Возрастные особенности строения поясничного отдела позвоночника человека (МР-томографическое исследование)

Диссертация посвящена актуальной для лучевой диагностики и нормальной анатомии человека теме — выявлению закономерностей и особенностей морфологии тел позвонков поясничного отдела и межпозвоночных дисков в онтогенезе (юношеский, первый и второй зрелый, пожилой и старческий возраст) у мужчин и женщин, определяемых с помощью магнитно-резонансной томографии.

Актуальность темы

работы обусловлена рядом важных положений: позвоночник человека представляет собой важнейшую анатомическую структуру строения тела человека, участвующую в деятельности ряда физиологических систем и, в частности, в сохранении механической целостности и физиологических функций спинного мозгавертеброгенное происхождение ряда заболеваний периферической нервной системы (Агасаров Л.Г., Таулуев A.M., 1989; Нордемаар Р., 1991; Данилов В. И., Шульман Х. М., Аникин Ю. М., 1994; Brugger А., 1992) — межпозвоночный диск, как анатомическая часть позвоночника, играет существенную роль в движении позвоночного столба, в адаптации тел позвонков и спинного мозга к сложной биомеханикесложность и не безопасность изучения морфометрических характеристик тел позвонков и особенно межпозвоночных дисков с помощью рентгеновских лучейнедостаточная информативность рентгенологического метода в изучении структуры тел позвонков и особенно межпозвоночных дисковневозможность получить реальную точную прижизненную картину структурного взаимоотношения межпозвоночных дисков и тел позвонков с помощью биопсий во время операций на позвоночнике и на секционном материаленеясность структурных основ выраженных клинических проявлений, связанных с протрузиями и пролабированием межпозвоночных дисков (Сак Н.Н., 1992) — несоответствие (у многих пациентов) между выраженностью клинической картины при дегенеративно-дистрофических изменениях и величиной их морфолотческого субстрата (Braun I.F. et al., 1984; Manelfe С., 1995).

Несмотря на имеющиеся научные сведения, полученные на секционном материале, с помощью рентгенологического анализа и в отдельных случаях и только при некоторых заболеваниях с помощью MP-томографии (Лихачевская М.А., Здоровец JI.A. и соавт., 1998; Rinck Р. 1996), общие закономерности s и особенности строения межпозвоночных дисков и тел позвонков в онтогенезе остаются не достаточно исследованными. С другой стороны, в арсенале методов изучения ряда анатомических структур, в частности позвоночника, с относительно недавнего времени имеется метод МР-томографии.

Метод МРТ является высокоинформативным в исследовании центральной нервной системы и костно-мышечного аппарата, в том числе структур i позвоночника. Его достоинствами является неинвазивность, безвредность для пациента, высокая разрешающая способность, возможность получения послойных изображений в различных проекциях. Метод МРТ позволяет охарактеризовать особенности структуры тел позвонков и межпозвоночных дисков, дает возможность выявить наличие и определить величину протрузий и грыж межпозвоночных дисков, обнаружить элементы компрессии структур позвоночного канала, определить состояние связочного аппарата, выявить наличие реактивного асептического воспаления (в случае грыжевых выпячиваний, сопровождающихся выраженными компрессионными эффектами). По сравнению с другими методами, применяемыми в настоящее время для изучения морфологических структур, метод МРТ является более перспективным, в том числе в исследовании анатомии позвоночника.

Цель исследования.

Целью настоящего исследования явилось выявление основных закономерностей морфометрических характеристик и структурных изменений межпозвоночных дисков и тел поясничных позвонков в процессе онтогенеза человека, а также, выяснение морфологических особенностей, сопутствующих возникновению клинически значимых осложнений дегенеративно-дистрофического процесса, по данным МР-томографии.

Задачи исследования:

1. Провести MP-томографическое исследование поясничного отдела позвоночника по стандартной методике лицам юношеского, зрелого и пожилого возраста, имеющим умеренные клинические проявления пояснично-крестцового радикулита или не предъявляющим жалоб на состояние поясничного отдела позвоночника.

2. Выявить существующие взаимосвязи между отдельными характеристиками тел позвонков и межпозвоночных дисков у каждого из обследованных.

3. Изучить изменения состояния межпозвоночных дисков и тел позвонков, происходящие с возрастом.

4. Проанализировать морфологические признаки, сопутствующие клинически значимым осложнениям дегенеративно-дистрофического процесса.

5. Выявить половые особенности строения и инволютивных изменений тел позвонков и межпозвоночных дисков.

6. Провести математическую обработку фактического материала с помощью статистических методов многофакторного анализа.

7. Продемонстрировать возможности метода магнитно-резонансной томографии в исследовании анатомии позвоночника.

Научная новизна исследования.

Работа является первым научным исследованием, посвященным анализу как морфометрических, так и структурных характеристик элементов поясничного отдела позвоночника в онтогенезе и их половых особенностей по данным проведенного МР-исследования.

Впервые в возрастном аспекте (в каждом возрастном периоде от 15 до 65 лет и старше) проанализированы прижизненные морфометрические показатели (размеры, форма) и структурные особенности, характеризуемые интенсивностью MP-сигнала, тел поясничных позвонков и межпозвоночных дисков каждого из пяти поясничных позвоночных сегментов.

Установлены взаимоотношения между изменяющимися с возрастом человека характеристиками (геометрическими и структурными) анатомических элементов поясничного отдела позвоночника.

Проанализированы морфологические предпосылки развития дегенеративного процесса и его осложнений (протрузий, грыж).

Продемонстрированы общие закономерности прогрессирования дегенеративного процесса в изучаемых структурах, в частности: инволютивные изменения в дисках и телах позвонков происходят не одновременноморфологической структурой, которая в более раннем возрасте и в большей степени подвержена дегенерации, является межпозвоночный дисксо второго периода зрелого возраста (с 36 лет) дегенеративно-дистрофические изменения в поясничном отделе позвоночника неуклонно нарастают и в пожилом и старческом возрасте на 100% охватывают все элементы пяти поясничных сегментов.

Продемонстрированы существенные преимущества метода МРТ по сравнению с другими методами (в частности, рентгенологическим) в изучении анатомии поясничного отдела позвоночника, в выявлении дегенеративно-дистрофических изменений тел позвонков и межпозвоночных дисков и их осложнений (протрузий, грыж).

Практическая значимость работы.

Полученные в результате проведенного исследования научные сведения, выявленные общие закономерности уточняют существующие представления о прижизненной морфологии поясничного отдела позвоночника (тел позвонков и межпозвоночных дисков) в различном возрасте (от 15 до 65 лет и старше).

Продемонстрированы различные этапы развития дегенеративно-дистрофического процесса в поясничном отделе позвоночника. С помощью проведенного МРТ-исследования выявлены морфологические признаю!, предшествующие развитию дегенеративного процесса в поясничном сегменте и, следовательно, позволяющие диагностировать предпатологические состояния и проводить в клинической практике профилактические мероприятия. Выявлены морфологические признаки, сопутствующие развитию осложнений дегенеративного процесса (появлению протрузий и грыж).

Материалы и выводы диссертационного исследования могут быть внедрены в учебный процесс медицинских ВУЗов на кафедрах нормальной и патологический анатомии, а также использованы в практической деятельности неврологических, нейрохирургических отделений и кабинетов лучевой диагностики.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Магнитно-резонансное исследование в комплексе с проведением многофакторного математического анализа позволило установить ряд возрастных, половых и общих закономерностей строения поясничного отдела позвоночника человека в онтогенезе (от 15 до 65 лет и старше).

2. Использование метода MP-томографии дало возможность выявить наиболее ранние признаки дегенеративных изменений поясничного позвоночного сегмента, часто на доклиническом этапе, а также их осложнения — протрузии и грыжи межпозвоночных дисков.

3. Дегенеративный процесс в поясничном позвоночном сегменте имеет ряд особенностей, наиболее существенными из которых являются:

• в процессе старения изменениям подвергаются все элементы поясничного позвоночного сегмента;

• дегенеративные изменения в телах позвонков и межпозвоночных дисках происходят не одновременно;

• межпозвоночный диск является морфологический структурой, которая в более раннем возрасте и в наибольшей степени подвергается дегенеративному процессу.

Апробация работы.

Результаты исследования и основные выводы диссертации были представлены и обсуждены:

— на научном заседании кафедры анатомии человека Санкт-Петербургской государственной педиатрической медицинской академии, СПб, 2001 г.,.

— на межвузовской научной конференции, посвященной 70-летию кафедры анатомии человека СПбГПМА, СПб, 2003 г.,.

— на научной конференции «Экология человека — медико-социальные проблемы», СПб, 2003 г.,.

— межкафедральном заседании кафедр рентгенологии и радиологии и нормальной анатомии ВМА, СПб, 2005 г.

По теме диссертации опубликованы 5 печатных работ, в том числе издано учебное пособие «Возможности МРТ в оценке возрастных особенностей строения поясничного отдела позвоночника человека» (Санкт-Петербург, 2005).

Структура и объем диссертации

.

Диссертация изложена на 148 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов исследования и их обсуждения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа иллюстрирована 34 таблицами и 69 рисунками. Библиографический список включает 97 наименований, из них 62 отечественные публикации и 35 иностранных.

ВЫВОДЫ.

1. Магнитно-резонансная томография является высокоинформативным методом лучевой диагностики, позволяющим установить возрастные, половые и общие закономерности строения поясничного отдела позвоночника человека в онтогенезе.

2. По данным проведенного MP-исследования выявлены следующие особенности строения тел поясничных позвонков: наибольшая высота характерна для тела позвонка L3, наименьшая — L1- с возрастом происходит снижение высоты тел позвонков LI, L4, L5 и увеличение передне-заднего размера тел позвонков L1, L2, L5- тела позвонков по мере старения уплощаются. С возрастом не меняется соотношение высоты тел позвонков между собой и соотношение их передне-заднего размера. Характерным является преобладание прямоугольной формы тел позвонковс возрастом отмечено увеличение количества тел позвонков клиновидной и переходной формы, особенно L5- в телах переходной и клиновидной формы более часто (по сравнению с прямоугольными) выявляются признаки фиброзно-жировой дегенерации.

3. По данным MP-исследования выявлены следующие особенности морфологии межпозвоночных дисков: самым высоким во всех возрастных группах, начиная с 21-го года, является диск L3−4- самым низким в возрасте до 40 лет является диск L1−2, в возрасте от 41 до 60 лет — диск L5-S1, а после 65 лет снова диск L1−2. По мере старения, наиболее значимо с 21 года до 50 лет, происходит статистически достоверное снижение высоты всех дисков. Характерно преобладание овоидной формы дисковдиски переходной и клиновидной формы встречаются практически исключительно на уровне L4−5 и особенно L5-S1, их число достоверно увеличивается с возрастомдиски переходной и клиновидной формы в подавляющем большинстве характеризуются сниженным МР-сигналом.

4. Магнитно-резонансная томография позволяет выявить ранние признаки инволютивного процесса, а также его осложнения (протрузии, грыжи дисков). Одним из наиболее ранних признаков старения как диска, так и соседнего тела позвонка, является изменение MP-сигнала дискас возрастом отмечено отчетливое увеличение количества дисков со сниженным MP-сигналоммаксимума дегенеративные изменения дисков достигают к 50−60 годам. Протрузии и грыжи дисков практически всегда (97,7%) выявляются в дистрофически измененных дисках, причем в 2 раза чаще в дисках со значительным снижением MP-сигнала. В дисках L3−4, L4−5, L5-S1 чаще, чем в дисках Ll-2, L2−3, определяются протрузии и грыжи при умеренном снижении MP-сигнала диска.

5. Особенностями прогрессирования дегенеративных изменений в поясничном сегменте являются: преобладание общего количества дисков с признаками инволюции над общим количеством дегенеративно измененных тел позвонков (в 1,4 раза) — нарастание инволютивного процесса в каудальном направлении, более выраженное для дисков, чем для тел позвонковпараллелизм между снижение МР-сигнала диска и дегенеративными изменениями вышележащего тел позвонка (снижением его высоты и наличием фиброзно-очаговой перестройки), деформацией контактных диску замыкательных пластинок (в большей степени верхней замыкательной пластинки нижележащего позвонка) и образованием краевых костных разрастаний на данном уровне. Наличие узлов Шморля может рассматриваться как ранний признак дегенеративного процесса.

6. Статистически значимых различий в строении тел позвонков и межпозвоночных дисков у мужчин и женщин не выявлено. В то же время имеются некоторые особенности в развитии инволютивных проявлений: у женщин чаще отмечалось снижение MP-сигнала диска L1−2, деформация контактной замыкательной пластинки L1, чаще диагностированы протрузии данного диска, у мужчин чаще выявлялись краевые костные разрастания на данном уровне.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Магнитно-резонансную томографию поясничного отдела позвоночника целесообразно выполнять в любом возрасте при возникновении клинико-неврологической симптоматики поражения данного отдела.

2. МРТ показана для оценки выраженности инволютивных изменений тел позвонков и межпозвоночных дисков поясничного отдела позвоночника человека. Данный метод позволяет выявить не только дегенеративные изменения, в том числе в ранней стадии, но и их осложнения (протрузии, грыжи дисков).

3. МРТ показана лицам молодого возраста, у которых по данным традиционного рентгенологического исследования выявлены узлы Шморля, так как она обладает большими диагностическими возможностями и позволяет более детально оценить распространенность поражения замыкательных пластинок и состояние тела позвонка и контактного межпозвоночного диска.

4. Проведенное исследование позволило рекомендовать его результаты для внедрения:

— в программу учебного процесса высших медицинских учреждений на кафедрах лучевой диагностики, нормальной анатомии, неврологии и нейрохирургии;

— в научные исследования по анатомии человека, неврологии и нейрохирургии;

— в практическую работу стационарных и амбулаторных учреждений неврологического и нейрохирургического профиля.