Email: mukulatura95@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8502-0841
Russian Federation, Grozny

Oleg K. Zenin

Penza State University

Author for correspondence.
Email: zen.olegz@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5447-1989

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Penza

Ilia S. Miltykh

Penza State University

Email: contact@miltykh.com
ORCID iD: 0000-0002-9130-3255
Russian Federation, Penza

Edgar S. Kafarov

Kadyrov Chechen State University

Email: Edgar-kafaroff@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9735-9981

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Grozny

References

  1. Standring S, editor. Gray’s anatomy. The anatomical basis of clinical practice. 42th ed. New York: Elsevier; 2021.
  2. Costi R, Ruiz CC, Romboli A, et al. Partial splenectomy: Who, when and how. A systematic review of the 2130 published cases. J Pediatr Surg. 2019;54(8):1527–38. doi: 10.1016/j.jpedsurg.2018. 11.010
  3. Redmond HP, Redmond JM, Rooney BP, et al. Surgical anatomy of the human spleen. Br J Surg. 2005;76(2):198–201. doi: 10.1002/bjs.1800760230
  4. Meisheri IV, Kothari PR, Kumar A, et al. Splenic artery embolisation for portal hypertention in children. Afr J Paediatr Surg. 2010;7(2): 86–91. doi: 10.4103/0189-6725.62854
  5. Dokoumetzidis A, Macheras P. A model for transport and dispersion in the circulatory system based on the vascular fractal tree. Ann Biomed Eng. 2003;31(3):284–93. doi: 10.1114/1.1555627
  6. Dovgiallo YuV, Beshulia OO, Tomash D.S. Conceptional models of tree-shape arterial bed structure. Aktual’nі problemi suchasnoї meditsini: Vіsnik ukraїns’koї medichnoї stomatologіchnoї akademії. 2009;9(4):47–9.
  7. Zenin OK, Miltykh IS, Dmitriev AV, et al. Morphometric analysis of C.D. Murray`s law appliance for numerical modeling of vascular dichotomies of kidneys. Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture. 2021;13(3):170–92. (In Russ). doi: 10.12731/2658-6649-2021-13-3-170-192
  8. Kalpana R. A Study On Principal Branches of Coronary Arteries In Humans. Journal of the Anatomical Society of India. 2003;52(2): 137–40.
  9. Akhmedov VA, Shevchenko AS, Isaeva AS. Current view on the atherosclerosis emergence and progression factors. RMJ. Medical Review. 2019;(1):57–62. (In Russ).
  10. Zenin OK, Overko VS, Dmitriev AV, et al. Hemodynamic features in a structurally different arterial intraorganic bifurcations of the human heart by numerical modeling. Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture. 2021;13(2):11–31. (In Russ). doi: 10.12731/2658-6649-2021-13-2-11-31
  11. Kafarov ES, Dmitriev AV, Zenin OK, et al. New X-ray contrast polymer composition for making anatomical corrosion preparations. Journal of New Medical Technologies, e-edition. 2021; 15(4):121–5. Available at: http://vnmt.ru/Bulletin/E2021-4/3-7.pdf. Accessed: 2023 March 29. (In Russ). doi: 10.24412/2075-4094- 2021-4-3-7
  12. Avtandilov GG. Osnovy kolichestvennoy patologicheskoy anatomii. Moscow: Meditsina; 2002. (In Russ).
  13. Stepanenko AYu. Asymmetry of the structure of the superficial vascular bed of the human cerebellum. Morphologia. 2017;11(2):46–51. (In Russ).
  14. Al-Kadi OS. Chapter 5. Fractals for Biomedical Texture Analysis. In: Depeursinge A, Al-Kadi OS, Mitchell JR, editors. Biomedical Texture Analysis. Fundamentals, Tools and Challenges. Academic Press; 2017. P. 131–61.
  15. Mandelbrot BB. The fractal geometry of nature. San Francisco: W.H. Freeman; 1982.
  16. Adams DL, Piserchia V, Economides JR, et al. Vascular Supply of the Cerebral Cortex is Specialized for Cell Layers but Not Columns. Cereb Cortex. 2015;25(10):3673–81. doi: 10.1093/cercor/bhu221
  17. Murray CD. The physiological principle of minimum work applied to the angle of branching of arteries. J Gen Physiol. 1926;9(6):835–41. doi: 10.1085/jgp.9.6.835
  18. Uylings HB. Optimization of diameters and bifurcation angles in lung and vascular tree structures. Bull Math Biol. 1977;39(5):509–20. doi: 10.1007/bf02461198
  19. Zamir M. On fractal properties of arterial trees. J Theor Biol. 1999;197(4):517–26. doi: 10.1006/jtbi.1998.0892
  20. Rozen R. Printsip optimal’nosti v biologii. Moscow: Mir; 1969. (In Russ).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Examples of corrosion preparations of the spleen: (a) a man, 31 years old; (b) a man, 60 years old.

Download (69KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The relative number of bifurcations of the intraorgan arterial bed of spleen: total (a), depending on gender (b), depending on age (c).

Download (51KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Distribution of various morphological types of bifurcations by division levels (a) and generation numbers (b).

Download (97KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».