Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Глава 5. ПОРОГОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ КОСТЕЙ СКЕЛЕТА, ПРИ КОТОРОЙ ПРОИСХОДЯТ ПЕРЕЛОМЫ. МЕХАНИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ КОСТЕЙ СКЕЛЕТА В ВОЗРАСТНОМ АСПЕКТЕ

К.А.Свешников

Механическая прочность кости на 80–90 % зависит от минеральной плотности (11, 15, 22). На 10–20 % она связана с другими факторами: строением кости, восстановлением после микропереломов, состоянием коллагенового матрикса и костного мозга. Для возникновения переломов имеет значение и то, что в трабекулярной кости в возрасте 35 лет содержится на 40 % меньше минеральных веществ, чем в компактной.

Основное число переломов происходит в местах расположения трабекулярной кости, хотя ее всего 20 % (остальные 80 % – компактная кость). Она имеет большую поверхность, лучше васкуляризирована, близко к ней расположены клетки костного мозга. По мере старения происходит истончение кортикального слоя, резорбция трабекулярной кости, в некоторых местах она исчезает полностью, пустоты замещаются жиром, происходит уменьшение гемопоэтической ткани в костном мозге. Однако соотношение минералов и органического матрикса изменяется незначительно, равно как и химическое строение минеральных веществ.

Анализ показывает, что, например, при уменьшении у мужчин суммарной количества минералов во всем скелете на 7 % отмечаются переломы лучевой кости в типичном месте, на 10 % – в позвоночнике,
на 16 % – в проксимальном конце бедренной кости. У женщин они появляются при значительно меньшем значении и на 10 лет раньше (табл. 5.1).

Мы измеряли МПК и в отдельных его крупных частях. Оказалось, при старческом остеопорозе количество минералов в костях черепа снижено на 25 %, в верхних конечностях – на 15 %, нижних –
16 %, туловище – 34 % (если количество минералов в туловище принять за 100 %, то в ребрах оно уменьшалось на 20 %, костях таза – 37 %, позвоночнике – 43 %).

Таблица 5.1

Возрастные изменения суммарной величины минеральных веществ (г) в скелете и пороговая их величина (г), при которой впервые возникают переломы

Возраст, годы

Всего
минералов, г

Пороговая
величина МПК

Переломы на 1000

Мужчины

31–35

3320 ± 57

51–60

3160 ± 51

61–70

3040 ± 38

3020 ± 62

7 (предплечье)

71–80

2940 ± 57

 

73 позвоночник)

81–90

2778 ± 71

 

17 (верхняя треть бедра)

Женщины

31–35

2880 ± 36

51–60

2691 ± 42

2670 ± 28

6 (предплечье)

61–70

2524 ± 31

 

12 (позвоночник)

71–75

2443 ± 35

 

120 (позвоночник)

76–80

2339 ± 39

 

365 (позвоночник)

81–90

2162 ± 28

 

30 (верхняя треть бедренной кости)

Актуальной проблемой травматологии является изучение изменений МПК в поясничном отделе позвоночника, так как переломы чаще всего возникают в верхних поясничных и нижних грудных позвонках. Для диагностики и прогноза переломов мы определяли суммарную величину минералов в позвонке потому, что прочность его снижается пропорционально изменению их массы и в меньшей мере зависит от плотности только трабекулярной кости, которая определяется лишь для того, чтобы свести до минимума ошибку. Как следует из табл. 5.2, суммарная величина минералов в позвонке, при которой впервые (пороговое значение) происходят переломы у мужчин, составляет 20,939 г, ей соответствует МПК 0,970 г/см2. У женщин эти величины равны соответственно 17,610 г и 0,936 г/см2. У мужчин суммарная величина минералов убывает за каждое десятилетие после 50 лет на 1,1–1,4 г. У женщин этот процесс начинается на 10 лет раньше и потеря равна 1,5–2,4 г.

Таблица 5.2

Возрастные изменения МПК третьего поясничного позвонка и ее пороговое значение, при котором происходят переломы
от незначительных механических воздействий

Возраст, годы

Всего
минералов, г, в позвонке

МПК

Пороговая величина МПК, г/см2

Переломы на 1000

г/см

г/см2

Мужчины

31–35

22,376 ± 1,124

5,500 ± 0,044

1,179 ± 0,030

   

51–60

20,939 ± 1,379

4,888 ± 0,032

0,996 ± 0,032

0,970 ± 0,032

5

61–70

19,825 ± 1,576

4,707 ± 0,044

0,941 ± 0,040

 

17

71–80

18,542 ± 1,524

4,526 ± 0,045

0,886 ± 0,043

 

73

81–90

17,142 ± 1,526

4,380 ± 0,046

0,846 ± 0,040

 

75

Женщины

31–35

18,296 ± 1,410

4,484 ± 0,120

1,029 ± 0,040

   

41–45

17,610 ± 1,423

4,236 ± 0,032

0,956 ± 0,024

0,936 ± 0,036

7

46–50

16,797 ± 1,329

4,131 ± 0,024

0,925 ± 0,029

 

45

51–60

14,352 ± 1,520

3,615 ± 0,099

0,797 ± 0,047

 

110

61–70

12,327 ± 1,390

3,105 ± 0,143

0,674 ± 0,030

 

150

71–80

10,890 ± 1,490

2,743 ± 0,193

0,586 ± 0,042

 

165

81–90

9,809 ± 1,476

2,476 ± 0,229

0,572 ± 0,043

 

174

Число клиновидных и поперечных переломов позвоночника существенно возрастало при уменьшении плотности: при снижении ее на 20 % они встречались в 11 % случаев, на 36 % возникали в 48 % случаев.

На содержание минералов в позвонках и, следовательно, на их прочность влияет гормональный статус. Так, например, в течение 2–3 лет после менопаузы потеря минералов в поясничных позвонках составляет 6 % за год. Поэтому у женщин 50–79 лет 95 % переломов происходит при содержании минералов 16,8–10,9 г (МПК – 0,925–0,595 г/см2).
Уменьшение плотности минералов в позвонках ведет к тому, что у женщин 51–65 лет в 6 раз больше переломов, чем у мужчин, а после
70 лет – в два раза больше. Подобное соотношение не случайно, так как у женщин на 30 % меньше исходная масса минералов.

К 80-ти годам содержание минералов у женщин уменьшается на 42 %, у мужчин – на 20 %. Это приводит у женщин к тому, что механическая прочность позвонка в 80 лет уменьшается в 2,6 раза, а его трабекулярной кости – в 4 раза. Исходя из изложенного, становится понятным, что МПК может быть использована как непрямой показатель компрессионной прочности (зависимость между МПК и прочностью прямолинейная до величины 9,8 г).

В шейке бедренной кости статистически достоверная убыль МПК отмечена в возрасте 51–60 лет как у мужчин, так и у женщин (табл. 5.3). Данные показывают, что пороговой величиной МПК у мужчин является 1,26 г/см2, у женщин – 0,94 г/см2. Число переломов проксимального отдела после 60 лет удваивается каждые 10 лет, а в межвертельной области утраивается. К 80–ти годам МПК у женщин в проксимальном отделе уменьшается на 47 %, а в межвертельной области – на 53 %. У мужчин потеря минералов составляет 2/3 от данных у женщин. Наибольшее их число (95 %) происходит при МПК 0,8 г/см2.

Таблица 5.3

Возрастные изменения минеральной плотности (МПК) шейки бедренной кости и ее пороговое значение, при которой происходят переломы от незначительных механических воздействий

Возраст

МПК

Пороговая величина МПК (г/см2)

Переломы на 1000

г/см

г/см2

Мужчины

31–35

5,55 ± 0,19

1,56 ± 0,10

   

51–60

4,58 ± 0,14

1,32 ± 0,09

   

61–70

4,38 ± 0,21

1,28 ± 0,10

1,26 ± 0,11

3

71–80

4,12 ± 0,16

1,24 ± 0,12

 

9

81–90

3,73 ± 0,12

1,15 ± 0,14

 

17

Женщины

31–35

4,36 ± 0,24

1,50 ± 0,19

   

51–60

3,16 ± 0,17

1,09 ± 0,15

   

61–70

2,76 ± 0,14

0,97 ± 0,11

0,94 ± 0,11

5

71–80

2,40 ± 0,22

0,87 ± 0,07

 

12

81–90

2,11 ± 0,10

0,80 ± 0,08

 

25

Пяточная кость содержит 90 % трабекулярной кости и этим она существенно отличается от других трубчатых костей. Изменения МПК в центральной ее части представлены в табл. 5.4, из которой видно, что у мужчин статистически достоверное уменьшение минералов наблюдается в 61–70 лет, у женщин – на 10 лет раньше. Пороговые значения МПК равны 0,395–0,370 г/см2. В дальнейшем при МПК в 0,230 ± 0,029 г/см2 число переломов составляет 65, при 0,200 ± 0,019 г/см2 – 140. При более низком МПК:
0,175 ± 0,021 г/см2 –150 переломов; 0,150 ± 0,014 г/см2 – 160.

Таблица 5.4

Возрастные изменения МПК в пяточной кости и ее пороговая, при которой происходят переломы

Возраст, годы

МПК

Пороговая величина, г/см2

Переломы
на 1000

г/см

г/см2

Мужчины

31–35

2,84 ± 0,271

0,546 ± 0,037

   

51–60

2,594 ± 0,240

0,480 ± 0,028

   

61–70

2,375 ± 0,237

0,424 ± 0,024

   

71–80

2,273 ± 0,241

0,396 ± 0,026

0,395 ± 0,036

8

81–90

2,204 ± 0,311

0,379 ± 0,027

 

16

Женщины

31–35

2,286 ± 0,347

0,452 ± 0,019

   

51–60

1,905 ± 0,252

0,377 ± 0,021

0,370 ± 0,031

10

61–70

1,726 ± 0,296

0,327 ± 0,027

 

30

71–80

1,703 ± 0,230

0,315 ± 0,026

 

35

81–90

1,668 ± 0,282

0,305 ± 0,021

 

40

В метафизе лучевой кости у мужчин средняя величина потери МПК составляла 0,73 % за год, у женщин – 1,06 %. Переломы впервые возникали у мужчин при 0,50 г/см2, у женщин – 0,45 г/см2 (снижение по сравнению с возрастом 35 лет – 21 ± 1,2 %). Значительное число переломов происходило у больных остеопорозом, когда МПК снижено на 36–50 % (табл. 5.5). Средняя величина убыли МПК в диафизе лучевой кости равна 0,53 % за год, в локтевой – 0,59 %.

После 65 лет потеря МПК в диафизах костей скелета становилась одинаковой, поэтому по данным в лучевой кости предположительно можно судить о характере сдвигов во всем скелете.

Таблица 5.5

Возрастные изменения минеральной плотности (МПК) дистального метафиза лучевой кости и ее минимальная величина, при которой происходят переломы от незначительных механических воздействий

Возраст, годы

МПК

Пороговая величина,
г/см2

Переломы
на 1000

г/см

г/см2

Мужчины

31– 35

2,11 ± 0,04

0,67 ± 0,05

   

51–60

1,94 ± 0,12

0,61 ± 0,07

   

61–70

1,66 ± 0,11

0,52 ± 0,05

0,50 ± 0,0б

5

71–80

1,44 ± 0,14

0,45 ± 0,06

 

21

81–90

1,29 ± 0,17

0,40 ± 0,04

 

27

Женщины

31–55

1,20 ± 0,15

0,48 ± 0,06

   

50–55

1,12 ± 0,10

0,45 ± 0,05

0,45 ± 0,04

5

56–60

0,99 ± 0,12

0,40 ± 0,05

 

12

61–70

0,87 ± 0,18

0,35 ± 0,02

 

20

71–80

0,75 ± 0,15

0,30 ± 0,05

 

28

81–90

0,50 ± 0,09

0,28 ± 0,02

 

40

В заключение хотелось отметить, что в литературе [7, 11] есть указания на то, что методом нейтронно–активационного анализа определены значения суммарной величины кальция в скелете: у лиц в возрасте 35–50 лет потеря кальция составляла 0,19 % за год, после 50 лет – 0,87 %. При остеопорозе суммарная величина кальция равна у женщин 628 ± 8,7 г (в норме – 836 ± 6,1 г, Р < 0,01).

Возрастные изменения
механической прочности костей скелета

Механическая прочность кости на 80–90 % зависит от минеральной плотности (МПК). На 10–20 % она связана с другими факторами: строением кости, восстановлением после микропереломов, состоянием коллагенового матрикса и костного мозга. Для возникновения переломов имеет значение и то, что в трабекулярной кости в возрасте 35 лет содержится на 40 % меньше минеральных веществ, чем в компактной. Наиболее высокая МПК в возрасте 31–35 лет. Есть авторы, склонные считать, что убыль МПК у женщин начинается в 18–20 лет, а при рождении детей еще раньше. В диафизе костей верхней конечности в 50 лет МПК уменьшена на 2–7 % по сравнению с 35 годами, в метафизе – на 7–14 %. Существенное уменьшение МПК у женщин происходит после наступления менопаузы. За три последующих года МПК в позвоночнике уменьшается на 18 %. В результате такой потери скелет не справляется с нагрузкой массы тела и минеральные вещества все время убывают. После 60 лет развивается остеопороз. У практически здоровых мужчин он наблюдается после 70 лет. У мужчин, доживших до 80 лет, масса минералов становится стабильной.

На почве остеопороза происходит 60 % тяжелых переломов конечностей. У таких больных изменена не только кость, но и мышцы, окружающие ее, а также соединительная ткань [21, 41]. Парадонтоз (остеопороз альвеолярного края челюстей) ведет к выпадению зубов у 40 % пожилых людей. Среди больных остеопорозом 80 % – женщины.

В результате возрастного уменьшения МПК снижается ее жесткость и прочность. Поэтому представляет практический интерес анализ биомеханических свойств костной ткани с учетом ее анизотропии – неодинаковых механических свойств относительно продольной оси диафиза.

Материал и методы. Испытывали на сжатие образцы компактной костной ткани, выпиленные из средней трети диафиза бедренной кости мужчин и женщин, в продольном (0о) и поперечном (90о) направлениях в двух возрастных группах – 40–50 и 70–80 лет. МПК образцов определяли на анализаторе минералов.

Параметрами биомеханических свойств служили предел прочности, модуль упругости, предел пропорциональности, относительные упругая деформация и разрушения. Учитывая, что кость является биологическим материалом, модуль упругости, предел пропорциональности и относительную упругую деформацию рассматривали как физиологические критерии, характеризующие скрытое деформационное состояние микроструктур кости до возникновения необратимых изменений, а предел прочности и относительную деформацию разрушения – как критерий перегрузки, так как выше предела пропорциональности появляются необратимые структурных изменения – фаза пластических деформаций. За счет их костная ткань приспосабливается к внешним воздействиям, изменяет структуру, форму и размер.

Результаты исследований. МПК в группе мужчин 40–50 лет составляла 1,71 ± 0,09 г/см2, а в 70–80 лет – 1,58 ± 0,09 г/см2. Если иметь ввиду суммарную массу минеральных веществ в скелете, то первые переломы возникают у мужчин при величине 3020 ± 62 г, у женщин 2670 ± 28 г ( у здоровых лиц эти данные составили соответственно – 3320 ± 57 и 2880 ± 36 г). Это переломы луча в типичном месте. Переломы позвоночника бывают при величинах соответственно 2940 ± 57 и 2524 ± 31 г. Переломы в области проксимальной трети бедренной кости – 2774 ± 71 и 2162 ± 28 г.

У мужчин суммарная величина минералов убывает за каждое десятилетие после 50 лет на 1,1–1,4 г. У женщин этот процесс начинается на 10 лет раньше и потеря равна 1,5–2,4 г.

На МПК и, следовательно, на их прочность влияет гормональный фон. Поэтому у женщин 50–79 лет 95 % переломов происходит при содержании минералов 16,8–10,9 г (плотность – 0,925–0,595 г/см2).
Уменьшение МПК в позвонках ведет к тому, что у женщин 51–65 лет в 6 раз больше переломов, чем у мужчин, а после 70 лет – в два раза больше. Подобное соотношение не случайно, так как у женщин на 30 % меньше исходная масса минералов.

К 80-ти годам МПК у женщин уменьшается на 42 %, у мужчин – на 20 %. Это приводит у женщин к тому, что механическая прочность позвонка в 80 лет уменьшается в 2,6 раза, а его трабекулярной кости его – в 4 раза. Исходя из изложенного, становится понятным, что МПК может быть использована как непрямой показатель изменения компрессионной прочности (зависимость между МПК и прочностью прямолинейная до величины 9,8 г).

Анализ полученных данных показал, что снижение МП в возрастной группе 70–80 лет было на 8 ± 0,2 %, по сравнению с группой 40–50 лет, что может приводить к серьезным изменениям как прочностных, так и деформационных свойств кости. В наибольшей мере изменялись модуль упругости (на 20 и 30 % соответственно для 0 и 90о) и относительная деформация разрушения (36 и 45 % для 0 и 90о). Предел прочности снижался на 15 и 18,6 % (для 0 и 90о), а относительная упругая деформация – на 10 и 16 %.

Эти результаты свидетельствуют о том, что снижение МПК в кости после 70 лет приводит к глубоким изменениям механических свойств. Снижение модуля упругости, предела пропорциональности и относительной упругой деформации свидетельствует о том, что область функциональных нагрузок (0о) на кость снижается. Существует непосредственная зависимость между модулем упругости, характеризующим жесткость материала, и пределом прочности. Однако, в указанных возрастных группах снижение модуля упругости и предела прочности не было прямопропорциональным. Можно предположить, что изменение биомеханических свойств кости с возрастом связано не только со снижением МПК, но и качественным изменением коллагена, костного связующего вещества – мукополисахаридов и структурными изменениями в кости.

Наибольшие изменения биомеханических свойств возникали ва поперечном направлении. Они указывали на то, что кость теряет способность противостоять действию нефункциональных нагрузок, что может быть причиной «хрупких» переломов.

Эти наблюдения создают реальную возможность для развертывания профилактики переломов: первоначально обследовать людей в возрасте 35–40 лет и получить сведения об исходном значении МПК (накануне развития первых признаков остеопороза) в тех участках скелета, где много трабекулярной ткани (пяточная кость, позвоночник, дистальный отдел лучевой кости) и поэтому низкая плотность. Это предложение было внесено в 1987 году А.А. Свешниковым [12].

МПК целесообразно определять не только в отдельных костях, но и в крупных сегментах скелета: голова и шея, конечности, позвоночник, кости таза. Мы не только установили характер возрастных изменений МПК, но и определили коэффициент корреляции между МПК и пределом прочности, в частности, для позвоночника. Он составляет 0,82–0,90. Поэтому показатель МПК может быть использован для непрямого определения предельной величины компрессионной прочности позвонков. В частности, у мужчин в 60 лет она снижена в 3,2 раза, в 69 – в 3,6 раза, в 79 – в 8 раз.

Для диагностики и прогноза переломов мы определяли суммарную величину минералов в позвонках потому, что прочность их снижается пропорционально изменению массы и в меньшей мере зависит от плотности только трабекулярной кости, которая определяется лишь для того, чтобы свести до минимума ошибку. Суммарная величина минералов в позвонке, при которой впервые (пороговое значение) происходят переломы у мужчин, составляет 20,939 ± 1,379 г, ей соответствует плотность 0,970 ± 0,032 г/см2. У женщин эти величины равны соответственно 17,610 ± 1,423 г и 0,936 ± 0,024 г/см2.

Число клиновидных и поперечных переломов позвоночника существенно возрастало при уменьшении плотности: при снижении ее на 20 % они встречались в 11 % случаев, на 36 % возникали в 48 % случаев.

При измерении МПК крупных сегментов установлено, что при старческом остеопорозе количество минералов в костях черепа было снижено на 25 %, в верхних конечностях – на 15 %, нижних – 16 %, туловище – 34 % (если количество минералов в туловище принять за 100 %, то в ребрах оно уменьшается на 20 %, костях таза – 37 %, позвоночнике – 43 %).

Суммарная масса мышц и соединительной ткани у мужчин и женщин во всех возрастных группах составляет 76–81 % (от массы тела). В возрастном аспекте у женщин она достигала максимальных значений в 26–30 лет и сохранялась на постоянном уровне до 40 лет. В 56–60 лет уменьшалась на 2 %, в 66–70 лет – на 5 %. У мужчин максимальная масса мышц и соединительной ткани отмечена также в 26–30 лет и оставалась на этих величинах до 55 лет. В 66–70 лет уменьшалась на 19 %.

При уменьшении МПК число клиновидных и поперечных переломов позвоночника существенно возрастало: при снижении ее на 20 % они встречались в 11 % случаев, на 36 % – в 48 %.

На МПК в позвонках и, следовательно, на их прочность влияет гормональный фон. Впервые переломы у женщин возникают в 51–60 лет при суммарной величине в L3, равной 12,1 ± 4,2 г. У тех, у кого не было переломов, эта величина составляла 13,5 ± 4,8 г.

Поэтому у женщин 65–79 лет 95 % переломов происходит при количестве минералов 10,9 г (МПК – 0,595 г/см2). У них в 6 раз больше переломов, чем у мужчин, а после 70 лет – в два раза больше. Подобное соотношение не случайно, так как у женщин на 30 % меньше исходная масса минералов. К 81–85 лет МПК в позвонках у женщин уменьшается на 42 %, у мужчин – на 20 %.

Существенное значение имеет определение МПК в проксимальном отделе бедренной кости. Здесь, в так называемом треугольнике Варда, где за два года до появления переломов обнаруживается уменьшение МПК.

Выводы

1. Биомеханические свойства кости зависят анизотропии – неодинаковых механических свойств относительно продольной оси диафиза. Существует непосредственная зависимость между модулем упругости, характеризующим жесткость кости, и пределом прочности. В результате возрастного уменьшения МПК снижается жесткость и прочность кости.

2. Наибольшее изменение биомеханических свойств происходит на поперечном направлении силовых воздействий. Поэтому кость теряет способность противостоять действию нефункциональных нагрузок, что может быть причиной «хрупких» переломов.

3. Механическая прочность всего позвонка в 80 лет уменьшается в 2,6 раза, а его трабекулярной кости его – в 4 раза.

4. МПК может быть использована как непрямой показатель изменения компрессионной прочности (зависимость между МПК и прочностью прямолинейная до величины 9,8 г).

5. Максимальные значения МПК в костях верхней конечности наблюдаются в возрасте 31–35 лет. Наиболее высокая МПК отмечена в диафизе плечевой кости мужчин – 1,34 г/см2, у женщин – 1,21. Меньше она в лучевой (мужчины – 0,79 г/см2, женщины – 0,72) и локтевой (мужчины – 0,74 г/см2, женщины – 0,70) костях и фалангах пальцев (мужчины – 0,46–0,50 г/см2, женщины – 0,41–0,43).

6. В диафизах костей верхней конечности в возрасте 50 лет МПК уменьшается на 2–7 %, в метафизе – на 7–14 %. В 70 лет эти величины составляют соответственно 10,5–18 % и 27–34 %.

7. В возрасте 90 лет МПК у мужчин в диафизах длинных трубчатых костей снижена на 16–19 %, в фалангах пальцев – на 38 %. У женщин эти величины составляют соответственно 18–35 % и 63 %.

8. В дистальном метафизе лучевой и локтевой костей МПК в 90 лет уменьшается у мужчин на 33 %, у женщин – на 46 %.

9. Ранние и наиболее глубокие изменения МПК наблюдаются в проксимальном отделе бедренной кости: к 50 годам МПК уменьшается у мужчин на 15 %, у женщин – на 18 %.

10. В диафизе бедренной кости МПК к 50 годам снижается у мужчин на 3 %, у женщин – на 5 %. В 90 лет соответственно на 19 и 32 %.

11. В диафизе большеберцовой кости МПК в 50 лет у мужчин снижена на 4 %, у женщин – на 6 %. В 90 лет соответственно на 22 и 28 %.

12. Максимальная МПК в поясничном отделе позвоночника здорового человека наблюдалась в возрасте 16–20 лет.

13. Достоверное снижение МПК в позвоночнике начинается у женщин в 41–45, у мужчин – в 51–55 лет.

14. Пороговое значение, при которой происходят переломы у мужчин, составляет 20,939 г, ей соответствует плотность 0,970 г/см2. У женщин эти величины равны соответственно 17,610 г и 0,936 г/см2.

Количественная оценка массы мышц, соединительной и жировой тканей при лечении множественных переломов костей нижних конечностей

Переломы длинных костей характеризуются длительностью восстановления трудоспособности. Особой тяжестью отличаются множественные переломы. Существенный прогресс в лечении таких больных был достигнут благодаря широкому применению чрескостного остеосинтеза по Илизарову, а в познании состояния репаративного процесса важную роль играет рентгеновская двухэнергетическая абсорбциометрия, так как дает возможность измерять не только минеральную плотность костей скелета, но и массу мышц, соединительной и жировой тканей. Из-за отсутствия оборудования такие исследования проводились только в нашем центре [4, 9]. Но их значимость велика, так как мягкие ткани, служат «футляром», в котором находится кость и существенным образом повышает ее прочность. Определение массы мышц, соединительной и жировой тканей представляется целесообразным и для прогнозирования риска возникновения переломов [11, 16].

Результаты наших предварительных исследований убедительно показали, что малая масса тела является предиктором сниженной костной массы [9, 11]. Повышенную массу мышц у взрослых связывают с более крупными костями, а значительную жировую компоненту объясняют существенной продукцией эстрогенов, защищающих кости от возрастной потери минералов [2, 6]. В настоящее время интенсивно обсуждается вопрос о том, в какой мере масса тела, а также мышц, соединительной и жировой тканей влияют на минеральную плотность костей скелета и крупных его сегментов [5, 7].
В процессе исследований мы убедились в том, что есть разница в формировании МПК скелета и мягких тканей. Показано, что скелет полностью сформирован в 21–25 лет, а масса мышц увеличивается и в трудоспособном возрасте [10].

В процессе лечения методом чрескостного остеосинтеза по Илизарову 167 больных с множественными переломами нижних конечностей на костном денситометре фирмы «GE/Lunar Corp.» (США) серии DPX, модель NT измеряли массу мышц, соединительной и жировой тканей.

Результаты исследования

1. Изменения массы мышц, соединительной и жировой тканей конечности после травм

1.1. Двойной перелом бедра. Масса всех мягких тканей конечности в течение 2,5 месяцев фиксации уменьшалась на 6,8 % (р < 0,05; табл. 5.6). Через месяц после снятия аппарата она была меньше на 4,5 %, через 1,5 года – 3,8 %.

Масса мышц и соединительной тканей за время фиксации в аппарате уменьшалась на 9,2 % (р < 0,05). Через 1,5 года дефицит составил 4,2 %.

В силу уменьшения массы мышц и соединительной ткани количество жировой ткани увеличивалось на фиксации на 6,7 % (р < 0,05), через 1 месяц снятия аппарата ее масса оставалась на 2,9 % больше нормы. Через 1,5 года жировой ткани было больше на 5,3 % (р = 0,05).

Суммарная масса минералов во всей конечности через 2,5 месяца фиксации была меньше нормы на 25 % (р < 0,001). Затем начинала постепенно увеличиваться и через 1 месяц после снятия аппарата дефицит составил 15 % (р < 0,001), а через 1,5 года – 9 % (р < 0,05).

1.2. Перелом бедра и голени. При таких переломах масса всех мягких тканей нижней конечности через 2,5 месяца фиксации оказалась уменьшенной на 9,3 % (р < 0,05). Через 1,5 месяца после снятия аппарата – на 7,7 % (р < 0,05). Через 1,5 года масса меньше на 5,2 % (р = 0,05).

Количество мышц и соединительной ткани во всей конечности через 2,5 месяца фиксации уменьшалась на 10,1 % (р < 0,01). В течение 1,5 месяца после снятия аппарата дефицит уменьшался до 7,3 % (р < 0,01). Через 1,5 года составлял 4,9 %.

Жировой ткани в нижней конечности через 2,5 месяца фиксации становилось больше на 7,2 % (р < 0,05). В ближайшее время после снятия аппарата ее было больше на 4,5 %. Через 1,5 года – 6,4 % (р < 0,05; табл. 5.6).

Количество минеральных веществ во всей конечности через 2,5 месяца фиксации уменьшалось на 26 % (р < 0,001). Через месяц после снятия аппарата эта величина составила 18 % (р < 0,01), а через 1,5 года – 13 % (р < 0,01; табл. 5.6).

Таблица 5.6

Масса мышц, соединительной и жировой ткани, кг,
при множественных переломах нижней конечности (М ± SD)

Время после перелома

n

Масса всех мягких тканей (ММТ), кг

Мышцы и соедини тельная ткань, кг

Жировая ткань, кг

Процент жировой ткани по отношению к ММТ

Процент жировой ткани в конечности

Масса минералов в конечности, кг

У здорового человека

 

12,40 ± 0,54

9,35 ± 0,45

3,05 ± 0,22

24,6 ± 1,2

23,5 ± 1,1

0,594 ± 0,025

Двойные переломы бедра

Фиксация 2,5 месяца

25

11,56* ± 0,40

8,49* ± 0,16

3,26* ± 0,23

28,2* ± 1,62

27,1* ± 2,0

0,445* ± 0,023

1,5 месяца после снятия аппарата

23

11,84 ± 0,33

8,88 ± 0,36

3,14 ± 0,20

26,5* ± 0,92

25,4 ± 0,89

0,507* ± 0,038

Через 1,5 года

20

11,93 ± 0,30

8,96 ± 0,28

3,21 ± 0,12

26,9* ± 0,78

25,7 ± 0,50

0,543* ± 0,021

Перелом бедра и голени

Фиксация 2,5 месяца

30

10,66* ± 0,22

7,26* ± 0,21

3,40* ± 0,21

29,1* ± 1,51

28,1* ± 1,23

0,441* ± 0,017

1,5 месяца после снятия

аппарата

29

11,16* ± 0,42

7,95* ± 0,27

3,21 ± 0,18

27,8* ± 0,70

26,7* ± 1,49

0,493* ± 0,019

Через 1,5 года

25

11,27* ± 0,31

8,02 ± 0,28

3,25* ± 0,12

27,8* ± 1,42

26,6* ± 1,37

0,517* ± 0,014

Примечание – здесь, а также в табл. 5.7 знаком «*», обозначены величины при р < 0,05.

2. Изменения мышц, соединительной и жировой тканей во всем теле.

2.1. Двойные переломы бедра. Масса всего тела на протяжении 2,5 месяцев фиксации не изменялась (табл. 5.6), после снятия аппарата в течение первых 1,5 месяцев увеличивалась на 3 %, а затем начинала уменьшаться и через 1,5 года была меньше нормы на 2 %.

Масса мышц и соединительной ткани через 2,5 месяца фиксации уменьшилась на 1,5 %. Через 1,5 месяца после снятия аппарата и начала функционирования конечности – была в пределах нормы, а через 1,5 года – уменьшалась на 2 %.

Масса жировой ткани через 2,5 месяца фиксации увеличивалась на 5 % (р = 0,05). Через 1,5 месяца после снятия аппарата этой ткани было на 9 % больше (р < 0,05). А через 1,5 года меньше нормы на 2 %.

Масса минеральных веществ во всем теле через 2,5 месяца фиксации меньше на 17 % (р < 0,01), через 1,5 месяца после снятия аппарата – на 8 % (р < 0,05) и через 1,5 года – на 3 %.

2.2. Переломы бедра и голени на одной конечности. Через 2,5 месяца фиксации масса мягких тканей всего тела уменьшилась на 4 %. Через 1,5 месяца после снятия аппаратов находилась в пределах нормы (табл. 5.7). Через 1,5 года масса мягких тканей была меньше на 3 %.

Масса мышечной и соединительной тканей через 2,5 месяца фиксации была меньше на 4 %, через 1,5 месяца после снятия аппаратов – на 1 %, через 1,5 года – на 6 % (р < 0,05).

Масса жировой ткани через 2,5 месяца фиксации была меньше на 4 %. Через 1,5 месяца после снятия аппаратов находилась в пределах нормы. Через 1,5 года уменьшилась на 6 % (р < 0,05).

Количество минеральных веществ во всем теле через 2,5 месяца фиксации было меньше на 20 % (р < 0,01), через 1,5 месяца после снятия аппаратов – на 15 % (р < 0,01), через 1,5 года – на 10 % (р < 0,05).

В травмированной конечности в процессе лечения множественных переломов масса мягких тканей уменьшалась на 6,8–9,3 %. Наибольшие изменения были при одновременной травме бедра и голени. Убыль тканей происходила за счет массы мышц и соединительной ткани – она была снижена 9,2–10,1 %. Компенсаторно увеличивалась масса жировой ткани на 6,7–7,2 %.

Во всем теле масса мягких тканей снижалась на 2–3 % в силу сниженной двигательной активности. Через 1,5 месяца после снятия аппарата масса жировой ткани была больше на 9 %. В дальнейшем ее величина постепенно уменьшалась и через 1,5 года превышала норму только на 4 %.

Таблица 5.7

Масса мышц, соединительной и жировой ткани (кг) во всем теле при множественных переломах нижних конечностей (М ± SD)

 

n

Масса мягких тканей (ММТ), кг

Мышцы и соединительная ткань, кг

Жировая ткань, кг

% жировой ткани по отношению к ММТ

% жировой ткани во всем теле

Масса минералов во всем теле, кг

У здорового человека

 

78,80 ± 3,21

56,18 ± 2,60

22,6 ± 0,46

28,7 ± 1,20

27,5 ± 1,32

3,310 ± 0,139

Двойные переломы бедра

Фиксация 2,5 месяца

2

79,11 ± 2,18

55,37 ± 2,00

23,74* ± 1,36

30,0* ± 1,58

29,0* ± 1,44

2,749* ± 0,124

1,5 месяца после снятия аппарата

3

81,25 ± 1,88

56,72 ± 1,88

24,53* ± 1,22

30,2* ± 0,46

29,1* ± 1,40

3,033* ± 0,137

Через 1,5 года

2

77,30 ± 2,55

55,17 ± 1,05

22,13 ± 0,69

28,6 ± 1,21

27,6 ± 1,02

3,222 ± 0,112

Переломы бедра и голени

Фиксация 2,5 месяца

3

75,77 ± 2,04

54,08 ± 1,79

21,69 ± 1,12

28,6 ± 1,98

27,7 ± 1,07

2,651* ± 0,101

1,5 месяца после снятия аппарата

2

78,40 ± 1,63

55,59 ± 4,78

22,81 ± 1,18

29,1 ± 1,16

28,1 ± 1,02

2,803* ± 0,058

Через 1,5 года

5

76,07 ± 2,32

54,92 ± 1,92

21,15* ± 1,09

26,8* ± 1,28

26,1* ± 1,30

2,964* ± 0,109

Обнаруженные нами изменения согласуются со сделанными ранее обстоятельными наблюдениями А.С. Янковской и Е.П. Подрушняка [7]. Они также наблюдали уменьшение массы мышц и увеличение в них липидов в среднем на 16 %. Это обусловлено уменьшением в мышцах воды. Мышечные клетки уменьшаются в размере, часть их гибнет. Несколько уменьшался и сухой остаток клеток, составляя 7 % [7]. Было установлено, что снижение массы мышц происходит более интенсивно, чем массы тела в Обнаружено изменение диаметра отдельных волокон [7].

Мы наблюдали уменьшение массы мышц при одновременном увеличении жировой ткани. Известна ее способность заполнять в организме пространство, образовавшееся вследствие убыли другой ткани. Изменения в мягких тканях имеют прямое отношение к тем сдвигам, которые возникали в скелете. Уменьшение давления мышц на кости приводило к снижению пьезоэлектрического потенциала, обменных процессов и деминерализации костной ткани.

Таким образом, в процессе лечения множественных переломов происходят закономерные изменения массы мышц, соединительной и жировой тканей, возникающие вследствие уменьшения двигательной активности. Они менее выражены, чем снижение минеральной плотности костей скелета.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252