Title: Comparison of Different Mathematical Models do Describe the Macroanatomic Surface Enlargment of the Small Intestine by Plicae Circulares
Other Titles: Dažādu matemātisko modeļu salīdzinājums makroanatomiskai tievās zarnas virsmas palielinājuma aprakstīšanai, izmantojot cirkulārās krokas
Authors: Dzintra Kažoka
Julius Benjamin Garben
Ārvalstu studentu nodaļa
International Student Department
Keywords: tievās zarnas;matemātiskie modeļi virsmas palielināšanai;plica circulares;small intestine;mathematical models for surface enlargment;plica circulares
Issue Date: 2021
Publisher: Rīgas Stradiņa universitāte
Rīga Stradiņš University
Abstract: Lai īstenotu efektīvu uzsūkšanos un gremošanu, tievās zarnas (turpmāk TZ) sieniņai ir liels virsmas laukums, ko nodrošina cirkulāras gļotādas krokas jeb plicae circulares (Kerkering), TZ bārkstiņas un mikrobārkstiņas. Dažādās mācību grāmatās norādīts, ka TZ virsmas laukums ir 100-300 m², taču nesenākā pētījumā tikai 30 m² (Helander H. F., 2014; Fändriks L., 2014). Plicae circulares ir makroskopiskas struktūras ar garumu puse līdz divas trešdaļas TZ lūmena apkārtmēra. Šīs krokas ir vairāk izteiktas tuvu flexura duodenojejunalis, un to izmērs mazinās virzienā uz valva ileocaecalis. Pētījuma mērķis bija salīdzināt dažādus matemātiskos modeļus, lai aprakstītu plicae circulares nodrošināto TZ virsmas laukuma palielināšanos un noskaidrot, vai šie modeļi atspoguļo literatūrā aprakstīto virsmas laukuma nenoteiktību, kā arī uzkrāt tievo zarnu morfometriskos datus. Pētījums tika uzsākts ar literatūras apskatu par plicae circulares morfometriskajiem datiem. Tālāk veicām mērījumus pieciem formalīnā fiksētiem TZ paraugiem (trīs jejunum un diviem ileum), kas bija pieejami Anatomijas un antropoloģijas institūta Morfoloģijas katedras Anatomijas laboratorijā. Mēs noteicām kroku skaitu uz garuma vienību un, izmantojot augstas izšķirtspējas garengriezumu attēlus, nomērījām kroku augstumu un noteicām plicae circulares nodrošināto lokālo virsmas laukuma palielinājuma koeficientu. Izmantojot literatūras datus, kā arī iegūtos datus, mēs aprēķinājām TZ virsmas laukumu ar dažādiem matemātiskiem modeļiem, kur 1. modelī pieņēmām, ka lokālais virsmas laukuma palielinājuma koeficients samazinās lineāri, 2. – eksponenciāli; 3. modelī - virsmas laukums, kas izteikts pret garuma vienību, mazinās lineāri, 4. modelī – eksponenciāli; 5. modelī tika ietverti dati par kroku augstumu un to skaitu garuma vienībā. Vidējais virsmas laukums, kas noteikts, izmantojot piecus dažādus matemātiskos modeļus, bija 0,53±0,03 m², un vidējais virsmas laukuma palielinājuma koeficients bija 1,95±0,11. Izmantojot septiņu mācību grāmatu datus, aprēķinātais TZ virsmas laukums bija 0,75 m², bet Wilson J. P. (1967) datus - 0,77 m². Izmantojot mūsu mērījumus, noteiktais vidējais lokālais virsmas palielināšanās koeficients jejunum bija 2,48±0,19 (n=3) un ileum 1,25±0,13 (n=2). TZ rādiuss mazinājās no 1,15±0,06 cm flexura duodenojejunalis līmenī līdz 0,49±0,01 cm pie valva ileocaecalis. Vidējais kroku augstums jejunum bija 4,18±1,19 mm (n=24). Kopējais kroku skaits jejunum un ileum bija robežās 2,1x103-2,9x103. Ņemot vērā, ka 6% standartnovirze no mūsu piecu modeļu vidējā rādītāja ir mazāka nekā desmitkārtīgā atšķirība starp virsmas laukuma vērtībām, kas norādītas literatūrā, secinām, ka matemātiskajam modelim ir neliela, bet statistiski būtiska ietekme uz noteikto TZ virsmas laukumu.
In order to allow effective absorption and digestion, the wall of the small intestine has a large absorptive surface area multiplied by circular mucosal folds termed plicae circulares (of Kerkering), villi intestinales and microvilli. While different textbooks stated the surface area to be between 100 m² up to 300 m², a recent study only measured 30 m² (Helander H. F., 2014; Fändriks L., 2014). We decided to focus on the enlargement by plicae circulares in jejunum and ileum. They are macroscopically visible and extend around one half to two thirds of the circumference of the lumen of the small intestine. These folds are very predominant close to the flexura duodenojejunalis and decrease in size until the valva ileocaecalis. The aim of the study was to compare different mathematical models for description of the surface enlargement by the plicae circulares and see, if the different descriptions contribute to the uncertainty about the surface area and to collect morphometrical data about the small intestine. The study was started with the literature review about the morphometrical data of the plicae circulares and calculation of the surface enlargement from the obtained height of plicae and length of the small intestine. The next examination was performed on five formalin fixed samples of the small intestine (three jejunum and two ileum) material from Anatomy Laboratory of the Department of Morphology of Institute of Anatomy and Anthropology. We counted the plicae per length and measured the height and the local surface enlargement factor by the plicae circulares in high resolution pictures of longitudinal cuts through the segments. From the obtained data, we calculated the surface area using five mathematical models. In model 1 we assumed the local enlargement factor decreases linearly, in model 2 exponentially. In model 3 we assumed the surface per length decreases linearly in model 4 exponentially. In model 5 the data about the height of plicae and number of plicae per length were processed. The average surface area of all five models is 0.53±0.03 m², the overall enlargement factor 1.95±0.11. With the data from seven textbooks we calculated a surface area of 0.75 m². Calculations with data from Wilson J. P. (1967) resulted in 0.77 m². According to our measurements average local enlargement factor in jejunum is 2.48±0.19 (n=3) in ileum 1.25±0.13 (n=2). The radius of the small intestine decreases from 1.15±0.06 cm at the flexura duodenojejunalis to 0.49±0.01 cm at the valva ileocaecalis. The average plica in jejunum has a height of 4.18±1.19 mm (n=24). The total number of plicae in jejunum and ileum is in the range of 2.1x103 to 2.9x103. The standard derivation of the average of our 5 models is with 6% way lower than the 10-fold difference in the values given for the overall absorptive area, so the impact of the mathematical description is minor but still statistically significant.
Description: Medicīna
Medicine
Veselības aprūpe
Health Care
Appears in Collections:Studējošo pētnieciskie darbi



Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.