Относительное содержание разных тканей в паравертебральных мышцах Поделиться

Относительное содержание разных тканей в паравертебральных мышцах

г. Харьков, ул. Лермонтовская, 27 

(066) 924-43-61, (057) 704-35-35, (057) 704-24-44

ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М. И. Ситенко НАМН Украины »,Харьков
Национальный фармацевтический университет, Харьков. Украина
 
Введение.
     Тело человека содержит более 600 скелетных мышц, общая масса которых составляет от 28 до 55% от массы тела. Примерно 20% общей массы скелетных мышц приходится на мышцы туловища [1]. Сегодня накоплен значительный опыт по механизмам изменений межпозвоночных дисков, дугоотростковых суставов, тел позвонков в условиях дегенеративных заболеваний позвоночника [2, 3]. Через многофакторность дегенеративных заболеваний поясничного отдела позвоночника повышается внимание к паравертебральных мышц благодаря их терапевтическому, диагностическому и прогностическому потенциалу, но исследований в этом направлении гораздо меньше [4, 5].
 
     Общепринятое мнение, что уменьшение массы и силы мышц является частью процесса старения организма [4, 6-8], однако замечена значительная вариабельность темпов потерь между людьми [9]. Исследователи пришли к выводу о возможности сокращения продолжительности жизни в условиях определенных возрастных изменений мышечной системы [6, 7]. В связи с этим в Европе была создана группа по изучению саркопении у пожилых людей (European Working Group on Sarcopenia in Older People - EWGSOP), в которую вошли представители четырех организаций - Европейского медицинского гериатрического общества (European Geriatric Medicine Society), Европейского общества клинического питания и обмена веществ (European Society for Clinical Nutrition and Metabolism), Международной ассоциации геронтологии и гериатрии (International Association of Gerontology and Geriatrics) и Международной ассоциации по вопросам питания и старения (International Association of Nutrition and Aging) [8]
     Сегодня термин «саркопения» используют для описания возрастных изменений в скелетных мышцах (возрастная саркопения), что отражает не только снижение общей мышечной массы, но и сопутствующее снижение силы и функции мышц [7, 10, 21, 22 ].
     Сведения о характере возрастных изменений площади поперечного сечения паравертебральных мышц с помощью компьютерной (КТ) или магнитно-резонансной томографии (МРТ) отражены в отдельных публикациях. В частности отмечено, что у взрослых с возрастом мышечная масса уменьшается [11-13].
 
     Дегенеративные изменения мышечной ткани сопровождаются изменением ее рентгеноплотности [14]. Мышечная плотность выражает степень дегенерации мышцы, отражает количество мышечных волокон, их площадь, а также объем сократительного материала [14], в то же время площадь поперечного сечения, как правило, определяют количеством мышечных волокон и в меньшей степени их размером [15].
     Нами обнаружено только две публикации по КТ-оценки половых различий плотности паравертебральных мышц и их возрастных изменений [11, 16]. L. Kalichman и соавт. [11] выполнили исследования КТ-плотности мышц (многораздельного и выпрямителя позвоночника) в связи с возрастом, полом, индексом массы тела. Взяли во внимание также степень сужения межтелового промежутке, спондилоартроз, спондилолиз, спондилолистез и стеноз позвоночного канала. В результате установлено большую плотность мышц у мужчин по сравнению с женщинами, у молодых сравнению с лицами старшего возраста, у худых сравнению с толстыми. Авторы определили значимую связь между спондилоартрозом и плотностью m. multifidus и m. erector spinae. Выявлено также связь между плотностью выпрямителя позвоночника и уменьшением межтелового промежутка, плотностью многораздельной мышцы и спондилолистезом [11].
 
     Еще один способ изучения паравертебральных мышц - гистографичний анализ, является весьма эффективным для оценки степени их дегенеративных изменений. L. A. Danneels и соавт. [17] использовали для анализа паравертебральных мышц, в том числе содержания в них жировой ткани, гистографичний метод с помощью КТ. Среди всех паравертебральных мышц самые большие изменения определены в m. multifidus [4].
Р. Kjaer и соавт. [18] с помощью МРТ визуально оценили жировую инфильтрацию m. multifidus как недостающее, слабую или тяжелую (рис. 1). Исследователи пришли к выводу, что жировая инфильтрация в m. multifidus тесно ассоциируется с болью в поясничном отделе позвоночника у взрослых. Однако необходимо дать количественную оценку изменений m. multifidus и продолжать исследования в продольном направлении для того, чтобы определить, является ли причиной боли в поясничном отделе позвоночника изменение мышц или наоборот.

     Несмотря на общепринятый приоритет МРТ для обследования мягких тканей, современная КТ также позволяет достаточно точно оценить их. Для этого используют псевдоцветную технику, позволяющую определять количественное содержание в мышцах жировой ткани, которая имеет яркое свечение в пикселях и окрашена в красный цвет, ее содержание в мышцах приводятся в виде гистограммы.

http://mdc-lux.santanstudio.top/image/data/skid_2017_1.jpg

Рис. 1. Оценка жировой инфильтрации m. multifidus за P. Kjaeratal (2007): Grade 0 (none) (а); Grade 1 (slight) (б); Grade 2 (severe) (в)   В этом исследовании в среднем количество жира составляла 41 и 16% у пациентов и лиц контрольной группы соответственно. У больных определили замещения около 25% мышечной ткани жировой.
     В процессе анализа научной литературы мы не встретили информации об изменениях состава соединительной ткани в паравертебральных мышцах с возрастом.
 
Цель работы:
     Определить характер возрастных изменений в паравертебральных мышцах у здоровых добровольцев и пациентов с дегенеративными заболе ванной поясничного отдела позвоночника на основе анализа результатов компьютерной томографии.
     Материалы и методы. Материалом исследования стали результаты обследования 129 пациентов (53 мужчины и 76 женщин), которых прооперировали из-за болезни дегенеративных заболеваний поясничного отдела позвоночника, а также 11 здоровых добровольцев. Дополнительно использованы результаты КТ, выполненной 93 лицам в возрасте от 6 до 21 лет. Дизайн исследования одобрен на заседании комитета по биоэтике ГУ «ИПХС им. проф. М. И. Ситенко АМН » (протокол № 101 от 14.05.2012). Относительное содержание жировой, мышечной и соединительной тканей в паравертебральных мышцах поясничного отдела позвоночника определяли с помощью созданной компьютерной программы [19] с точностью 87,85% [20] на основе выявления рентгеноплотности тканей в единицах Хаунсфилда (Нu) на аксиальных срезах компьютерных томограмм (рис. 2).

http://mdc-lux.santanstudio.top/image/data/skid_2017_2.jpg

Рис. 2. Пример определения типа тканей в выделенных на аксиальных срезах компьютерных томограммах позвоночника участках мышц. Газ - черный цвет, жировая ткань - желтый, связующее - синий, мышечная - красный, костная – белый
 
     Обследование проводили на спиральном компьютерном томографе SOMATOM Emotion (производство "Siemens", Германия) с пошаговой компьютерной томографией (130 kV, 225 mAs), толщиной среза 3 мм, шаг подачи стола 3 мм в плоскости, параллельной межпозвонковых дисков. В случае спирального режима сканирования толщина среза составляла 3 мм, индекс стола (pitch) - 4,5 мм, индекс реконструкции - 1,5 мм. Оценивания изображений проводили в диапазонах: ширина окна 350 HU, центр окна 40 HU. Изучали срезы на трех уровнях: LIII-LIV, LIV-LV, LV-SI. Для оценки значимости и силы влияния возраста на процент содержания мышечной, соединительной и жировой тканей выполнено корреляционный анализ этих показателей. Вычисляли ранговые корреляции Спирмена возраста с переменными, которые отражают содержание указанных трех типов тканей в исследуемых мышцах и на разных уровнях. Корреляционный анализ проводили как с учетом данных о всех пациентов и здоровых лиц, так и по отдельным подгруппам: здоровых лиц молодого и зрелого возраста, больных с различными диагнозами в результате дегенеративных нарушений функции позвоночника. Качественно силу связи оценивали на основе значений коэффициента корреляции в соответствии со шкалой Чеддока.   Результаты и их обсуждение Результаты корреляционного анализа процентного содержания соединительной, жировой и мышечной тканей с возрастом для различных исследуемых групп приведены в табл. 1. Учитывая полученные показатели во всех исследуемых без деления на больных и здоровых, а также без учета диагноза определены значительные негативные корреляции процентного содержания мышечной ткани с возрастом у всех мышцах. То есть обнаружено значительное уменьшение с возрастом процентного содержания в мышцах непосредственно мышечной ткани (рис. 3).   При этом практически во всех мышцах отмечено существенное увеличение с возрастом процентного содержания жировой ткани (рис. 4, табл. 1).   Содержание соединительной ткани также значительно возрастал с возрастом, но с меньшей скоростью по сравнению с жировой тканью (рис. 5, табл. 1).

http://mdc-lux.santanstudio.top/image/data/skid_1_tab.jpghttp://mdc-lux.santanstudio.top/image/data/skid_2017_2_tab.jpghttp://mdc-lux.santanstudio.top/image/data/skid_2017_3_tab.jpghttp://mdc-lux.santanstudio.top/image/data/skid_2017_4_tab.jpg

Рис. 5. Діаграма змін відсоткового вмісту сполучної тканини у паравертебральних м’язах із віком
Загалом, за результатами КТ, із віком відмічено доволі швидке зменшення вмісту м’язової тканини на фоні підвищення сполучної та жирової.
     В осіб до 21 року, на відміну від старших, у паравертебральних м’язах виявлено незначне зниження відсоткового вмісту м’язової тканини зі збільшенням віку, яке супроводжувалось більшою мірою підвищенням відсоткового вмісту сполучної тканини та меншою — жирової (табл. 2). При цьому вік більше впливав на баготороздільний та м’яз–випрямляч хребта (рис. 6).
 

http://mdc-lux.santanstudio.top/image/data/skid_2_tab.jpghttp://mdc-lux.santanstudio.top/image/data/skid_3_tab.jpghttp://mdc-lux.santanstudio.top/image/data/skid_4_tab.jpg

     У пациентов с дегенеративными заболеваниями поясничного отдела позвоночника можно наблюдать умеренное уменьшение содержания мышечной и увеличение жировой ткани с возрастом у всех мышцах (табл. 3). Но дегенеративные изменения в различных мышцах развиваются по разным сценариям. Уменьшение процентного содержания мышечной ткани большим образом обнаружено в выпрямители позвоночника. Увеличение процентного содержания жировой ткани наблюдали более в поясничной мышце. Содержание соединительной ткани незначительно увеличивалось в поясничной мышце.
     Таким образом, для пациентов с дегенеративными заболеваниями поясничного отдела позвоночника присуще значительное уменьшение с возрастом процентного содержания мышечной ткани, которое, как правило, сопровождается таким же умеренным нарастанием жировой ткани (рис. 7). Только в поясничном мышце установлено повышение содержания соединительной ткани, но эта тенденция значительно слабее, чем для жировой в других мышцах.
 

 

http://mdc-lux.santanstudio.top/image/data/skid_2017_7.jpg

Рис. 7. Аксиальные срезы компьютерных томограмм пациентов с дегенеративными заболеваниями в возрасте 20 (а), 40 (б) и 60 (в) лет
     В группе лиц до 21 года установлено, что возрастные изменения происходят несколько по-другому, чем в старший группе. Содержание мышечных тканей с возрастом значительно не изменяется, но растет процент соединительной ткани во всех мышцах, больше в многораздельной и мышце-выпрямители позвоночника. Иными словами развивается огрубение мышц.
     В контрольной группе здоровых лиц также установлено значимое уменьшение процентного содержания мышечной ткани в зависимости от возраста на фоне роста, прежде всего, жировой, а также соединительной тканей (табл. 4, рис. 8-10). Эти тенденции являются наиболее выраженными в m. erector spinae.

http://mdc-lux.santanstudio.top/image/data/skid_2017_8.jpg

Рис. 8. Диаграмма изменений процентного содержания мышечной ткани в паравертебральных мышцах здоровых лиц контрольной группы с возрастом

http://mdc-lux.santanstudio.top/image/data/skid_2017_9.jpg

Рис. 9. Диаграмма изменений процентного содержания жировой ткани в паравертебральных мышцах здоровых лиц контрольной группы с возрастом

http://mdc-lux.santanstudio.top/image/data/skid_2017_10.jpg

Рис. 10. Диаграмма изменений процентного содержания соединительной ткани в паравертебральных мышцах здоровых лиц контрольной группы с возрастом
     Во всех наблюдениях после окончания роста выявлено уменьшение содержания мышечной ткани с возрастом и на этом фоне заметно возрастает процент жировой. Влияние возраста на содержание соединительной ткани выражен меньше.
 
Выводы:
     С помощью разработанной компьютерной программы установлено, что с возрастом в паравертебральных мышцах происходит уменьшение мышечной ткани на фоне увеличения соединительной и жировой. До окончания роста человека содержание мышечной ткани с возрастом значительно не изменяется, но повышается процент соединительной ткани во всех мышцах, но по окончанию роста возрастные изменения протекают по-другому. У взрослых выявлено уменьшение содержания мышечной ткани с возрастом и на этом фоне заметное увеличение процента жировой. Возраст меньше влияет на содержание соединительной ткани. Так же, как и до окончания роста, у взрослых изменения более выражены в выпрямители позвоночника и в многораздельных мышцах.
 
Cписок литературы
  • Синельников Р.Д. Атлас анатомии человека: учебное пособие в 4 т. Т. 1 / Р. Д. Синельников, Я. Р. Синельников. - второй изд. - М.: Медицина, 1996. - 344 с.
  • Radchenko V. Lumbar facet syndrome / V. Radchenko, N. Dedukh, S. Malyshkina // Modern techniques in spine surgery / ed. A. Bhave. - New Delhi-London-Philadelphia-Panama: The Health Sciences Publisher, 2014. - P. 175-191.Localized intervertebral disc injury leads to organ level changes in structure, cellularity, and biosynthesis / J. C. Iatridis, A. J. Michalek, D. Purmessur, C. L. Korecki // Cell Mol. Bioeng. — 2009. — Vol. 2 (3). — Р. 437–447. — DOI: 10.1007/s12195-009-0072-8.
  • ate of lumbar paravertebral muscle fat infiltration versus spinal degeneration in asymptomatic populations: an age aggregated cross-sectional simulation study / R. J. Crawford, T. Volken, S. Valentin [et al.] // Scoliosis Spinal Disord. - 2016. Vol. 11. - Article 21. -DOI: 10.1186 / s13013-016-0080-0. Радченко В. А. Формирование заднего спондилодеза в зависимости от различной физической активности у животных / А. Радченко, А. Г. Скиданов, Н. А. Ашукина // Ортопедия, травматология и протезирование. - 2016. - № 2. - С. 55-59.
  • Sarcopenia: designing phase II B trials / W. C. Chumlea, M. Cesari, W. J. Evans [et al.] // J. Nutr. Health Aging. — 2011. — Vol. 15 (6). — P. 450–455.
  • Burton L. A. Optimal management of sarcopenia / L. A. Burton, D. Sumukadas // Clin. Interv. Aging. - 2010. - Vol. 5. - P. 217-228. Sarcopenia: European consensus on definition and diagnosis / A. J. Cruz-Jentoft, J. P. Baeyens, J. M. Bauer [et al.] // Age and ageing. - 2010. - Vol. 39 (4). - P. 412-423. - DOI: 10.1093 / ageing / afq034.
  • Поворознюк В. В. Заболевания костно-мышечной системы у людей разного возраста (избранные лекции, обзоры, статьи). В 3 т. // В. В. Поворознюк. - Киев, 2009. - 664 с.
  • Prevention and optimal management of sarcopenia: a review of combined exercise and nutrition interventions to improve muscle outcomes in older people / H. J. Denison, C. Cooper, A. A. Sayer, S. M. Robinson // Clin. Interv. Aging. - 2015. –Vol. 10. - P. 859-869. - DOI: 10.2147 / CIA.S55842.
  • Changes in paraspinal muscles and their association with low back pain and spinal degeneration: CT study / L. Kalichman, P. Hodges, L. Li [et al.] // Eur. Spine J. - 2010. - Vol. 19 (7). - P. 1136-1144. - DOI: 10.1007 / s00586-009-1257-5. Magnetic resonance imaging assessment of trunk muscles during prolonged bed rest / J. A. Hides, D. L. Belavý, W. Stanton [et al.] // Spine. - 2007. - Vol. 32 (15). - Р. 1687-1692. - DOI: 10.1097 / BRS.0b013e318074c386. Parkkola R.
  • Magnetic resonance imaging of the discs and trunk muscles in patients with chronic low back pain and healthy control subjects / R.
  • Parkkola, U. Rytokoski, M. Kormano // Spine. - 1993. - Vol. 18 (7). - P. 830-836.
  • Jones D. A. Physiological changes in skeletal muscle as a result of strength training / D. A. Jones, O. M. Rutherford, D. F. Parker // Q. J. Exp. Physiol. - 1989. - Vol. 74. - P. 233-256.Lexell J. Human aging, muscle mass, and fiber type composition / J. Lexell // J. Gerontol A Biol. Sci. Med. Sci. — 1995. — Vol. 50. — P. 11–16.
  • Lexell J. Human aging, muscle mass, and fiber type composition / J. Lexell // J. Gerontol A Biol. Sci. Med. Sci. — 1995. — Vol. 50. — P. 11–16.
  • Computed tomography of the human skeletal muscular system / J. A. Bulcke, J. L. Termote, Y. Palmers, D. Crolla // Neuroradiology. — 1979. — Vol. 17 (3). — P. 127–136.
  • CT imaging of trunk muscles in chronic low back pain patients and healthy control subject / L. A. Danneels, G. G. Vanderstraeten, D. C. Cambier [et al.] // Eur Spine J. — 2000. — Vol. 9 (4). — P. 266–272.
  • Are MRI-defined fat infiltrations in the multifidus muscles associated with low back pain? / P. Kjaer, T. Bendix, J. S. Sorensen [et al.] // BMC Med. — 2007. —Vol. 5. — Article 2. — DOI: 10.1186/1741-7015-5-2.
  • Оценивания паравертебральных мягких тканей с помощью компьютерной томографии / А. Г. Скиданов, А. Г. Аврунин, М. Ю. Тимкович [и др.] // Ортопедия, травматология и протезирование. - 2015. - № 3 - С. 61-65. - DOI: 10.15674 / 0030-59872015361-64.
  • Пат. 111269 UA, МПК A61B 6/03, G06T 7/40, G06F 15/18. Способ определения структуры паравертебральных мышц с помощью компьютерной томографии / А. Радченко, А. Г. Скиданов, А. Г. Аврунин [и др.]. - № а201410285; заявл. 19.09.14 .; опубл. 10.02.15., Бюл. № 3.
  • Дзерович Н. И. саркопения и остеопороз у женщин старших возрастных групп: механизмы развития, диагностика, профилактика и лечение: дис. ... д-ра мед.наук / Н. И. Дзерович. - Киев, 2016. - 273 с. Состояние скелетной мышечной ткани у украинских женщин постменопаузального возраста / В. Поворознюк, Н. И. Дзерович, А. С. Белинская, А. А. Паламарчук // Травма. - 2015. - Т. 16, № 3. - С. 28-32.