Особенности формирования костной структуры позвонков у детей с травмами позвоночника

Актуальность

Травмы позвоночника у детей встречаются от 0,14 до 6,7–12,4 % [1, 3]. Все авторы, изучавшие переломы позвонков у детей, отмечают их рост в течение последних лет, что связывают с улучшением их диагностики, а также с ухудшением экологической обстановки и связанными с ними изменениями структуры костей [4].

Компрессионные переломы позвонков, причиной которых является превышение прочности костной ткани при травмах, относятся к наиболее частым повреждениям позвоночника у детей, однако их биомеханическим аспектам и факторам риска до последнего времени уделено недостаточно внимания.

Ограниченные знания о роли и развитии структуры позвонков тормозят разработку профилактических мероприятий, направленных на снижение частоты повреждений позвонков у детей.

Материалы и методы

Проведен анализ клинических данных и рентгенограмм позвоночника в стандартных проекциях 407 детей в возрасте от 3 до 16 лет, которые обращались после острой травмы на протяжении года в детское городское травматологическое отделение г. Харькова.

Все пациенты были разделены на две группы:

І — основная — дети с переломами и вывихами/подвывихами позвонков;

ІІ — группа сравнения — дети с ушибами.

В исследование не были включены дети с известными заболеваниями, которые могли привести к изменениям костно-суставной системы, например, с несовершенным остеогенезом, эндокринными заболеваниями, явными диспластическими изменениями.

Анализ рентгенограмм позвоночника проводился по стандартной схеме (изучались форма, размеры, контуры, структура тел позвонков и межпозвонковых дисков, состояние дуг и дугоотростчатых суставов, взаимоотношения между позвонками, размеры позвоночного канала, ось позвоночника), интенсивность тел позвонков определялась визуально по сравнению с другими костными структурами и интенсивностью мягких тканей.

С целью объективизации полученных визуально данных использовали методику рентгенограммометрии (определение абсолютных размеров отдельных элементов позвоночно-двигательных сегментов и относительных показателей, рассчитанных на их основе, — индекс клиновидности позвонка (I kl ), индекс диска (I d ), индекс позвонка (I v ), индекс позвоночного канала (I k ).

При определении локального костного возраста позвонков учитывали, прежде всего, сроки появления и развитие апофизов, предложенные В. А. Садофьевой (1990), а также структуру тел позвонков, дисковый коэффициент, сроки закрытия основных зон роста.

Для характеристики структурно-функционального состояния костной ткани у детей, кроме рентгенологического метода, использовали ультразвуковую денситометрию (УЗДМ).

Результаты и их обсуждение

Распределение пациентов в зависимости от локализации и тяжести травм представлено в табл. 1.

Как видно из табл. 1, количество пациентов с переломами и вывихами составило 50,1 %. В шейном отделе повреждения позвонков выявлены у 70,2 % детей, в грудном — у 52,9 %, в пояснично-крестцовом — только у 10,3 %. То есть если детям с травмами шейного и грудного отделов позвоночника назначение рентгенологического исследования в большинстве случаев было обоснованным, то пациентам с травмами пояснично-крестцового отдела необходим более тщательный отбор показаний для рентгенографии.

В основной группе наблюдения поло- вину (50,9 %) составили дети с травмами шейного отдела, 44,6 % — с травмами грудного отдела, и достоверно реже встречались пациенты с переломами пояснично-крестцового отдела позвоночника.

Среди повреждений грудного отдела позвоночника определялись только компрессионные переломы тел позвонков, которые составили 81,2 % среди всех компрессионных переломов (на шейный отдел приходилось 13,4 %, на поясничный отдел — 5,4 %). Чаще всего компрессионные переломы тел (КПТ) позвонков диагностировались у мальчиков 10–13 лет (56,1 %) и девочек 9–12 лет (55,2 %), т. е. наиболее опасный возраст для получения переломов грудных позвонков — 10–12 лет, когда отмечается основной рост и формирование структуры тел позвонков.

Среди травматических повреждений шейного отдела позвоночника у 68,3 % детей обнаружены ротационные подвывихи атланта, которые рентгенологически проявлялись асимметричным расположением зубовидного отростка относительно боковых масс С1 (100 %), причем у детей до 7 лет асимметрия была более выраженной — до 5–7 мм (рис. 1), чем в более старшем возрасте — 2–4 мм (рис. 2).

    

  

Различная ширина щелей в боковых атланто-аксиальных суставах определялась практически у всех — 96 %, несоответствие замыкающих пластин встречалось в 84 % случаев, значительно реже у пациентов определялось расширение сустава

Крювелье более 2 мм — 48 %. Подвывихи в ниже расположенных шейных сегментах отмечены в 12,5 %; в 3,6 % случаев выявлен перелом дуг первого шейного позвонка (перелом Джефферсона).

Стабильные компрессионные переломы тел шейных позвонков обнаружены в 14,4 % случаев, из них С5 — 46,7 %, С6 — 33,3 %, С4 — 20 %. Рентгенологически диагноз КПТ устанавливался при наличии клиновидной деформации тел позвонков, уменьшения I kl меньше возрастной нормы (табл. 2).

В 40 % случаев наблюдалось образование угла по переднему контуру тела позвонка. У всех больных с переломами определялось выпрямление шейного лордоза, в 40 % случаев с формированием углового кифоза 6–13 на уровне поражения.

Изменений величины позвоночного канала у пациентов со стабильными компрессионными переломами не отмечено. Все больные лечились консервативными методами, тяжелых повреждений позвоночника, которые требовали бы хирургического вмешательства, не было.

В шейном отделе переломы 1 позвонка наблюдались в 66,7 %, переломы 2 позвонков — в 33,3 % случаев. Индекс клиновидности тел шейных позвонков имел прямую корреляцию с возрастом (r = 0,86) и увеличивался с 84,4 до 93,6 % при одинаковом стандартном отклонении 7–9 %.

Уменьшение индекса меньше возрастной нормы только в одном или двух позвонках расценивалось как признак компрессионного перелома. Уменьшение I kl всех шейных позвонков соответственно возрасту свидетельствовало о задержке темпов их окостенения (рис. 2), т. е. локальную задержку костного возраста. I d у детей до 10 лет составлял 0,51 ± 0,02, после 11 лет — 0,37 ± 0,04 (р > 0,001), что свидетельствует о большем росте позвонков с возрастом, чем дисков, подтверждая данные о незначительном изменении абсолютных размеров дисков.

Необходимо также отметить, что в норме у детей любого возраста тела позвонков, дуги и отростки на рентгенограммах не имели острых углов, только закругленные; заострение краев суставных отростков, боковых масс атланта, а также появление краевых костных разростаний(см. рис. 2) расценивали как признак дистрофических изменений в суставах позвоночника.

В грудном отделе, как уже отмечалось выше, из травматических изменений диагностированы только компрессионные переломы. Чаще всего у детей ломались тела Т5–Т7 (19,9, 24,7, 17,8 % соответственно) как по клиническим, так и по рентгенологическим данным, что совпадает с данными других авторов [6]. Переломы тел Т11, Т12, в отличие от взрослых, повреждались редко (1–2,5 %).

В грудном отделе одиночные переломы определялись в 30,8 % случаев, наиболее часто встречались переломы 2 позвонков — 38,4 %, реже 3 позвонков — 24,2 %; множественные (4 позвонков и более) — только в 6,6 % при значительных травмах (падение с этажей или высоты более 3 м).

Рентгенологическими признаками КПТ грудных позвонков были выпрямление или вогнутость верхних (краниальных) замыкающих пластинок (100 %), аналогичные изменения нижних замыкающих пластинок отмечены в единичных случаях; угловая деформация переднего контура тел позвонков (78 %), клиновидная деформация тел позвонков (84 %), сужение сосудистого канала при его наличии в смежных позвонках (56 %), усиление грудного кифоза (63 %). Расширение межпозвонковых пространств на уровне повреждения встречались у 36 % пациентов.

Незначительная клиновидная деформация тел позвонков в прямой проекции определялась у 84 % больных (рис. 3).

Клиновидную деформацию тел позвонков определяли с помощью Ik, сравнивая его со смежными позвонками (табл. 3).

Согласно Ikl, I степень компрессии тел грудных позвонков отмечена у 72,5 % пациентов, II степень — у 25,3 %, III степень — только в 2,2 %.

Относительные рентгенограммометрические показатели грудных позвонков (см. табл. 3) были более информативны по сравнению с их абсолютными размерами.

Индекс клиновидности у детей можно рассчитать 3 способами:

1. Ikl(а) — отношение передней высоты тела позвонка к задней, как обычно его рассчитывают у взрослых;

2.Ikl(б) — отношение передней высоты тела позвонка к средней высоте тела (предложен для детей младше-го возраста) – оказался малоинформативен;

3. Ikl(в) — отношение средней высоты тела позвонка к задней (предложенная нами модификация), — оказался более информативным в любые возрастные периоды, особенно у детей до 10 лет.

В норме Ikl, рассчитанный 3-м способом, колебался у детей до 5 лет от 107 до 114,7 ± 5 %, при наличии компрессии тел позвонков индекс уменьшался до 91–92 % и менее; тем самым можно объективизировать прогибание или выпрямление краниальной замыкательной пластинки по сравнению со смежными позвонками, где индекс оставался без изменений.

При расчете Ikl, как отношение передней высоты тела позвонка к задней, т. е. как обычно его рассчитывают у взрослых, в норме его значение также превышали 100 %: 103–106,3 % — до 5 лет, а в нижнегрудных позвонках и до 11 лет — 102,7 %, что свидетельствует о более раннем окостенении (формировании) передних отделов тел позвонков.

Затем темпы роста и окостенения задних отделов тел позвонков (28–28,8 %) опережали передние (19–24 %), а Idв задних отделах уменьшался от 0,36 до 0,14 в среднегрудном и от 0,41 до 0,21 — в нижнегрудном отделах позвоночника.

В пояснично-крестцовом отделе по-звоночника переломы наблюдались, как уже было отмечено выше, гораздо реже, чем в других отделах, — 10,3 %. Признаки переломов поясничных позвонков такие же, как и переломов тел грудных позвонков. Переломы копчика определялись по наличию углового смещения или линии перелома в теле копчиковых позвонков. Переломы L1 отмечены, как и у взрослых, наиболее часто — в 37,5 % случаев.

Рентгенограммометрические показатели поясничных позвонков поданы в табл. 4.

Особенностью поясничных позвонков у детей является то, что Ikl до 10 лет был больше 100 %, в отличие от взрослых, после 11 лет индекс практически равен 100 %. Ivи Ikу детей старше 11 лет не отличался от значений взрослых, а Idу детей был больше, чем у взрослых, и диски составляли около 1/3 размера тел позвонков.

При анализе рентгенограмм позвоночника у детей при наличии острой травмы в анамнезе и болевого синдрома выявлялись не только травматические повреждения (компрессионные переломы и подвывихи), но и другие структурно-функциональные изменения позвоночно-двигательных сегментов: дегенеративно-дистрофические изменения (30,7 %) и аномалии развития (11,3 %).

Известно, что одной из причин переломов костей при обычных травмах, в том числе и позвонков, может быть снижение их прочности [6–8]. У детей снижение прочности костной ткани может зависеть от различных причин, например, недостаточного накопления минеральных веществ или задержки развития костей соответственно календарному возрасту. Кроме того, известно, что нагрузки, которые может выдерживать костная ткань у ребенка без повреждений, зависят от биологического возраста кости, и одного и того же календарного возраста (рис. 4), но разного биологического по разному реагируют на действия внешних факторов, в том числе и травмы [5].

Отставание локального костного возраста в различных отделах позвоночника представлено в табл. 5, из которой видно, что в шейном отделе задержка развития отмечалась всего у 16,7 % человек, среди них у 21,9 % — с повреждениями и у 7,9 % — группы сравнения (р < 0,001). В грудном отделе в основной группе задержка развития позвонков определена в 44,8 %, в группе сравнения — в 23,5 % (р < 0,01), в поясничном отделе — 42,9 и 7,7 % соответственно (р < 0,01).

Вообще у детей с повреждениями позвонков задержка их развития по рентгенологическим данным наблюдалась у 30 % пациентов (см. рис. 2, 3), у детей группы сравнения только в 13,3 % (р < 0,01). Наличие даже в группе сравнения (без переломов) детей с задержкой развития позвонков требует проведения дополнительных исследований для выявления причин такого состояния.

Чаще задержка развития позвонков была выявлена у девочек и мальчиков после 11 лет: в шейном отделе — в 64,3 %, в грудном — в 71,4 %, в поясничном — в 80 % случаев. В возрасте от 7 до 10 лет задержка развития позвонков наблюдалась в 35,7; 28,6 и 20 % соответственно. У детей до 5 лет визуально задержки развития позвонков не установлено.

Изменения структуры позвонков, выявленные визуально (остеопени-ческие состояния), у детей были под-тверждены с помощью УЗДМ пяточной кости (табл. 6). При сравнении значений индекса прочности (index stiffness) УЗДМ у детей с переломами позвонков (74,4–100,6 %) и ушибами позвоночника (92,2–137,4 %) разница показателей была достоверной во всех возрастных группах (р < 0,01), что указывает на задержку формирования костной ткани у детей с переломами позвонков и целесообразность проведения у них УЗДМ.

По данным УЗДМ (отклонение Z-критерия от возрастной нормы) в 36,1 % случаев у детей отмечено снижение минеральной плотности, соответствующее остеопении, и в 38,9 % — остеопорозу, т. е. в 75 % случаев у детей с переломами позвонков отмечено уменьшение прочности костной ткани, что значительно превышает полученные визуально данные (30 %).

Если уменьшение индекса прочности от −1,5 до −2,4 стандартного отклонения (σ) позволяет диагностировать остеопению и назначать профилактические мероприятия, то снижение его более −2,5σ — уже явная патология (остеопороз) и требует не только профилактики, но и тщательного обследования таких пациентов для выявления его причин и активного лечения.Кроме того, всех детей со снижением индекса прочности более чем на 1 σсле-дует отнести к группе риска развития остеопороза в будущем, потому что такие дети могут не успеть набрать достаточный пик костной массы и сформировать достаточную прочность костной ткани.

Полученные данные, по отношению к фону компрессионных переломов по-звонков у детей, подтверждают наличие у них несовершенной костной ткани, которая часто не выдерживает даже обычных физических нагрузок.

На основе полученных данных рассчитаны прогностические показатели вероятности переломов тел позвонков у детей: так, при локальной задержке развития позвонков переломы при обычных травмах можно прогнозировать в 3,5 раза чаще, чем при их нормальном развитии.

Таким образом, переломы и подвывихи позвонков часто наблюдаются на фоне задержки формирования позвоночно-двигательных сегментов, т. е. несоответствия их элементов возрастной норме, что указывает на недостаточную прочность позвонков соответственно паспортному возрасту.

Поэтому даже незначительные травмы, такие, как падение с высоты роста ребенка или неудобные движения, приводят к подвывихам или компрессионным переломам. Знание четких показателей степени формирования позвонков у ребенка позволит прогнозировать не только риск возникновения переломов, но и наличие появления или прогрессирования дегенеративных изменений позвонков в будущем, а также верно определить нагрузки, которые позвоночник сможет выдержать без появления патологических изменений.

Установленные нормативные значения возрастных рентгенограммометрических показателей у детей помогают объективно определять уровень развития позвонков и выявлять патологические изменения, особенно механические повреждения.

УЗДМ можно использовать у детей с травмами, а также при профилактических осмотрах для выделения групп риска с неполноценным формированием костной ткани и отставанием ее показателей от возрастной нормы.

Список литературы

1.Андрианов В. Л., Баиров Т. А., Садофье-ва В. И., Райе Р. Э. Заболевания и повреждения позвоночника у детей и подростков. Л.: Медицина, 1985. 256 с.

2. Корж А. А., Бондаренко Н. С. Повреждения костей и суставов у детей. Харьков: Прапор, 1994. 445 с.

3.Садофьева В. И.Нормальная рентгенанатомия костно-суставной системы у детей. Л.: Медицина, 1990. 222 с.

4.Тихоненков Е. С., Садофьева В. И., Овечкина А. В., Павлов Д. П. Общие за-кономерности повреждений опорно-двигательного аппарата у детей в условиях техногенного загрязнения // Матер. ХІІ съезда травматологов-ортопедов. Украины. Киев, 1996. С. 200, 201.

5.Фокина С. Е., Ковтюк Н. И. Определение биологического возраста школьников как скрининговый метод оценки готовности к нагрузкам //Матер. науч.-практ. конф. НИИОЗДП. Харьков, 2000. С. 95, 96.

6.Boroncelli G. I., Saggase G.Critical age and stages of puberty in the accumulation of spinal and femoral bone mass: The va-lidity of bone mass measurements. // Horm. Res. 2000. V. 54. (Suppl. 1). P. 2–8.

7.Grimston S. K., Willows N. D., Hanley D. A. Mechanical loading regime and its relationship to bone mineral density in children // Med. Sci. Sports Exerc. 1993. V. 25. No 11. P. 1203–1210.

8.Lonzer M. D., Imrie R., Rogers D. et al. Effects of heredity, age, weight, puberty, activity and calcium intake on bone mine-ral density in children // Clin. Pediatr. 2005. V. 35. No 4. P. 464–469.