Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

VARIABILITY OF ABSOLUTE AND RELATIVE SIZE OF LUMBAR VERTEBRAL BODIES

Emkuzhev O.L. 1 Anisimova E.A. 1 Schukovskiy V.V. 2 Anisimov D.I. 2
1 Medical University "Saratov State Medical University of V.I. Razumovsky" Russian Ministry of Health, 410012, Saratov, Russia
2 Saratov Research Institute of Traumatology and Orthopedics
С целью изучения закономерностей возрастно-половой и топографической изменчивости относительных и абсолютных размеров тел поясничных позвонков исследовали паспортизированные, мацерированные препараты поясничных позвонков (n=530) и КТ-граммы (n=140) пациентов из архива Саратовского НИИТО без признаков травм, сколиотических, дегенеративно-дистрофических и системных изменений позвоночного столба взрослых людей I (муж. – 22-35 лет; жен. – 21-35 лет) и II (муж. – 36-60 лет; жен. – 36-55 лет) периодов зрелого возраста. Применяли методы прямой классической остеометрии и КТ-метрии с использованием цифровой системы PACS, а также вариационно-статистический метод. В результате исследования выявлены размеры тел позвонков и их топографическая изменчивость, связи индексов позвонков с их размерами, вариабельность признаков. Таким образом, половые различия проявляются в преобладании параметров у мужчин по сравнению с женщинами. Возрастные различия более выражены у женщин, во II периоде зрелого возраста половые различия уменьшаются. Экстенсивность форм тел позвонков в зависимости от уровня расположения изменяется.
To study the patterns of age-sex and topographic variability relative and absolute size of the lumbar vertebral bodies examined certify, macerated drugs lumbar spine (n=530) and CT-grams (n=140) patients from the archives of the Saratov no signs of injury, scoliotic, degenerate-distrofical and systemic changes in the spine of adults I (men – 22-35 years; women – 21-35 years) and II (men – 36-60 years; women – 36-55 years) periods of adulthood. Employing direct classical osteometry and CT-metery with a digital system using PACS, as well as the variation-statistical method. The study revealed the size of the vertebral bodies and topographic variability indices vertebrae due to their size, the variability of symptoms. Thus, the gender differences seen in the prevalence of parameters in men compared to women. Age differences are more pronounced in women; in the II period of mature age gender differences are reduced. Extensive form of the vertebral bodies, depending on the level of the change.
lumbar vertebral body
shape
variability
Актуальность исследования определяется необходимостью получения детализированных, комплексных сведений о топографической, возрастной изменчивости и половом диморфизме морфометрических характеристик тел поясничных позвонков [1, 2].  

Эти данные имеют базисное значение для решения вопросов, касающихся усовершенствования имеющихся и разработки принципиально новых оперативно-технических приемов высокотехнологичных хирургических вмешательств с использованием вентральных и комбинированных методов фиксации поврежденных позвоночно-двигательных сегментов [3, 9], совершенствования персонифицированного подхода к выбору корригирующих, фиксирующих и стабилизирующих металлоконструкций, имплантов, эндокорректоров [6, 10, 11], а также для определения технической тактики при декомпрессии спинного мозга и корешков спинномозговых нервов [3, 7].

Цель. Выявить закономерности топографической и возрастно-половой изменчивости тел поясничных позвонков.

Материал и методы исследования. Исследование проведено на паспортизированных, мацерированных препаратах поясничных позвонков (n=530) из коллекции научного фундаментального музея кафедры анатомии человека Саратовского ГМУ им. В.И. Разумовского и КТ-граммах (n=140) пациентов из архива Саратовского НИИТО без признаков травм, сколиотических, дегенеративно-дистрофических и системных изменений позвоночного столба взрослых людей I (М1 - 22-35 лет; Ж1 - 21-35 лет) и II (М2 - 36-60 лет; Ж2 - 36-55 лет) периодов зрелого возраста. Применяли методы прямой классической остеометрии и КТ-метрии с использованием цифровой системы PACS, а также вариационно-статистический метод.

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. Продольный диаметр тела позвонка у мужчин 1-й возрастной группы в зависимости от топографического расположения изменяется мало, средние значения параметра варьируют от 34,74 до 35,60 мм (р>0,05). Во 2-й мужской группе статистически значимо превалирует диаметр LIII позвонка на 1,90 мм по сравнению с вышерасположенным и на 1,81 мм - с нижерасположенным позвонками (р=0,004). В женских группах продольный диаметр тела увеличивается в грудо-крестцовом направлении: в 1-й группе от 25,33±0,53 мм на уровне LI до 29,11±0,29 мм - на уровне LV, но различия статистически значимы лишь на уровне LI-II (р=0,03) (табл. 1).

Таблица 1

Возрастно-половая изменчивость продольного диаметра тела позвонка (мм)

Группа

п-ка

Min

Max

M

m

s

ДИ

+95

ДИ

-95

Ме

25%

75%

Сv%

Р1

Р2

Р3

M1

 

 

 

LI

32,00

37,00

34,74

0,58

1,83

33,43

36,05

35,00

33,00

36,00

5,26

0,24

0,19

0,001

LII

34,00

37,50

35,60

0,42

1,92

34,65

36,55

35,75

34,00

37,00

5,38

0,28

0,67

0,001

LIII

32,50

37,00

34,85

0,53

1,67

33,66

36,04

35,00

33,00

36,00

4,78

0,95

0,004

0,001

LIV

33,00

37,00

34,89

0,47

1,48

33,83

35,95

35,20

33,50

35,50

4,25

0,97

0,64

0,001

LV

32,00

38,00

34,92

0,63

2,00

33,49

36,35

35,00

33,20

36,00

5,74

-

0,98

0,001

M2

 

 

 

LI

31,00

36,00

33,64

0,58

1,91

32,35

34,92

34,00

32,00

35,00

5,68

0,01

0,19

0,001

LII

33,00

37,00

35,36

0,36

1,85

34,57

36,16

35,00

34,50

36,00

5,24

0,1

0,67

0,001

LIII

33,50

38,50

36,55

0,59

1,94

35,24

37,85

37,00

35,00

38,00

5,31

0,008

0,004

0,001

LIV

33,00

36,00

34,64

0,30

1,70

33,96

35,31

35,00

34,00

35,50

4,91

0,61

0,64

0,40

LV

33,00

37,00

34,91

0,44

1,45

33,94

35,88

35,00

34,00

36,00

4,14

-

0,98

0,16

Ж1

 

 

 

LI

23,00

28,00

25,33

0,53

1,83

24,17

26,49

25,00

24,00

27,00

7,21

0,03

0,001

0,001

LII

25,00

30,00

27,00

0,50

1,87

25,92

28,08

26,50

25,50

29,00

6,93

0,47

0,001

0,001

LIII

25,00

30,00

27,50

0,47

1,74

26,49

28,51

27,50

26,00

29,00

6,34

0,29

0,001

0,001

LIV

26,00

31,00

28,14

0,39

1,46

27,30

28,99

28,00

27,00

29,00

5,19

0,05

0,001

0,001

LV

27,00

31,00

29,11

0,29

1,23

28,50

29,72

29,00

28,00

30,00

4,23

-

0,001

0,001

Ж2

 

 

 

LI

27,00

30,00

28,44

0,35

0,98

27,62

29,26

28,50

27,75

29,00

3,45

0,001

0,001

0,001

LII

29,00

32,00

30,77

0,35

1,70

29,99

31,56

31,00

30,00

32,00

5,51

0,001

0,001

0,001

LIII

31,00

35,00

32,95

0,43

1,42

32,00

33,91

33,00

32,00

34,00

4,32

0,01

0,001

0,001

LIV

33,00

35,80

33,08

0,29

1,97

33,63

34,93

34,00

33,50

35,00

5,95

0,01

0,001

0,40

LV

32,00

35,50

34,05

0,40

2,33

33,15

34,94

34,50

33,00

35,00

6,85

-

0,001

0,16

Примечание: р1 - различия между соседними позвонками; р2 - возрастные различия;

р3 - половые различия; различия статистически значимы при р<0,05.

Во 2-й женской группе - от 28,44 мм у LI до 34,05 мм у LV, различия статистически значимы (р≤0,01). В 1-й возрастной группе половые различия продольного диаметра тела позвонка, проявляющиеся в преобладании параметра у мужчин по сравнению с женщинами в среднем на 25%, выражены отчетливо (р=0,001). Во 2-й группе половые различия менее выражены, статистически значимы на уровне LI-III(р=0,001)и нивелируются к пояснично-крестцовому переходу - у LIV-V(р>0,05).

Поперечный диаметр тела позвонка в 1-й мужской группе увеличивается от LI к вершине лордоза от 47,58 до 53,95 мм (р<0,05), затем уменьшается к LV до 51,78 мм (р>0,05). В остальных возрастно-половых группах параметр постоянно увеличивается в грудо-крестцовом направлении: во 2-й мужской группе - от 47, 67 до 54,33 мм, но статистически значимые различия отмечены на уровне LI-III(р≤0,01); в 1-й женской группе - от 34,23 до 44,93 мм; во 2-й женской группе - от 42,30 до 49,14 мм, различия статистически значимы на всех уровнях (р<0,01) (табл. 2).

Таблица 2

Возрастно-половая изменчивость поперечного диаметра тела позвонка (мм)

Группа

п-ка

Min

Max

M

m

s

ДИ

+95

ДИ

-95

Ме

25%

75%

Сv%

Р1

Р2

Р3

M1

 

 

 

LI

42,30

52,00

47,58

1,20

3,80

44,86

50,30

48,00

44,00

51,00

7,99

0,03

0,94

0,001

LII

44,50

55,00

50,90

1,27

4,01

48,03

53,77

52,25

48,00

54,00

7,87

0,04

0,40

0,001

LIII

50,00

57,00

53,95

0,73

2,41

52,33

55,56

55,00

52,00

56,00

4,46

0,63

0,18

0,001

LIV

48,00

57,00

53,35

1,04

3,30

50,99

55,71

54,00

50,00

56,00

6,19

0,33

0,80

0,001

LV

47,00

57,00

51,78

1,20

3,78

49,07

54,49

51,50

48,00

55,00

7,31

-

0,02

0,001

M2

 

 

 

LI

45,00

50,00

47,67

0,44

1,53

46,70

48,64

48,00

46,50

48,50

3,20

0,01

0,94

0,001

LII

47,00

54,00

49,77

0,63

2,70

48,40

51,14

49,50

48,00

51,00

5,42

0,001

0,40

0,001

LIII

50,50

55,00

52,85

0,42

3,51

51,94

53,76

53,00

52,00

54,00

6,63

0,23

0,18

0,001

LIV

51,00

56,00

53,60

0,42

3,64

52,69

54,51

54,00

52,00

55,00

6,79

0,19

0,80

0,001

LV

52,00

57,00

54,33

0,35

3,35

53,59

55,08

54,00

53,00

55,00

6,16

-

0,02

0,001

Ж1

 

 

 

LI

31,00

37,00

34,23

0,50

1,79

33,15

35,31

34,00

33,00

36,00

5,22

0,003

0,001

0,001

LII

34,00

38,50

36,32

0,42

1,59

35,40

37,24

36,00

35,00

38,00

4,37

0,001

0,001

0,001

LIII

38,00

42,00

40,07

0,34

1,27

39,34

40,80

40,00

39,00

41,00

3,17

0,004

0,001

0,001

LIV

39,00

44,00

41,75

0,41

1,65

40,87

42,63

42,00

40,50

43,00

3,96

0,001

0,001

0,001

LV

43,00

47,00

44,93

0,35

2,33

44,16

45,70

45,00

44,00

46,00

5,18

-

0,001

0,001

Ж2

 

 

 

LI

40,00

45,00

42,30

0,53

1,69

41,09

43,51

42,00

41,50

44,00

3,99

0,001

0,001

0,001

LII

40,00

46,00

43,31

0,48

1,92

42,29

44,34

43,50

42,00

45,00

4,44

0,001

0,001

0,001

LIII

43,00

48,00

45,75

0,42

2,69

44,85

46,65

46,00

45,00

47,00

5,89

0,001

0,001

0,001

LIV

46,00

50,00

47,91

0,41

2,75

46,99

48,83

48,00

47,00

49,00

5,74

0,001

0,001

0,001

LV

47,00

51,00

49,14

0,51

2,85

47,90

50,39

49,00

48,00

50,00

5,81

-

0,001

0,001

Половые различия статистически достоверны во всех возрастных группах, но в 1-й группе они выражены значительнее (в среднем составляют 25%), во 2-й группе различия менее выражены и в среднем составляют 15% (р<0,05).

Поперечный диаметр тел поясничных позвонков превалирует над продольным в среднем на 14,0 мм (р<0,05). Различия в мужских группах выражены более отчетливо и в среднем составляют 30%, в женских - 20%.

Продольный и поперечный диаметры тела позвонка проявляют между собой прямые сильные корреляции (r=0,88).

Поперечно-продольный индекс тел позвонков значительно положительно связан с поперечным диаметром (r=0,59) и слабо с продольным диаметром (r=0,14).

Экстенсивность форм тел позвонков в изучаемых мужской и женской выборках отличаются: у мужчин долихокорпусных позвонков было 12%, брахикорпусных - 18%, мезокорпусных - 65%; у женщин: 7, 19, 74% наблюдений соответственно.

Передняя высота тел позвонков на различных уровнях поясничного отдела позвоночного столба изменяется незначительно, статистически значимые различия соседних позвонков отсутствуют (р>0,05). В 1-й возрастной группе высота преобладает у мужчин по сравнению с женщинами в среднем на 15% (р<0,01). Во 2-й группе высота тел позвонков не имеет статистически значимых половых различий (р>0,05).

С возрастом высота тел позвонков у мужчин несколько уменьшается (р<0,05), а у женщин она увеличивается на вершине поясничного лордоза и достигает значений, характерных для мужчин, но различия статистически незначимы (р>0,05) (табл. 3).

Таблица 3

Возрастно-половая изменчивость передней высоты тела позвонка (мм)

Группа

п-ка

Min

Max

M

m

s

ДИ

+95

ДИ

-95

Ме

25%

75%

Сv%

Р1

Р2

Р3

M1

 

 

 

LI

25,50

29,00

26,96

0,34

1,18

26,21

27,71

26,65

26,00

28,00

4,39

0,08

0,001

0,001

LII

24,00

28,50

25,95

0,46

1,46

24,90

27,00

25,50

25,00

27,00

5,63

0,31

0,008

0,001

LIII

23,50

28,00

25,35

0,36

1,26

24,55

26,15

25,00

24,50

26,00

4,96

0,05

0,001

0,001

LIV

22,00

26,00

24,05

0,42

1,34

23,09

25,01

24,00

23,00

25,00

5,58

0,96

0,005

0,001

LV

22,00

26,50

24,02

0,46

1,14

23,00

25,04

24,00

23,00

25,20

4,77

-

0,05

0,001

M2

 

 

 

LI

22,00

26,00

24,25

0,44

1,40

23,25

25,25

24,50

23,00

25,00

5,77

0,58

0,001

0,05

LII

22,00

26,00

23,89

0,51

1,54

22,71

25,07

24,00

23,00

25,00

6,43

0,21

0,008

0,48

LIII

21,50

25,00

23,05

0,40

1,26

22,15

23,95

23,00

22,00

24,00

5,45

0,19

0,001

0,39

LIV

21,00

24,00

22,36

0,33

1,28

21,63

23,10

22,00

21,50

23,00

5,83

0,18

0,005

0,33

LV

21,00

25,00

23,00

0,43

1,37

22,12

24,08

23,00

22,00

24,00

5,93

-

0,05

0,31

Ж1

 

 

 

LI

20,00

24,00

22,00

0,33

1,13

21,28

22,72

22,00

21,00

23,00

5,13

0,96

0,06

0,001

LII

20,00

23,50

22,00

0,28

1,36

21,39

22,61

22,00

21,00

23,00

6,18

0,05

0,06

0,001

LIII

21,00

24,50

22,83

0,31

1,19

22,17

23,49

23,00

22,00

24,00

5,21

0,14

0,19

0,001

LIV

20,00

24,00

23,11

0,38

1,38

21,27

23,94

23,00

21,00

23,80

6,26

0,51

0,17

0,001

LV

20,00

23,50

21,77

0,34

1,22

21,03

22,51

22,00

21,00

23,00

5,60

-

0,22

0,001

Ж2

 

 

 

LI

21,00

25,00

22,92

0,34

1,87

22,18

23,66

23,00

22,00

24,00

8,15

0,62

0,06

0,05

LII

21,00

26,00

23,27

0,73

1,94

21,48

25,06

23,00

21,50

25,40

8,32

0,67

0,06

0,48

LIII

21,00

26,00

23,71

0,72

1,91

21,95

25,48

24,00

22,00

25,50

8,06

0,26

0,19

0,39

LIV

20,50

24,50

22,87

0,38

1,93

22,03

23,70

23,00

22,00

24,00

8,45

0,48

0,17

0,33

LV

20,00

25,00

22,45

0,45

1,49

21,45

23,46

22,50

21,00

24,00

6,64

-

0,22

0,31

Сила и направление корреляций параметров тела позвонка изменяются в зависимости от уровня поясничного отдела позвоночного столба. Высотно-поперечный индекс проявляет значительные и тесные обратные связи с продольным диаметром на уровне LI-III (r от -0,51 до -0,80) и средние на уровне LIV-V (r от -0,42 до -0,45). С поперечным диаметром тела позвонка индекс сопряжен сильной и значительной обратной связью на уровне LI-III (r от -0,72 до -0,88) и средней на уровнеLIV-V (rот -0,41 до -0,50). С высотой тела позвонка индекс коррелирует на уровне LI-II слабо и средне отрицательно (r от -0,12 до -0,31), на уровне LIII-IV- слабо и средне положительно (r от 0,03 до 0,50). Высота тела позвонка проявляет тесные и значительные прямые корреляции с продольным и поперечным диаметрами на уровне LI-II (r от 0,72 до 0,77) и сила связи снижается в крестцовом направлении от 0,64 до 0,46.

Высотно-продольный индекс тела позвонка проявляет значительные обратные связи с диаметрами на уровне LI-IV (r от -0,51 до 0,73) и средние на уровне LV (r от -0,34 до -0,38).

Высота коррелирует с продольным и поперечным диаметрами на уровне LI сильно положительно (r от 0,75 до 0,77), значительно положительно на уровне LII (rот 0,72 до 0,73). На остальных уровнях высота связана с поперечным диаметром значительно положительно (r от 0,59 до 0,64) и средне положительно с продольным (r от 0,46 до 0,49).

Высотно-поперечный указатель тел позвонков в среднем составляет 58,96±6,43%, высотно-продольный указатель превышает его и составляет 85,33±8,02% (р=0,001). Экстенсивность форм тел позвонков по высотно-поперечному и высотно-продольному указателям составляет: 23% (низкие и узкие), 12% (высокие и широкие), 65% (средние); 15% (низкие и длинные), 20% (высокие и длинные), 64% (средние).

Обсуждение. Форма позвонков отражает биомеханические свойства позвоночника: подвижность, стабильность, биомеханическую выносливость позвонков [8]. Форма и размеры поясничных позвонков подвержены значительным половым различиям в связи с отличиями в размерах таза. У мужчин продольный и поперечный диаметры тел поясничных позвонков увеличиваются от грудо-поясничного перехода к вершине поясничного лордоза и уменьшаются к пояснично-крестцовому переходу. У женщин размеры тел позвонков и, особенно, поперечный диаметр непрерывно увеличиваются в крестцовом направлении, что подтверждается данными литературы [5]. В большинстве литературных источников не отражается подобная тенденция, описываются лишь размеры тел позвонков.

По нашим данным, половые различия, проявляющиеся в преобладании размеров у мужчин по сравнению с женщинами, с возрастом уменьшаются, а задняя высота тел позвонков во II периоде зрелого возраста у женщин приближается к размерам, характерным для мужчин, или даже на некоторых уровнях превышает их.

Заключение. Для размеров тел позвонков характерны топографическая изменчивость, наиболее проявляющаяся на уровне вершины поясничного лордоза и в пояснично-крестцовом переходе; половые различия, проявляющиеся в преобладании параметров у мужчин по сравнению с женщинами, которые с возрастом нивелируются. Между параметрами тел позвонков существуют корреляции различной силы и направленности, так поперечно-продольный индекс тел позвонков значительно положительно связан с поперечным диаметром и слабо с продольным; высотно-продольный индекс проявляет значительные и средние обратные связи с диаметрами и сильные и значительные прямые  с высотой тела позвонка. Высотно-поперечный индекс отрицательно значительно и сильно связан с диаметрами тел позвонков и средне положительно с высотой.

Рецензенты:

Калмин О.В., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой анатомии человека, ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет» Минобрнауки России, г. Пенза;

Слободской А.Б., д.б.н., профессор, зав. отделением ортопедии ГУЗ Областная клиническая больница РФ правительства Саратовской области Минздрава России, г. Саратов.