Особенности сочетанной патологии позвоночника и таза у детей, проживающих в условиях воздействия вредных факторов алюминиевого производства

При производстве первичного алюминия в России одной из основных проблем является загрязнение атмосферного воздуха, обусловленное главным образом использованием технологии самообжигающих анодов, а также условием рассеивания примесей в атмосфере [16]. ОАО «ИркАЗ-СУАЛ» (Иркутский алюминиевый завод), расположенный в промышленной зоне г. Шелехова, на юго-восточной окраине, специализируется на выпуске алюминия-сырца. Основными производственными подразделе- ниями являются электролизный цех, отделение производства фторсолей и цех анодной массы. Процесс электролиза алюминия сопровождается выделением загрязняющих веществ: фтористого водорода, фторидов, пыли, диоксида серы, оксида углерода, смолистых веществ и бенз(а)пирена. Санитарно-защитная зона предприятия составляет 1700 м.

По данным ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Иркутской области», приведенным в диссертационном исследовании Т.И. Шали-

ной, среди вредных веществ, загрязняющих атмосферный воздух г. Шелехова: бенз(а)пирен (ПДК сс – 1⋅10^–6, среднегодовые концентрации, мг/м³ – 4,2⋅10^–6), взвешенные вещества (ПДК сс . – 0,15, среднегодовые концентрации, мг/м³, 0,124), углерода оксид (ПДК сс – 3,0, среднегодовые концентрации, мг/м³ – 1,78), формальдегид (ПДК сс – 0,003, среднегодовые концентрации, мг/м³ – 0,007), фтористые газообразные соединения (ПДК сс – 0,005, среднегодовые концентрации, мг/м³ – 0,004), фториды плохо растворимые (ПДК_сс – 0,03, среднегодовые концентрации, мг/м³ – 0,12) [21]. При этом отмечено, что в 2000-х гг. максимальные разовые концентрации фтористого водорода превышали уровни ПДК в 6–8 раз, а максимально разовые концентрации фторидов неорганических были выше ПДК в 1,6–2,0 раза. В то же время среднегодовые концентрации газообразного фтора в 2001–2004 гг. превышали уровни ПДК сс в 6,2–4,8 раза, а в 2005–2007 гг. регистрировался уровень превышения ПДК_сс в 2,4–1,4 раза. Автором рассчитан коэффициент потенцирования для фторсодержащих веществ, составляющий 3,6, что превышает допустимый уровень в 4,5 раза.

Исследование Н.В. Сириной [16], включающее моделирование рассеяния загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от Иркутского алюминиевого завода, доказало следующее: на территории промышленной площадки и за ее пределами в течение года превышения предельно допустимой концентрации вредных веществ колеблются от 25 до 744 ч в месяц. Радиус действия повышенных концентраций всех специфических веществ, выбрасываемых электролизными цехами завода, выходит за пределы санитарно-защитной зоны. Для бенз(а)пирена он составляет 15 км, для фтористого водорода 7 км, твердых фторидов – 2,5 км и смолистых веществ – 1,5 км. Также определено, что наиболее неблагоприятное действие выбросы алюминиевой промышленности оказывают на расстоянии 0,5–1,5 км от завода, твердые частицы с содержанием фтора оседают на расстоянии до 5 км, а газообразные соединения обнаруживаются и в 30 км от промышленного объекта [5]. В распределении загрязняющих веществ определена вытянутость вектора в направлении «юго-восток – северо-запад», что совпадает в преобладающими направлениями ветров [16]. В зону влияния алюминиевого завода попадают жилые массивы города, сельскохозяйственные угодья, поверхностные воды и дачные поселки, создают- ся предпосылки для негативных изменений в природе и здоровье населения.

Вместе с этим в литературе уже доказана взаимосвязь между заболеваемостью населения и техногенным воздействием на атмосферу [1, 9, 12, 13, 20]. Выявлено, что воздействие вредных производственных факторов алюминиевого производства повышает риск возникновения заболеваний опорно-двигательной системы у детей и взрослых [6, 22]. В работе С.А. Сю-рина [18] показано, что несмотря на постоянно проводимое совершенствование технологий производства, в структуре нарушений здоровья работников алюминиевых предприятий Европейского Севера России наибольший удельный вес имеет патология костно-мышечной системы дис-трофически-дегенеративного характера (29,8 %), а наиболее часто диагностируемым заболеванием является деформирующий остеоартроз (8,6 %). В подтверждение высоких рисков развития патологии за период с 1992 по 2003 г. в г. Шелехове и Шелеховском районе Иркутской области отмечалась тенденция к увеличению заболеваемости по болезням костно-мышечной системы по всем возрастным группам населения: у детей – в 7, подростков – в 6 и взрослых – в 5 раз [16]. В 2007 г. по сравнению с 90-ми гг. XX в. произошло увеличение уровней заболеваемости костно-мышечной системы у детей в 5,6 раза, подростков – в 12 раз, болезней органов дыхания у детей в 2 раза, у подростков – в 7,7 раза [21].

В ходе исследований морфогенеза костей в условиях воздействия соединений фтора у детей и подростков г. Шелехова разработана концепция токсического действия фтора на морфогенез костей в эмбриональном и постэмбриональном периодах онтогенеза человека, согласно которой соединения фтора способны проникать через плаценту в организм плода и модифицировать пластические процессы в формирующихся костях, что ведет к стимуляции процессов резорбции и замедлению синтетических и пролиферативных процессов, а в постэмбриональный период – к неравномерному и диспропорциональному росту костей, создавая основу для развития костной патологии [21]. Авторами доказано, что нарушения остеогенеза проявляются в ухудшении кровоснабжения, подавлении размножения клеток пластинки роста, активации остеорезорбции, ослаблении остеогенеза, что приводит к формированию диспла-стических изменений в костях, выявляемых у 76 % подростков.

Вместе с этим в ряду болезней костно-мышечной системы клинические проявления заболеваний позвоночника и таза как самостоятельных нозологических форм достаточно хорошо изучены [4, 10, 19, 24]. С другой стороны, исследователи все чаще сталкиваются с сочетанной ортопедической патологией [2, 17]. Так, в соответствии с авторской методикой, дающей возможность многофакторного анализа сочетанных нарушений опорно-двигательной системы, проведены ортопедические исследования у 801 ребенка и подростка промышленного города [7]. Выявлено, что у большинства из них – 389 (55,4 %) – имеется сочетанная патология (две нозологические формы и более). В подтверждение причинно-следственных взаимоотношений сочетанных деформаций позвоночника и таза отмечена целесообразность изучения их возрастной динамики [11, 26]. Несмотря на известные достижения, вопросы сочетанной детской ортопедической патологии во взаимосвязи с воздействием вредных техногенных факторов изучены недостаточно и поэтому не теряют своей актуальности.

Цель исследования – выявление особенностей сочетанной ортопедической патологии у детей и подростков, проживающих в условиях техногенного воздействия факторов алюминиевого производства.

Материалы и методы. Выполнено обследование 51 пациента с сочетанными заболеваниями позвоночника и таза в возрасте от 8 лет до 21 года, проживающих в промышленном центре Иркутской области и вокруг него. Среди обследуемых 31 девочка/девушка, 20 – мальчи-ков/юношей. Придерживаясь возрастной периодизации, дети были разделены на три группы [3]. В I группу вошли 10 детей: 5 девочек и 5 мальчиков младшего школьного возраста (8–10 лет); II – включала 20 подростков: 13 девочек и 7 мальчиков 11–15 лет; III – составили 13 девушек и 8 юношей (21 обследуемый) в возрасте 16–21 года. В приближенности к промышленному объекту до 5 км проживали 28 детей и подростков, от 5 км и более – 23 обследуемых.

При ортопедическом осмотре применена методика обследования с учетом экологических факторов и карта многофакторного анализа [8]. Для уточнения диагноза осуществлены рентгенологические исследования грудного и поясничного отделов позвоночника и таза. Использовалась клиническая классификация, в частности, пространственных нарушений ориентации костей таза. Степень искривления позвоночника оценивалась по величине угла Кобба.

В статистическом исследовании для анализа связи двух совокупностей и выявления зависимости результативного признака от различных факторов (возраст, пол, близость к промышленному объекту) был использован критерий хи-квадрат Пирсона. Данный метод показывает хорошие результаты для выявления зависимости чистоты исходов (заболевания) от факторов риска. Определяемые показатели факторов риска измерены преимущественно в номинальной шкале. В случае с возрастом использовались две группы – мужского и женского пола. В случае с приближенностью к промышленному объекту применялась номинальная шкала из двух квантилей: «до 5 км» и «свыше 5 км». При анализе зависимости заболеваний от возраста также была использована номинальная шкала; все пациенты были разделены на три квантиля: «8–10 лет», «11–15 лет», «16–21 год». Поскольку в имеющейся выборке некоторые значения по количеству пациентов были меньше 10, то применялась поправка Йейтса. Для анализа связи между промышленным объектом, местожительством детей и заболеваемостью аваскулярным некрозом головок бедренных костей (АНГБК) использовалась гипотеза о факторе риска при приближенности до 5 км. Коэффициент опасности воздействия химических веществ при ингаляционном поступлении рассчитан в соответствие с [14].

Результаты и их обсуждение. На момент обследования 42 ребенка не предъявляли жалоб, а 9 пациентов старшего возраста отмечали небольшие периодические боли в области поясницы и тазобедренных суставов. Нозологические формы патологии позвоночника и таза в зависимости от возраста детей представлены в табл. 1, а также в виде сводной гистограммы на рис. 1.

Распределение сочетанной ортопедической патологии по полу приведено на рис. 2.

Нозологические формы патологии и тяжесть их проявления по мере приближенности места жительства детей к промышленному объекту приведены в табл. 2.

Степень тяжести проявлений сочетанной патологии позвоночника и таза в зависимости от возраста показана в табл. 3–5. В I группе сколиоз грудного и грудопоясничного отделов позвоночника 1-й степени тяжести отмечен у 55 % (табл. 3). У 36 % имел место грудной кифосколиоз, грудной и грудопоясничный сколиоз 2-й степени. У каждого третьего ребенка (у 6 из 21) был диагностирован лестничный (полисегментарный) ретроспондилолистез

Таблица 1

Группа	Возраст, лет	Количество детей	Форма ортопедической патологии, доля (%)
			сколиоз	Spina bifida	ретроспондилолистез	асимметрия таза	АНГБК	коксартроз
I	8–10	10	100,0	30,0	60,0	100,0	90,0	0,0
II	11–15	20	100,0	35,0	55,0	100,0	80,0	5,0
III	16–21	21	81,0	47,6	52,4	100,0	28,6	47,6
Итого		51	92,2	92,2	39,2	54,9	100,0	60,8

Возрастная структура сочетанной патологии позвоночника и таза

■ От 16 до 21 года

■ От 11 до 15 лет

■ От 8 до 10 лет

Рис. 1. Сводная гистограмма распределения пациентов по возрасту

Рис. 2. Распределение пациентов по полу

Таблица 2

Удельный вес форм ортопедической патологии и степень тяжести их проявления в зависимости от приближенности мест проживаний обследованных к промышленному объекту

Приближенность места жительства к промышленному объекту, км	Кол-во детей	Доля форм ортопедической патологии и степень тяжести, %
		сколиоз		асимметрия таза			АНГБК		коксартроз
		1-й ст.	2-й ст.	1-й ст.	2-й ст.	3-й ст.	1-й, 1-2-й ст.	3-й ст.	1-2-й ст.	3-й ст.
До 5	28	35,0	60,0	35,0	45,0	60,0	40,0	15,0	0,0	35,0
От 5 и более	23	53,8	69,2	69,2	38,5	38,5	38,5	46,2	15,4	53,8

Таблица 3

Таблица 5

Степень выраженности проявлений сочетанной патологии позвоночника и таза у детей в возрасте 8–10 лет (I группа, n = 11)

Степень тяжести сочетанной патологии позвоночника и таза у девушек и юношей в возрасте 16–21 года (III группа, n = 21)

Форма ортопедической патологии	Доля патологии разной степени тяжести (%)
	1-я ст.	2-я ст.	3-я ст.
Сколиоз	54,5	36,4	0,0
Асимметрия таза	18,2	36,4	36,4
АНГБК	27,3	54,5	0,0
Коксартроз	0,0	0,0	0,0
Итого	100,0	90,9	36,4

Форма ортопедической патологии	Доля патологии разной степени тяжести (%)
	1-я ст.	2-я ст.	3-я ст.
Сколиоз	61,9	19,0	0,0
Асимметрия таза	57,1	19,0	23,8
АНГБК	14,3	14,3	0,0
Коксартроз	38,1	9,5	0,0

позвонков L II –S I , L III –S I и ретроспондилолистез позвонка L V –S I .

Во II группе грудной и грудопоясничный сколиоз 1-й степени тяжести отмечен у 70 % подростков (табл. 4). У 30 % имел место грудной кифосколиоз, грудной и грудопоясничный сколиоз 2-й степени (5, 5 и 20 % соответственно). Наряду с этим у 55 подростков выявлен лестничный ретроспондилолистез позвонков L IV –S I , L II –L V , L IV –S I , L III –S I , L I –S I , L I –L V , L IV –S I .

Таблица 4

Степень тяжести сочетанной патологии позвоночника и таза у подростков в возрасте 11–15 лет (II группа, n = 20)

Форма ортопедической патологии	Доля патологии разной степени тяжести (%)
	1-я ст.	2-я ст.	3-я ст.
Сколиоз	70,0	30,0	0,0
Асимметрия таза	35,0	35,0	30,0
АНГБК	50,0	30,0	0,0
Коксартроз	5,0	0,0	0,0

Анализ результатов исследования показал, что в структуре сочетанной патологии позвоночника и таза первое место занимает асимметрия таза, второе – сколиоз, третье – АНГБК. Асимметрия таза выявлена у всех обследуемых, что соотносится с данными литературы [15]. Превалирование асимметрии таза над количеством случаев дистрофических изменений в головках бедер свидетельствует о ее формирующей роли в развитии последующих деформаций тазобедренных суставов [8]. Оценивая возрастную структуру сочетанной патологии II и III групп обследуемых, можно заключить, что при равном проявлении сколиоза, Spina bifida , ретроспондилолистеза, асимметрии таза у детей 11–15 лет преобладает АНГБК, а в группе 16–21-летних – удельный вес АНГБК снижается и проявляется кок-сартроз. Основные статистически значимые результаты представлены в табл. 6.

Таблица 6

В III группе грудной и грудопоясничный сколиоз 1-й степени тяжести отмечен у 62 % пациентов (табл. 5). У 4 обследуемых имел место грудной кифосколиоз, грудной и грудопоясничный сколиоз 2-й степени. При этом у 19 % выявлен лестничный ретроспондилолистез позвонков L III –S I , L I –S I, Th XII –S I и ретроспондилолистез позвонка L V –S I . У 48 % юношей и девушек диагностирован диспластиче-ский коксартроз, двусторонний, 1–2-й степени тяжести – у 28,5 % обследуемых, односторонний, 1-й и 3-й степени тяжести – по 9,5 % соответственно.

Полученные показатели вошли в базу данных «Особенности сочетанной ортопедической патологии и оценка вероятности ее развития у детей и подростков, проживающих в промышленном городе Иркутской области» [25].

Критерии и результаты статистического анализа связи результативного и факторных признаков заболевания

Результативный и факторные признаки заболевания	Критерии статистического анализа			Статистическая значимость связи
	число степеней свободы	значение критерия χ 2	критическое значение χ 2
АНГБК и возраст	2	15,821	9,21 при p <0,01	Значима при р <0,01
АНГБК и пол	1	21,228	6,635 при p <0,01	Значима при р <0,01
АНГБК и промышленный объект*	1	5,264	3,841 при p <0,05	Значима при р <0,05

В результате статистического анализа имеющейся выборки выявлена сильная зависимость заболеваемости АНГБК от принадлежности к возрастной группе, пола обследуемых и близости места жительства к промышленно-

му объекту. В радиусе проживания детей от промышленного объекта 5 км удельный вес АНГБК наибольший (21 случай из 31), по мере удаленности от промышленного объекта он снижается, что согласуется с данными литературы [5, 8]. В свою очередь АНГБК выявлен у всех обследуемых мальчиков, а у девочек только в 35,5 % случаев. В то же время преобладают I и II степени выраженности клиникорентгенологических нарушений сочетанной патологии позвоночника и таза: 77 и 43 случая соответственно над нарушениями III степени тяжести (15 случаев).

В ходе анализа, используя показатели референтных концентраций для хронического ингаляционного воздействия [3] и среднегодовых концентраций веществ [21], определены коэффициенты опасности ( HQ i ), среди которых HQ i = 4,2 для бенз(а)пирена, HQ i = 9,2 для фторидов плохо растворимых, HQ i = 2,3 для формальдегида, HQ i = 1,65 для взвешенных веществ. Выделенные коэффициенты опасности обусловливают риски развития организма и заболеваний, в частности, органов дыхания и опорно-двигательной системы. Сопоставляя результаты исследований и коэффициенты опасности, можно предположить, что хроническое

ингаляционное действие вредных веществ, в частности фтористых соединений, обусловливает риск развития патологии опорно-двигательной системы.

Выводы. Подтверждено, что длительное проживание в условиях загрязнения атмосферы вредными выбросами алюминиевого производства, включающими фторсодержащие примеси, приводит к развитию сочетанной патологии позвоночника и таза у детей и подростков. Установлены клинические, возрастные, половые и экологические особенности сочетанной ортопедической патологии. Статистически доказана взаимосвязь отдельных факторных и результативных признаков заболевания. В то же время определена необходимость дальнейшего поиска других значимых доказательств взаимосвязи химических факторов риска и развития заболеваний опорно-двигательной системы. Исходя из этого рекомендована необходимость дополнительных исследований, ранней диагностики и диспансерного наблюдения детей, проживающих на экологически неблагоприятных территориях, позволяющих объективно оценить сочетанную ортопедическую патологию, в том числе в пре-морбидном периоде ее развития.