Изучение минеральной плотности (МП) позвоночника в прямой и боковой проекциях стало возможным после внедрения в клиническую практику костных денситометров, основанных на методе двухфотонной абсорбциометрии [4,5]. Но всесторонняя количественная оценка МП в позвоночнике при ошибке измерения ±2,5%, а также морфометрических параметров позвонков, оказались возможными при использовании только метода рентгеновской двухэнергетической абсорбциометрии [1]. В базе данных импортных денситометров заложены контрольные показатели фирмы-изготовителя («GE/Lunar», США), отражающие возрастные и половые отличия лиц, проживающих в США. Это заставило нас приступить к созданию региональной Уральской базы данных, так как остаются не изученными в том числе и изменения позвоночника у детей и подростков.
Материал и методы
Наблюдения проведены на 2870 практически здоровых людях, в возрасте от 5 до 85 лет, не имевших костной патологии. Они были разбиты на группы с интервалом в один год до 20 лет и через 5 лет до 85 лет. Количество людей в группах определяли в соответствии с «Протоколом установления соотношения клинического материала при определении плотности минеральных веществ в кости» фирмы «Lunar» (США): в 5-20 лет было по 40 людей, в возрасте 21-40 лет - по 50, в 41-60 лет - по 100, в 61-80 - по 75 человек.
Измерения МП поясничного отдела позвоночника проводили на костном денситометре фирмы «General Electric Medical Systems/Lunar» серии DPX, модель NT с программой enCoreTM2002. В качестве инструмента вычислений использован пакет статистического анализа и встроенные формулы расчетов компьютерной программы Microsoft® Excell (Microsoft® Office 1997 - Professional Runtime).
Для включения данных в Уральскую базу цифровые данные здоровых людей были перенесены с денситометра фирмы «GE/Lunar» (США), в память персонального компьютера. Механизм управления базами данных реализован в среде Visual Basic 6.0. Хранение справочников и данных обследуемых пациентов происходил в базе данных Microsoft Access 2000. При вызывании из меню «Анализ данных - составление стандартов» для каждого возрастного периода и пола программой определялись нормативы минеральной плотности костей и автоматически заносились в справочники стандартов.
Результаты обследования
Девочки L1-4
Средний фронтальный размер L1-4 в возрасте 5-10 лет увеличивался на 1,4-1,5% за год. В 12-13 лет зафиксирован максимальный прирост ширины - 3,1%. В 14-17 лет ежегодный прирост уменьшился до 1,3%. За время 5-20 лет ширина позвонков возрастала на 24,1%.
Кранио-каудальный размер сегмента в 5-10 лет ежегодно увеличивался на 4,6%. В 12-14 лет - 6,4% за год, при этом в 13 лет отмечена наибольшая величина - 7,3%. В дальнейшем увеличение размера составляло в среднем на 1,2% ежегодно. За время 5-20 лет позвонки увеличивались в высоту на 78,6%.
Общая площадь сегмента возрастала в 5-11 лет на 44,8%, что составляло 6,3% за год. В 12 лет этот показатель был равен 8,9%. С 12 до 13 лет скорость роста достигала пика - 10,6% за год. В дальнейшем наблюдалось постепенное снижение интенсивности прироста площади позвонков до 1,5%. За период 18-20 лет - еще на 3,0%. В возрасте двадцати лет размер L1-4 увеличивался на 121,7% по сравнению с таковым в 5 лет.
Прирост МП в 11 лет (по сравнению с 5-ю годами) составил 22,1%, увеличиваясь ежегодно на 3,5%, что составило 0,024 г/см². В 11-12 лет процесс минерализации возрос на 5,7%. Наиболее существенный годовой прирост наблюдался с 13 до 14 лет - и составлял 8,0%, затем постепенно уменьшался до 1,4-1,8% в 19-20 лет. Прирост МП L1-4 к 20 годам увеличивался (по сравнению с 5-ю годами) на 85,3%.
Суммарное количество минералов в 5-11 лет ежегодно увеличивалось на 1,878 г. (9,9%). Прирост в 11 лет по сравнению с 5-ю годами составил 76,9%. Наибольшая годовая прибавка минералов была в 12-15 лет - 15,7%, что соответствует 5,291 г за год. В 16-17 лет годовой прирост минералов уменьшался до 7,2%. В 18-20 лет он был равен соответственно 4,1% и 2,0% или 1,790 г в год. В итоге, минеральная масса сегмента увеличивалась в 20 лет (по сравнению с 5-ю годами) на 310,9% или 46,971 г. (табл. 1).
Таблица 1. Возрастные изменения ширины, высоты, минеральной плотности (МП) и суммарного количества минералов поясничных позвонков (L1-4) у лиц женского пола 5-20 лет (M±SD)
|
Воз- раст |
n |
Ширина (см) |
Высота (см) |
МП (г/см2) |
Минералы (г) |
|
5 |
40 |
3,15±0,16 |
7,39±0,43 |
0,649±0,037 |
15,108±0,754 |
|
6 |
40 |
3,20±0,17 |
7,75±0,45 |
0,675±0,040 |
16,740±0,844 |
|
7 |
40 |
3,25±0,17 |
8,10±0,41 |
0,698±0,041 |
18,357±0,925 |
|
8 |
40 |
3,30±0,18 |
8,47±0,50 |
0,721±0,042 |
20,153±1,008 |
|
9 |
40 |
3,35±0,18 |
8,85±0,52 |
0,743±0,043 |
22,028±1,098 |
|
10 |
40 |
3,40±0,19 |
9,26±0,53 |
0,766±0,045 |
24,117±1,200 |
|
11 |
45 |
3,47±0,20 |
9,72±0,56 |
0,793±0,046 |
26,737±1,316 |
|
12 |
45 |
3,55±0,20 |
10,35±0,61 |
0,838±0,049 |
30,790±1,518 |
|
13 |
48 |
3,66±0,20 |
11,11±0,65 |
0,899±0,053 |
36,556±1,804 |
|
14 |
55 |
3,73±0,21 |
11,72±0,69 |
0,971±0,057 |
42,448±2,114 |
|
15 |
55 |
3,77±0,21 |
12,30±0,72 |
1,033±0,061 |
47,901±2,391 |
|
16 |
65 |
3,81±0,22 |
12,76±0,74 |
1,088±0,064 |
52,894±2,643 |
|
17 |
75 |
3,85±0,22 |
13,00±0,76 |
1,133±0,067 |
56,707±2,834 |
|
18 |
90 |
3,87±0,23 |
13,11±0,77 |
1,164±0,067 |
59,056±2,956 |
|
19 |
92 |
3,89±0,24 |
13,18±0,78 |
1,186±0,069 |
60,806±3,041 |
|
20 |
120 |
3,91±0,24 |
13,20±0,79 |
1,203±0,071 |
62,079±3,101 |
Женщины L1-4
В 46-50 лет ширина L1-4 больше (по сравнению с 21-25-ю годами) на 3,0%. В дальнейшем, до 76 лет продолжалось постепенное увеличение ширины за каждые 5 лет на 1,3%. В возрастной группе 56-60 лет прирост площади был наибольший (на 1,7%), а в 71-75 лет уменьшался до 0,6%. После 76 лет достоверных изменений показателей не обнаружено. В итоге в 81-85 лет позвонки были шире на 10,7% (по сравнению с возрастом 21-25 лет).
Снижение высоты сегмента (на 2,7%) происходило в 51-55 лет. После 55 лет в каждой возрастной группе высота уменьшалась на 0,7-0,9%. В 81-85 величина снижения высоты L1-4 составляло 7,8%.
Площадь позвонков увеличивалась в 61-65 лет на 3,1%, затем постепенно снижалась. В 81-85 лет площадь сегмента была на 1,1% меньше, чем в 61-65 лет. Несмотря на уменьшение площади она оставалась большей, чем нормативные данные в возрасте 21-25 лет, на 2,0%.
За время 41-45 лет снижение МП составило 2,7%, в 46-50 лет - 4,8% при сравнении с 21-25 годами. Деминерализация в возрасте 51-65 лет была равна 4,2% за каждые пять лет. После 65 лет интенсивность убыли минералов снижалась до 2,0-2,9%. В целом, в 81-85 лет МП L1-4 деминерализация составляла 24,7%. Суммарное количество минералов в 41-45 лет уменьшилось на 2,2%. В возрасте 51-65 лет, потеря минералов составила 2,172 г (3,6%). В дальнейшем уменьшение составило 1,519 г (2,8%). В 81-85 лет масса минералов L1-4 позвонков уменьшилась на 15,027 г или 23,2%.
В возрасте 51-55 лет Т-критерий составлял -1,0SD и соответствовал норме. В 56-60 лет выявлена остеопения - Т-критерий -1,5SD. В 76-80 его величина была равна -2,7SD, что указывало на развитие остеопороза (табл. 2).
Таблица 2. Возрастные изменения ширины, высоты, минеральной плотности (МП) и суммарного количества минералов поясничных позвонков (L1-4) у женщин в возрасте 21-80 лет (M±SD)
|
Воз- раст |
n |
Ширина (см) |
Высота (см) |
МП (г/см2) |
Минералы (г) |
Т-кри- терий
|
|
21-25 |
127 |
3,93±0,24 |
13,04±0,82 |
1,230±0,103 |
64,774±3,899 |
- |
|
26-30 |
117 |
3,93±0,24 |
13,38±0,82 |
1,229±0,102 |
64,599±3,886 |
- |
|
31-35 |
100 |
3,95±0,24 |
13,34±0,80 |
1,222±0,099 |
64,378±3,873 |
- |
|
36-40 |
156 |
3,97±0,25 |
13,27±0,80 |
1,211±0,098 |
63,811±3,839 |
- 0,1 |
|
41-45 |
200 |
4,00±0,25 |
13,23±0,79 |
1,197±0,097 |
63,358±3,811 |
- 0,3 |
|
46-50 |
240 |
4,05±0,25 |
13,16±0,79 |
1,171±0,094 |
62,338±3,750 |
- 0,5 |
|
51-55 |
270 |
4,11±0,26 |
13,04±0,78 |
1,121±0,091 |
60,003±3,612 |
- 1,0 |
|
56-60 |
140 |
4,18±0,26 |
12,92±0,77 |
1,071*±0,087 |
57,826±3,480 |
- 1,5 |
|
61-65 |
210 |
4,25±0,26 |
12,79±0,77 |
0,028*±0,082 |
55,822±3,359 |
- 1,9 |
|
66-70 |
107 |
4,29±0,26 |
12,67±0,76 |
0,998*±0,080 |
54,176±3,261 |
- 2,2 |
|
71-75 |
100 |
4,32±0,27 |
12,55±0,75 |
0,969*±0,078 |
52,453±3,148 |
- 2,4 |
|
76-80 |
75 |
4,34±0,27 |
12,44±0,75 |
0,944*±0,076 |
50,953±3,057 |
- 2,7 |
|
81-85 |
75 |
4,35±0,27 |
12,35±0,74 |
0,925*±0,074 |
49,747±2,981 |
- 2,9 |
Примечание: знак * означает, что p<0,05.
Полученные нами данные свидетельствовали о том, что морфометрические параметры позвонков у женщин в возрасте до 36-40 лет оставались неизменными. В дальнейшем прослеживалась тенденция к снижению высоты позвонков при одновременном увеличении ширины.
Наиболее рано (36-40 лет) и интенсивно процесс роста фронтального размера происходил в первом поясничном позвонке (13,2%). Во всех позвонках была тенденция к увеличению ширины до 70 лет. Высота L1-4 начинала снижаться в 46-50 лет, L2 и L3 - в 51-55 лет. Размер площади зависел от колеблющихся величин высоты и ширины. Максимальное увеличение площади (3,9%) наблюдалось в первом и третьем позвонках в 66-70 лет. Площадь четвертого позвонка от 21-25 до 81-85 лет только уменьшалась.
Мальчики L1-4
Ширина позвонков в 5-6 лет увеличивалась на 2,1%, затем до 12 лет на одинаковую величину - 1,5% за год. В 13-14 лет зафиксирован максимальный прирост ширины - 3,4%. В 15-19 лет ежегодное увеличение ширины происходило на 1,5%, После 19 лет - на 1,0%. В итоге за 5-20 лет ширина L1-4 увеличивалась на 28,6%.
Высота позвонков в 5-6 лет увеличивалась на 5,5%, затем до 12 лет ежегодный прирост высоты составлял 4,3%. После 12 лет прирост высоты позвонков составлял 6%, в 13 лет - 7,1%, в 14 лет 8,3%. В дальнейшем рост в высоту составлял 1,0% ежегодно. За период 5-20 лет позвонки увеличивались в высоту на 87,2%.
В 5-6 лет площадь сегмента увеличивалась на 7,7%, в 6-12 лет - по 6% ежегодно. В 13 лет этот показатель был ранен 9,4%. С 13 до 14 лет площадь увеличилась на 12,0% ежегодно. В дальнейшем темп прироста снижался на 1,6% каждый год. В 19-20 лет площадь увеличивалась всего лишь на 1,1%. За время 5-20 лет площадь L1-4 увеличивалась на 140,7%.
МП позвонков до 12 лет возрастала ежегодно на 3,8%. В 13 лет процент минерализации составлял 5,4. Наиболее высоким (7,9%) прирост был в 14-15 лет, затем постепенно уменьшался до 1,8%. За время 5-20 лет МП увеличивалась на 87,7%.
Суммарное количество минералов от 5 до 13 лет ежегодно увеличивалось на 2,225 г. Наибольшая годовая прибавка минералов происходила в возрасте 14-17 лет 6,576 г за каждый год или на 15,2%. Прирост массы минералов в 19 лет был равен 4,760 г (4,4%), а в 20 лет 2,380 г (2,2%). В итоге, минеральная масса увеличивалась на 351,8% по сравнению с 5-ю годами (табл. 3).
Таблица 3. Возрастные изменения ширины, высоты, минеральной плотности (МП) и суммарного количества минералов поясничных позвонков (L1-4) у лиц мужского пола 5-20 лет (M±SD)
|
Воз- раст |
n |
Ширина (см) |
Высота (см) |
МП (г/см2) |
Минералы (г) |
|
5 |
40 |
3,32±0,20 |
7,54±0,42 |
0,659±0,040 |
16,505±0,989 |
|
6 |
40 |
3,39±0,20 |
7,96±0,46 |
0,688±0,041 |
18,572±1,112 |
|
7 |
40 |
3,44±0,21 |
8,35±0,49 |
0,713±0,043 |
20,490±1,225 |
|
8 |
40 |
3,50±0,21 |
8,74±0,52 |
0,736±0,044 |
22,522±1,350 |
|
9 |
40 |
3,55±0,21 |
9,09±0,53 |
0,760±0,046 |
24,533±1,473 |
|
10 |
40 |
3,61±0,22 |
9,43±0,55 |
0,784±0,047 |
26,698±1,602 |
|
11 |
44 |
3,66±0,23 |
9,79±0,57 |
0,810±0,049 |
29,023±1,731 |
|
12 |
47 |
3,72±0,24 |
10,30±0,61 |
0,837±0,050 |
32,080±1,925 |
|
13 |
49 |
3,81±0,24 |
11,01±0,65 |
0,883±0,053 |
37,019±2,221 |
|
14 |
52 |
3,94±0,25 |
11,93±0,69 |
0,945±0,057 |
44,434±2,664 |
|
15 |
51 |
4,04±0,25 |
12,67±0,72 |
1,020±0,061 |
52,147±3,123 |
|
16 |
58 |
4,12±0,26 |
13,18±0,74 |
1,090±0,065 |
59,202±3,542 |
|
17 |
70 |
4,17±0,26 |
13,60±0,76 |
1,146±0,069 |
64,964±3,895 |
|
18 |
82 |
4,21±0,26 |
13,89±0,79 |
1,194±0,073 |
69,817±4,089 |
|
19 |
90 |
4,25±0,27 |
14,03±0,81 |
1,223±0,074 |
72,910±4,275 |
|
20 |
115 |
4,27±0,27 |
14,12±0,84 |
1,237±0,075 |
74,577±4,375 |
Мужчины L1-4
В 51-55 лет ширина L1-4 позвонков больше на 3,4% (по сравнению с возрастом 21-25 лет). В дальнейшем, до 71-75 лет продолжалось постепенное увеличение ширины в среднем на 1,2% каждые 5 лет. После 75 лет показатели возрастали еще на 1,0%. В 81-85 лет позвонки были шире на 9,8%.
Высота L1-4 после 55 лет в каждой возрастной группе уменьшилась на 1,0%, в 61-65 лет - на 3,0%, В 71-76 лет - на 1,3%. В итоге 81-85 лет (по сравнению с 21-25 годами) высота L1-4 была меньше 7,2%.
Площадь позвонков увеличивалась до 66-70 лет на 3,3%, затем постепенно снижалась. В 81-85 лет размер сегмента на 0,6% меньше, чем в 66-70 лет. В целом, площадь позвонков увеличивалась на 2,0% по сравнению с возрастом 21-25 лет.
МП В 56-60 лет была снижена на 4,6%, в 61-65 лет на 7,1% (р<0,05) при сравнении с 21-25 годами. В дальнейшем величина снижения составляли 2,9% в каждой возрастной группе. В 81-85 лет МП L1-4 была снижена на 18,1% .
В возрасте от 56-60 лет, величина потери минералов была равна 1,969 г (3,0%). Суммарное количество минералов в 61- 66 лет уменьшилось на 4,6%. В 81-85 лет на 12,775 г (6,5%, р<0,05) В возрасте 66-70 лет Т-критерий составлял -1,2SD, что указывало на развитие остеопении. В 81-85 лет остеопения была более выражена (Т-критерий -2,2 SD; табл. 4).
Таблица 4. Возрастные изменения ширины, высоты, минеральной плотности (МП) и суммарного количества минералов поясничных позвонков (L1-4) у мужчин в возрасте 21-85 лет (M±SD)
|
Воз-раст |
|
Ширина (см) |
Высота (см) |
МП (г/см2) |
Минералы (г) |
Т-кри- терий |
|
21-25 |
102 |
4,35±0,26 |
14,22±0,85 |
1,249±0,104 |
77,259±4,898 |
- |
|
26-30 |
159 |
4,36±0,26 |
14,22±0,85 |
1,248±0,104 |
77,375±4,881 |
- |
|
31-35 |
153 |
4,37±0,27 |
14,19±0,85 |
1,244±0,101 |
77,141±4,863 |
- |
|
36-40 |
155 |
4,39±0,27 |
14,16±0,84 |
1,239±0,098 |
77,019±4,839 |
- |
|
41-45 |
109 |
4,41±0,28 |
14,10±0,84 |
1,232±0,097 |
76,607±4,810 |
- 0,1 |
|
46-50 |
105 |
4,45±0,28 |
14,05±0,83 |
1,225±0,095 |
76,590±4,749 |
- 0,2 |
|
51-55 |
101 |
4,50±0,28 |
13,99±0,83 |
1,212±0,093 |
76,301±4,612 |
- 0,4 |
|
56-60 |
108 |
4,55±0,29 |
13,89±0,82 |
1,191±0,092 |
75,271±4,480 |
- 0,5 |
|
61-65 |
105 |
4,61±0,29 |
13,78±0,82 |
1,161±0,090 |
73,690*±4,359 |
- 0,8 |
|
66-70 |
102 |
4,68±0,30 |
13,66±0,81 |
1,122±0,088 |
71,728*±4,261 |
- 1,2 |
|
71-75 |
76 |
4,72±0,30 |
13,48±0,80 |
1,084±0,086 |
68,970*±4,148 |
- 1,6 |
|
76-80 |
77 |
4,76±0,31 |
13,34±0,79 |
1,050±0,084 |
66,673*±4,057 |
- 1,9 |
|
81-85 |
75 |
4,78±0,32 |
13,20±0,78 |
1,022±0,083 |
64,484*±3,981 |
- 2,2 |
Примечание: знак * означает, что р<0,05.
Обсуждение результатов
Метод рентгеновской двухэнергетической абсорбциометрии существенно расширил спектр изучения всех характеристик позвоночника. Появилась возможность при минимальной ошибке исследовать ширину, высоту, МП и суммарное количество минеральных веществ в каждом отдельно взятом позвонке, так и при их сочетании, что крайне важно для практики.
Высокая точность измерения позволила изучить морфометрические показатели и минеральную плотность в динамике.
Обнаружено также, что при возрастной потере минералов компенсаторно увеличивалась ширина позвонка. В связи с этим растет площадь его поперечного сечения и это рассматривается как компенсация механической прочности, снижающейся в связи с убылью минералов [2, 4, 6].
Сведения о суммарном количестве минералов в позвонке являются наиболее достоверными показателями его прочности, а пространственная плотность лишь дополняла эти данные. Нами установлено, что снижение минеральных веществ у женщин начиналось в предменопаузном периоде (46-50 лет), у мужчин - после 60 лет. В 70-80 лет более глубокие изменения происходили у женщин [3, 5].
Представленные материалы расширяют возможности организации ранней диагностики и профилактики остеопении и остеопороза. Полученные нами данные включены в Уральскую базу данных, которая заложена в компьютер и по отношению к ним анализируются результаты у больных.
Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 07-04-96033.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Свешников А.А. // Ортопед. травматол. 1988. № 11. С. 51.
- Шевцов В.И., Свешников А.А. // Гений ортопедии. 2001. № 4. С. 76.
- Шевцов В.И., Свешников А.А. // Гений ортопедии. 2004. № 1. С. 129.
- Mazess, R.B. // The osteoporotic syndrome: prevetion and treatment . - N.Y.: JRL Pres. 1983. P. 15.
- Riggs B.L., Wahner H.W., Dunn W.L. // J. Clin. Invest. 1981. v. 67. P. 328
- Wahner H.W., Dunn W.L., Riggs B.L. // Sem. Nucl. Med. 1983. v. 13. P. 282.