ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ДИНАМИКА ОКОСТЕНЕНИЯ

Журнал анатомии и гистопатологии. – 2015. – Т. 4, № 1
УДК 611.717.4–053.3
© Л. А. Алексина, 2015
ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ДИНАМИКА
ОКОСТЕНЕНИЯ ПРОКСИМАЛЬНЫХ ОТДЕЛОВ
ПЛЕЧЕВЫХ КОСТЕЙ
Л. А. Алексина
ГБОУ ВПО “Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им.
акад. И. П. Павлова” Минздрава России, г. Санкт-Петербург, Россия
На основании изучения 1175 рентгенограмм плечевых костей лиц обоего пола в возрасте от рождения до 18 лет, а также гистотопограмм проксимальных отделов плечевых костей от 21 трупа установлены
сроки появления точек окостенения, показана динамика синостозирования, отмечен полиморфизм степеней синостозирования в каждой возрастной группе. Полное закрытие зон роста наблюдалось к 16 годам у
всех девушек и к 18 годам у всех юношей.
Ключевые слова: плечевая кость, сроки окостенения.
© L. A. Aleksina, 2015
Pavlov First Saint Petersburg State Medical University
Age-Related Features and Ossification Dynamics of Proximal Parts of Humerus
Time of appearance of ossification points has been determined, based on the study of 1175 humerus
roentgenograms of both sexes between the ages of birth to 18 years and humerus’ proximal part histotpograms
belonging to 21 corpse. The dynamics of ossification has been demonstrated, polymorphism of ossification degree
was observed in each age group.
Keywords: humerus, terms of ossification.
Введение
В настоящее время при всей, казалось бы, полноте наших сведений о костях, мы еще недостаточно знаем их возрастные и индивидуальные особенности.
Однако именно их выяснение приобретает в настоящее время первостепенное
значение в связи с изменяющимися условиями окружающей среды, ускоренным
темпом трудовой деятельности, возросшей психоэмоциональной нагрузкой и
другими факторами, действующими на
организм [3].
Анализ литературы по возрастной
остеологии [1, 2, 4] показал, что авторы,
подробно описывая сроки появления ядер
окостенения, время наступления синостозов, указывают лишь крайние и средние
сроки завершения синостозирования, не
описывают его динамику, не проводят количественную оценку этого процесса с
учетом возрастных, половых и индивидуальных особенностей.
Знание сроков окостенения длинных трубчатых костей в обычных условиях жизнедеятельности современных людей особенно ценно, так как они являются
показателями биологического возраста и
физического развития детей и подростков. Оценка скелетной зрелости может
найти применение при определении степени соматической зрелости и при про38
гнозировании длины тела.
Цель исследования заключалась в
выявлении закономерностей синостозирования проксимальных концов плечевых костей современного человека с учетом факторов возрастной, половой и индивидуальной изменчивости.
Задачи исследования состояли в определении сроков появления точек окостенения, изучении динамики синостозирования и сроков его завершения.
Материал и методы исследования
Методом рентгенографии изучено
1175 плечевых суставов у лиц обоего пола
в возрасте от рождения до 25 лет. Для
уточнения морфологических возрастных
изменений в зонах роста и выяснения локальных особенностей синостозирования
изучены гистотопограммы концов длинных трубчатых костей, взятых от 21 трупа
людей в возрасте от рождения до 18 лет,
погибших от несчастных случаев и не
страдавших
заболеваниями
опорнодвигательного аппарата.
Количественная оценка степени синостозирования длинных трубчатых костей проводилась по балльной системе,
предложенной Б.А.Никитюком (1971):
0 баллов – метаэпифизарная зона открыта полностью; 1 балл – начало синостозирования, открыто менее половины
Л. А. Алексина
Рис. 1. Фото с рентгенограммы грудной
клетки новорожденного мальчика. Видны
ядра окостенения в головках плечевых костей.
Рис. 2. Проксимальный отдел плечевой кости
девочки в возрасте 1 года. Центры окостенения в головке плечевой кости и в большом
бугорке. Фото с гистотопограммы. Окр. гематоксилином и эозином. Ув. ×3.
протяжения зоны; 2 балла – синостозирование охватило от половины до двух
третей зоны роста; 3 балла – синостозирование заняло почти всю метаэпифизарную зону, по краям которой сохранились свободные от костной ткани участки;
4 балла – синостозирование закончено,
на месте метаэпифизарного хряща остается участок склерозированной кости в виде
белой полоски; 5 баллов – зона склероза
на месте метаэпифизарной линии не определялась.
Используемый нами метод балльной оценки синостозирования позволил
определить долю обследованных (p±sp%)
с различной степенью синостозирвания.
Определение среднего балла синостозирования и его ошибки дало возможность
построить графики, отражающие динамику синостозирования проксимальных
концов плечевой кости.
Наряду с количественной оценкой
окостенения длинных трубчатых костей,
проведено гистологическое изучение зон
роста. После декальцинации изготовлялись целлоидиновые блоки и производились серийные срезы толщиной 15 мкм.
Срезы окрашивали гематоксилином и эозином, по Ван Гизону, Шиффу, Кроссману, альциановым синим, а также применялся метод «четверной» окраски костной и хрящевой тканей по Н.Н. Румянцеву.
ния определялась у 24% обследованных, а
у новорожденных мальчиков – у 20%
(рис. 1).
К одному году уже у всех обследованных в головке плечевой кости имелось
достаточно выраженное ядро окостенения
(рис. 2). В этот же срок на гистологических препаратах обнаруживались мелкие множественные точки окостенения в
большом бугре плечевой кости. В хряще
большого бугорка можно видеть огромное
количество сосудов, вокруг которых располагались гипертрофированные и гибнущие хондроциты. Межклеточное вещество в этих зонах окрашивалось гематоксилин–эозином в синий цвет, что свидетельствует о большом содержании в этих
участках кальция. Процесс оссификации
бурно распространяется из центра окостенения во всех направлениях. Со стороны хряща головки в метаэпифизарный
хрящ вдаются сосудистые почки, а со стороны метафиза идет активный процесс
резорбции гипертрофированных хондроцитов и образование кости (рис. 3).
В возрасте 1 года и 10 месяцев имеются уже полное окостенение головки и
большого бугра плечевой кости, между
которыми остается прослойка хрящевой
ткани (рис. 4). Хондроциты в этой области различной величины. Ближе к очагам
окостенения они гипертрофированы и
гибнут в результате врастания в них капилляров. Межклеточное вещество базофильно. В центре хрящевой прослойки
располагаются мелкие клетки вытянутой
и округлой формы. О бурно протекающем
процессе оссификации свидетельствует
Результаты и их обсуждение
В хрящевой головке плечевой кости
новорожденных девочек точка окостене-
39
Возрастные особенности и динамика окостенения проксимальных отделов плечевых костей
Рис. 3. Проксимальный отдел плечевой кости
девочки в возрасте 1 года. Участок метаэпифизарного хряща с капиллярами, разрушающими гипертрофированные хондроциты. Окр. гематоксилином и эозином. Ок. 10,
об. 20.
Рис. 4. Проксимальный отдел плечевой кости
девочки в возрасте 1 года 10 мес. Фото с гистотопограммы. Окр. гематоксилином и эозином. Ув. ×2.5.
наличие остатков хрящевой ткани, окруженных новообразованной костной тканью. На границе метаэпифизарного хряща и хрящевой части эпифиза располагается большое количество кровеносных
сосудов разного калибра, некоторые из
них проникают в метаэпифизарный хрящ
до зоны гипертрофированных клеток.
Врастающие сосуды сопровождаются периваскулярными клетками, которые,
попадая в среду действия факторов остеогенеза (близость хряща, оксибиотический
тип обмена и др.), индуцируются к пролиферации и дифференцировке в остеогенные. Хондроциты разрушаются, появляются бесклеточные зоны или зоны с
остатками разрушенных хондроцитов.
Более темная, фиолетовая окраска этих
участков указывает на их большую кальцификацию. Очаги дезорганизации в метаэпифизарном хряще в большом количестве встречаются в его центральных отделах и проходят через всю толщу метаэпифизарного хряща. Рентгенологически
они выявляются в виде тени, соединяющей метафиз c эпифизом.
Такие участки мы считали местом
начала синостозирования. При изучении
большого числа рентгенограмм плечевого
сустава детей в возрасте 2–3 лет в отдельных случаях можно было наблюдать начало синостозирования со степенью 1
балл (табл. 1, 2).
В возрасте 3 лет метаэпифизарный
хрящ проксимального отдела плечевой
кости представлен большими по размеру
хондроцитами, главным образом, гипертрофированными. Со стороны эпифиза
капилляры глубоко вдаются в метаэпифизарный хрящ, в котором появляются
очаги дезорганизации. Местами кровеносные сосуды костного мозга заходят в
зону резервного слоя метаэпифизарного
хряща. В таких участках хондроциты гибнут, инкапсулируются, а затем окостеневают. Таким образом, происходит увеличение костных балок эпифиза. Со стороны метафиза капилляры разрушают хондроциты, и идет обычный энхондральный
остеогенез.
До 4–6 лет костное ядро головки и
большого бугорка плечевой кости разделены хрящом. Слияние очагов окостенения начинается со стороны суставной поверхности. Сформированный костный
эпифиз отделяется от метафиза метаэпифизарным хрящом, в котором происходит
перестройка (рис. 5).
В возрасте 5 лет в метаэпифизарном
хряще преобладают зрелые хондроциты,
расположенные плотными столбиками с
небольшими вертикальными рядами
межклеточного вещества с резко базофильной его окраской. В зоне покоящегося хряща видны отдельные очаги энхондрального остеогенеза. В центральных отделах метаэпифизарного хряща отмечаются очаги деструкции и бесклеточные
участки. С возрастом увеличивается число
и размер подобных очагов окостенения в
метаэпифизарном хряще, который постепенно истончается и пронизывается увеличивающимися в количестве участками
энхондральной кости (рис. 5).
Рентгенологически это проявляется
в появлении тени в зоне хряща, что мож-
40
Журнал анатомии и гистопатологии. – 2015. – Т. 4, № 1
Таблица 1.
Распределение (%) девочек с различной степенью синостозирования в
проксимальном отделе плечевой кости
Возраст
Число наблюдений
До 1 г.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
39
34
38
25
25
17
19
13
13
7
14
7
15
16
16
14
9
15
6
8
9
6
8
14
11
11
0
100
100
84±6
60±10
24±9
47±12
26±10
15±10
15±10
14±13
Степень синостозирования в баллах
1
2
3
4
16±6
40±10
76±9
41±12
68±11
62±13
62±13
58±19
29±12
29±17
40±13
31±2
25±11
12±8
6±5
23±12
23±12
14±13
71±12
57±19
33±12
32±12
31±12
9±12
5
14±13
14±13
20±10
31±12
38±12
42±13
7±6
6±6
6±6
29±12
78±14
54±13
50±20
50±18
44±17
33±19
37±17
35±13
27±13
27±13
22±14
46±13
50±20
50±18
56±17
67±19
63±17
65±13
73±13
73±13
Таблица 2.
Распределение (%) мальчиков по степеням синостозирования в
проксимальном отделе плечевой кости
Возраст
Число наблюдений
до 1 г.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
69
57
35
36
26
21
32
28
26
21
18
20
21
23
18
22
16
22
25
14
21
14
26
22
24
29
0
100
100
100
72±7
58±10
48±11
37±9
18±7
27±8
19±9
6±5
10±7
Степени синостозирования в баллах
1
2
3
4
28±7
42±10
52±11
57±9
75±8
58±10
62±11
50±12
45±11
38±11
39±10
28±11
18±8
6±4
7±5
15±7
19±9
44±12
45±11
38±11
39±10
28±11
18±8
5±5
25±8
28±11
54±11
37±12
32±10
11±7
23±9
50±13
50±11
80±8
57±13
48±11
64±13
46±10
41±10
46±10
35±9
5
13±8
18±8
20±8
43±13
52±11
36±13
54±10
59±10
54±10
65±9
41
Л. А. Алексина
А
Б
В
Рис. 5. Проксимальный отдел плечевой кости девочки в возрасте 5 лет. А – начало синостоза
головки с большим бугорком. Фото с гистотопограммы. Окр. гематоксилином и эозином. Ув.
×2. Б – врастание капилляров со стороны метафиза в гипертрофированные хондроциты.
Окр. гематоксилином и эозином. Ок. 10, об. 10. В – участки нерассосавшегося хряща и новообразованные костные балки. Окр. гематоксилином и эозином. Ок. 10, об. 10.
А
Б
Рис. 6. Проксимальный отдел плечевой кости девочки в возрасте 7 лет. А – фото с гистотопограммы. Окр. гематоксилином и эозином. Ув. ×2. Б – участок метаэпифизарного
хряща с капиллярами, разрушающими гипертрофированные
хондроциты. Окр. гематоксилином и эозином. Ок. 10, об. 20.
но оценить в баллах. Начиная с пятилетнего возраста, наряду со степенями синостозирования 0 и 1 балл, можно видеть
синостозирование со степенью 2 балла.
В возрасте 7 лет в метаэпифизарном
хряще преобладают молодые хондроциты, активно делящиеся и образующие
большие изогенные группы, между которыми располагается межклеточное вещество, уже не имеющее четкой вертикальной ориентации. В нем появляется неоднородность окраски, некоторая волнистость. В центральных отделах продолжают встречаться очаги деструкции. Со
стороны эпифиза в хрящ открываются
лакуны, заполненные кровью. Вблизи их
хондроциты инкапсулируются. Прилежащее к костным балкам эпифиза основное вещество хряща также окрашивается
в фиолетовый цвет, что свидетельствует о
42
его кальцификации. По всей протяженности костного эпифиза в сторону хряща
вдаются различной величины базофильно окрашиваемые очаги деструкции, в которых отсутствуют клетки. Постепенно в
метаэпифизарном хряще проксимального
отдела плечевой кости изменяется соотношение клеток и межклеточного вещества (рис. 6).
В 8–10-летнем возрасте столбики
хондроцитов ориентированы по длинной
оси кости и разделены более широкими,
чем величина изогенных хрящевых клеток, прослойками гомогенного основного
вещества. Слой покоящегося хряща представлен молодыми хондроцитами, ориентированными, главным образом, вдоль
эпифиза. Со стороны метафиза идет активный остеогенез, о чем свидетельствует
наличие “нерассосавшейся” хрящевой
Возрастные особенности и динамика окостенения проксимальных отделов плечевых костей
Рис. 7. Фото с рентгенограммы плечевого
сустава мальчика в возрасте 11 лет. Синостозирование со степенью в 2 балла.
А
Б
В
Рис. 8. Проксимальный отдел плечевой кости мальчика в возрасте 15 лет. А – фото с гистотопограммы. Окр. гематоксилином и эозином. Ув. ×3.5 раза. Б – тяж кальцинированного
основного вещества, направляющийся от метафиза к эпифизу. Окр. гематоксилином и эозином. Ок. 7, об. 10. В – участок деструкции, идущий от эпифиза к метафизу. Окр. гематоксилином и эозином. Ок. 7, об. 10.
ткани, окруженной костными балками. Со
стороны костного эпифиза также идет образование костной ткани, но по лакунарному типу.
В 11-летнем возрасте метаэпифизарный хрящ представляется дезорганизованным. Широкие тяжи межклеточного
вещества фиолетового цвета (усиленная
кальцификация) проходят через весь метаэпифизарный хрящ в продольном направлении. Колонки зрелых и гипертрофированных хондроцитов сдавлены по
бокам.
Рентгенологически в этом возрасте у
мальчиков в 45% случаев отмечается синостозирование со степенью 2 балла, а у
девочек появляется синостозирование со
степенью 3 балла (рис. 7).
Случаи наиболее раннего завершения синостозирования (4 балла) отмечались, начиная с 12 лет у девочек и с 14 лет
у мальчиков (табл. 1, 2).
В 13-летнем возрасте метаэпифизарный хрящ активен не на всем протяжении. Центральные его участки представлены сильно минерализованным
межклеточным веществом, в которое
врастают кровеносные сосуды, и продол-
жается энхондральный остеогенез.
В 15 лет клетки резервного хряща, за
счет которого, в основном, происходит
рост кости в длину, почти полностью отсутствуют. Тяжи кальцинированного основного вещества соединяют метафиз с
эпифизом. В отдельных зонах развивается энхондральный остеогенез. Явления
деструкции более выражены в средней
части хряща (рис. 8).
На рентгенограммах плечевого сустава лиц обоего пола, начиная с 16 лет,
наряду с синостозированием метаэпифизарного хряща со степенью 4 балла, можно видеть синостозирование со степенью
5 баллов, когда зона склероза исчезла
полностью (табл. 1, 2).
В 18-летнем возрасте у всех обследованных наблюдается полностью окостеневший проксимальный отдел плечевой
кости. Между костными балками эпифиза
располагаются клетки желтого костного
мозга, между балками метафиза – как
красный, так и желтый костный мозг. На
гистотопограмме четко видна граница
между эпифизом и метафизом, по форме
напоминающая очертания метаэпифизарного хряща (рис. 9).
.
43
Журнал анатомии и гистопатологии. – 2015. – Т. 4, № 1
мечается в 11–14 лет у девочек и в 12–15
лет у мальчиков (табл. 1, 2).
В результате проведенных исследований установлено, что синостозирование
представляет собой длительный процесс,
протекающий на протяжении 16–18 лет.
Список литературы
1.
Рис. 9. Проксимальный отдел плечевой кости девочки в возрасте 18 лет. Синостозирование завершено. Фото с гистотопограммы.
Окр. гематоксилином и эозином. Ув. ×1.5
раза.
Таким образом, к 16 годам у всех девушек и к 18 годам у всех юношей завершается синостозирование проксимального отдела плечевой кости.
Анализ степени синостозирования в
каждой возрастно-половой группе показал большие индивидуальные особенности этого процесса. Наибольший полиморфизм степени синостозирования от-
44
Дьяченко В. Л. Рентгеноостеология: норма
и варианты костной системы в рентгеновской изображении / В.Л. Дьяченко. М.,
1954.
2. Лагунова И. Г. Рентгеноанатомия скелета
/ И.Г. Лагунова. М.: Медицина, 1981. 368 с
3. Никитюк Б. А. Факторы роста и морфофункционального созревания организма /
Б.А. Никитюк. М.: Наука, 1978. 145 с.
4. Садофьева В. И. Нормальная рентгеноанатомия костно-суставной системы детей
/ В.И. Садофьева. М.: Медицина, 1990. 94
с.
Информация об авторе
Алексина Людмила Арсентьевна – д-р мед.
наук, профессор, профессор кафедры клинической
анатомии и оперативной хирургии им. проф. М. Г.
Привеса ГБОУ ВПО «Первый Санкт-Петербургский
государственный медицинский университет им. И.
П. Павлова» Минздрава России. 197022, г. СанктПетербург, ул. Льва Толстого, д. 6/8.
[email protected]
Поступила в редакцию 18.02.2015 г.