Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

КОНСТИТУЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ В СТРУКТУРЕ ЭПИФИЗОВ ПЛЕЧЕВЫХ И БЕДРЕННЫХ КОСТЕЙ МУЖЧИН

Рябоконь Р.В. 1 Медведева Н.Н. 1 Аверченко И.В. 2
1 ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской Федерации
2 Красноярское краевое бюро судебно-медицинской экспертизы
В статье представлены результаты исследования конституциональных особенностей внутренней структуры эпифизов плечевых и бедренных костей мужчин. Материалом для исследования явились кости от трупов мужчин первого периода зрелого возраста (21–35 лет). Для оценки внутренней структуры костей скелета были сделаны рентгеновские снимки правых плечевых и бедренных костей трупов мужчин без видимых травматических повреждений опорно-двигательного аппарата и признаков острой и хронической патологии скелета. Внутренняя структура губчатого вещества оценивалась по трехбалльной системе и была разделена на мелкоячеистую, среднеячестую и крупноячеистую. Для эпифизов плечевой кости у представителей всех морфотипов характерно преобладание мелкоячеистой структуры в проксимальных с последующим укрупнением до среднеячеистой и крупноячеистой в дистальных. Для эпифизов бедренной кости более характерна крупноячеистая структура у андроморфов, равномерное распределение у мезоморфов и преобладание мелкоячеистой структуры у гинекоморфов.
морфотип
плечевые кости
бедренные кости
проксимальные эпифизы
дистальные эпифизы
ячеистая структура
1. Мазуров В.И. Болезни суставов / В.И. Мазуров. – СПб.: СпецЛит, 2008. – 408 с.
2. Griffith J.F. Looking beyond bone mineral density: Imaging assessment of bone quality / J.F. Griffith, K. Engelke, H.K. Genant // Ann N Y Acad Sci. – 2010 Mar. 1192. P. 45-56.
3. Акулич Ю.В. Биомеханика адаптационных процессов в костной ткани нижней конечности человека: автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук. – Саратов, 2011. – 262 с.
4. Медведева Н.Н. Длинные трубчатые кости населения города Красноярска / Н.Н. Тарасова // Сибирское медицинское обозрение. – 2004. – № 1 (30). – С. 51-54.
5. Деревцова С.Н. Индекс массы тела и коэффициент скорости старения в оценке физического статуса женщин пожилого возраста / С.Н. Деревцова, А.А. Романенко, Н.В. Тихонова, Н.Н. Медведева // Медицинский вестник Северного Кавказа. – 2016. – Т.11, № 3. – С. 414-417.
6. Лопатина Л.А. Антропометрическая характеристика юношей по классификации Дж. Таннера / Л.А. Лопатина, Н.П. Сереженко, Д.А. Соколов // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. – 2014. – № 1. – С. 141-147.
7. Oba M. Effect of femoral canal shape on mechanical stress distribution and adaptive bone remodelling around a cementless tapered-wedge stem / M. Oba, Y. Inaba, N. Kobayashi, H. Ike, T. Tezuka, T. Saito // Bone Joint Res. – 2016 Sep. 5(9). – 362-369.
8. Букина Л.Г., Тятенкова Н.Н. Соматотип и показатели соматического здоровья девочек-подростков / Л.Г. Букина, Н.Н. Тятенкова // Ярославский педагогический вестник. – 2012. – № 2. – Т. III (Естественные науки). – С. 124-128.
9. Горбунов Н.С. Региональные анатомические стандарты тела мужчин / Н.С. Горбунов, П.А. Самотесов, В.И. Чикун, А.В. Почекутов // Сибирское медицинское обозрение. – 2007. – № 2 (43). – С. 79-85.
10. Таннер Дж. Рост и конституция человека: пер. с англ. / Дж. Таннер // Биология человека. – М., 1968. – С. 247-326.
11. Алексеева Т.И. Морфофункциональная характеристика посткраниального скелета азиатских эскимосов / Т.И. Алексеева, В.Ю. Коваленко // Палеоантропология Сибири. – М.: Наука, 1980. – С. 131-153.

Механические свойства кости – прочность и упругость – обусловлены оптимальной комбинацией содержащихся в ней органических и неорганических веществ. Прочность зависит от макро- и микроскопического строения и состава костной ткани. В современной клинической практике в качестве основного показателя, определяющего прочность кости, используется уровень минерализации костной ткани. Однако на качество костной ткани также влияют такие факторы, как  тканевая микроархитектоника, активность остеокластов и остеобластов, состояние органического матрикса и обменных процессов. Группы остеонов, располагаясь по линиям наибольших нагрузок, формируют костные перекладины губчатого вещества и костные пластинки компактного вещества костей. Необходимо учитывать, что в местах наибольших нагрузок, костные перекладины располагаются дугообразно (арочно). Арочные системы, наряду с трубчатыми, относятся к числу наиболее прочных. Таким образом, арочный принцип строения перекладин губчатого вещества костей обеспечивает высокую способность противодействию их механическим нагрузкам [1].

Высокая разрешающая способность, ставшая доступной с помощью существующих методов визуализации, в частности, компьютерной томографии и магнитно-резонансной томографии, а также использование новейших аналитических программ значительно повысило оценку костной архитектуры и ее роли в обеспечении прочности кости. Несмотря на это, на сегодняшний день изучение цитоархитектоники костной ткани носит исследовательский характер, но в будущем эти методы будут включены в клиническую практику, что приведет к персонализированному подходу к скринингу, мониторингу и лечению заболеваний костной системы [2].

Костные балки губчатого вещества костей расположены в определенных направлениях, по которым кость испытывает механическое напряжение. Влияние функциональной нагрузки на структурную организацию аппарата движения реализуется через механические воздействия, которые в норме являются ведущим движущим фактором приспособительной перестройки костей к различным условиям двигательной активности [3, 4]. Кости подвергаются физиологической перестройке, тем самым приводя к структурным изменениям аппарата движения. Различают нагрузки статические и динамические. Статическая нагрузка – нагрузка, действующая постоянно или медленно изменяющаяся во времени. Динамическая нагрузка – это переменное, изменяющееся во времени по величине и направлению силовое воздействие. Наибольшие структурные изменения в диафизах вызываются динамической нагрузкой на сгибание, а осевые механические воздействия в большей степени влияют на строение эпифизов [5]. Для современного населения характерна такая особенность как уменьшение физических нагрузок и двигательной активности. Снижение уровня мышечных затрат наряду с возрастающей стрессовой нагрузкой на организм приводит к значительному изменению образа жизни в пользу гиподинамии и формированию неблагоприятных факторов развития заболеваний сердечно-сосудистой и других систем органов [6]. Уровень двигательной активности, являясь результатом повседневной деятельности человека, носит индивидуальный характер, но, как правило, динамические нагрузки обусловлены работой и анатомо-физиологическими особенностями мышечной системы, что делает актуальным использование конституционального подхода в изучении костной ткани и кости в целом. Конституциональному подходу в работах современных исследователей по изучению морфологических особенностей организма уделяется большое внимание [7]. Соматотип человека как морфологическое выражение конституции является своеобразным индикатором состояния организма в целом и его отдельных органов и систем [8]. Костная система является взаимосвязанной с деятельностью всего организма и позволяет наиболее достоверно отразить морфологический облик человека. При этом вопросы конституциональных и функциональных особенностей внутренней структуры эпифизов длинных трубчатых костей мужчин на сегодняшний день остаются малоизученными.

Цель исследования: изучить внутреннюю структуру эпифизов костей проксимальных сегментов конечностей мужчин в зависимости от их морфотипа.

Материал и методы исследования

Материалом для исследования явились плечевые (98) и бедренные (98) кости от трупов мужчин первого периода зрелого возраста (21–35 лет) – архивный материал кафедры анатомии и гистологии человека КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого. Определение типа телосложения трупов мужчин осуществлялось по индексу полового диморфизма Дж. Таннера (индекс Таннера = 3 × размер акромиального диаметра (ширина плеч) — размер гребневого диаметра (ширина таза)) с учетом региональных особенностей анатомических характеристик мужчин  [9, 10]. Для этого использовалась база данных по обследованию населения Восточной Сибири, в том числе и населения г.Красноярска и Красноярского края. Для оценки внутренней структуры костей скелета были сделаны рентгеновские снимки правых плечевых и бедренных костей трупов мужчин без видимых травматических повреждений  опорно-двигательного аппарата и признаков острой и хронической патологии скелета (хронический артрит, множественная миелома). Рентгеновские снимки были выполнены на рентгенаппарате «УниКоРД-МТ» в жестких лучах. Для характеристики внутренней структуры  костей исследовалась ячеистость проксимального и дистального эпифизов плечевых и бедренных костей. Внутренняя структура губчатого вещества оценивалась по трехбалльной системе и была разделена на мелкоячеистую, среднеячестую и крупноячеистую [11]. Для выявления функциональных особенностей в строении эпифизов костей использовали метод непараметрической статистики расчета критерия χ2 Пирсона в программе StatSoft Statistica v 10.0.

Результаты и их обсуждение

При анализе по индексу Д. Таннера (1968) мужчины распределились следующим образом: представители гинекоморфного морфотипа встречались в 21,5 %, мезоморфного – в 51 % и андроморфного – в 27,5 % случаев. Соотношение составляет: 1,0:2,4:1,3.

Внутренняя структура проксимальных эпифизов плечевой кости мужчин андроморфного типа телосложения представлена мелкоячеистой структурой (50 %). Средне- и крупноячеистая структуры занимают меньшую долю – 29 % и 21 % соответственно. Для дистальных эпифизов плечевой кости характерно довольно равномерное распределение, в 25 % случаев выявлена мелко-, в 33 % – среднеячеистая структуры, при этом все же прослеживается преобладание крупноячеистой структуры (42 %). 

У мужчин мезоморфного морфотипа для проксимальных эпифизов плечевой кости характерно преобладание мелкоячеистой структуры (79 %) и значительное снижение по сравнению с представителями андроморфного морфотипа доли средне- и мелкоячеистой структуры – 17 % и 4 % соответственно. В строении дистальных эпифизов преобладает среднеячеистая структура (54 %). Крупноячеистая (33 %) и мелкоячеистая (13 %) составляют меньшую долю.

Проксимальные эпифизы плечевой кости у мужчин гинекоморфного типа телосложения характеризуются высокой долей мелкоячеистой структуры (92 %). Среднеячеистая структура составляет  8 %, а эпифизы с крупноячеистой структурой не выявлены. В строении дистальных эпифизов плечевой кости чаще выявлена среднеячеистая структура (71 %) за счет значительного уменьшения доли мелкоячеистой (29 %). Крупноячеистая структура в дистальных эпифизах плечевой кости мужчин гинекоморфного типа телосложения так же не была выявлена (0 %).

Таким образом, для проксимальных эпифизов плечевых костей характерна мелкоячеистая структура, причем прослеживается тенденция к увеличению доли таковой в ряду андроморф – мезоморф – гинекоморф. Для дистальных эпифизов у представителей андроморфного типа телосложения характерна одинаковая частота встречаемости вариантов ячеистости с дальнейшим увеличением доли среднеячеистой структуры у мужчин мезоморфного и гинекоморфного морфотипов (табл. 1).

Таблица 1

Внутренняя структура проксимальных и дистальных эпифизов плечевой кости мужчин различных морфотипов по Дж. Таннеру

Морфотип

Отдел кости

Мелкоячеистая структура

Среднеячеистая структура

Крупноячеистая структура

Андроморфный

Проксимальный эпифиз

50 %

29 %

21 %

Дистальный эпифиз

25 %

33 %

42 %

Мезоморфный

Проксимальный эпифиз

79 %

17 %

4 %

Дистальный эпифиз

33 %

54 %

13 %

Гинекоморфный

Проксимальный эпифиз

92 %

8 %

0 %

Дистальный эпифиз

29 %

71 %

0 %

 

Для проксимальных эпифизов бедренной кости мужчин  андроморфного типа телосложения характерна крупноячеистая (53 %) и среднеячеистая (32 %) структуры. Мелкоячестая структура встречается в 10 % случаев. В структуре дистальных эпифизов крупноячеистая структура (63 %) встречается чаще за счет снижения доли среднеячеистой (32 %) и мелкоячеистой (5 %) структур.

Во внутренней структуре проксимальных эпифизов бедренной кости у представителей мезоморфного типа телосложения мелкоячеистая и крупноячеистая структуры встречаются с одинаковой частотой (41%). Среднеячеистая структура встречается в 18 % случаев. Внутренняя структура дистальных эпифизов бедренной кости мужчин мезоморфов характеризуется равномерным распределением мелкоячеистой (30 %), среднеячеистой (35 %) и крупноячеистой (35 %) структур губчатого вещества.

У представителей гинекоморфного типа телосложения для  проксимальных эпифизов бедренной кости характерны мелко- (50 %) и среднеячеистая (39 %) структуры. В 11 % случаев выявлена крупноячеистая структура. В дистальных эпифизах доля среднеячеистой (50 %) и крупноячеистой (22 %) структур возрастает за счет уменьшения доли мелкоячеистой (28 %).

Таким образом, для внутренней структуры проксимальных эпифизов бедренных костей у мужчин андроморфного типа телосложения характерно крупноячеистое строение. У представителей мезоморфного и гинекоморфного морфотипов доля крупноячеистой структуры снижается за счет увеличения доли мелкоячеистого губчатого вещества. Для дистальных эпифизов бедренной кости представителей андроморфного морфотипа также характерна крупноячеистая структура, у лиц мезоморфного типа распределение равномерное, а для гинекоморфов  характерно преобладание средней ячеистости (табл. 2).

Таблица 2

Внутренняя структура проксимальных и дистальных эпифизов бедренной кости мужчин различных морфотипов по Дж. Таннеру

Морфотип

Отдел кости

Мелкоячеистая структура

Среднеячеистая структура

Крупноячеистая структура

Андроморфный

Проксимальный эпифиз

10 %

37 %

53 %

Дистальный эпифиз

5 %

32 %

63 %

Мезоморфный

Проксимальный эпифиз

41 %

18 %

41 %

Дистальный эпифиз

30 %

35 %

35 %

Гинекоморфный

Проксимальный эпифиз

50 %

39 %

11 %

Дистальный эпифиз

28 %

50 %

22 %

 

При проверке статистических гипотез о влиянии функциональных особенностей кости на внутреннее строение губчатого вещества эпифизов кости методом расчета критерия χ2 Пирсона получили значения 36,239 и 1,403 для плечевой и бедренной костей соответственно. Сравнивая полученные значения критерия с критическим, можно сделать вывод, что для плечевой кости гипотеза подтвердилась (36,239 > 3,841 при уровне значимости p=0,05), следовательно, зависимость строения ячеистости губчатого вещества от функциональных особенностей эпифиза статистически значима. Для бедренной кости гипотеза не подтвердилась и влияние функции кости на внутреннее строение ячеистости губчатого вещества эпифизов статистически не значимо. (1,403 < 3,841 при уровне значимости p=0,05).

Среди особенностей строения эпифизов плечевой кости у представителей всех морфотипов можно выделить преобладание мелкоячеистой структуры в проксимальных эпифизах с последующим укрупнением до среднеячеистой и крупноячеистой в дистальных эпифизах. Это объясняется различной функциональной нагрузкой на проксимальный и дистальный эпифизы. Проксимальный эпифиз плечевой кости имеет опорную функцию, а дистальный – несет нагрузку руки как органа труда. Для эпифизов бедренной кости более характерна крупноячеистая структура у андроморфов, равномерное распределение у мезоморфов и преобладание мелкоячеистой структуры у гинекоморфов. Тенденция к укрупнению для эпифизов бедренной кости статистически не значима, что объясняется равномерным распределением нагрузки по протяжению бедренной кости.

Различия во внутреннем строении эпифизов плечевых и бедренных костей у представителей различных морфотипов указывают на влияние конституциональных особенностей на костную систему. Главным образом, изменения обусловлены физическими нагрузками на кость. Такие нагрузки являются результатом повседневной деятельности и тесно связаны с анатомо-физиологическими особенностями мышечной системы. Двигательная активность способствует поддержанию и совершенствованию механизмов регуляции внутренней среды организма и нормальному функционированию органов и систем органов, поддерживая уровень дееспособности человека на оптимальном уровне. Снижение динамических нагрузок на костную систему приводит к уменьшению ячеистости внутреннего строения эпифизов длинных трубчатых костей. Такая картина четко прослеживается в строении проксимальных эпифизов плечевых костей, для которых характерна мелкоячеистая структура, причем прослеживается тенденция к увеличению доли таковой в ряду андроморф – мезоморф – гинекоморф. Также на примере плечевых костей можно проследить тенденцию к укрупнению ячеистости внутренней структуры дистальных эпифизов в сравнении с проксимальными. В свою очередь для бедренной кости это не характерно, т.к. нагрузка на оба эпифиза практически одинаковая. Еще одной характерной особенностью в строении эпифизов является снижение доли крупноячеистого губчатого вещества за счет увеличения среднеячеистого в строении дистальных эпифизов плечевых костей и мелкоячеистого в строении проксимальных эпифизов бедренных костей представителей мезоморфного и гинекоморфного морфотипов. Такое изменение в строении приводит к уменьшению прочности эпифизов длинных трубчатых костей и формированию неблагоприятных факторов для течения заболеваний костной системы.

Можно утверждать, что при формировании у мужского населения гинекоморфного и мезоморфного морфотипов организм подвергается системной перестройке, в том числе и костно-мышечной системы. Таким образом, полученные материалы исследования позволяют говорить о неблагоприятном влиянии инверсии пола мужского населения на костную систему.


Библиографическая ссылка

Рябоконь Р.В., Медведева Н.Н., Аверченко И.В. КОНСТИТУЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ В СТРУКТУРЕ ЭПИФИЗОВ ПЛЕЧЕВЫХ И БЕДРЕННЫХ КОСТЕЙ МУЖЧИН // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 5.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=26832 (дата обращения: 23.04.2019).


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