Изменчивость таранной кости российской популяции по данным прямой остеометрии

Улитко Т.В. Изменчивость таранной кости российской популяции по данным прямой остеометрии. Морфологические ведомости. 2025;33(3):972. (3).972

Ulitko TV. The Russian population talus variability according to direct osteometry. Morfologicheskie Vedomosti – Morphological newsletter. 2025;33(3):972. (3).972

Введение. Исследованию влияния факторов внешней среды на морфогенез и состояние различных органов и систем в настоящее время уделяется приоритетное внимание специалистов-морфологов. В последние десятилетия в анатомии человека получило бурное развитие антропологическое направление, исследования в котором направлены главным образом на морфогенез и изменчивость состава тела человека, его общих антропометрических показателей в возрастном аспекте [1-2 и многочисленные другие]. Как на непосредственных наблюдениях на человеке [3], так и в экспериментах получены данные о морфогенетическом характере воздействия пищи [4]. Установлено влияние совокупности этно-территориальных факторов внешней среды на общие антропометрические показатели [5-9]. Однако за пределами внимания исследователей остаются вопросы изучения влияния факторов внешней среды на частные параметры отдельных органов и систем за исключением редких исследований [10-12].

Одной из наиболее надежных маркерных систем, позволяющих оценить не только состояние и особенности морфогенетических процессов как в возрастном аспекте, так и в плане воздействия факторов среды, включая питание, климатические и этнические особенности и половые различия, и не только непосредственно наблюдаемого современного поколения, но и предыдущих поколений, является костно-суставная система [13-14]. В России исследованиями многих научных школ были получены надежные структурные анатомические маркеры половых различий костных элементов кисти у людей разного возраста, разной расовой, этнической, профессиональной принадлежности и отдельных этно-территориальных популяций [15-16]. Они убедительно доказывают, что скелет кисти представляет собой уникальную многоэлементную сложную костно-суставную скелетную архитектуру и является практически неисчерпаемым источником для диагностики воздействия факторов среды, этнических, возрастных, половых, индивидуальных, патологических и аномальных особенностей скелета [17-24]. Следует отметить при этом, что скелетные особенности элементов стопы значительно менее изучены, чем особенности скелета кисти. В отечественной остеологии детальное изучение костного скелета стопы в последние десятилетия производилось только одной группой исследователей [25-30]. Несмотря на несколько успешно защищенных диссертаций в этом направлении, остается еще достаточно много не изученного. Подробно исследована анатомическая изменчивость пяточной кости [31-34], чего нельзя сказать об аналогичной характеристике таранной кости (далее - ТК). Тем не менее, ТК, являясь одной из ключевых костей, образующих голеностопный сустав, опосредует значительную функциональную нагрузку и играет центральную роль в поддержании статического и динамического равновесия, а также определяет и структурно отражает особенности локомоции как животных, так и человека. В последние годы обзорные публикации в соответствующих источниках отражают значительно возросший интерес к анатомии этого центрального элемента голеностопного сустава [35]. Актуальность изучения изменчивости ТК также определяется необходимостью повышения точности антропологических исследований, особенно в контексте разнообразных этнологических и археологических находок. Ее анатомическая изменчивость может служить важным индикатором социальной и культурной структуры древних обществ, а анализ изменений в морфологии ТК на протяжении времен может дать представление о воздействии факторов окружающей среды и образа жизни на отдельные популяции людей.

Цель исследования - установить изменчивость остеометрических показателей таранной кости взрослых людей на примере российской популяции.

Материалы и методы исследования. В исследование включены 75 образцов таранных костей, полученных из паспортизированных костных коллекций, хранящихся на кафедре клинической анатомии и оперативной хирургии имени профессора М.Г. Привеса Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика

Рис. 1. Схема измерений остеометрических параметров таранной кости (левой). A – вид сверху, B – вид сзади, C – вид сбоку слева, D – вид сбоку справа, E – вид снизу. Обозначения (аббревиатуры) измеряемых параметров приведены в тексте раздела «Материалы и методы исследования»

И.П. Павлова и ряда иных учреждений. Использованные костные коллекции были получены с соблюдением требований действующего законодательства РФ, этических норм и принципов Декларации Хельсинки (1964) со всеми последующими дополнениями и изменениями, регламентирующими научные исследования на биоматериалах, полученных от людей. Образцы включали 49 мужских и 26 женских костей случаев в возрасте от 20 до 90 лет.

Для измерений остеометрических показателей ТК использовались методические приемы, разработанные В.П. Алексеевым [36]. Измерения осуществлялись с использованием электронного штангенциркуля модели ШЦЦ-1-150-0,01, оснащенного цифровым дисплеем и обеспечивающего точность 0,01 мм (класс точности 1). Были измерены 17 остеометрических показателей, описывающих линейные характеристики ТК - длина, ширина и высоту ее структурных элементов, конкретно были определены общая длина ТК - (Д), наибольшая латеральная длина (НЛД), медиальная длина (МД), длина блока (Дб), длина шейки и головки (ДШиГ), длина головки (Дг), длина нижней суставной поверхности (Днсп), а также ширина кости (Ш), задняя ширина (ЗШ), задняя ширина блока (ЗШб), передняя ширина блока (ПШб), ширина головки (Шг), ширина нижней суставной поверхности (Шнсп), как показано на рис. 1. Дополнительно были измерены показатели высоты ТК: передняя (ПВ), задняя (ЗВ), медиальная высота блока (МВб) и латеральная высота блока (ЛВб).

Кроме основных остеометрических показателей, в исследовании были определены физические свойства таранных костей, их масса, объем и плотность. Вес образцов измерялся с использованием прецизионных лабораторных весов Vertex Santorino (Vertex International, Германия), обеспечивающих точность до 0,01 г. Объем костей устанавливался методом погружения, образцы погружались в термостойкий мерный цилиндр, заполненный дистиллированной водой с точно выдержанным температурным режимом 25°C. Для исключения методических погрешностей, связанных с динамикой вытеснения жидкости и возможным образованием воздушных пузырьков, фиксация объема производилась строго через 60 секунд после погружения при стабильной комнатной температуре. Плотность костной ткани рассчитывалась посредством соотношения массы и объема (p=m/V). Статистический анализ данных выполнен с соблюдением стандартов ICMJE. Обработка включала описательную статистику, проверку нормальности распределения, t-критерий Стьюдента и U-критерий Манна-Уитни для сравнения выборок. Статистическая значимость различий устанавливалась при p<0,05.

Результаты и обсуждение. Результаты исследования отражены в табл. 1.

Анализ изменчивости показателей продемонстрировал выраженные половые различия в остеометрических характеристиках ТК (табл. 1). У мужчин наибольшая изменчивость отмечена в параметрах длины шейки и головки, задней ширины блока и нижней суставной поверхности, тогда как у женщин — в длине шейки и головки и показателях задней ширины. В обеих группах низкая вариабельность свойственна высотным показателям передней и задней высоты. Физические параметры (масса, объем, плотность) также демонстрируют выраженную индивидуальную изменчивость не зависимо от половой принадлежности ТК. Наиболее вариабельными параметрами мужских ТК являются ширина и длина шейки и головки с коэффициентом вариации 11,99% и 12,8%, соответственно. Наименее вариабельными оказались показатели передней высоты (4,53%) и задней высоты (4,73%). Наиболее вариабельными параметрами ТК для лиц женского пола являются параметры длины шейки и головки и ширины головки с коэффициентом вариации 12,7% и 12,4%, соответственно. Наименее вариабельными, как и в мужских таранных костях оказались показатели передней высоты (4,26%) и задней высоты ТК (5,12%).

При расчете статистической значимости половых отличий параметров все показатели имели высокое значение. Для прямых остеометрических параметров ТК наибольшие статистически значимые половые различия получены для параметров длины и медиальной длины (p<0,001). Кроме того, к параметрам с наиболее значимыми различиями могут быть отнесены наибольшая латеральная длина (p<0,001), передняя высота (p<0,001), медиальная высота блока (p<0,001). Статистическая значимость половых различий убывает в следующем порядке: Д=МД>НЛД>ПВ>МВб> Ш>ЛВб>Дг>Дб>ЗВ=Днсп>ПШб>ЗШб>Ш нсп>Шг>ЗШ>ДШиГ.

Статистический анализ выявил достоверные половые различия в физических параметрах ТК: мужские образцы демонстрируют большую массу (24,56±8,78 г

Таблица 1

Статистические показатели остеометрических параметров мужских и женских таранных костей (M±σ), их вариабельность (СV) и статистическая значимость (p) их различий в параметрическом тесте Стьюдента и непараметрическом тесте Манна-Уитни (M-W), N=75

Параметр *	Ед. изм.	Mean±σ		CV%		p=
		мужские	женские	мужские	женские	t-test	M-W test
Д	мм	55,93 ± 3,10	51,98 ± 3,32	5,55	6,38	0,000002	0,000001
НЛД	мм	60,41 ± 3,54	55,64 ± 4,16	5,86	7,47	0,000002	0,000002
МД	мм	56,10±3,06	52,01±3,12	5,45	6,00	0,000001	0,000001
Ш	мм	42,96±2,86	39,81±3,37	6,65	8,46	0,00006	0,000009
ЗШ	мм	29,22±3,50	27,33±2,99	11,99	10,9	0,02	0,02
ПВ	мм	53,25±2,42	50,50±2,15	4,53	4,26	0,000006	0,000003
ЗВ	мм	47,89±2,26	45,65±2,34	4,73	5,12	0,0001	0,0002
Дб	мм	35,95±2,85	32,93±2,69	7,92	8,18	0,00003	0,00008
ЗШб	мм	27,68±2,95	25,36±2,81	10,6	11,1	0,002	0,004
ПШб	мм	35,19±3,41	32,68±3,27	9,68	10,0	0,003	0,001
ЛВб	мм	33,03±2,80	29,99±2,65	8,48	8,84	0,00002	0,00002
МВб	мм	26,97±2,15	24,40±2,10	7,97	8,61	0,000004	0,000005
ДШиГ	мм	22,94±2,94	21,32±2,71	12,8	12,7	0,02	0,03
Дг	мм	34,06±3,16	30,99±2,53	9,27	8,16	0,00006	0,00004
Шг	мм	24,60±2,56	23,12±2,88	10,4	12,4	0,03	0,01
Днсп	мм	33,11±2,67	31,03±2,38	8,06	7,66	0,001	0,0002
Шнсп	мм	22,97±2,41	21,47±1,89	10,5	8,81	0,008	0,006
ВК	г	24,56±8,78	19,18±6,40	35,74	33,37	0,007	0,003
ОК	мл	26,06±8,51	21,50±5,74	32,65	26,68	0,02	0,02
ПК	г/мл	0,98±0,27	0,93±0,31	27,06	33,19	0,47	0,58

Примечание: * - обозначения (аббревиатуры) параметров см. в тексте раздела «Материалы и методы исследования»

против 19,18±6,40 г у женщин, p<0,02) и объем (26,06±8,51 см³ против 21,5± 5,74 см³, p<0,02). Среди остеометрических показателей наибольшая значимость половых различий отмечена для длины (p<0,001), медиальной длины (p<0,001), наибольшей (латеральной) длины (p<0,001) и высотных параметров (p<0,001). Полученные нами результаты по физическим параметрам таранных костей являются приоритетными, в научной литературе, согласно проведенному нами анализу, аналогичные исследования не обнаружены [37].

Таранная кость является одной из основных костей предплюсны стопы, она несет на себе весь вес человека при ходьбе и стоянии. Анатомическая изменчивость ТК заключается в вариациях фасеток, наличии дополнительных апофизов и костных наростов, но остеометрические параметры в отличие от качественных признаков позволяют оценить ее количественно. Как те, так и другие признаки могут быть использованы для изучения различных аспектов образа жизни настоящих и прошлых популяций. Кроме того, популяционное сходство и родство между группами людей по остеометрическим параметрам можно оценить гораздо точнее. Такие виды деятельности, как ходьба, бег, прыжки и положения покоя, например, приседание, могут оставлять морфогенетические следы на ТК из-за контакта различных ее поверхностей с большеберцовой и пяточной костями. Для анатома и антрополога крайне важно понимать факторы, влияющие на ее морфологию, и причины возникновения вариаций морфологии, чтобы эффективно их использовать и интерпретировать случаи их обнаружения.

Одним из главных аспектов количественной изменчивости костных элементов скелета является половой диморфизм остеометрических показателей. Таранная и пяточная кости, как ключевые элементы группы костей, активно участвующих в функциях голеностопного сустава при ходьбе и стоянии демонстрируют выраженный половой диморфизм, как это выявлено результатами в том числе и настоящего исследования.

Исследования ТК в течение последнего десятилетия показывают, что размеры ТК различаются у представителей мужского и женского пола не зависимо от возраста [38-41]. В различных этно-территориальных группах и популяциях (Китай, США, Япония, Нигерия, Греция, Турция) как компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, рентгенография, так и прямые остеометриче-ские измерения показывают, что таранная кость у мужчин обычно имеет большие линейные размеры [42-46]. Например, в одном исследовании ширина ТК составила 41,76 мм у мужчин и 38,59 мм у женщин, а в нескольких исследованиях сообщалось о различиях в максимальной вертикальной высоте, показателях кривизны и производных параметрах (индексах) со значениями параметрического критерия достоверности различий в диапазоне от p=0,039 до p<0,001 [38, 41, 47]. Некоторые данные также указывают на то, что женские таранные кости демонстрируют отличительные черты суставных поверхностей [40, 42].

Конкретные измерения, полученные в результате трехмерной оценки цифровыми методами измерений остео-метрических параметров, свидетельствуют об уменьшении медиально-латеральных и вращательных углов, а также о переднемедиальной ориентации суставных граней у женщин. Результаты, связанной с возрастом анатомической изменчивости ТК, менее однозначны. В исследованиях некоторых авторов отмечается, что суставные ее поверхности уплощаются или смещаются с возрастом назад, в одном из таких исследований указывается на отрицательную корреляцию (R=–0,357, p<0,01) и заметное увеличение кривизны пяточ- ной фасетки у женщин. В исследованиях же других авторов не обнаружено существенного влияния возраста на такие размеры, как ширина или общая площадь ТК [40-42, 46]. Кроме того, сравнения между этническими группами выявляют различия, характерные для разных популяций. Исследования, сравнивающие китайские образцы с образцами корейской, европейской и азиатской групп, подчеркивают различия в форме свода блока ТК и ее общей морфологии, которые могут помочь в клинических применениях с учетом региональных особенностей [40, 43].

Заключение. В результате проведенного исследования была установлена анатомическая изменчивость остеометри-ческих параметров таранной кости российской популяции и выявлены значительные половые различия в них. Впервые определены физические параметры таранной кости человека, ее вес, объем и плотность. Анализ изменчивости показателей продемонстрировал выраженные половые различия не только в остеомет-рических, но в физических характеристиках таранной кости. У мужчин наибольшая изменчивость отмечена в параметрах длины шейки и головки, задней ширины блока и нижней суставной поверхности, тогда как у женщин — в длине шейки и головки и показателях задней ширины. В обеих группах низкая вариабельность свойственна высотным показателям передней и задней высоты. Наиболее вариабельными параметрами мужских костей являются ширина и длина шейки и головки, а наименее вариабельными оказались показатели передней и задней высот. Наиболее вариабельными параметрами для лиц женского пола являются параметры длины шейки и головки и ширины головки, а наименее вариабельными, как и в мужских таранных костях оказались показатели передней и задней высот.

Полученные данные об изменчивости остеометрических параметров таранной кости следует учитывать в антропологических и археологических исследованиях, клинической практике при планировании хирургических вмешательств и разработке оптимальных методов диагностики и лечения ее патологии.