Сравнительный анализ морфотопометрических параметров структур поясничного отдела позвоночного столба в норме и при дегенеративно-дистрофических изменениях

• ¹ Введение . Операции на позвоночнике относятся к высокотехнологичным хирургическим вмешательствам [1]. Изучение изменчивости морфотопометрических закономерностей конструкции поясничного отдела позвоночного столба является актуальной проблемой современной нейровертебрологии, рентгенологии, функциональной и клинической анатомии, так как в силу своей нагруженности и подвижности этот отдел страдает гораздо чаще по сравнению с другими отделами [2–4].

Остеохондроз поясничного отдела позвоночника является одним из самых часто диагностируемых заболеваний позвоночного столба. Происходящие при нем дегенеративно-дистрофические изменения со временем приводят к развитию осложненных протрузий и грыж дисков, проявляющихся постоянными болевыми ощущениями. Согласно статистике, у 80% пациентов, обращающихся за медицинской помощью по причине болей в пояснице, диагностируется остеохондроз [5].

Актуальность проблемы лечения дегенеративных заболеваний позвоночника обусловлена большой их распространенностью и частой утратой пациентами трудоспособности, которая в структуре инвалидности при заболеваниях костно-суставной системы составляет 20,4% и занимает первое место (41,1 %) среди причин первичной инвалидности [6]. Повышение хирургической активности в данной области требует от морфологов детального изучения морфотопометрических параметров структур поясничного отдела позвоночного столба в аспекте топографической, возрастно-половой и билатеральной изменчивости согласно принципам персонифицированной медицины.

Цель: провести сравнительный анализ и выявить закономерности топографической изменчивости структур поясничного отдела позвоночного столба в норме и при дегенеративно-дистрофических изменениях.

Материал и методы . Для возрастно-половой группировки материала исследования использовали классификацию, принятую на 7-й Всесоюзной научной конференции по морфологии, физиологии и биохимии (Москва, 1965): I период зрелого возраста (мужчины (М1) — 22–35 лет; женщины (Ж1) — 21– 35 лет); II период зрелого возраста (М2 — 36–60 лет; Ж2 — 36–55 лет).

Материал исследования составили КТ- и МРТ-граммы мужчин и женщин I и II периодов зрелого возраста без признаков травм, сколиоза, дегенеративно-дистрофических и системных заболеваний позвоночника (n=140) и КТ- и МРТ-граммы пациентов с выявленными дегенеративно-дистрофическими изменениями поясничного отдела позвоночного столба II–III степени (n=120) из архива ФГБУ «Саратовский НИИТО» Минздрава России; данный возрастной диапазон является отражением того, что именно в эти возрастные периоды чаще возникают «проблемы с поясничным отделом позвоночного столба», требующие активного консервативного лечения или хирургической коррекции.

Компьютерную томографию (КТ) осуществляли на мультиспиральном томографе Aguilion-64 фирмы Toshiba (рег. № ACP 2007/00891 от 24.12.2007 г., срок действия не ограничен). Для магнитно-резонансной

томографии использовали магнитно-резонансный томограф (МРТ) ECHELON 1,5T64 фирмы HITACHI (рег. № ФСЗ 2007/00250 от 17.08.2007 г., срок действия не ограничен).

Измеряли высоту тел поясничных позвонков, высоту межпозвоночных дисков, вертикальный, горизонтальный диаметры и площадь межпозвоночных отверстий.

Для архивирования и возможности более точных измерений анатомических структур на снимках пользовались цифровой системой PACS (англ. Picture Archivingand Communication System) — системой передачи и архивации изображений с набором инструментов для определения размеров, площади и плотности тканей.

Вариационно-статистический анализ проводили с помощью пакета прикладных программ Statistica 6.0. Определяли амплитуду (Min-Max), среднюю (М), ошибку средней (m), стандартное отклонение (s), доверительный интервал (ДИ), 25 и 75%-ный процентили; для определения степени изменчивости признаков вычисляли коэффициент вариации (Cv%) по формуле s/М×100 (при Сv%<10 изменчивость считалась низкой; при Cv% от 10 до 25% средней и свыше 25% сильной); коэффициент корреляции (r) (при r<0,25 корреляции низкие; при r от 0,26–0,50 — средние; при r от 0,51 до 0,75 — значительные; при r>0,76 — сильные или тесные). Применяли регрессионный анализ для определения степени изменения одной величины при соответствующем изменении другой. Использовали параметрические методы статистики при нормальном распределении признаков и непараметрические — независимо от вида распределения. Нормальность распределения определяли с помощью критерия Шапиро — Уилка. Достоверность различий независимых переменных определяли при 95, 99, 99,9%-ном порогах вероятности.

Результаты . Высота тел поясничных позвонков без признаков дегенеративно-дистрофических изменений топографически увеличивается от 27,90±0,38 мм на уровне L _I до 29,93±0,33 мм на уровне вершины лордоза, затем уменьшается до 24,35±0,27 мм на уровне L _V , различия статистически значимы на уровнях L _I–IV (р<0,05).

Высота тел позвонков при остеохондрозе статистически значимо меньше на всех уровнях в среднем на 20% (р<0,001), на соседних уровнях различий не выявлено (р>0,05) (табл. 1; рис. 1).

Вариабельность признака усиливается при остеохондрозе до средних значений коэффициента вариации от 10,97 до 12,81% по сравнению с нормой, когда вариабельность ниже и находится в диапазоне от 7,41 до 9,91 % (изменчивость низкая).

Высота межпозвоночных дисков при дегенеративно-дистрофических изменениях поясничного отдела позвоночного столба статистически значимо ниже на всех уровнях в среднем на 25% (р<0,001), и ее значения находятся в диапазоне от 5,27±0,19 до 6,13±0,17 мм, тогда как в норме высота дисков варьирует от 6,88±0,30 до 9,36±0,28 мм, максимальные значения высоты диска приходятся на уровень вершины лордоза, минимальные на уровнях грудопоясничного и пояснично-крестцового переходов.

Изменчивость параметра средняя, коэффициент вариации находится в диапазоне от 10,97 до 18,48% (рис. 2).

Вертикальный диаметр межпозвоночных отверстий изучаемой выборки от уровня грудопоясничного перехода увеличивается от 17,67±0,37 до 20,02±0,44

Таблица 1

Изменчивость высоты тел позвонков и межпозвоночных дисков поясничного отдела позвоночника в норме и при остеохондрозе (мм)

Параметр	Уровень	Норма					Остеохондроз
		M	m	s	Сv%	P	M	m	s	Сv%	Р	Р1
	L I	27,90	0,38	2,77	9,91	0,02	21,69	0,50	2,72	12,56	0,21	0,001
	LII	28,95	0,36	2,48	8,70	0,03	22,52	0,47	2,55	11,33	0,56	0,001
Высота тела	LIII	29,93	0,33	2,14	7,75	0,001	22,74	0,46	2,50	10,97	0,62	0,001
	LIV	24,94	0,31	2,07	8,31	0,15	22,66	0,47	2,58	11,38	0,14	0,001
	L V	24,35	0,27	1,80	7,41	-	21,95	0,54	2,94	12,81	-	0,001
	Th XII –L I	7,74	0,26	1,65	19,79	0,10	5,93	0,23	1,02	18,25	0,42	0,001
	LI–LII	8,33	0,26	1,58	17,42	0,06	5,59	0,18	0,99	16,53	0,18	0,001
Высота дисков	LII–LIII	9,56	0,28	1,72	19,44	0,05	6,01	0,23	1,02	16,72	0,27	0,001
	LIII–LIV	8,83	0,31	1,61	19,11	0,34	6,13	0,17	0,95	16,41	0,23	0,001
	LIV–LV L V -S I	8,40 6,88	0,31 0,30	1,04 1,14	15,08 19,25	0,004	5,77 5,27	0,18 0,19	0,97 1,02	18,48 18,04	0,53 -	0,001 0,001

П р и м еч а н и е : р — топографические различия на соседних уровнях; р1 — различия параметров в норме и при остеохондрозе; различия достоверны при р<0,05.

Рис. 1. Изменчивость высоты тела позвонка в норме (1) и при остеохондрозе (2) (мм)

Рис. 2. Изменчивость высоты межпозвоночного диска в норме (1) и при остеохондрозе (2) (мм)

Таблица 2

Параметр	Уровень	Норма					Остеохондроз
		M	m	s	Сv%	P	M	m	s	Сv%	Р	Р 1
	Th XII –L I	17,67	0,37	2,30	13,02	0,001	15,77	0,52	2,84	18,03	0,03	0,003
	LI–LII	19,79	0,44	2,47	12,49	0,69	17,31	0,49	2,71	15,63	0,14	0,001
Вертикальный	LII–LIII	20,02	0,39	2,46	12,30	0,80	18,58	0,71	3,88	20,88	0,40	0,05
диаметр (мм)	LIII–LIV	19,87	0,45	2,49	12,52	0,05	17,79	0,63	3,44	19,35	0,02	0,009
	LIV–LV	18,72	0,50	2,91	15,53	0,02	15,87	0,58	3,18	20,04	0,04	0,001
	L V -S I	17,24	0,42	2,46	14,30	-	14,42	0,59	3,21	21,51	-	0,001
	Th XII –L I	6,88	0,27	1,62	23,57	0,10	6,52	0,32	1,77	23,62	0,03	0,003
	LI–LII	6,29	0,22	1,51	23,96	0,17	5,37	0,26	1,44	20,96	0,14	0,04
Горизонтальный	LII–LIII	5,87	0,22	1,49	25,37	0,19	5,26	0,27	1,46	22,30	0,40	0,06
диаметр (мм)	LIII–LIV	5,73	0,25	1,58	27,56	0,01	5,18	0,31	1,09	17,22	0,04	0,08
	LIV–LV	5,09	0,22	1,20	22,64	0,02	4,17	0,33	1,12	18,10	0,01	0,06
	L V -S I	4,11	0,25	0,58	12,83	-	3,89	0,25	1,35	22,93	0,01	0,05
	Th XII –L I	114,37	5,62	18,80	16,43	0,04	103,90	5,72	31,31	28,75	0,10	0,05
	LI–LII	124,17	4,97	27,22	21,92	0,56	113,60	6,79	27,18	21,99	0,05	0,04
Площадь (мм2)	LII–LIII	127,99	5,92	32,45	26,74	0,13	122,80	7,71	32,21	23,72	0,05	0,04
	LIII–LIV	121,36	5,65	30,94	24,18	0,04	114,50	7,02	28,48	22,87	0,10	0,03
	LIV–LV	113,49	6,83	27,43	24,17	0,05	106,23	6,00	26,84	25,27	0,10	0,05
	L V -S I	103,29	5,78	26,67	25,82	-	97,38	7,45	27,82	28,56	-	0,04

Изменчивость размеров межпозвоночных отверстий поясничного отдела позвоночника в норме и при остеохондрозе

мм на уровне L _II –L _III и уменьшается до 17,24±0,42 мм (в среднем на 12%) на уровне пояснично-крестцового перехода, различия статистически значимы на уровне грудопоясничного перехода и дистальнее уровня L _II –L _III (р<0,05).

При остеохондрозе данный признак статистически значимо снижается на всех уровнях в среднем на 10% (р<0,05); топографически он увеличивается также к вершине лордоза и уменьшается в направлении крестца, варьируя от 14,42±0,59 до 18,58±0,71 мм, на соседних уровнях различия статистически значимы

в грудопоясничном переходе и дистальнее вершины L-лордоза (р<0,05) (табл. 2; рис. 3).

Горизонтальный диаметр межпозвоночных отверстий топографически уменьшается в грудокрестцовом направлении, но статистически значимых различий в обеих выборках не выявлено (p>0,05); в норме параметр варьирует от 4,11±0,25 до 6,88±0,27 мм, при остеохондрозе — от 3,89±0,25 до 6,52±0,32 мм, различия статистически значимы на уровнях Th _XII –L _I и L _I –L _II (р≤0,05); при остеохондрозе диаметр уменьшается в среднем на 5% (рис. 4).

Диаграмма размаха (Норма)

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

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

о Медиана

LI

LII

LIV

LV

I Размах без выбр. о Выбросы

Рис. 3. Изменчивость вертикального диаметра межпозвоночного отверстия в норме (1) и при остеохондрозе (2) (мм)

Рис. 4. Изменчивость горизонтального диаметра межпозвоночного отверстия в норме (1) и при остеохондрозе (2) (мм)

Диаграмма размаха (Норма)

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

□ Медиана

Диаграмма размаха (Остеохондроз)

~~Г Размах без выбр.

Рис. 5. Изменчивость площади межпозвоночного отверстия в норме (1) и при остеохондрозе (2) (мм2)

Площадь межпозвоночных отверстий в выборке без признаков дегенеративно-дистрофических изменений варьирует от 103,29±5,78 до 127,99±5,92 мм ² , различия статистически значимы на уровнях Th _XII –L _I и, начиная с L _III –L _IV (р<0,05); при остеохондрозе площадь отверстий уменьшается в большей степени за счет уменьшения вертикального диаметра по сравнению с горизонтальным, статистически значимые различия выявлены на всех уровнях поясничного отдела позвоночного столба (р≤0,05) (рис. 5).

Во всей выборке коэффициенты корреляции площади межпозвоночных отверстий с вертикальным и горизонтальным диаметрами в норме составляют 0,45 и 0,31; при остеохондрозе — 0,52 и 0,34 соответственно. Связи несколько меняются в зависимости от уровня расположения.

Обсуждение. Размеры высоты тел поясничных позвонков и их топографические изменения совпадают с данными литературы [2, 7, 8]. В морфологической литературе, в частности в учебнике анатомии В. Н. Тонкова, приводятся данные о соотношении высоты позвоночного столба и высоты межпозвоночных дисков, это соотношение составляет 1/4, т.е. общая высота дисков составляет 25% от высоты позвоночника. В поясничном отделе соотношения высоты дисков и тел позвонков также описаны [5]: на уровне ThXII–LII как 1/4, на уровне LII–LV — 1/3. По нашим данным, соотношение высотных размеров дис- ков и тел поясничного отдела позвоночного столба топографически меняется и составляет: на уровне ThXII–LI — 1/3,6; LI–LII — 1/3,4; LII–LIII — 1/3,1; LIII–LIV — 1/2,8; LIV–LV –1/2,9; LV-SI — 1/3,5. Таким образом, соотношения параметров уменьшается к уровню LIII–LIV, затем увеличивается к пояснично-крестцовому переходу. В литературе представлены сведения о размерах межпозвоночных отверстий [9], полученных при измерении отверстий на 50 блоках поясничного отдела позвоночного столба лиц среднего возраста, которые совпадают с нашими данными лишь частично. По данным авторов, на уровне LIII–LIV высота межпозвоночных отверстий составляет 19,3–20 мм, ширина 6,8–7,1 мм (по нашим данным, вертикальный диаметр отверстий на этом уровне составляет 19,87±0,45 мм, горизонтальный — 5,73±0,25 мм); на уровне LIV–LV размеры соответственно составляют 16,6 и 6,8–7 мм (18,72±0,50 и 5,09±0,22 мм); на уровне LV-SI — 17,1–17,2 и 9–12,5 мм (17,24±0,42 и 4,11±0,25 мм соответственно). При остеохондрозе высотные размеры структур поясничного отдела позвоночного столба снижаются, что согласуется с приводимыми в литературе сведениями [4–6, 9–11].

Заключение. Таким образом, высота тел позвонков и межпозвоночных дисков топографически изменяется: параметры увеличиваются к вершине поясничного лордоза и уменьшаются к поясничнокрестцовому переходу; размеры межпозвоночных от- верстий, такие как вертикальный диаметр и площадь, также увеличиваются к уровню LII–LIII и уменьшаются к LV-SI, тогда как горизонтальный диаметр уменьшается в грудокрестцовом направлении.

При остеохондрозе высота межпозвоночных дисков и, в меньшей степени, высота тел поясничных позвонков снижаются; площадь межпозвоночных отверстий также уменьшается, в большей степени за счет снижения вертикального диаметра по сравнению с горизонтальным. Связи площади межпозвоночных отверстий с размерами их диаметров топографически изменяются, они несколько усиливаются при остеохондрозе по сравнению с нормой.