Dynamics of morphotopometric characteristics and X-ray density of T_VI vertebra in men from the first period of mature age to old age

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Грудной отдел позвоночного столба – крайне необычный и интересный регион человеческого тела для исследователей различных специальностей. Он представляет собой основу грудной клетки и является самой жесткой частью позвоночника, сохраняя при этом определенную степень подвижности, которая необходима для нормальной жизнедеятельности. Обычно биомеханическая стабильность и подвижность – противоположные друг другу характеристики: когда стабильность повышается, подвижность снижается. Однако грудной отдел позвоночника уникален тем, что сочетает оба свойства [1].

Предметом нашего исследования стал шестой грудной позвонок (Т_VI). Он является «центром» грудного отдела позвоночного столба, играя множество клинически значимых ролей. Он граничит с главными бронхами, формируя грудной кифоз и испытывая сложную схему нагрузки: задняя сторона основания остистого отростка этого позвонка в основном подвергается силам растяжения, а передняя сторона, наоборот, сжатию [2–4].

Мы исследовали изменения позвонка Т_VI в возрастном аспекте у мужчин. В научной литературе подобные данные практически отсутствуют, между тем они крайне необходимы по нескольким причинам. Во-первых, согласно медицинской статистике, мужчины пожилого и старческого возраста являются достаточно уязвимой когортой населения по отношению к травмам. На это влияет сразу несколько факторов: нарушение координации вследствие возраст-ассоциированных изменений структур головного мозга, вестибулопатии, малоподвижный образ жизни, а также избыточная масса тела [5–7]. Согласно результатам исследования ирландских ученых от 2022 года, нахождение в стационаре пациентов старше 65 лет с травмой позвоночника было в полтора раза дольше, нежели у молодых (21 день против 14 дней), а смертность в группе пожилых превышала более чем в 4 раза (4,6% против 0,97% у молодых) [8]. Во-вторых, мужчины даже пожилого возраста являются важным звеном в экономике развивающихся государств. Так, достаточно значимый процент среди них являются работающими, востребованными на рынке труда. Все вышеизложенное ставит глобальные задачи перед развитием персонифицированной медицины [9].

ЦЕЛЬ

Оценить динамику высоты, ширины, передне-заднего размера и рентгеновской плотности тела T_VI позвонка у мужчин от первого периода зрелого до пожилого возраста по данным компьютерной томографии (КТ) грудной клетки.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В основу работы положены результаты КТ пациентов, проходивших обследование органов грудной клетки в приемном отделении ГБУЗ ПК «Городская клиническая больница №3» в период 2023–2024 гг. Все пациенты дали согласие на исследование, проводимое для исключения вероятной патологии легких по показаниям.

Высоту, ширину, передне-задний размер и рентгеновскую плотность тела T_VI позвонка определяли на компьютерном томографе Optima 660 (рисунки 1–3).

 

Рисунок 1. Пример измерения ширины тела позвонка у мужчины 23 лет.

Figure 1. Example of width measurement of the vertebral body in a 23-year-old man.

 

Рисунок 2. Пример измерения высоты и передне-заднего размера тела позвонка у мужчины 23 лет.

Figure 2. Example of height and anteroposterior size measuring of the vertebral body in a 23-year-old man.

 

Рисунок 3. Пример измерения рентгеновской плотности тела позвонка у мужчины 23 лет.

Figure 3. Example of X-ray density measurement of the vertebral body in a 23-year-old man.

 

Анализ томограмм выполняли средствами специализированного программного обеспечения RadiAnt. Выборку исследования составили лица с нормальной массой тела, мезоморфным типом телосложения, без травм и аномалий развития скелета в анамнезе.

Из 78 обследуемых случайным образом были отобраны 60 пациентов так, чтобы в каждой группе было одинаковое количество пациентов – 20 человек. Первая группа состояла из мужчин первого периода зрелого возраста (22–35 лет), вторая группа включала мужчин второго периода зрелого возраста (36–60 лет), третью группу составили мужчины пожилого возраста (61–75 лет).

Статистический анализ проводили с помощью программы Microsoft Excel 2019. Результаты представили в виде значений средней арифметической величины (М) и стандартной ошибки (m), медианы, вариационного коэффициента. Для проверки на нормальность распределения вариационных рядов использовался критерий Колмогорова – Смирнова. Параметрический t-критерий Стьюдента использовали для проверки равенства средних значений в двух выборках. Достоверными считали отличия при p < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Данные о линейных размерах и рентгеновской плотности тела T_VI позвонка в исследуемых возрастных периодах представлены в таблицах 1–4.

 

Таблица 1. Показатели высоты тела T_VI позвонка у мужчин в исследуемых возрастных периодах по данным КТ, мм (n = 60)

Тable 1. Body height indicators T_VI spine in men in the studied age periods according to CT scans, mm (n = 60)

Возрастной период	M ± m	Мах	Мin	σ	Cv	Ме
Первый период зрелого возраста (n = 20)	19,09 ± 0,27	20	17,5	0,76	0,04	19,3
Второй период зрелого возраста (n = 20)	18,78 ± 0,59	21,4	16	1,88	0,10	18
Пожилой возраст (n = 20)	17,60 ± 0,69	20,4	14,9	1,83	0,10	17,3

 

Таблица 2. Показатели ширины тела T_VI позвонка у мужчин в исследуемых возрастных периодах по данным КТ, мм (n = 60)

Тable 2. Indicators of the body width of the T_VI vertebra in men in the studied age periods according to CT scans, mm (n = 60)

Возрастной период	M ± m	Мах	Мin	σ	Cv	Me
Первый период зрелого возраста (n = 20)	27,92 ± 0,94	32,7	25,3	2,65	0,09	28,1
Второй период зрелого возраста (n = 20)	27,55 ± 0,65	31,4	25,3	2,05	0,07	27,6
Пожилой возраст (n = 20)	27,31 ± 0,64	29,9	25,2	1,68	0,06	27,2

 

Таблица 3. Показатели передне-заднего размера тела T_VI позвонка у мужчин в исследуемых возрастных периодах по данным КТ, мм (n = 60)

Тable 3. Indicators of anterior-posterior body size of the T_VI vertebra in men in the studied age periods according to CT scans, mm (n = 60)

Возрастной период	M ± m	Мах	Мin	σ	Cv	Me
Первый период зрелого возраста (n = 20)	26,27 ± 0,64	28,3	23,6	1,80	0,07	27,3
Второй период зрелого возраста (n = 20)	26,41 ± 0,65	29,3	23,5	2,04	0,08	26,3
Пожилой возраст (n = 20)	26,86 ± 0,75	29,6	23,5	1,99	0,07	26,4

 

Таблица 4. Показатели рентгеновской плотности тела T_VI позвонка у мужчин в исследуемых возрастных периодах по данным КТ, HU (n = 60)

Table 4. Indicators of X-ray body density of the T_VI vertebra in men in the studied age periods according to CT- scans, HU (n = 60)

Возрастной период	M ± m	Мах	Мin	σ	Cv	Me
Первый период зрелого возраста (n = 20)	217,27 ± 2,00	373	165	63,31	0,29	215
Второй период зрелого возраста (n = 20)	206,00 ± 1,07	296	143	30,48	0,15	205
Пожилой возраст (n = 20)	194,13 ± 2,48	253	104	65,77	0,34	186

 

В ходе исследования установлена тенденция к снижению параметров высоты тела T_VI позвонка к пожилому возрасту на 7,8% (t = 2,01; p > 0,05). Выявлена тенденция к увеличению параметров ширины тела T_VI позвонка к пожилому возрасту на 2,18% (t = 0,54; p > 0,05). Наряду с этим определена тенденция к увеличению параметров передне-заднего размера тела T_VI позвонка на 2,25% (t = 0,60; p > 0,05). Показатели рентгеновской плотности тела T_VI позвонка характеризуются достоверным снижением параметров к пожилому возрасту (p < 0,001).

Иными словами, говоря о возрастной динамике, можно констатировать, что позвонок с возрастом уплощается, то есть высота становится меньше, а ширина и передне-задний размер, напротив, увеличиваются. Рентгеновская плотность к пожилому возрасту снижается.

ОБСУЖДЕНИЕ

Старение – процесс системный, со своими законами и изменениями, возникающими на молекулярно-клеточном уровне. Старение организма можно определить как состояние прогрессирующего функционального снижения его тканей. Накопление повреждений клеток путем митохондриального окисления, нарушений в структурах молекул ДНК, «неправильными» белками с течением времени ухудшает работу их органелл. Cледующие за этим изменения приводят к накоплению дисфункциональных клеток в тканях, что затрудняет поддержание гомеостатических механизмов, тем самым ограничивая регенеративный потенциал [10–12].

В литературе встречается несколько достаточно интересных публикаций, посвященных биомеханическим особенностям стареющего позвоночника. M. Papadakis и соавт. (2011) в своей публикации представили краткий обзор патофизиологических процессов, происходящих в стареющем позвоночнике с описанием последствий этих изменений для биомеханики позвоночника. Согласно этому обзору, тело позвонков принимает на себя большую часть нагрузки, которой подвергается позвоночный столб. Все тело позвонка состоит из губчатой кости, которая с возрастом становится более плотной и твердой по периферии, образуя внешний слой, однако основным фактором, определяющим механическую прочность тела позвонка, является не этот внешний слой, а микроархитектура. Костные трабекулы, прилегающие к замыкательной пластинке и расположенные в задней части тела, гораздо крупнее, а их сеть более плотная. Напротив, центральная и передняя части тела позвонка имеют меньшую региональную плотность, более тонкие и менее упорядоченные трабекулы. При этом механические свойства тела позвонка напрямую связаны с его минеральной плотностью. Связь между плотностью кости и прочностью при его сжатии является экспоненциальной, поэтому небольшое снижение первой характеристики приводит к значительному снижению второй [13].

Существенно ранее появился обзор S.J. Ferguson and T. Steffen (2003). Согласно их данным, начиная с четвертого десятилетия жизни мужчины могут легко потерять до 30%, а женщины – до 50% костной массы. При этом исследователи также отмечают неоднородность в микроструктуре тел позвонков. Эти различия в механических свойствах они объясняют адаптацией к окружающей среде, а конкретно в случае позвоночного столба – более высокими осевыми нагрузками, передаваемым центральной областью, прилегающей к пульпозному ядру, в отличие от периферической области, прилегающей к фиброзному кольцу [14].

Также стоит обратить внимание на исследование швейцарских ученых, опубликованное в 2018 году. D. Ignasiak и соавт. изучали влияние возрастных изменений позвоночного столба на особенности его кинематики во время повседневной деятельности с учетом сегментарной нагрузки. Исследователи установили, что максимальные сжимающие нагрузки, прогнозируемые у пожилых людей, были ниже, чем у молодых на уровнях L₂/L₃ и L₃/L₄ поясничного отдела позвоночника во время сгибания и на верхних грудных уровнях во время перехода из положения «стоя» в положение «сидя» (T₁/T₂–T₈/T₉) и из положения «сидя» в положение «стоя» (T₃/T₄–T₆/T₇) [15].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного прижизненного исследования получены новые данные о возрастной анатомии Т_VI позвонка у мужчин. Поскольку анатомические параметры позвонка не являются статичными величинами и изменяются с возрастом, эти сведения будут востребованы в клинической практике у таких специалистов, как геронтологи, травматологи, вертебрологи, лучевые диагносты, а также важны для врачей спортивной медицины и лечебной физкультуры.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Этическая экспертиза. Получено положительное решение ЛЭК (№ 9 от 23.10.2024 г.).

Источник финансирования. Работа выполнена по инициативе авторов без привлечения финансирования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.

Участие авторов. Баландин А.А., Чудинов О.А. – сбор материала, анализ данных, написание текста статьи. Баландина И.А., Баландин А.А. – дизайн исследования, интерпретация результатов, редактирование статьи.

Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.

Оригинальность. При создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, иллюстрации, данные).

Доступ к данным. Редакционная политика в отношении совместного использования данных к настоящей работе не применима.

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали 2 внешних рецензента.

ADDITIONAL INFORMATION

Ethics approval: Approval of the LEC is obtained (No. 9 dated 23.10.2024).

Study funding. The study was the authors’ initiative without external funding.

Conflict of interest. The authors declare that there are no obvious or potential conflicts of interest associated with the content of this article.

Contribution of individual authors. Balandin A.A., Chudinov O.A.: collection of material, data analysis, writing of the text of the article. Balandina I.A., Balandin A.A.: study design, interpretation of results, editing of the article.

All authors gave their final approval of the manuscript for submission, and agreed to be accountable for all aspects of the work, implying proper study and resolution of issues related to the accuracy or integrity of any part of the work.

Statement of originality. No previously published material (text, images, or data) was used in this work.

Data availability statement. The editorial policy regarding data sharing does not apply to this work.

Generative AI. No generative artificial intelligence technologies were used to prepare this article.

Provenance and peer review. This paper was submitted unsolicited and reviewed following the standard procedure. The peer review process involved 2 external reviewers.

About the authors

Oleg A. Chudinov

Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner

Email: g89223641902@gmail.com
ORCID iD: 0009-0007-7022-8499

Postgraduate Student of the Department of Normal, Topographic and Clinical Anatomy, Operative Surgery

Russian Federation, Perm

Irina A. Balandina

Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner

Author for correspondence.
Email: balandina_ia@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4856-9066

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor, Head of the Department of Normal, Topographic and Clinical Anatomy, Operative Surgery

Russian Federation, Perm

Anatolii A. Balandin

Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner

Email: balandinnauka@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3152-8380

MD, Dr. Sci. (Medicine), Associate Professor of the Department of Normal, Topographic and Clinical Anatomy, Operative Surgery

Russian Federation, Perm

References

Supplementary files