Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

МИНЕРАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ КОСТЕЙ СКЕЛЕТА, МАССА МЫШЦ И ПРОБЛЕМЫ ПРОФИЛАКТИКИ ПЕРЕЛОМОВ

Свешников А. А.,

Глава 13. ПОРОГОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ МИНЕРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ КОСТЕЙ СКЕЛЕТА И ЧАСТОТА ПЕРЕЛОМОВ. Свешников К.А.

Остеопороз является широко распространенным заболеванием с такими симптомами, как боль и переломы. При малоподвижном образе жизни он встречается в 74 % случаев, у занятых физической работой – в 23 %. [265]. У мужчин и женщин, страдающих остеопорозом, костная масса и минеральная плотность компактной кости меньше на 14?26 %. Остеопороз является причиной 20 % всех переломов длинных костей и 25 % позвоночника [275]. В 65 лет 50–84 % женщин имеют в позвоночнике содержание минералов ниже порогового значения, а в 85 лет – фактически все [124, 265, 336].

Широкое применение в клинической практике многих стран методов одно- и двухфотонной, рентгеновской двухэнергетической абсорбциометрии позволило накопить обширный материал о пороговых величинах минеральной плотности костей (МПК) скелета, ниже которых возникают перелома и, таким образом, вплотную подойти к решению проблемы профилактики переломов у женщин после 45 лет и у мужчин после 60 лет [333].

Основное число переломов происходит в местах расположения трабекулярной кости, хотя её в скелете сравнительно мало – 20 % (80 % – компактная кость; табл. 13.1), но она очень чувствительный показатель изменения костных минералов, так как в ней быстрее протекают обменные процессы, она имеет большую поверхность, близко к ней расположены клетки костного мозга, здесь лучше васкуляризация [332]. По этой причине трабекулярная кость является наиболее чувствительным индикатором изменения содержания костных минералов [336]. У женщин потеря МПК в этих костях в три раза большая, чем у мужчин.

Пристальное внимание к содержанию минералов в указанных участках скелета обусловлено тем, что механическая прочность кости на 80–90 % зависит от МПК и на 10–20 % – от других факторов: строения кости, способности восстанавливаться после микропереломов, состояния коллагенового матрикса и костного мозга [261]. Для возникновения переломов имеет значение и то, что в трабекулярной кости (в возрасте 35 лет) 60 % минеральных веществ, а в компакт-
ной – 68 %. Преимущественная убыль МПК в трабекулярной кости (в основном у женщин) влияет на прочность кости в целом и на чувствительность к переломам.

Таблица 13.1

Содержание (%) трабекулярной и компактной кости
в костях скелета человека

По мере старения происходит резорбция не только трабекулярной кости, но и истончение кортикального слоя [162]. В некоторых местах трабекулярная кость исчезает полностью, пустоты замещаются жиром, происходит уменьшение гемапоэтической ткани в костном мозге [233]. Уменьшается величина отношения костной ткани к костному мозгу (активный костный мозг и жировая ткань). Однако отношение минеральные вещества/органический матрикса остается неизменным, не нарушается химическое строение минералов. С возрастом несколько перестраивается геометрия кости: увеличивается диаметр и площадь сечения, меняется модуль эластичности и прочности [333]. Так компенсируется уменьшение костной массы [233].

В 40 лет у мужчин (по сравнению с 35 годами) убыль МПК в трабекулярной кости концевого скелета составляет 5 %, у женщин – 8 %. У 50-летних женщин количество МПК в позвоночнике меньше на 12 %, в компактной кости – на 4,5 %. В 60 лет потеря минеральных веществ в трабекулярной кости обусловлена существенным снижением физической активности [233].

Факторы риска, предикторы переломов, пороговые значения МПК. Фактор риска перелома определяется как признак, связанный с повышенной вероятностью наличия заболевания. Факторы разделяются на костные (сниженная костная масса, накопление микротравматических повреждений, потеря сцепленности трабекул) и внекостные (например, склонность к падениям).

Многочисленные исследования убедительно доказали, что МПК является главной детерминантой механических свойств костной ткани и на 75–80 % определяет её прочность. Риск перелома непосредственно связан с абсолютными значениями МПК позвоночника и шейки бедренной кости, в силу чего данные костной денситометрии – единственного метода, позволяющего определить степень остеопении и остеопороза, могут служить предикторами перелома [12]. Риск перелома увеличивается с возрастом, а их высокая частота у пожилых людей тесно коррелирует с низкими показателями МПК. Важно определить тот уровень снижения МПК, который действительно увеличивает риск перелома. Первый шаг в этом направлении был сделан с введением понятия «порога перелома». Он был определен эмпирически как уровень МПК для данной скелетной области, ниже которого становятся возможны нетравматические переломы. Было отмечено, что 95 % переломов позвоночника и шейки бедра происходит у пожилых людей обоих полов при уровне МПК поясничного отдела позвоночника ниже 1,0 г/см2, а шейки бедренной кости – 0,750 г/см2. Интересно, что эти показатели примерно соответствуют нижней границе нормального распределения уровней костной плотности, т.е. на 2SD ниже средних значений МПК у молодых взрослых мужчин и женщин. Это понятие порога хорошо согласуется с критериями ВОЗ, которые определяют остеопороз как снижение МПК на 2,5SD и более. Начиная с порогового уровня, дальнейшее снижение МПК сопряжено с экспоненциальным ростом частоты переломов. Достаточно сказать, что риск перелома бедра возрастает в 2–3 раза при каждом снижении МПК на одно стандартное отклонение (SD) от нормы (по Т-критерию) [20].

У лиц пожилого возраста переломы проксимальной трети бедренной кости возникают в 87 % случаев в результате падений на бок и спину с высоты роста. Падение со стула или кровати дают 8 % переломов. У 20 % пострадавших были переломы и других локализаций. Причины падений заболевания – сердечно-сосудистые, нервно-мышечные, опорно-двигательные, обусловленные нарушением зрения и случайные.

Особенности возникновения переломов при остеопорозе. Для остеопороза наиболее характерны переломы позвоночника, дистальной трети костей предплечья и проксимальной трети бедренной кости, хотя при значительном снижении МПК возможны переломы любой локализации.

Переломы, связанные с остеопорозом, имеют ряд особенностей. Главная их черта – возникновение при низкой массе минералов [60, 103]. Вследствие этого они обычно возникают при минимальной нагрузке (падение с высоты, не превышающей собственный рост, неловкое движение) или даже без видимой причины. Исследования показали, что такие воздействия в норме не должны приводить к повреждению кости. К другим особенностям остеопорозных переломов относятся: локализация главным образом в областях с преимущественно трабекулярной костью, повышенная частота у женщин по сравнению с мужчинами. Число переломов, обусловленных остеопорозом, трудно подсчитать точно, но подавляющее большинство из них, возникших в возрасте после 50 лет при минимальной травме, относятся к остеопорозным.

Переломы появляются при уменьшении МПК на 13,7–23 %. В возрасте 60–80 лет снижение МПК составляет 20–25 %. У лиц с переломами, эта величина ниже еще на 10–15 % [136] . Риск при такой плотности МПК возрастает в 10–20 раз по сравнению с возрастным контролем.

Переломы в отдельных костях скелета. Лучевая кость. В метафизе, на расстоянии 5 мм от радиоульнарного сочленения, находится 60 % трабекулярной кости. Средняя величина потери МПК (по сравнению с 21–25 годами) у мужчин составляет 0,73 % за год, у женщин – 1,06 %. Переломы впервые возникают у мужчин при величине МПК 0,50 г/см2, у женщин – 0,45 г/см2 (величина снижения – 20–30 % по сравнению с 21–25 годами и на 3–6 % по сравнению с женщинами такого же возраста, но без переломов). У женщин в возрасте
62–79 лет МПК снижена на 21 % (в диафизе, на границе нижней и средней третей, – 14 % [172]). Значительное число переломов
(60–110 на 1000) происходит при снижении МПК на 36–50 % [332].

При отсутствии рентгеновского костного денситометра измерение содержания минералов можно сделать на анализаторе минералов (остеоденситометре) на расстоянии 5 мм от сустава и получить представление о пороговой величине в позвоночнике: при содержании минералов в лучевой кости, равном 325 мг/см2, убыль в позвоночнике – 23 % [134].

Переломы позвонков. Изменения позвоночного столба при остеопорозе имеют ряд важных диагностических особенностей. Тела позвонков способны постепенно накапливать изменения (остеопорозного характера), поэтому переломы обычно возникают не одномоментно, а в течение довольно продолжительного времени, проявляясь в виде деформаций, нарастающих по мере снижения МПК. Хотя переломы позвонков являются одними из наиболее распространенных переломов при остеопорозе, наши знания об их эпидемиологии остаются неполными, что обусловлено двумя главными причинами. Во-первых, около одной трети таких переломов не проявляется клинически, и поэтому для точной оценки их распространенности требуются массовые денситометрические обследования. Во-вторых, до недавнего времени не было выработано единых критериев для диагностики переломов позвонков по рентгенографическим признакам. В связи с этим при описании рентгенограмм пользовались таким условным определением, как «деформация позвонка», оставляя термин перелом для очевидных случаев.

Первый пик переломов бывает у детей и подростков. Переломы возникают, как правило, в результате травмы (спортивной или транспортной) как следствие того, что минерализация скелета в период полового созревания отстает на 1–2 года. Второй пик обусловлен уже развившимся остеопорозом. Эта точка зрения подтверждается многочисленными исследованиями, продемонстрировавшими значительную распространенность остеопороза среди лиц с переломами, особенно в старших возрастных группах. Чаще возникают клиновидные переломы, число поперечных составляет лишь 11 %. При снижении МПК на 36 % переломы происходят в 48 % случаев [136]. В 60–80 лет число переломов в 7–8-м грудных позвонках составляет 12–14 %, во 2–4 – поясничных – 75 % [287], так как поясничный отдел позвоночника подвергается наибольшей нагрузке и в то же время наименее устойчив. Повреждения – самые тяжелые.

Для диагностики и прогноза важно определение массы минералов в каждом позвонке, так как их прочность снижается пропорционально изменению массы минералов и в меньшей мере зависит от плотности только трабекулярной кости. Одновременное определение минеральной плотности применяется лишь для того, чтобы свести до минимума ошибку [234]. Масса минералов, при которой возникают переломы у мужчин, составляет 20,939 г, ей соответствует плотность 0,970 г/cм2. У женщин эти величины равны соответственно 17,010 г и 0,956 г/см2 [209].

Механическая прочность тела позвонка в 80 лет уменьшается в 2,6 раза, трабекулярной кости – в 4 раза. МПК может быть поэтому использована как непрямой показатель изменения компрессионной прочности (зависимость между МПК и прочностью прямолинейная до величины 2,2 г/см [188].

На массу минеральных веществ в позвонках и, следовательно, на их прочность влияет гормональный статус. Так, например, в течение 2-3 лет после менопаузы потеря минералов в поясничных позвонках составляет 6 % в год. Поэтому у женщин 50–79 лет 95 % переломов происходит при количестве минералов 16,8–10,9 г, которому соответствует плотность 0,925–0,595 г/см2 [298]. Уменьшение массы минералов в позвонках ведет к тому, что у женщин 51–65 лет в 6 раз больше переломов, чем у мужчин, а после 70 лет – в два раза [246]. Подобное соотношение не случайно, так как у женщин на 30 % меньше минералов. За жизнь у них масса минералов уменьшается на 42 %, а у мужчин только на 10 % [298].

Бедренная кость: проксимальная треть. L. Melton [246] показал, что у пожилых женщин 90 % переломов проксимальной трети бедренной кости, ассоциированы с остеопорозом, а у пожилых мужчин – 80 %.

Статистически достоверная убыль минералов отмечена у мужчин и женщин в возрасте 51–60 лет [316]. В 60 лет число переломов шейки у женщин составляет 10–15 % от общего числа переломов в данном возрасте. После 65 лет эта цифра возрастает до 16–21 % главным образом за счет переломов вертелов. На протяжении последующих 10 лет число переломов удваивается, а в межвертельной области утраивается. В 75 лет суммарное число переломов составляет 25 % от общего числа переломов в этом возрасте [177].

Потеря минеральных веществ в шейке в возрасте 70–80 лет составляет 20–25 %, в пространстве Варда – 35 %. У лиц с переломами эти величины ниже на 25–30 %, чем у лиц аналогичного возраста, но без переломов. Переломы вертелов возникают при еще большей величине деминерализации. При снижении МПК на 45 % риск переломов возрастает в 10–20 раз [136, 238]. Величина МПК в шейке уменьшается за жизнь на 53 %, а в межвертельной области на 58 %. После 80 лет у 1 % женщин и 0,5 % мужчин переломы бывают ежегодно, 95 % переломов происходит при величине
0,800 г/см2 [304].

У женщин в возрасте после 70 лет переломы проксимальной трети бедренной кости встречаются в 2 раза чаще, чем у мужчин. Смертность при этих переломах в течение первого года составляет около 50 %. Ежегодно на поддержание здоровья таких лиц в США тратится 7 млрд долларов [292]. Большая трудность лечения и высокая его стоимость дают основания считать их важнейшими при остеопорозе.

Пяточная кость. Пяточная кость содержит 90 % трабекулярной кости и этим существенно отличается по строению от длинных костей. У мужчин статистически достоверное уменьшение массы минералов наблюдается в 61–70 лет, у женщин – на 10 лет раньше. Пороговые значения составляют 0,400–0,370 г/см2. Имеются также данные о числе переломов в условиях остеопороза. Так, при МПК, равной 0,500 ± 0,029 г/см2, вероятность переломов составляет 0,03 % за год, при 230 ± 0,029 г/см2 число случаев – 65 на 1000. При 0,200 ± 0,019 г/см2 –
140, при 0,175 ± 0,021 г/см2 – 150 и при 0,150 ± 0,014 г/см2 – 130 переломов на 1000 [298].

В табл. 13.2 представлены сводные данные о пороговых величинах МПК и числе переломов в костях скелета.

Суммарное количество минеральных веществ в скелете также может указывать на возможность появления переломов в костях скелета (табл. 13.3). Так, при уменьшении массы минералов у мужчин на 7 % отмечаются переломы лучевой кости в типичном месте, на 10 % – переломы позвоночника, на 16 % – переломы проксимальной трети бедренной кости. У женщин эти переломы возникают при снижении минералов соответственно на 16, 18 и 23 %. Риск серьезно возрастает при потере массы кости на 20 %. Такие переломы чаще всего возникают от незначительных механических воздействий (хрупкие переломы). При остеопорозе убыль массы минералов в скелете чаще всего составляет у мужчин – 23 %, у женщин – 28 % [238].

Таблица 13.2

Пороговые величины минеральной плотности (МПК) в костях скелета

В возрасте 90 лет риск переломов шейных позвонков и большого вертела у женщин составляет 25 %, у мужчин – 10 %. Ежегодно у женщин происходит в 4–10 раз больше переломов шейки бедренной кости, большого вертела и переломов Коллиса. Переломы вертелов составляют 51,5 % от числа переломов бедренной кости.

При остеопорозе МПК отдельных частей скелета снижена следующим образом:

1) мужчины: кости черепа – 28 %, верхние конечности – 17 %, нижние конечности – 18 %, туловище – 37 %. Если величину МПК в туловище принять за 100 %, то убыль минералов из ребер составляет 22 %, костей таза – 35 %, позвоночника – 43 %;

2) женщины: снижение составило: кости головы – 28 %, верхние конечности – 15 %, нижние конечности – 25 %, туловище – 32 % (ребра – 28 %, таз – 34 %, позвоночник – 38 %) [238].

Таблица 13.3

Возрастные изменения суммарного количества минеральных веществ (г) в скелете, пороговая масса минералов
и число переломов (М ± SD)

Сделаны также наблюдения за возрастными изменениями суммарного количества только кальция (измерения сделаны методом нейтронно-активационного анализа). У лиц в 35–50 лет потеря составляла 0,19 % за год, после 50 лет – 0,87 % [164]. При остеопорозе суммарная величина кальция у женщин составляет 628 ± 8,7 г (нор-
ма – 836 ± 6,1 г) [165].

Факторами риска переломов, не связанными с минеральной плотностью, являются: пожилой возраст, отягощенная наследственность, чрезмерная подверженность падениям и анамнез перенесенных переломов в возрасте старше 40 лет. Если принять число переломов у женщин в 40 лет за 100 %, то к 60 годам оно увеличивается в 10 раз. В 70 лет переломы Коллиса составляют 50 %. У мужчин в этом возрасте они появляются только при сильных механических воздействиях.

В средней полосе России средняя частота переломов шейки бедренной кости составляет 67–77 для женщин и 40–45 для мужчин на 10 000 населения. В Тюмене у мужчин частота переломов проксимальной трети бедра составляет 78,8 на 100000, в Екатеринбур-
ге – 78,6. У женщин в Тюмене частота переломов проксимальной трети бедренной кости – 122,5 на 100000 населения. [5].

В возрасте 90 лет риск переломов шейных позвонков и большого вертела у женщин составляет 25 %, у мужчин – 10 %. Ежегодно у женщин происходит в 4–10 раз больше переломов шейки бедренной кости, большого вертела и переломов Коллиса. Переломы вертелов составляют 51,5 % от числа переломов бедренной кости.