Академія медичних наук України

Інститут травматології та ортопедії

Улещенко Дмитро Володимирович

УДК 616.711-007.55:616.71-018-008.1

СТРУКТУРНО-ФУНКЦІОНАЛЬНИЙ

СТАН КІСТКОВОЇ ТКАНИНИ У ХВОРИХ НА ПРОГРЕСУЮЧІ

ФОРМИ СКОЛІОЗУ III ТА IV СТУПЕНЯ

14.01.21 – травматологія та ортопедія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Київ – 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті травматології та ортопедії АМН України.

Наукові керівники: Фіщенко Віталій Якович

доктор медичних наук, професор,

Інститут травматології та ортопедії АМН України,

керівник клініки хірургії хребта;

Магомедов Садруддін

доктор біологічних наук, професор,

Інститут травматології та ортопедії АМН України,

керівник лабораторії біохімії.

Офіційні опоненти: Левенець Віталій Миколайович

доктор медичних наук, лауреат Державної премії України, професор, директор Центру спортивної травматології Національного університету фізичного виховання та спорту;

Дольницький Олег Володимирович

доктор медичних наук, лауреат Державної премії України, професор кафедри дитячої хірургії та ортопедії Національного медичного університету ім. О.О.Богомольця.

Провідна установа: Київська медична академія післядипломної освіти ім. П.Л.Шупика

Захист відбудеться 28.10. 2003 р. о 13-30 годині на засіданні спеціалізованої Вченої Ради Д 26.606.01 при Інституті травматології та ортопедії АМН України (01601, Київ, вул. Воровського, 27)

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту травматології та ортопедії (01601, Київ, вул. Воровського, 27)

Автореферат розісланий 26.09. 2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої Вченої Ради,

доктор медичних наук С.С.Страфун

Загальна характеристика роботи

Актуальність проблеми. Проблема сколіотичної хвороби є найбільш складною та важкою в ортопедії. Всі форми сколіотичної хвороби у період росту та розвитку дитини мають спільні закономірності щодо свого формування та у клінічних проявах. Проблемі вивчення патогенезу сколіозу присвячена у різні роки значна кількість досліджень (Мовшович И.А., 1964; Фищенко В.Я., 1973; Казьмин А.И., Кон И.И., Беленький В.Е., 1981; Фищенко В.Я. с соавт., 1994; Ponseti I., 1958; Gruca А., 1962 та ін.). Однак і до теперішнього часу залишається багато невирішених питань цієї патології. Одним серед них є невизначеність структурно-функціонального стану кісткової тканини.

У хворих на сколіоз вивченню стану кісткової тканини присвячена невелика кількість робіт. Деякі дослідження вказували на залежність прогресування сколіозу від локального остеопорозу на вершині дуги викривлення (Абальмасова Е.А., 1964), або на відносний остеопороз нижньобокових сегментів тіл хребців на випуклій стороні дуги сколіозу на його вершині (Мовшович И.А., 1965), а Казьмин А.И. з співавт. (1981) вважали, що остеопороз хребта є причиною прогресування сколіозу. Козюков Е.В. (1981), Ушаков А.Б. та Козюков Е.В. (1981) вважали, що демінералізація хребців (остеопороз), якщо не попереджає, то виникає одночасно з викривленням хребта.

В останній час активність досліджень цієї проблеми набула більш істотної уваги (Шевченко С.Д., Ермак Т.А., 1998, 1999; Шевченко С.Д., Дедух Н.В., Леонтьева Ф.С., Ермак Т.А., 1999, 2000; Кисіль І.Ю., 1999; Корнилов Н.В. с соавт., 2000; Шевченко С.Д., Ермак Т.А., Спилиотина Т.В., 2000; Єрмак Т.А., 2001; Thomas K.A. et all., 1992; Cheng I.C. et all., 1999 та ін.). Єрмак Т.А. (2001) в кандидатській дисертації встановила, що у дітей, хворих на сколіоз, переважно І та ІІ ступеня, приріст показників мінералізації кісткової тканини менш виразний, ніж у групі здорових однолітків. Значні порушення метаболізму було верифіковано як остеопенічний синдром, що сприяв прогресуванню сколіоза.

Проте, відсутність глибокого комплексного вивчення структурно-функціонального стану кісткової тканини у хворих на сколіотичну хворобу саме ІІІ та IV ступеня, яка призводить до тяжкої інвалідизації та потребує оперативного лікування, обумовила проведення дослідження за допомогою методу ультразвукової денситометрії та вивчення біохімічних показників метаболізму сполучної тканини і обміну Са та Р в крові, сечі, а також морфологічних змін у кістковій та хрящовій тканині хребців.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація є фрагментом планової НДР Інституту травматології та ортопедії АМН України “Розробити принципи комплексної профілактики, ранньої діагностики, лікування остеопорозу та попередження його ускладнень у дітей і дорослих”, № держреєстрації 0198U002809.

Автор особисто проводив комплексне обстеження хворих на сколіоз: збирання анамнезу, клінічне описування хворих, рентгенологічне обстеження, приймав безпосередньо участь у денситометричному, біохімічному та морфологічному обстеженні та аналізі отриманих даних, а також у підготуванні наукових праць.

Мета дослідження: Підвищити якість та об’єктивність діагностики, визначити роль порушень структурно-функціонального стану кісткової тканини у патогенезі сколіозу за допомогою ультразвукової денситометрії, біохімічних та морфологічних досліджень.

Задачі дослідження:

-

-

-

-

-

Об’єкт дослідження: хворі на прогресуючі форми сколіотичної хвороби III та IV ступеня.

Предмет дослідження: кісткова та сполучна тканини хребетного стовпа, біохімічні показники метаболізму кісткової тканини, крові та сечі хворих, морфологічні зміни у кістковій тканині грудних хребців та міжхребцевих дисків.

Матеріали та методи: проведено комплексні клінічні, рентгенологічні та лабораторні дослідження у 156 хворих на сколіоз III та IV ступеня (анамнез, огляд, вимірювання величини деформації). Структурно-функціональний стан кісткової тканини вивчали за допомогою ультразвукової денситометрії у 136 хворих. Біохімічні дослідження сироватки крові та сечі у 58 хворих були спрямовані на вивчення особливостей метаболізму кісткової та сполучної тканини. За допомогою морфологічних досліджень вивчали структуру кісткової тканини хребта та дисків. Оцінку вірогідності отриманих результатів здійснювали за допомогою статистичних методів.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше у хворих на прогресуючі форми сколіозу ІІІ та IV ступеня різної етіології віком від 12 до 40 років комплексне вивчення показників ультразвукової денситометрії, метаболізму кісткової та хрящової тканини, крові та сечі, а також морфологічні дослідження структури хребців та дисків дозволило вийти на якісно новий, вищий рівень наших знань та уявлення про важливу ланку патогенезу сколіотичної хвороби, порушення структурно-функціонального стану якої відіграє суттєву роль у формуванні та прогресуванні деформації хребта.

Встановлено, що остеопенічний синдром та остеопороз супроводжують розвиток та прогресування сколіозу у 67,64% випадків, незалежно від статі: остеопенія І ступеня виявлена у 29,34%, ІІ ступеня – у 23,91%, ІІІ ступеня – у 25%, а остеопороз – у 21,73% хворих.

Виразність остеопенії та остеопорозу випадає на віковий період активного прогресування сколіотичної деформації хребта (12 – 16 років).

Вперше встановлено, що у частини хворих на сколіоз ІІІ та IV ступеня, у яких ультразвукова денситометрія не виявила порушень, біохімічні дослідження вказують на присутність порушень в органічній основі кісткової тканини при відсутності змін у мінеральному обміні, що свідчить про первинність порушень органічної основи кісткової тканини.

Вперше у хворих на прогресуючі форми сколіозу III та IV ступеня ґрунтовно вивчено біохімічні показники крові та сечі, які свідчать про те, що розвиток сколіотичної деформації хребта відбувається на тлі порушень метаболізму як в органічній основі, так і у мінеральному обміні кісткової тканини у всіх вікових групах. Ці зміни суттєво сприяють розвитку сколіотичної хвороби і є важливим патогенетичним фактором прогресування деформації хребта.

Проведені вперше морфологічні дослідження засвідчили, що сколіотична деформація III та IV ступеня супроводжується зменшенням кісткової маси та виразними змінами структурно-функціональної організації кісткової тканини і міжхребцевих дисків у ділянках викривлення хребта, що є характерним для остеопенічного синдрому та остеопорозу різного ступеня виразності.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані показники мінеральної щільності кісткової тканини і порушення органічної основи сполучної тканини та мінерального обміну дають поглиблене уявлення про структурно-функціональний стан кісткової тканини та сколіотичної деформації III та IV ступеня, що дає можливість клініцистам оптимізувати хірургічне лікування у поєднанні з медикаментозною корекцією остеопенічного синдрому чи остеопорозу. Поряд з цим, ці показники можуть бути використані при консультуванні хворих ортопедами та педіатрами поліклінік, спеціалізованих шкіл-інтернатів, санаторіїв та інших медичних закладів.

Результати дослідження використовуються у поліклініці, Центрі остеопорозу та клініці хірургії хребта Інституту травматології та ортопедії АМН України, а також у Київській санаторній школі-інтернаті № 19 для дітей, хворих на сколіоз.

Особистий внесок пошукувача. Автор особисто обстежив і проаналізував історії хвороби та рентгенограми стаціонарних хворих на прогресуючі форми сколіотичної хвороби III та IV ступеня, а також брав участь у проведенні ультразвукової денситометрії та підготовці комп’ютерної бази даних, збиранні матеріалу та аналізі результатів біохімічних та морфологічних досліджень. Статистична обробка результатів ультразвукового обстеження хворих за допомогою апарату “Achilles +” (Lunar Corp., Madison, WI) здійснена за допомогою проф. Поворознюка В.В.

Апробація роботи. Основні положення роботи представлені на: міжнародній конференції “Актуальные проблемы остеопороза” (Киев – Євпатория, 1999); ІІ Українській науково-практичній конференції “Актуальні питання охорони здоров’я дівчат та підлітків” (Харків, 1999); 14th International Bone Densitometry Workshop (Warnemunde, Germany, 2000); ІІІ Національному конгресі геронтологів і геріатрів України (Київ, 2000); ХІІІ з’їзді ортопедів-травматологів України (Донецьк, 2001); науково-практичній конференції, присвяченій 75-річчю проф. Імамалієва А.С. “Костная пластика в современной травматологии и ортопедии” (Москва, 2001); ІІІ Українській конференції молодих вчених, присвяченій пам’яті акад. В.В. Фролькіса (Київ, січень 2002 р.); IV Конгресі з Міжнародною Участю “Паллиативная медицина и реабилитация в здравоохранении” (Алания, квітень 2002 р.); конференції молодих вчених ІТО АМН України (Київ, червень 2002); ІІ Конференції з міжнародною участю “Проблема остеопороза в травматологии и ортопедии” (Москва, февраль 2003).

Публікації. За темою дисертації опубліковані 15 праць у наукових журналах, матеріалах, збірниках тез українських і міжнародних з’їздів, конференцій, у тому числі 5 статей – у виданнях, ліцензованих ВАК України.

Структура та об’єм дисертації. Дисертація викладена на 122 сторінках машинописного тексту і складається із вступу, огляду літератури, 3 розділів власних досліджень, заключення, висновків та списку використаних джерел літератури (країни СНД, іноземні).

Дисертація ілюстрована 54 рисунками і 30 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У клініці хірургії хребта Інституту травматології та ортопедії АМН України перебували на лікуванні 156 хворих на прогресуючі форми сколіозу ІІІ та IV ступенів у віці від 12 до 40 років: 131 жіночої та 25 – чоловічої статі. Сколіоз ІІІ ступеня було виявлено у 51, а IV ступеня – у 105 хворих. У переважної більшості хворих сколіоз виявили у віці від 4 до 15 років (89,74 %). Прогресуючі форми сколіозу активно розвивалися після 12 – 13 років, деформація досягала значних величин під кінець періоду статевого формування – 15 – 16 років. Тобто, основна маса тяжких сколіозів (79,72%) розвивалась у період інтенсивного росту та статевого дозрівання.

За етіологією диспластичний сколіоз виявлено у 137 (87,82%), вроджений – у 12 (7,69%), на підґрунті нейрофіброматозу – у 6 (3,85%) та синдрому Марфана – у одного хворого.

За типом деформації переважали сколіози грудної 131 (83,97%) та грудопоперекової – 16 (10,26%) локалізації. Всі інші типи деформації (верхньогрудний, поперековий, комбінований) виявлені у 9 (5,77%) осіб.

Вивчення стану кісткової тканини за допомогою ультразвукової денситометрії проведено у 136 хворих віком 12 – 40 років (жіночої статі – 116, а чоловічої – 20 осіб). Аналіз результатів ультразвукової денситометрії проведений по Z-критерію. При аналізі даних дотримувались класифікації Єрмак Т.А. (2001) стосовно остеопенічного синдрому при сколіозі. Зниження кісткової маси (остеопенія) визначали при зменшенні показника мінеральної щільності кісткової тканини понад одне, але не менше 2,5 стандартних відхилень: від – 1 до 1,5 SD – І ступінь; від – 1,5 до 2,0 SD – ІІ ступінь; від – 2,0 до 2,5 SD – ІІІ ступінь; понад – 2,5 SD – остеопороз. Остеопенічний синдром І – ІІ – ІІІ ступеня та остеопороз виявлено у 92 (67,64%).

Серед хворих усіх вікових груп І ступінь остеопенії виявлена у 27 (29,34%), ІІ ступінь – у 22 (23,91%), ІІІ ступінь – у 23 (25%), а остеопороз виявлено у 20 (21,73%) хворих.

У віковій групі 12 років остеопенічний синдром виявлено у всіх хворих; у 13-річній віковій групі – у 76,47%, у 14-річній – у 51,85%, у 15-річній – у 63,63%, у 16-річній – у 61,11%, у 17-річній віковій групі – у 75% та у 18 – 40-річній віковій групі – у 76,47% хворих. Найвищий показник зменшення кісткової маси визначений у хворих 12-ти та 16-річного віку (відповідно 100 та 61,11%).

Переважну більшість (4:1) хворих на сколіоз складали особи жіночої статі. Серед хворих жіночої статі всіх вікових груп остеопенія І ступеня виявлена у 24 (30,37%), ІІ ступеня – у 18 (22,78%), ІІІ ступеня – у 21 (26,58%), остеопороз – у 16 (20,25%) хворих. А всього остеопенічний синдром та остеопороз виявлено у 79 (68,1%) із 116 хворих жіночої статі.

Найбільший дефіцит кісткової маси за даними ультразвукової денситометрії спостерігався у 12-річному (100%), 13-річному (75%) та у 17-річному (75%) віці, тобто, на початку пубертатного періоду, коли починається різке прогресування сколіозу та при завершенні росту та статевого дозрівання. Майже у всіх вікових групах траплялись випадки остеопорозу як крайнього ступеня втрати кісткової маси (20,25%).

В період інтенсивного росту та статевого дозрівання і завершенні основного росту скелету у дітей та підлітків жіночої статі у 12 – 16-річному віці (88) у 58 (65,9%) виявлена остеопенія І – ІІІ ступеня та остеопороз, у тому числі остеопенія І ступеня виявлена у 21 (36,2%), ІІ ступеня – у 16 (27,58%), ІІІ ступеня – у 12 (20,68%) та остеопороз – у 9 (15,51%) хворих на сколіоз. Для пубертатного періоду це становить дуже відчутний відсоток втрати кісткової маси, що не може не впливати на перебіг сколіозу. Саме в пубертатному періоді значна втрата кісткової маси сприяє прогресуванню сколіотичної деформації хребта.

У групі дорослих жіночої статі, хворих на сколіоз ІІІ та IV ступеня, у віці 17 – 39 років (28 осіб) у 19 (67,85%) виявлено остеопенію та остеопороз, причому, остеопороз у цій групі траплявся у 2 рази частіше, ніж у групі дітей та підлітків жіночої статі (12 – 16 років). Остеопенія І ступеня виявлена у 3 (15,78%), ІІ ступеня – у 8 (42,10%), ІІІ ступеня – у 4 (21,05%), а остеопороз – у 4 (21,05%) хворих. У порівнянні з групою дітей та підлітків остеопенія у дорослих осіб жіночої статі зменшилась понад 3 рази.

За результатами ультразвукової денситометрії у всіх хворих чоловічої статі у віці 13 – 40 років остеопенія та остеопороз виявлені у 12 (60%) з 20 пацієнтів: остеопенія І ступеня виявлена у 4 (33,33%), ІІ ступеня – у 5 (41,66%), ІІІ ступеня – у 2 (16,66%), а остеопороз – у одного (8,33%) хворого. Більшість хворих з остеопенією було у віці 14 – 15 років – 6 (50%), а остеопороз спостерігали тільки у одного хворого у віці 29 років.

Група хворих дітей та підлітків чоловічої статі складає 15 осіб. Серед них остеопенія виявлена у 8 (53,33%) хворих, а остеопорозу не було жодного випадку. Остеопенія І ступеня виявлена у 4 (50%), ІІ ступеня – у 3 (37,5%), ІІІ ступеня – у одного хворого.

Таким чином, у дітей та підлітків чоловічої статі остеопенія виявлена у 8 (53,33%) хворих, в аналогічній групі жіночої статі – у 58 (65,9%), тобто, остеопенічний синдром та остеопороз у осіб жіночої статі понад 7 разів переважає осіб чоловічої статі.

Група хворих на сколіоз дорослих чоловічої статі склала 5 осіб. У 3 (60%) з них виявлена остеопенія та остеопороз: ІІ ступеня – у 2 (66,67%), остеопороз – у одного хворого.

Аналіз даних ультразвукової денситометрії в залежності від етіології показав, що остеопенічний синдром та остеопороз у хворих на диспластичний сколіоз виявлені у 82 (68,9%) із 119 пацієнтів: І ступеня – у 24 (29,26%), ІІ ступеня – у 19 (23,17%), ІІІ ступеня – у 22 (26,83%), а остеопороз у 17 (20,73%) хворих.

У хворих на вроджений сколіоз остеопенічний синдром виявлено у 6 (54,55%) з 11: остеопенія І ступеня у 3 (50%), а ІІ ступеня – також у 3 (50%) пацієнтів.

У 3 (60%) з 5 хворих на сколіоз на підґрунті нейрофіброматозу виявлено остеопенію та остеопороз. Остеопенія ІІ ступеня виявлена у одного, а остеопороз – у 2 хворих.

У одного хворого на сколіоз у поєднанні з синдромом Марфана остеопенію чи остеопороз не виявлено.

Аналіз даних ультразвукової денситометрії в залежності від типу сколіозу засвідчив, що остеопенічний синдром та остеопороз у осіб жіночої (71,43%) статі переважав при грудній локалізації основного викривлення відповідно на 25,88% і на 11,43% у порівнянні з грудопоперековою та поперековою локалізацією основної кривизни. В осіб чоловічої статі грудопоперекову та поперекову локалізацію сколіозу не спостерігали. Грудний тип сколіозу значно переважав над іншими.

Серед осіб жіночої статі з грудною локалізацією основної кривизни остеопенія була виявлена у 71,43%: остеопенія І – у 27,69%; ІІ ступеня – у 23,07%; ІІІ ступеня – у 29,23%, а остеопороз – у 20% хворих. Остеопенічний синдром та остеопороз у осіб чоловічої статі виявлений у меншій кількості хворих: по 22,22% І, ІІ та ІІІ ступеня остеопенії й у 33,33% хворих – остепороз.

Грудопоперековий та поперековий тип сколіозу був у невеликій кількості хворих відповідно у 9 та 5 хворих тільки жіночої статі. Остеопенія І та ІІ ступеня при грудній локалізації виявлена у 55,55%, а при поперековій І та ІІ ступеня – у 60% хворих. Остеопороз виявлений тільки у одного хворого.

У хворих із вродженим сколіозом (11 осіб) остеопенія І та ІІ ступеня виявлена у 54,55% , в основному при грудній локалізації основної кривизни. Остеопорозу не було в жодному випадку.

У 5 хворих на сколіоз на підґрунті нейрофіброматозу у одного хворого виявлено остеопенію ІІ ступеня, а у 2 – остеопороз. У всіх хворих спостерігали грудний тип сколіозу.

Ультразвукові дослідження кісткової тканини виявили порушення її структурно-функціонального стану у вигляді остеопенічного синдрому І – ІІІ ступеня та остеопорозу у більшості хворих на сколіоз ІІІ та IV ступеня не тільки дітей та підлітків, але і дорослих у всіх вікових групах як жіночої так і чоловічої статі. Найбільший дефіцит кісткової маси випадає на хворих 12-ти, 15-ти та 17-річного віку.

Таким чином, нами вивчена та розкрита сутність порушень структурно-функціонального стану як доповнюючої ланки патогенезу, що поряд з іншими факторами у загальній схемі етіопатогенезу відіграє суттєву роль у формуванні та прогресуванні сколіозу.

Вивчення та кореляційний аналіз показників фізичного розвитку на основі клінічних, антропометричних та ультразвукових досліджень у хворих на сколіоз ІІІ та IV ступеня різних вікових груп показало, що середні показники функціонального росту, маси тіла, індексу маси тіла, швидкості розповсюдження ультразвуку, широкосмугового ослаблення ультразвуку, індексу міцності кісткової тканини, структурно-функціонального віку й ступеня розвитку кісткової системи були нижчими незалежно від ступеня сколіотичної хвороби у порівнянні з контрольною групою. У обстежених хворих виявлений вірогідний вплив захворювання на вищезазначені показники.

Біохімічні дослідження засвідчили, що у дівчаток, хворих на сколіоз ІІІ ступеня у віці від 12 до 15 років показав, що концентрація кальцію у сироватці крові складає 2,250,08 ммоль/л або 95% проти норми. Вміст фосфору дещо зменшений (1,600,12 ммоль/л або 90% проти норми (рис. 1, 2).

Дані, які віддзеркалюють активність одного з ключових ферментів у метаболізмі кісткової тканини – лужної фосфатази, показали її низьку активність: 1,230,14 ммоль/л/год (норма 2,750,15 ммоль/л/год), що склало 45% від нормальних величин активності цього ферменту (рис. 3).

Рис.1. Вміст кальцію у сироватці крові хворих на сколіоз.

Рис.2. Вміст фосфору в сироватці крові хворих на сколіоз.

Концентрація креатініну знижена майже в 2 рази – 55% від норми.

При аналізі даних, які віддзеркалюють метаболізм органічної основи кісткової тканини, виявлено ріст концентрації вільного гідроксипроліну – маркеру, що відбиває катаболічну фазу метаболізму колагену, до 123% відносно норми (рис.4), концентрація білковозв’язаного гідроксипроліну – маркеру, що характеризує

Рис.3. Активність лужної фосфатази в сироватці крові хворих на сколіоз.

синтетичну фазу метаболізму цього ж білка знаходились в межах нормальних величин з невеликим підвищенням (рис. 5).

Рис.4. Концентрація вільної фракції гідроксипроліну в сироватці крові хворих на сколіоз.

Рис.5. Концентрація білковозв’язаного гідроксипроліну в сироватці крові хворих на сколіоз.

Дані, одержані при дослідженні сироватки крові у дівчаток того ж віку (12 - 15 років), але зі сколіозом ІV ступеня, свідчили про однотипні зміни всіх вивчених показників, за винятком концентрації вільної фракції гідроксипроліну. Концентрація цієї амінокислоти перевищена у 2,6 рази.

У дівчат 16 – 20 років зі сколіозом IV ступеня вивчені показники знаходяться в межах величин, характерних для здорових людей, за виключенням активності лужної фосфатази, яка була знижена більше ніж у 1,5 рази порівняно з нормою (рис. 3). Вільна фракція гідроксіпроліну перевищувала норму (рис.4) з білковозв’язаним гідроксипроліном – 125% (рис. 5).

При вивченні даних, одержаних при дослідженні сироватки крові хворих хлопчиків у віці 12-15 років зі сколіозом ІV ступеня, спостерігалась тенденція до зниження вмісту фосфору в порівнянні з показниками для здорових дітей, становлячи 1,160,29 ммоль/л при нормі 1,780,49 ммоль/л (рис. 2). Вміст кальцію знаходився в межах нормальних величин (рис. 1). При цьому знижена активність ферменту ЛФ до 72% від норми (рис. 3). У цій ж групі хворих вміст креатініну перевищував норму, тоді як в інших групах показники креатініну були знижені більш ніж в 1,3 рази.

Концентрація вільної фракції гідроксипроліну перевищувала нормальні величини і становила 226% проти норми, а в абсолютних цифрах – 12,992,68 мкмоль/л (норма 5,750,21 мкмоль/л), рис. 4. У цих же хворих паралельно з ростом вільної фракції гідроксіпроліну зростав більш ніж у 2 рази і білковозв’язаний гідроксипролін-маркер синтезу даного білка (рис. 5).

Дані, одержані при дослідженні сироватки крові у групі хворих на сколіоз ІІІ ступеня у віці від 16 до 20 років, показали зниження активності ЛФ, підвищення концентрації креатініну та невеликі зміни в бік зниження, порівняно з нормою, у вмісті кальцію і фосфору (рис. 1, 2, 3).

Найбільш виразні зміни спостерігались у вмісті фракцій гідроксипроліну. Так, концентрація вільної фракції гідроксипроліну була знижена до 3,630,69 мкмоль/л, а у відсотках проти норми це зниження досягло 63% (рис. 2), а білковозв’язана фракція гідроксипроліну до 6,501,65 мкмоль/л, або 55% проти норми (рис. 5).

Дані у хворих того ж віку (16-20 років), але на сколіоз ІV ступеня, показали, що вміст кальцію знаходився в межах норми, концентрація фосфору була дещо знижена (рис. 1, 2). Активність ЛФ була різко знижена і становила 0,780,04 ммоль/л/год при нормі 2,750,15 ммоль/л/год. Концентрація креатініну була знижена майже в 1,8 рази.

Аналіз даних метаболітів колагену показав, що концентрація вільного гідроксипроліну (біохімічного маркеру резорбції кісткової тканини) збільшується до 9,001,72 мкмоль/л при нормі 5,750,21 мкмоль/л в абсолютних числах або 156% по відношенню до норми. Концентрація білковозв’язаного гідроксипроліну (біохімічного маркеру синтезу кісткової тканини) знаходилась в межах норми.

Таким чином, біохімічні показники, одержані при дослідженні сироватки крові хворих на сколіоз, виявили невеликі зміни у вмісті кальцію, фосфору при низькій активності ЛФ. Найбільш низька активність цього ферменту спостерігалась у групі хворих на сколіоз ІV ступеня жінок і чоловіків у віці від 16 до 20 років. У ці ж строки спостереження виявлялась низька концентрація креатініну у всіх групах хворих, за винятком групи дівчат, хворих на сколіоз ІV ступеня від 12 до 15 років і від 16 до 20 років зі сколіозом ІІІ ступеня.

Показники, які віддзеркалюють стан метаболізму основного білка колагену у всіх групах хворих, незалежно від статі і ступеня сколіозу, перевищували нормальні величини, за винятком групи хворих на сколіоз ІІІ ступеня чоловіків від 16 до 20 років, де вміст як вільного так і білковозв’язаного гідроксипроліну був нижчим від норми майже в 2 рази.

При аналізі даних по відношенню кальцій/креатінін (Са/Кр), кальцій/вільний гідроксіпролін (Са/вільн.ОП), фосфор/креатінін (Р/Кр) та фосфор/вільний гідроксіпролін (Р/вільн.ОП) ми спостерігали великі відхилення від нормальних величин.

Так, коефіцієнт співвідношення Са/Кр у дівчаток, хворих на сколіоз ІІІ ступеня, перевищував майже в 1,5 рази, тоді як цей показник у практично здорових людей цього ж віку дорівнював 2,2. У хворих даної групи він становив 3,7. А коефіцієнт співвідношення Са/вільн.ОП у цих же хворих був знижений до 24,5 при нормі 31,6. При аналізі коефіцієнта співвідношення Р/Кр спостерігалось зростання цього показника у цій групі до 2,6 при нормі 1,6, а коефіцієнт співвідношення Р/вільн.ОП був знижений до 17,4 при нормі 23,7.

Аналогічні зміни спостерігались у хворих цієї ж вікової групи, але зі сколіозом ІV ступеня.

Аналіз наведених вище коефіцієнтів у чоловіків усіх вікових груп показав, що коефіцієнт співвідношення Са/Кр зростав до 3,7 при нормі 2,2, незалежно від віку і ступеня сколіозу. Коефіцієнт співвідношення Са/вільн.ОП у групі хворих на сколіоз ІV ступеня у віці від 12 до 15 років ступеня склав 16,9 при нормі 31,6.

У групі хворих на сколіоз ІІІ ступеня чоловіків у віці від 16 до 20 років на відміну від усіх інших груп ми спостерігали підвищення нормальних величин коефіцієнта співвідношення Са/вільн.ОП майже в 2 рази. У цій групі також вище норми було співвідношення Р/вільн.ОП - 36,4.

Таким чином, встановлено, що коефіцієнти співвідношення Са/Кр, Са/вільн.ОП, Р/Кр і Р/вільн.ОП більш об’єктивно висвітлюють порушення обміну як в органічній основі кісткової тканини, так і в мінеральному обміні у пацієнтів, хворих на сколіоз.

У зв’язку з цим вказані вище коефіцієнти можуть слугувати біохімічними критеріями оцінки виразності остеопенії у хворих на сколіоз різного ступеня.

Можна стверджувати, що розвиток сколіотичної хвороби відбувається на тлі порушень метаболічних процесів як в органічній основі кісткової тканини, так і в мінеральному обміні. У подальшому ці порушення, які досягають певного рівня, залишаються без особливих змін. Нам не вдалося виявити особливих відмінностей біохімічних показників між групами хворих на сколіоз ІІІ і ІV ступенів.

Біохімічні показники, одержані при дослідженні сечі хворих на сколіоз показали, що вміст кальцію перевищував нормальні величини, характерні для здорових людей. Так, вміст кальцію склав 2,9026 ммоль/доб у сечі хворих на сколіоз ІІІ ступеня в групі дівчат у віці від 12 до 15 років.

У цих же хворих вміст фосфору також перевищував норму, вміст креатініну був знижений. Концентрація загального гідроксіпроліну була знижена до 60,7314,0 мкмоль/доб, показник для здорових людей складає 65,39,3 мкмоль/доб.

У хворих на сколіоз ІV ступеня дівчаток 12-15 років отримані показники також віддзеркалювали відхилення в метаболізмі мінерального обміну і органічної основи кісткової тканини. Так, концентрація кальція склала 4,00,36 ммоль/доб, фосфора 46,434,87 ммоль/доб, креатініну 10,140,71 мкмоль/доб, загального гідроксипроліну 90,7913,4 мкмоль/доб., тобто перевищувала величини, характерні для здорових людей.

Аналіз даних, одержаних при дослідженні сечі у хворих чоловічої статі, показав, що всі досліджені показники у цій групі хворих, за винятком загального гідроксипроліну (в 3 рази перевищувала норму), знаходились у межах нормальних величин на відміну від інших груп.

Показники хворих на сколіоз ІІІ ступеня чоловіків у віці 16-20 років показали збільшення концентрації кальцію та фосфору по відношенню до норми. Концентрація креатініну зростала до 16,182,35 ммоль/доб. Вміст загального гідроксипроліну був збільшений до 101,314,3 мкмоль/доб при нормі 65,39,3 мкмоль/доб.

Більш виразні зміни у показниках спостерігались у хворих на сколіоз ІV ступеня у віці 16-20 років. Вміст кальцію перевищував у 2 рази, креатініну в 1,5 рази, що становило 14,522,69 ммоль/доб. Показники загального гідроксипроліну були знижені до 58,732,8 мкмоль/доб (норма 65,39,3 мкмоль/доб).

Таким чином, на основі вивчення біохімічних показників при дослідженні сечі хворих на сколіоз нами встановлено порушення обміну як органічної основи, так і у мінеральному обміні кісткової тканини. В залежності від ступеня сколіозу ці зміни особливих відмінностей не мали.

Найбільш виразні зміни спостерігалися при вивченні коефіцієнтів співвідношення Са/Кр, Са/вільн.ОП, Р/Кр і Р/загал.ОП.

Концентрація ГАГ була ще більше знижена у хворих на сколіоз IV ступеня і досягла 1,30±0,2 мкг/мг. При зіставленні даних по концентрації ГАГ між групами хворих Ш и IV ступеня ми встановили, що чим більш тяжким був патологічний процес, тим нижчим був вміст ГАГ у хрящовій тканині (табл. 1).

Таблиця 1

Концентрація глікозаміногліканів у хрящовій тканині хребців і

сироватці крові хворих на сколіоз

Ступінь сколіозу | Хрящова тканина

мкг/мг | Сироватка крові

г/л

Ш ступінь | 1,65±0,17* | 0,235±0,004*

IV ступінь | 1,30±0,2* | 0,268±0,007*

Норма | 3,64±0,12 | 0,0309±0,003

Примітка: * – p < 0,05 відносно показників норми.

Необхідно відзначити, що при аналізі даних по вмісту ГАГ у сироватці крові і тканинах виявилась зворотна кореляція, тобто чим нижчим був вміст ГАГ у тканинах, тим вищою була їхня концентрація в сироватці крові. Так, у хворих на сколіоз Ш ступеня вміст ГАГ склав 0,235±0,004 г/л при нормі 0,0309±0,003 г/л, аналогічні зміни спостерігались при дослідженні сироватки крові хворих на сколіоз IV ступеня.

Порушення в метаболічних процесах колагену призводять до деструктивних змін в органічній основі сполучної тканини, а вони в свою чергу до порушень у мінеральному обміні. Все це спричиняє структурні зміни у хребцях, які сприяють розвитку та прогресуванню сколіотичної хвороби.

Окремо обстежено 11 хворих зі сколіозом III і IV ступеня, у яких результати ультразвукової денситометрії не виявили зниження індексу міцності кісткової тканини. Контрольну група складали 10 дітей віком 12-15 років.

У цій групі без денситометричних змін хворих при біохімічному обстеженні сироватки крові встановлено, що концентрація вільної фракції гідроксипроліну (біохімічного маркера резорбції кісткової тканини) перевищувала норму, досягаючи 153%, що свідчило про високий ступінь катаболічної фази в метаболізмі колагену, основного білка органічної основи кісткової тканини. У той же час синтетична фаза знаходилась у межах норми, про що свідчила концентрація білковозв'язаного гідроксипроліну, біохімічного маркера кісткоутворення (рис. 6).

Рис.6. Біохімічні показники крові хворих на сколіоз без денситометричних змін.

Ці порушення починалися значно раніш, ніж зміни в мінеральному обміні кісткової тканини. Вміст креатініну був знижений до 65% стосовно норми, а активність лужної фосфатази так само була знижена до 50%. Показники мінерального обміну знаходились у межах нормальних величин із невеликими коливаннями. Аналіз даних, отриманих при дослідженні сечі показав, що концентрація загального гідроксипроліну, що свідчить про зміни в органічній основі кісткової тканини, підвищена проти норми до 146%. Вміст кальцію й фосфору знаходився в межах нормальних величин.

Аналіз біохімічних показників, отриманих при обстеженні біологічних рідин, показав, що у групі хворих, в яких не виявлено будь-яких змін при денситометричному дослідженні, виявляються порушення в органічній основі кісткової тканини при нормальному мінеральному обміні. Денситометрія не виявила будь-яких відхилень у кістковій тканині через відсутність змін у мінеральному обміні, а порушення, що відбувались в органічній основі кісткової тканини, денситометричні методи дослідження ще не дозволяють їх визначити.

Це підтверджує, що на початковому етапі розвитку деформації хребта порушення відбуваються в органічній основі, а згодом – у мінеральному обміні. На кінцевій стадії вони призводять до деструкції кісткової тканини хребців, що сприяє розвитку й поглибленню патологічного процесу та прогресуванню сколіозу.

Проведений кореляційний аналіз між ультразвуковими характеристиками кісткової тканини (Z-критерій) та біохімічними показниками, що характеризують метаболізм хворих зі сколіозом III – IV ступеня, виявив вірогідний позитивний зв'язок у осіб жіночої статі між Z-критерієм та вмістом лужної фосфатази, яка є неспецифічним маркером формування кісткової тканини. У цій групі хворих втрата кісткової маси супроводжувалась підвищенням інтенсивності формування кісткової тканини. Вірогідний зв'язок між Z-критерієм та ступенем тяжкості захворювання був відсутній.

У осіб чоловічої статі виявлено виразний вірогідний взаємозв'язок між Z-критерієм та маркерами резорбції кісткової тканини – вільним та загальним гідроксипроліном. Збільшення резорбції кісткової тканини призводило до втрати кісткової тканини, формування остеопенічного синдрому. У цій групі також не виявлено вірогідного взаємозв'язку між Z-критерієм та ступенем тяжкості захворювання. Проте, виявлено виразний позитивний взаємозв'язок між ступенем тяжкості сколіозу та рівнем лужної фосфатази. Для цих хворих з IV ступенем сколіозу характерним був більш інтенсивний процес ремоделювання кісткової тканини.

Таким чином, кореляційний аналіз засвідчив наявність тісного вірогідного взаємозв'язку між втратою кісткової тканини та її резорбцією (у осіб чоловічої статі), між втратою кісткової тканини та збільшенням інтенсивності її формування (у осіб жіночой статі).

Гістоморфологічне вивчення структурно-функціонального стану кісткової тканини тіл грудних хребців та міжхребцевих дисків на матеріалі, взятому під час оперативного втручання на хребті, проведено у 43 хворих віком від 12 до 19 років із III – IV ступенем диспластичного сколіозу.

Встановлено, що сколіотична деформація III – IV ступеня супроводжувалась виразними дистрофічними та некробіотичними змінами кісткової тканини тіл хребців та міжхребцевого диску, розладами їх росту та формування. Кісткові балки були нерівномірно потоншені, а подекуди дещо потовщені, містили нерівномірно розташовані ділянки із пікнотично зміненими ядрами остеоцитів та вільними остеоцитарними порожнинами. У губчастій тканині тіл хребців місцями спостерігали вільно розташовані кінці кісткових перекладин, але траплялись і окремі їх сполучення. Така гістологічна картина свідчила про локальне зменшення кількості губчастої кістки. Ці зміни кісткової тканини хребців супроводжувались уповільненням процесів ендохондріального окостеніння в зонах росту тіл хребців. У структурно-функціональній організації епіфізарного хряща відбулась суттєва перебудова, що призвело до значного порушення його структури на тлі виразних дистрофічних та некротичних змін. У жодного хворого у віці 16 – 19 років не спостерігали закриття зони росту та повного злиття епіфізарного диску з тілом хребця, що свідчило про розлади дозрівання та формування хребців у ділянці сколіотичної деформації.

Структурно-функціональний стан міжхребцевих дисків представлений помітними дистрофічними змінами у пульпозному ядрі, які характеризуються пікнозом ядер хондроцитів та хондроцитоподібних клітин, наявністю різного розміру острівців вогнищевої проліферації хондроцитів та фібротизацією пульпозного ядра. У фіброзному кільці спостерігались явища розволокнення колагенових пучків.

Активна функціональна перебудова і виразні дегенеративно-дистрофічні зміни кісткової тканини ребер та суглобового хряща реберних суглобових ямок свідчать про те, що сколіотична деформація викликає не тільки патологічні процеси в тілах хребців та міжхребцевих дисків, але і в тих тканинних структурах, які входять до складу єдиної анатомо-функціональної системи, що формує тулуб людини. Ці патологічні зміни слід розглядати, як наслідок виразних розладів біомеханічних умов їх функціювання, які супроводжуються перевантаженнями, що і викликають розвиток патологічних змін.

Наведені дані свідчать про те, що сколіотична деформація хребта III – IV ступеня супроводжується у ділянці викривлення хребта виразними змінами структурно-функціональної організації кісткової тканини хребців і міжхребцевих дисків. Прогресуючі, хоча і нерівномірно, прояви атрофії (витончення та зменшення кількості кісткових балок, поява вільно розташованих кінців кісткових трабекул) кісткової тканини тіл хребців указують на поступове зменшення кісткової маси, що є характерним для остеопенічного синдрому та остеопорозу.

ВИСНОВКИ

1.

2.

3.

4.

5.