Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ANATOMICAL VARIABILITY OF THE CERVICAL SPINE IN AGE, SEX AND TYPE ASPECTS. OPPORTUNITIES AND PROSPECTS FOR STUDYING

Chaplygina E.V. 1 Kuchieva M.B. 1 Kalashaov B.M. 1
1 Rostov State Medical University
The aim of the study: to analyze the anatomical variability of the cervical spine in age, sex and type aspects according to the literature. According to the purpose of the study, the article analyzes domestic and foreign works that reflect the issues of anatomical variability of the cervical spine in age, sex and type aspects, presents methodological possibilities and prospects for further study. The search for these articles was performed in the electronic databases MEDICINE, eLIBRARY, PUBMED for the following main keywords: «anatomical variability», «cervical spine», «osteometry». Radiation methods of in vivo imaging, such as X-ray examination, computed tomography, magnetic resonance imaging, ultrasonography, along with dissection and osteometry, open up new broad opportunities for studying the anatomical variability of the human cervical spine. Despite a significant number of works by domestic and foreign authors devoted to various aspects of the structure of the cervical spine, there is currently no regulatory database of morphometric parameters of the cervical spine, taking into account age, gender, neck shape and body type. The creation of age-related normative databases of morphometric parameters of the cervical spine is of basic importance for the interpretation of the results of modern methods of in vivo visualization.
anatomical variability
cervical spine
osteometry

Изучение анатомии шейного отдела позвоночного столба неразрывно связано с решением задач практического здравоохранения [1]. Повреждения шейного отдела позвоночника составляют 40–80% всех позвоночных травм [2]. По данным В.В. Осинцева (2011), около 60% повреждений шейного отдела позвоночного столба сопряжены с высоким риском развития неврологических осложнений и сосудистых расстройств [3]. Множественные повреждения позвонков диагностируются у 14–60% пострадавших, причем преимущественно у лиц трудоспособного возраста [4]. Множественные грыжи межпозвоночных дисков шейного отдела позвоночного столба клинически и рентгенологически диагностируются в 50–63% случаев повреждений [5].

Особенности строения шейного отдела позвоночного столба: высокая подвижность позвонков, небольшие резервные пространства в позвоночном канале, возможность компрессии позвоночных артерий – обусловливают высокую частоту его повреждений [6]. Межпозвоночные диски и связки позвоночного канала могут являться факторами компрессии позвоночных артерий [7]. По данным Л.Л. Самойло (2018), наиболее часто травмируются межпозвоночные диски между C5-C6 и С6-С7 позвонками с компрессией соответствующих нервов, что вызывает боли в области шеи, плечевого пояса и верхней конечности [8].

Внедрение новых методов прижизненной визуализации структур шеи, позволяющих практикующему врачу объективно оценивать анатомические структуры, обусловливает необходимость изучения возрастной, половой и типовой анатомической изменчивости шейного отдела позвоночного столба [9, 10]. Таким образом, изучение возрастной, половой и типовой анатомической изменчивости шейного отдела позвоночного столба с использованием современных методов прижизненной визуализации является актуальным.

Цель исследования: провести анализ анатомической изменчивости шейного отдела позвоночного столба в возрастном, половом и типовом аспектах по данным литературы.

Анатомическое своеобразие шейного отдела позвоночного столба определяется наличием атипичных первого и второго шейных позвонков: первый шейный позвонок (атлант), соединяющий позвоночник с черепом, состоит из передней и задней дуг, соединенных боковыми массами, верхние суставные поверхности которых сочленяются с мыщелками затылочной кости, нижние суставные поверхности – с суставной поверхностью второго шейного позвонка; он не имеет тела, остистого и суставных отростков. Второй шейный позвонок (аксис), обеспечивающий повороты головы в обе стороны, отличается наличием зуба. Шейные позвонки соединяются между собой межпозвоночными дисками, связками и дугоотросчатыми суставами [11]. В.В. Смирнов, Г.М. Раковская (2015) рассматривают шейный отдел позвоночного столба как единую функционально-анатомическую систему, включающую тела позвонков, межпозвоночные диски, дугоотростчатые суставы, связочный аппарат и мышцы шеи. Перечисленные анатомические особенности определяют биомеханику шейного отдела позвоночного столба [12].

Шейный отдел позвоночного столба в различные периоды онтогенеза растет неравномерно. У новорожденного позвоночник состоит преимущественно из хрящевой ткани: в шейном отделе количество хрящевой части в два раза превышает количество окостеневшей части [13]. Позвоночник новорожденного открыт по средней линии дуг позвонков. Сращение дуг начинается в шейном отделе позвоночника. Сращение двух половин задней дуги атланта происходит в 5-летнем возрасте. Передняя дуга атланта может оставаться открытой до 9-летнего возраста. Задняя дуга аксиса закрывается в 8 месяцев, срастается с телом позвонка в 4–5 лет. Ядро окостенения верхушки зуба соединяется с основной частью зуба у человека в 8–12 лет. Об этом важно помнить при диагностике перелома зуба 2-го шейного позвонка и наличии так называемой зубовидной кости. К 7-летнему возрасту все дуги позвонков должны быть закрыты [14].

По данным Ш.Ж. Тешаева с соавт. (2013), темп роста шейного отдела позвоночного столба до 2-летнего возраста медленный, что связано с вертикальным удержанием головы, опорой которой являются шейные позвонки. Авторы отмечают также значительное замедление темпов роста позвоночного столба в длину в 4–7-летнем возрасте, что обусловлено окончательным формированием шейного лордоза. С 12–14 лет шейный отдел позвоночного столба начинает активно расти в длину [15]. Т.А. Сагатов с соавт. (2014) указывают на интенсивный рост шейного отдела позвоночного столба у девочек в 13–16-летнем возрасте [16]. В 14–17 лет рост шейных позвонков завершается, что обусловлено синостозированием апофизов тел шейных позвонков, начинающимся с седьмого шейного позвонка и продолжающимся в краниальном направлении [17].

По данным Д.И. Анисимова (2013), шейные позвонки взрослого человека характеризуются анатомической изменчивостью, максимально проявляющейся на вершине шейного лордоза, а также в затылочно-позвоночной и шейно-грудной зонах [18]. Автором были изучены мацерированные препараты шейных позвонков, проведен анализ данных КТ и МРТ шейного отдела позвоночного столба, что позволило определить морфометрические параметры шейных позвонков у мужчин и женщин различных возрастных периодов. Возрастные различия проявляются в увеличении размеров позвонков от юношеского до первого периода зрелого возраста: наблюдается увеличение длины верхней суставной ямки, расстояния от верхней суставной ямки до сагиттальной оси, угла между осью в суставной ямке и сагиттальной осью, угла заднего полюса верхней суставной ямки, расстояния между передним и задним полюсами верхней суставной ямки атланта, размеров тела и высоты дуги позвонков. В пожилом возрасте поперечно-продольные индексы позвонков, размеры поперечных отверстий позвонков, глубина верхних суставных ямок атланта, сагиттальный диаметр атланта, длина и ширина верхней суставной ямки уменьшаются. Размеры и форма поперечных отверстий зависят от уровня расположения позвонков. Топография и количество питательных отверстий коррелируют с полом и уровнем расположения [18]. И.А.Меньшикова (2019) указывает на увеличение фронтального и сагиттального размеров тел позвонков у взрослых людей обоего пола от второго до седьмого шейного позвонков [19].

Половые различия шейных позвонков характеризуются преобладанием морфометрических параметров у мужчин в среднем на 12% (таких как большинство размеров атланта, диаметр, высота, ширина тел позвонков, диаметр отверстий поперечных отростков, высота дуги позвонка). У женщин отмечено преобладание значений поперечно-продольного индекса шейных позвонков в среднем на 6,5%, угла наклона остистого отростка в среднем на 1,3–11,5 мм. С возрастом угол наклона остистого отростка у мужчин уменьшается, у женщин увеличивается [20].

Сведения о площади поперечных отверстий шейных позвонков имеют важное клиническое значение для стабилизации кровообращения в системе вертебро-базилярного бассейна. Б.Т. Куртусунов (2011) указывает на уменьшение у людей в возрасте старше 60 лет диаметров отверстий поперечных отростков шейных позвонков, что может приводить к нарушениям гемодинамики и развитию вертебро-базилярной недостаточности. Сведения о билатеральной асимметрии отверстий поперечных отростков шейных позвонков в научной литературе противоречивы [21]. По данным М.В. Маркеловой с соавт. (2008), у женщин отмечено преобладание левых размеров отверстий поперечных отростков шейных позвонков, у мужчин – правых размеров отверстий поперечных отростков шейных позвонков [22], по данным Д.И. Анисимова с соавт. (2012), у 90% людей обоего пола преобладают размеры правых отверстий поперечных отростков шейных позвонков над левыми [23]. L.Westermann et al. (2018) обнаружены гендерные различия длины, ширины и диаметров ножек шейных позвонков: указанные размеры больше у мужчин, чем у женщин. По данным авторов, полученные результаты представляют практический интерес при обследовании перед установкой шейных транспедикулярных винтов [24].

Остеометрические методики изучения шейного отдела позвоночного столба широко используются в анатомических, сравнительно-анатомических, антропологических и клинических исследованиях. Значительный вклад в разработку остеометрических методик внес В.П. Алексеев. Автором разработаны методики измерения костей, в том числе и позвонков. Согласно методике В.П. Алексеева (1966), изучение шейных позвонков включает измерение продольного и поперечного диаметров тела позвонка, высоты тела позвонка, широтно-продольного, высотно-поперечного и высотно-продольного индексов тела позвонка; высоты и длины основания крючковидного отростка; продольного и поперечного диаметров, а также поперечно-продольного индекса позвоночного отверстия; высоты, ширины и длины дуги позвонка, высоты, длины и угла наклона ножки дуги позвонка; длины, высоты и ширины, а также угла отклонения остистого отростка; диаметра поперечных отверстий; определение количества и топографии питательных отверстий [25]. В настоящее время разработка остеметрических методик продолжается. В.Т. Пустовойтенко (2012) предложена методика определения сагиттального диаметра шейных позвонков с применением метода угла аксиса [26]. В.И. Лабзин разработал новый способ извлечения шейных позвонков из трупа человека, позволяющий сохранить целостность шеи посредством вскрытия полости черепа, и извлечения шейных позвонков через «окно» в затылочной кости [27].

Методы лучевой диагностики (УЗИ, рентгенография, КТ, МРТ) на сегодняшний день являются ведущими в оценке анатомических структур шейного отдела позвоночного столба [28]. Потребность в достоверной интерпретации данных прижизненной визуализации анатомических структур шейного отдела позвоночника очень велика. Сложность интерпретации данных комплексной оценки вышеперечисленных анатомических структур обусловлена отсутствием единой нормативной базы их значений [29].

УЗИ позвоночника широко применяется при внутриутробной диагностике для выявления пороков развития. Метод также позволяет выявить патологию в позвоночном канале у взрослого человека [30]. Т.А. Литовченко, М.А. Григорук (2010) высоко оценивают диагностические возможности ультразвуковой диагностики шейного отдела позвоночного столба у новорожденных, заключающиеся в возможности определения нарушений вертебро-базилярного кровообращения, а также предпосылок ротационных смещений атланта [31]. И.И. Каган с соавт. (2005) описан способ определения скелетотопических параметров при ультразвуковом исследовании органов шеи [32].

Рентгенография позвоночника (стандартная спондилография) является базовым методом обследования шейного отдела позвоночного столба. Рентгенография позволяет оценить состояние и размеры позвонков, межпозвоночных дисков, позвоночного канала, степень зрелости (созревания) скелета [33]. Широкое использование рентгенологического исследования шейного отдела позвоночного столба обусловлено совершенствованием метода. Применение цифровой обработки рентгенограмм с помощью программы «Позвонок-2», предназначенной для хранения и системного анализа цифровых рентгенограмм, позволяет оценить функциональное состояние позвоночного столба, включающего в себя тела позвонков, межпозвонковые диски и продольные связки [34]. Функциональная рентгенография позвоночника дает возможность определить функциональные возможности позвоночника, объем движений в суставах [35].

В работе Е.Ю. Хомутовой (2005) представлен анализ возможностей рентгеновского метода для оценки шейного отдела позвоночного столба у новорожденных. На прямых рентгенограммах затруднена визуализация боковых масс атланта в виде слабых треугольных теней, что связано с проекционным наслоением боковых масс на другие костные структуры. Автором предложены следующие варианты визуализации зуба второго шейного позвонка у новорожденных на прямых рентгенограммах: в виде пирамиды с выемкой у вершины, состоящей из двух половин с седловидной выемкой у вершины, в виде единого ядра с закруглением у вершины, в виде двух ядер с закруглениями у вершины [36].

По данным Е.А. Табе с соавт. (2013), возможности рентгенографии не позволяют получить полную информацию о состоянии связочного аппарата позвоночного столба [37].

Особую роль в диагностике повреждений и заболеваний верхне-шейного отдела позвоночника и особенно в диагностике состояния связочного аппарата отводят функциональной КТ. Компьютерная томография позволяет оценить состояние костной ткани, межпозвоночных дисков, позвоночного канала, связок и мышц позвоночного столба. Если исследование выполняется с введением контрастного препарата, имеется возможность оценить состояние сосудов. Данный метод позволил выявить три вида повреждений связок краниовертебрального двигательного сегмента, что, по мнению авторов, является ведущим звеном атлантоосевого смещения. КТ сегодня считают «золотым стандартом» лучевой диагностики повреждений шейного отдела позвоночного столба, поскольку именно с помощью этого метода можно получить максимально объективную информацию о состоянии поврежденных тканей без дополнительных перемещений пострадавшего [38].

О.М. Нажмудинова (2020) отмечает, что наибольшие возможности для визуализации анатомических структур у детей имеет КТ-исследование в формате 3D. Однако использование методов лучевой диагностики у детей сопряжено с трудностями интерпретации полученных анатомических данных, а также с отсутствием возрастных стандартов [39].

По данным W.J. Anderst et al. (2017), минеральная плотность кости, измеренная с помощью количественной КТ, коррелирует с механическими свойствами кости. Минеральная плотность костей в шейном отделе позвоночника у женщин выше, чем у мужчин, за счет более высокой плотности в задних отделах позвонков женщин, что представляет практическую ценность для хирургов, которые должны закрепить инструменты и медицинские винты на позвонках, а также при разработке медицинских устройств, предназначенных для замены межпозвоночных дисков [40].

Магнитно-резонансная томография по своему методическому подходу соответствует предложенному Н.И. Пироговым методу распилов замороженных трупов в различных плоскостях, однако, в отличие от метода Н.И. Пирогова, позволяет выполнять прижизненную визуализацию анатомических структур, выявить патологию на максимально ранних стадиях развития заболевания, дает возможность определить локализацию выпячивания межпозвонкового диска, его размер и дегенеративные изменения, что позволяет считать МРТ наиболее информативным методом оценки межпозвоночных дисков [41]. Возможности МРТ позволяют визуализировать шейные позвонки, высоту межпозвоночных дисков, границы фиброзного кольца и пульпозного ядра, состояние позвонков, межпозвоночных дисков, спинного мозга и его оболочек [42]. Н.Н. Плотникова и А.В. Стрыгин (2008) рекомендуют для оценки состояния краниовертебрального перехода использовать МРТ-метод, позволяющий визуализировать атлантозатылочный и атлантоаксиальные суставы, второй и третий шейные позвонки, межпозвоночные суставы, связки, проводить измерения линейно-угловых показателей и паравертебральных структур [43].

Шейный отдел является наиболее подвижным по сравнению с другими отделами позвоночного столба. В настоящее время исследования по биомеханике позвоночного столба, в том числе шейного отдела, представляются весьма перспективными. Особенности анатомического строения шейного отдела позвоночного столба обусловливают биомеханику движений головы, субаксиальной области и верхне-шейного отдела позвоночника в целом. Биомеханика позвоночника – это область медицинских знаний, которая позволит вывести на новый уровень диагностику скрытых повреждений и изменений опорно-двигательного аппарата [44].

Определение типовых особенностей шейного отдела позвоночного столба неразрывно связано с изучением типовой анатомии шеи [45]. Топография, размеры и форма анатомических структур, расположенных в области шеи, определяются ее формой [46]. По данным Ю.В. Малеева с соавт. (2015), разработка оперативных доступов к анатомическим структурам шеи, в том числе и к шейному отделу позвоночного столба, неразрывно связана с учетом типовых особенностей шеи. Ю.В. Малеев с соавт. (2015) выделяли длинную тонкую, короткую тонкую и среднюю тонкую; длинную толстую, короткую толстую и среднюю толстую; длинную промежуточную, короткую промежуточную и среднюю промежуточную шею [47]. В.Н. Шевкуненко (1935) установил, что для лиц брахиморфного телосложения характерна короткая и широкая шея, для лиц долихоморфного телосложения – длинная и узкая [48]. А.А. Воробьев с соавт. (2018) выделяют цилиндрическую, коническую, зауженную кверху и коническую, зауженную книзу формы шеи. Авторами описаны особенности строения шеи у улиц различных конституциональных типов: у астеников шея преимущественно длинная и узкая, у нормостеников – шея средней длины и ширины, у гиперстеников – короткая и широкая [49]. Вместе с тем, в литературе отсутствуют данные о типовых особенностях шейного отдела позвоночного столба.

Заключение

В статье представлен анализ данных научной литературы о строении шейного отдела позвоночного столба в возрастном, половом и типовом аспектах. Лучевые методы прижизненной визуализации, такие как рентгенологическое исследование, компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, ультрасонография, наряду с препарированием и остеометрией открывают новые возможности изучения анатомической изменчивости шейного отдела позвоночного столба у человека.

Несмотря на значительное число работ отечественных и зарубежных авторов, посвященных различным аспектам строения шейного отдела позвоночного столба, в настоящее время отсутствует нормативная база данных морфометрических параметров шейного отдела позвоночного столба с учетом возраста, пола, формы шеи и типа телосложения. Создание нормативной базы данных имеет базисное значение для интерпретации результатов современных методов прижизненной визуализации.