Морфометрические характеристики костей предплечья субъектов детского, подросткового и юношеского возраста

• ¹ Введение. Современный этап развития медицины характеризуется прогрессивным ростом технологий. Высокотехнологичные оперативные вмешательства, такие как эндопротезирование суставов, остеосинтез, система трехмерного моделирования и возможность объемной печати эргономических прототипов анатомических объектов требуют от фундаментальной науки метрической точности, детализации исследований, выявления закономерностей изменчивости в аспекте территориальных, возрастных и билатеральных особенностей [1]. Создание в регионах возрастных нормативных баз данных морфометрических параметров анатомических структур приобретает базисное значение для решения вопросов, касающихся разработки принципиально новых оперативно-технических приемов [2], интерпретации результатов КТ- и МРТ-графии, УЗИ-исследований; для определения возраста в судебно-медицинской экспертизе.

Несмотря на явный прогресс и совершенствование методов лечения аномалий, вывихов и переломов костей конечностей, применение современных технологий, материалов, имплантатов и металлоконструкций, технический рост базы современной лучевой диагностики, который вывел на новый уровень выявляемость костной патологии, сохраняется высокий процент первичной инвалидизации и осложнений различного характера после переломов костей конечностей. Так, инвалидность после переломов костей конечностей составляет от 9 до 58,8%, в том числе после хирургических вмешательств — 20,6%, после консервативного лечения — 11,2%. Общее число осложнений при лечении переломов варьирует от 7,3 до 50% [3]. Переломы и вывихи костей предплечья по частоте занимают первое место как среди переломов других сегментов верхней конечности (63-69,6%), так и по отношению к повреждениям других локализаций опорно-двигательного аппарата (32-44%) [4-8].

Цель исследования: выявление закономерностей типологической, возрастной и билатеральной изменчивости костей предплечья у детей, подростков и юношей.

Материал и методы . Исследования проведено на паспортизированных препаратах костей предплечья (локтевая и лучевая кости) с известными возрастом от 4 до 21 года, весом костей и длиной тела (94 комплекта — 376 костей). Уникальная коллекция костей, которая описывается впервые, была собрана с 1978 по 1987 г. ассистентом кафедры анатомии человека Н. И. Анисимовым. Препараты распределены в четыре возрастные группы: первый период детства — 4–7 лет (n=20 комплектов); второй период детства — 8–12 лет (n=23), подростковый период — 13–16 лет (n=26), юношеский период — 17–21 год (n=25).

Классическим методом прямой остеометрии [9] определяли линейные (наибольшая длина костей) и обхватные (наибольшая окружность диафиза) размеры костей предплечья. Вычисляли толстотно-длиннотный указатель (ТДУ) как процентное отношение наибольшей окружности диафиза к наибольшей длине кости.

Вариационно-статистический анализ проводили с помощью пакета прикладных программ Statistica

• 6.0. Определяли амплитуду (Min-Max), среднюю (М), ошибку средней (m), стандартное отклонение (σ), доверительный интервал (ДИ), 25 и 75%-ный процентили; для определения степени изменчивости признаков вычисляли коэффициент вариации (Cv%) по формуле σ/М×100; корреляции (r); коэффициенты: экстенсивности, показывающий, как велика отдельная часть по отношению ко всей изучаемой совокупности; наглядности (D — относительный прирост) по формуле М ₂ /М ₁ ×100–100. Применяли регрессионный анализ для определения степени изменения одной величины при соответствующем изменении другой. Достоверность возрастных и билатеральных различий независимых переменных определяли при 95, 99, 99,9%-ном порогах вероятности.

Результаты . Средний возраст в группах в среднем составил: 1-я — 5,50±0,29 года; 2-я — 9,13±0,24 года; 3-я — 15,25±0,21 года; 4-я — 19,20±0,22 года. Длина тела субъектов соответственно составила: 1-я группа — 108,25±0,97 см (102–112 см); 2-я — 135,17±2,70 см (127-153 см; D=24, 87%; р=0,0000); 3-я — 164,88±1,06 см (154-172 см; D=21,98%; р=0,0000) см; 4-я — 169,80±1,34 см (160-176 см; D=2,99%; р=0,02).

Наибольшая длина локтевой кости в 1-й возрастной группе в среднем составляет 159,01±2,27 мм, ко второму периоду детства она статистически значимо увеличивается на 46,3 мм (D=29,1%, р=0,0000), у подростков параметр увеличивается на 54,2 мм (D=26,2%, р=0,0000), относительный прирост в 4-й группе незначительный (D=0,2%, р=0,5). Лучевая кость имеет наибольшую длину в среднем на 8% меньше по сравнению с локтевой костью. У детей 1-й группы она в среднем составляет 145,8±1,9 мм, во втором детстве увеличивается на 45,2 мм (D=31 %, р=0,0000), в подростковом периоде — на 48,6 мм (D=25,4%, р=0,0000), относительный прирост длины лучевой кости в юношеском периоде составляет лишь 0,8%, различия статистически незначимы (р=0,46) (табл. 1; рис. 1).

Наибольшая окружность диафиза локтевой кости в 1-й группе в среднем составляет 26,3±0,5 мм, относительный прирост в каждой последующей возрастной группе соответственно составил: 21,3% (р=0,0000); 27,8% (р=0,0000); 1% (р=0,5). Среднее значение наибольшей окружности диафиза лучевой кости больше по сравнению с локтевой костью на 9%. В 1-й группе окружность диафиза лучевой кости составляет 145,8±1,99 мм, относительный прирост в каждой последующей группе соответственно составил: 28,2% (р=0,0000); 25,1% (р=0,0000); 0,8% (р=0,1) (рис. 2).

ТДУ локтевой и лучевой костей с возрастом уменьшается. Статистически значимые различия отмечены лишь для ТДУ локтевой кости между 1-й и 2-й группами, относительный прирост отрицательный (D=-3,9%; р=0,004). В каждой последующей группе относительный прирост составляет -0,9% (р=0,3) и –2,5 (р=0,6). ТДУ лучевой кости больше по сравнению с локтевой в среднем на 15%, в 1-й детской группе указатель составляет 20,25±0,3%, во 2-й уменьшается (относительный прирост отрицательный, D=-2,2%; р=0,2), относительный прирост в последующих группах составляет -1,5% (р=0,9) и -0,5% (р=0,2) (рис. 3).

Вариабельность изучаемых параметров низкая, коэффициент вариации не превышает 7,9%.

Корреляционный анализ показал тесные прямые связи между возрастом, длиной тела, длиной костей предплечья и окружностью диафиза (r=0,93–9,98) и

Таблица 1

Изменчивость параметров костей предплечья, мм

Параметр	Группа	Сторона	Локтевая кость					Сv %	Р 1	Лучевая кость					Cv %	Р 2
			Min	Max	M	m	σ			Min	Max	M	m	σ
Наибольшая длина кости	1-я	Пр Лев	146,00 146,00	170,00 169,50	159,63 158,38	2,24 2,18	8,97 8,73	5,6 5,5	-	134,00 134,00	155,00 155,50	145,50 146,13	1,95 2,00	7,81 7,99	5,4 5,5	-
	2-я	Пр Лев	185,50 185,00	270,00 229,00	206,81 203,78	5,16 3,18	9,62 10,73	4,6 5,3	0,0000	173,00 171,50	213,00 211,00	191,38 190,94	2,95 3,14	11,81 12,56	6,2 6,6	0,0000
	3-я	Пр Лев	249,00 247,00	273,50 268,00	260,23 257,86	2,23 2,16	8,33 12,07	3,2 4,7	0,0000	229,50 229,00	249,50 252,00	239,20 240,20	1,62 1,72	12,32 12,68	5,2 5,3	0,0000
	4-я	Пр Лев	246,00 246,00	273,00 269,50	260,25 258,90	1,92 1,70	8,57 10,60	3,3 4,1	0,5	233,00 232,00	251,50 253,00	241,14 242,14	2,17 2,20	12,68 12,63	5,3 5,2	0,46
Наибольшая окружность диафиза кости	1-я	Пр Лев	23,00 23,00	28,50 27,50	26,88 25,75	0,58 0,43	2,12 1,73	7,9 6,7	-	26,50 26,00	33,00 33,00	29,50 29,63	0,68 0,76	1,71 2,04	5,8 6,9	-
	2-я	Пр Лев	28,50 30,00	35,50 34,50	31,81 31,94	0,58 0,42	2,34 1,66	7,4 5,2	0,0000	34,00 33,00	41,00 43,50	37,69 38,06	0,65 0,81	2,59 2,24	6,9 5,9	0,0000
	3-я	Пр Лев	32,00 38,00	45,00 44,50	41,00 40,88	1,15 0,63	2,61 2,54	6,4 6,2	0,0000	45,00 44,50	52,00 51,00	47,36 47,43	0,62 0,72	2,32 2,70	4,9 5,7	0,0000
	4-я	Пр Лев	35,00 34,50	42,50 42,50	41,25 41,60	0,59 0,63	2,65 2,82	6,8 7,3	0,5	41,00 42,50	49,50 51,00	47,80 47,78	0,71 0,69	3,18 3,09	7,0 6,6	0,1
ТДУ	1-я	Пр Лев	15,75 15,34	17,54 17,08	16,82 16,26	0,19 0,19	0,97 0,96	5,8 5,9	-	18,97 18,71	22,30 21,62	20,26 20,24	0,32 0,31	1,28 1,26	6,3 6,2	-
	2-я	Пр Лев	14,36 15,08	17,25 17,26	15,83 15,88	0,25 0,21	1,00 0,95	6,3 6,0	0,004	18,18 17,98	21,39 22,54	19,71 19,96	0,28 0,37	1,20 1,46	6,1 7,3	0,2
	3-я	Пр Лев	13,96 14,72	16,87 16,99	15,68 15,77	0,27 0,19	0,96 0,96	6,1 6,1	0,3	18,29 17,79	20,82 21,01	19,52 19,45	0,29 0,36	1,20 1,24	6,1 6,4	0,9
	4-я	Пр Лев	13,51 13,19	16,67 16,73	15,28 15,31	0,20 0,23	0,93 1,06	6,1 6,9	0,6	17,01 18,05	20,93 21,18	19,24 19,55	0,31 0,28	1,44 1,31	7,5 6,7	0,2

Примечание:р1 — возрастные различия признаков локтевой кости в соседних группах; р2 — возрастные различия признаков лучевой кости в соседних группах.

Рис.1. Возрастная и билатеральная изменчивость наибольшей длины костей предплечья, мм

Рис. 2. Возрастная и билатеральная изменчивость наибольшей окружности диафиза костей предплечья, мм

Диаграмма размаха (Окружность диафиза лучевой кости)

Медиана; Ящик: 25%-75%; Отрезки: Размах без выбр.

° Медиана

□ 25%-75%

Т Размах без выбр.

Рис. 3. Возрастная и билатеральная изменчивость толстотно-длиннотного индекса костей предплечья, мм

Диаграмма размаха (Индекс лучевой кости) Медиана; Ящик: 25%-75%; Отрезки: Размах без выбр.

Пр Лев Пр Лев Пр Лев Пр Лев

1-я            2-я          3-я           4-я

° Медиана

: i 25%-75%

ZE Размах без выбр.

средние обратные между длиной тела и толстотно-длиннотным индексом костей предплечья (r от –0,41 до –0,47) (рис. 4–6).

Множественный регрессионный анализ позволил вычислить формулы регрессионных уравнений для определения длины костей и окружности диафиза локтевой и лучевой костей по известным возрасту и длине тела со статистически значимым порогом вероятности.

Формулы регрессионных уравнений длины и окружности диафиза локтевой кости:

Длина Пр = 0,915 + Возраст × 0,192 + Длина тела × × 0,802;

Длина Лев = 1,148 + Возраст × 0,217 + Длина тела × × 0,776;

Окружность Пр = 2,008 + Возраст × 2,01 + Длина тела × 0,934;

Окружность Лев = 2,417 + Возраст × 0,11 + Длина тела × 1,06.

Рис. 4. Зависимость наибольшей длины и наибольшей окружности диафиза локтевой кости от длины тела

Рис. 5. Зависимость наибольшей длины и наибольшей окружности диафиза лучевой кости от длины тела

Рис. 6. Зависимость ТДУ костей от длины тела

Формулы регрессионных уравнений длины и окружности диафиза лучевой кости:

Длина Пр = –28,922 + Возраст × 0,03 + Длина тела × × 1,02;

Длина Лев = –29,664 + Возраст × –0,03 + Длина тела × 1,01;

Окружность Пр = –10,187 + Возраст × –0,35 + Длина тела × 1,29;

Окружность Лев = –6,134 + Возраст × –0,13 + Длина тела × 1,08.

ТДУ костей предплечья отражает массивность кости. Экстенсивность костей предплечья по массивности в возрастных группах различается (табл. 2).

У детей частота встречаемости костей с малой и большой массивностью вполовину меньше по сравнению с количеством среднемассивных костей. В подростковой группе уменьшается количество костей с большой массивностью за счет увеличения числа среднемассивных костей. В юношеском периоде, напротив, количество массивных костей увеличивается за счет сокращения количества костей с малой массивностью.

Обсуждение . Таким образом, особенности изучаемых параметров костей предплечья, таких как наибольшая длина костей и наибольшая окружность диафиза локтевой и лучевой костей, позволяющих определить ТДУ, как показатель массивности ко-

Экстенсивность (%) костей предплечья по величине ТДУ (%) в возрастных группах

Таблица 2

Группа Локтевая Лучевая <М-σ М±σ >М+σ <М-σ М±σ >М+σ 1-я <15,74 25 15,75–17,49 50 >17,5 25 <18,95 25 18,96–23,3 50 >23,31 25 2-я <14,6 25 14,61–16,7 50 >16,71 25 <18,7 25 18,71–20,8 50 >21,81 25 3-я <14,32 25 14,33–16,78 62,5 >16,79 12,5 <18,46 25 18,47–20,8 62,5 >20,81 12,5 4-я <14,22 20 14,23–16,22 50 >16,23 30 <17,61 20 17,62–20,92 50 >20,93 30 стей [10], характеризуется неравномерностью возрастных изменений. Так, наибольшее увеличение основных параметров костей отмечено в детских и подростковой группах, тогда как в юношеском возрасте, относительно подростков, прирост размеров незначителен и не всегда статистически значим. ТДУ с возрастом уменьшается, что говорит о неравномерности увеличения длины костей и окружности диафиза, удлиняются кости интенсивнее по сравнению с их утолщением.

По гомологии лучевую кость можно сравнить с большеберцовой костью, а локтевую — с малоберцовой. В литературе представлены данные [10, 11] об индексе массивности костей голени, для большеберцовой кости он составляет 22,4±0,3% у мужчин и 2l,5±0,2% у женщин, для малоберцовой кости — 11,4±0,1 и 11,0±0,2% соответственно. При сравнении данных у лиц мужского пола с результатами наших исследований для юношеского периода (индекс массивности лучевой кости в среднем составляет 19,4±0,3%; локтевой — 15,3±0,2%), можно сопоставить соотношение указателей. Индекс массивности лучевой кости на 21,1% больше индекса массивности локтевой кости; индекс массивности малоберцовой кости составляет лишь около 50% по сравнению с большеберцовой; таким образом, можно говорить об относительной гомологии лучей среднего сегмента верхней и нижней конечностей.

Заключение . Наибольшая длина кости и наибольшая окружность диафиза локтевой и лучевой костей с возрастом от четырех лет до 21 года увеличивается неравномерно. Наибольший относительный прирост выявлен во втором детстве и в подростковом периоде. Толстотно-длиннотный указатель у лучевой кости больше в среднем на 15% по сравнению с лучевой; с возрастом индекс несколько уменьшается: от 16,82 до 15,28% у локтевой кости (на 9%) и от 20,26 до 19,24% у лучевой кости (на 5%). Выявлены прямые тесные и значительные связи длины и окружности костей и средние обратные толстотно-длиннотного указателя костей предплечья с возрастом и длиной тела. В возрастных группах несколько отличается экстенсивность массивности костей предплечья.