Различия в строении проксимального эпифиза бедренной кости человека

Различия в строении проксимального эпифиза бедренной кости человека Известно много работ, посвященных половым и возрастным особенностям строения бедренной кости в целом и проксимального эпифиза в частности. Тем не менее, данные литературы противоречивы в отношение ряда геометрических параметров проксимального метаэпифиза. Считается, что существует не изученная группа геометрических детерминант, влияющих на прочность проксимального эпифиза бедренной кости. Механизм этого воздействия до сих пор не изучен [6, 7, 12, 13, 14]. Мы обнаружили упоминания о наличии диссимметрии конечностей человека в зависимости от принадлежности к правой или левой стороне тела [2, 4, 5]. Наши предыдущие исследования подтвердили факт ассиметричной организации проксимального метаэпифиза бедренной кости человека и доминирование правой конечности в популяции [1, 3, 8, 9, 10, 11].

Цель исследования — изучение особенностей симметрии системной организации проксимального метаэпифиза бедренной кости человека .

Материалы и методы исследования. С помощью устройства для антропометрических измерений длинных трубчатых костей (патент С 1 2 245 101 RU A 61 B 5/103) исследованы 148 (70 правых и 78 левых) бедренных костей, на которых измеряли линейные и угловые параметры. На рентгеновских этих костей в прямой проекции определяли те же параметры и значения углов, образующихся при перекрещивании трабекул костной ткани, в местах подверженных максимальной степени силовых воздействий. Опорные точки измерения линейных величин на рентгеновских снимках соответствовали таковым при органометрии препаратов проксимального метаэпифиза бедренной кости. Цифровые данные были нормализованы по значению поперечного размера диафиза и обработаны с использованием методов описательной и вариационной статистики. Достоверность отличий определялась по расхождению доверительных интервалов при б = 0,05. Все наблюдения были классифицированы по степени выраженности признаков с использованием квантильного метода. В каждом из полученных классов вычислялось значение коэффициента корреляции Пирсона между относительными значениями пар исследуемых параметров. Для визуализации силы внутрисистемных связей использован метод построения корреляционных плеяд.

Результаты исследования По результатам квантильного анализа все наблюдения были разделены на 4 класса. Внутри каждого обнаружена правосторонняя асимметрия линейных параметров. Угловые параметры характеризуются большей индивидуальной изменчивостью. Среди представителей каждой группы и класса сравнивались данные органометрического исследования препаратов и величины трабекулярных углов этих же препаратов, полученные при рентгеноморфометрическом исследовании (табл.1).

Первый класс составили наблюдения с минимально выраженными относительными значениями исследуемых признаков (суммарная степень выраженности признаков соответствует нижнему квантилю). Для правой группы первого класса характерно наличие сильной связи между углом входа в канал диафиза и всеми линейными параметрами. Необходимо отметить наличие корреляций с углом ротации шейки бедренной кости. Угол шейки бедра коррелирует лишь с кондилло-диафизарным углом. Значения коэффициентов корреляции между остальными исследуемыми признаками среди препаратов 1 класса представлены на рисунке 1.

Таблица 1 Распределения относительных значений исследуемых параметров по результатам рентгеноморфометрии костных препаратов в соответствие с принадлежностью к стороне тела и классу квантильной классификации (М ± s)

Рис. 1. Корреляционные связи, выявленные при анализе системной организации проксимального метаэпифиза бедренной кости первого класса правой группы.

Примечание: ППЭ — поперечный размер проксимального эпифиза, Ш Дпр — передне-задний размер диафиза, ШГП — передне-задний размер головки, ШГВ — верхне-нижний размер головки, ШШП — передне-задний размер шейки, ШШВ — верхне-нижний размер шейки, ДШП — передняя длина шейки, ДШВ — верхняя длина шейки, ДШЗ — задняя длина шейки, ДШН — нижняя длина шейки, МВР — межвертельное расстояние, ДШУ — диафизарно-шеечный угол, АНТ — угол антеверсии шейки бедренной кости, РОТ — угол торсии шейки бедра, КДУ — кондилло-диафизарный, угол УВКД — угол входа в канал диафиза, УБВ — угол большого вертела, УШБ — угол шейки бедра; параметры рентгеноморфометрии располагаются в рамках; двойной чертой обозначены связи со значением коэффициента корреляции Пирсона — 0,9 и выше; одинарной чертой — 0,8 — 0,89; пунктирной линией — 0,7 — 0,79; линией точка-тире — 0,6 — 0,69, точечной линией — 0,5 — 0,59.

Второй класс составили наблюдения с относительными значениями исследуемых признаков в диапазоне 25−50% квантиля. Отмечается выраженная асимметрия системной организации проксимального метаэпифиза бедренной кости (рис.2). Для левой группы характерно наличие связи средней силы между трабекулярными углами, диафизарно-шеечным углом, межвертельным расстоянием, передней длиной шейки. Значимые корреляционные зависимости между остальными параметрами отсутствуют. Для препаратов правой группы характерно наличие сильных корреляционных связей между всеми параметрами. По сравнению с первым классом среди правосторонних препаратов наблюдается рост силы корреляционных зависимостей. Это может свидетельствовать о нарастающей функциональной асимметрии нижних конечностей.

проксимальный метаэпифиз бедренный кость Рис. 2.Корреляционные связи, выявленные при анализе системной организации проксимального метаэпифиза бедренной кости второго класса. Примечание: обозначения приведены аналогично рисунку 1.

Третий класс составили наблюдения с относительными значениями исследуемых признаков в диапазоне 50−75% квантиля. Определяются связи различной силы между углом входа в канал диафиза и остальными исследуемыми параметрами, углом шейки бедра и ДШУ, кондилло-диафизарным углом, углом торсии, углом антеверсии, передне-задним размером шейки бедра, верхней, нижней и задней длинами шейки бедра (рис. 3). Для правой группы характерно наличие сильных корреляционных зависимостей между всеми исследуемыми угловыми и линейными параметрами. В первую очередь это касается углов большого вертела и шейки бедра. В левой группе определяются связи между углом входа в канал диафиза и всеми линейными параметрами. Но спектр силы связей неоднороден. У левых костей максимально связаны с линейными параметрами угол входа в канал диафиза, а у правых — угол большого вертела и угол шейки бедра. Таким образом, как и во втором классе, выявляется асимметрия системной организации, проявляющаяся в асимметрии силы связей и количества задействованных параметров. Степень этой асимметрии менее выражена, чем в предыдущем классе, так как наблюдается увеличение количества задействованных параметров слева и рост силы корреляционных зависимостей независимо от принадлежности к стороне тела. Это обосновывает с системной точки зрения большую лабильность структурных элементов проксимального эпифиза правой бедренной кости.

Рис. 3. Корреляционные связи, выявленные при анализе системной организации проксимального метаэпифиза бедренной кости второго класса. Примечание: обозначения приведены аналогично рисунку 1.

В четвертый класс были отнесены наблюдения с максимально выраженными относительными значениями исследуемых признаков. Здесь определяются связи различной силы между трабекулярными углами и остальными исследуемыми параметрами (рис. 4). Причем, корреляционные зависимости ДШУ, кондилло-диафизарного угла, угла торсии шейки, угла антеверсии наблюдаются только с трабекулярным углом шейки бедренной кости.

Рис. 4. Корреляционные связи, выявленные при анализе системной организации проксимального метаэпифиза левосторонней бедренной кости четвертого класса. Примечание: обозначения приведены аналогично рисунку 1.

Проведенное нами исследование позволяет сделать ряд выводов: проксимальный эпифиз бедренной кости человека представляет собой подсистему в составе открытой биомеханической системы «таз-бедро», с четко выраженной 4-х уровневой структурой организацией. Спектр внутрисистемных связей, уникальный для каждого из уровней системной организации определяется явлениями внутривидовой конституциональной и индивидуальной изменчивости. Двусторонняя асимметрия системной организации проксимального эпифиза бедренной кости отражает функциональную асимметрию конечностей и проявляется на уровне организации костной ткани проксимального эпифиза бедренной кости.

Наиболее стабильными и наиболее сильно взаимосвязанными являются линейные параметры головки, диаметры шейки, поперечный размер проксимального эпифиза (1 уровень системной организации), определяющие филогенетически и генетически детерминированные функциональные особенности проксимального эпифиза. Корреляционные зависимости между трабекулярными углами и линейными параметрами, свидетельствуют о том, что большей способностью выполнять свою основную двигательную функцию при изменениях внешних условий обладает правая бедренная кость, а сами трабекулярные углы нужно рассматривать как системообразующие параметры первого уровня. Полученные данные создают теоретическую основу понимания причин возникновения интраоперационных и отдаленных послеоперационных осложнений эндопротезирования тазобедренного сустава. Эти данные также могут быть использованы для разработки на их основе новых способов предупреждения осложнений при лечении патологий тазобедренного сустава.

1. Анализ системной организации бедренной кости человека / И. Н. Яшина, А. Самаха, А. И. Колесник и др. // Курский науч.-практ. вест. «Человек и его здоровье». — Курск, 2003. — № 2. С. 92−100.

2. Бердичевская, Е. М. Профиль межполушарной асимметрии и двигательные качества / Е. М. Бердичевская // Российский журнал биомеханики — 1999. — № 9. — С. 43−49.

3. Бикеева, И. Н. Морфофункциональное типирование бедренных костей человека / И. Н. Бикеева, Д. А. Иванов // Сб. трудов 67-й науч. сес. КГМУ и отд-ния мед.-биол. Наук Центр.-Чернозем. Науч. Центра РАМН.- Курск, 2002. — Ч. 2. — С.52−53.

4. Властовский, В. Г. Об ассиметрии скелета конечностей человека / В. Г. Властовский // Вопросы антропологии. — 1960. — Вып. 3. — С. 3−11.

5. Ермаков, П. Н. Асимметрия двигательных реакций верхних и нижних конечностей у человека / П. Н. Ермаков //Физиология человека — 1986. Т. 12, № 3. С. 507−508.

6. Морфология человека: Учеб.пособ. / Под ред. Б. А. Никитюка, В. П. Чтецова.- М.: Изд-во МГУ, 1990. — 344 с.

7. Перестройка костной ткани проксимального отдела бедра при изменении характера нагрузки на тазобедренный сустав / Ю. В. Акулич, Ю. И. Няшин, Р. М. Подгаец, И. А. Дмитренок // Рос. Журнал биомеханики. — 2001. Т5 — № 1. -С. 12−23.

8. Системная асимметрия строения проксимального метаэпифиза бедренной кости человека /Яшина И.Н., Иванов Д. А., Самаха Али Аббас и др.// Журнал теоретической и практической медицины.- 2005. Т.3 № 1.-С.130−133.

9. Яшина, И. Н. Системный подход в изучении строения бедренной кости человека / И. Н. Яшина, Д. А. Иванов, А. Самаха // Материалы 68-й межвузовской научной конференции студентов и молодых ученых. — Курск, 2003. — Ч. 3. — С.25.

10. Яшина, И. Н. Системный анализ строения бедренных костей больных коксартрозом / И. Н. Яшина, Д. А. Иванов, А. Самаха // Материалы 4-й науч.-практ. конференции с международным участием «СанктПетербургские научные чтения» (1−3 декабря 2004 г., СПб). — СПб, 2004. — С.139−140.

11. Яшина, И. Н. Некоторые системные особенности организации проксимального метаэпифиза бедренной кости человека / И. Н. Яшина, А. Самаха // Материалы 1-й межвузовской Internet-конференции морфологов к 70-летию Курского государственного медицинского университета «Морфогенез и регенерация». — Курск, 2005. — С.63−65.

12. Black-white differences in hip geometry / T. Theobald, J. Cauley, C. Gluer et al. // Osteoporosis Int.- 1998. Vol.8. — Pp. 61−67.

13. Comparison of black and white men: bone mass, hip axis length and body size/ D. Nelson, D. Barondess, G. Jacobsen, A. Parfitt // J. Bone Miner. Res. — 1994. — Vol.9 (Suppl.1). — P. 204.

14. Racial differences in hip axis length might explain racial differences in rates of hip fracture /S. Cummings, J. Cauley, L. Palermo et al. // Osteoporosis Int.- 1994. Vol.4. — P. 226−229.