Формирование детского позвоночника при нормальном развитии

особенности анатомического строения и функции детского позвоночника

Формирование детского позвоночника при нормальном развитииПозвоночник является сложным в анатомо-функциональном отношении отделом опорно-двигательного аппарата человека. Полноценное осуществление многообразных функций (опорной, двигательной, защитной для спинного мозга) обеспечивается выработавшимся в процессе филогенеза определенным строением позвонков, межпозвоночных дисков и связочного аппарата. Отклонения в строении этих компонентов позвоночного столба сопровождаются выраженными в большей или меньшей степени изменениями функциональных возможностей последнего и снижением порога сопротивляемости воздействию различных повреждающих факторов.

Формирование позвоночника в онтогенезе занимает значительный временной промежуток, заканчиваясь только к 20-22 - летнему возрасту, в силу чего позвоночник ребенка по ряду анатомических и функциональных показателей существенно отличается от позвоночника взрослого человека. Эти отличия обусловливают ряд особенностей патогенеза, клинических проявлений и течения повреждений и заболеваний позвоночника у детей, а также требуют учета при проведении дифференциального диагноза между нормой и патологией.

Основной возрастной особенностью анатомии костной части позвоночного столба является продолжающийся до 15-16 лет процесс оссификации хрящевых элементов позвонков. К моменту рождения ребенка костная ткань сформирована только в центральной части тел позвонков, высота которой составляет немногим более половины вертикального их размера. Задние отделы позвонков оссифицированы в большей степени, хрящевая ткань сохраняется в центральной части дуг (на месте расположения основания остистого отростка), в месте соединения дуг с телом позвонка и у верхушек суставных и поперечных отростков. Хрящевой тканью образован и зуб Сн.

Структура оссифицированной части позвонков недифференцированная, мелкоячеистая. Силовые линии, представляющие собой скопления сближенных, одинаково ориентированных, более мощных костных пластинок, отсутствуют. Силовые линии формируются по направлениям сжатий и растяжений, испытываемых тем или иным участком кости под влиянием статических и динамических нагрузок и натяжения сухожилий мышц в местах их прикреплений, увеличивая прочность наиболее нагружаемых участков кости. Недифференцированная костная структура, характерная для тел и дуг позвонков детей первых лет жизни, обладает меньшей механической сопротивляемостью.

Оссификация хрящевых моделей тел позвонков завершается только к 8-летнему возрасту. Темпы протекания этого процесса убывают в краниальном и каудальном направлениях от III грудного позвонка. Иными словами, раньше всего заканчивается оссификация тел позвонков верхнегрудного отдела, несколько позже - среднегрудного и шейного, затем нижнегрудного, и последними полностью оссифицируются хрящевые модели тел поясничных и крестцовых позвонков. Различаются между собой и темпы оссификации различных отделов тела одного и того же позвонка - в грудном отделе позвоночника оссификация передних отделов тел позвонков, располагающихся в области вершины физиологического кифоза, несколько отстает по времени от оссификации задних их отделов, в поясничном отделе наблюдаются обратные соотношения, т. е. более медленными темпами оссифицируются задние отделы тел позвонков. Различие в темпах оссификации передних и задних отделов тел грудных и поясничных позвонков наблюдается от времени полного оформления физиологической кривизны позвоночника до завершения третьей фазы оссификации хрящевого лимбуса.

Промежуток между правой и левой половинками дуг позвонков выполняется костной тканью к 3-летнему возрасту, между дугами и телами - к 4-6 годам. Исключение из этого правила представляют II шейный позвонок, окостенение дужки которого заканчивается только к 4-6-летнему возрасту (Fiedlihg J., 1981), а также нижепоясничные и крестцовые позвонки, где хрящевая ткань в области расположения основания остистого отростка может сохраняться в норме до 11-12 лет. Последней стадией энхондрального формирования костных компонентов позвоночного столба является оссификация апофизов тел позвонков, начинающаяся в 8-9-летнем возрасте и продолжающаяся до 15-16 лет.

К числу отличительных особенностей анатомического строения позвонков у детей относится также варьирующее в широких возрастных пределах сохранение в их телах центральных питающих артерий, расположенных в отчетливо выраженных каналах, которые начинаются от вентральной поверхности и продолжаются иногда до задней трети сагиттального размера тел позвонков. По мере роста ребенка каналы постепенно облитерируются от центра к периферии.

Возрастной особенностью, характерной только для одного шейного отдела позвоночника, является более горизонтальное, чем у взрослых людей, расположение суставных отростков пяти нижних шейных позвонков. Это создает, по мнению J. Fiedling (1981), условия для более легкого, чем у взрослых, возникновения нарушений анатомических соотношений в межпозвоночных суставах.

Основная отличительная особенность межпозвоночных дисков в период формирования организма заключается в значительно большем по сравнению со взрослыми содержании воды в составе желатинозного ядра. По данным G. Jensen (1980), содержание воды в межпозвоночных дисках детей первого года жизни достигает 85-90 %, а к периоду окончания роста позвоночника оно равняется всего 55-70 %. Данная особенность химического состава желатинозного ядра обусловливает и особенности анатомо-функционального состояния дисков, а именно: более высокую, чем у взрослых, эластичность и одновременно с этим - менее совершенную стабилизирующую функцию. J. Fielding (1981) при исследовании развития шейного отдела позвоночника обнаружил при движениях головы наличие у детей в норме смещений по ширине I позвонка относительно II и тела II по отношению к телу III на величину до 4 мм при сгибании и 2 мм при разгибании.

Отличается по своему химическому составу и функциональному состоянию и связочный аппарат позвоночника у детей, являющийся одновременно и более эластичным, и более растяжимым, чем у взрослых людей. Повышенная эластичность межпозвоночных дисков в сочетании с повышенной эластичностью связочного аппарата обусловливает повышенную подвижность позвоночника ребенка. По нашим данным (Садофьева В. П., 1971), объем подвижности грудного и поясничного отделов в любой из трех плоскостей (фронтальной, сагиттальной и горизонтальной) у детей в возрасте до 8-9 лет превышает объем подвижности этих же отделов позвоночника у взрослого человека на 10° ± 1,1°, т. е. приблизительно на 25 %. Вместе с тем слабая стабилизирующая функция межпозвоночных дисков, сочетающаяся с повышенной растяжимостью связочного аппарата, создает предпосылки для возникновения нестабильности сегментов позвоночника.

Перечисленные выше анатомо-функциональные отличия позвоночника у детей определяют особенности и его рентгено-анатомии, без учета которых невозможны разграничение нормы и патологии и уточнение характера заболевания.

У взрослого человека анатомические параметры позвоночника характеризуются следующими особенностями. Срединная ось позвоночника на переднезадних рентгенограммах прямолинейна, на боковых - отчетливо выявляются три физиологических изгиба (относительно небольшой лордоз шейного отдела, выраженный кифоз грудного и выраженный лордоз поясничного отдела). Тела грудных и поясничных позвонков в обеих стандартных проекциях имеют прямоугольную форму с незначительной вогнутостью всех их контуров. Исключение из этого правила представляет только тело V поясничного позвонка, имеющее на боковой ретгенограмме клиновидную форму с направленным кпереди основанием. Тела шейных позвонков, исключая I и II, на задних рентгенограммах имеют по два обращенных краниально небольших выступа у правого и левого краев, на боковых рентгенограммах - отчетливо выраженный выступ, обращенный каудально. Задние отделы позвонков представляют собой единое целое, контур дуг на боковых рентгенограммах переходит в задний контур тела без какого- либо диастаза. Боковые контуры суставных отростков и концы поперечных выпуклые, в поясничном отделе на верхних суставных отростках нередко выявляется изображение processus mamillaris.

Архитектоника костной структуры тел позвонков характеризуется наличием двух систем силовых линий (вертикальных, занимающих весь поперечник тела позвонка, и горизонтальных, располагающихся только у краниальной и каудальной поверхностей). В структуре дуг также выявляются две системы силовых линий ("аркад"), вершинами обращенных друг к другу и повторяющих очертания верхней и нижней позвоночных вырезок.

Межпозвоночное пространство напоминает по форме двояковыпуклую линзу с одинаковой высотой парных краевых отделов (правого и левого или переднего и заднего). Дисковый коэффициент, т. е. отношение высоты диска к высоте тела вышележащего позвонка, равен в верхнегрудном отделе позвоночника 1/7 - 1/6, в среднегрудном - 1/5 - 1/6, в нижнегрудном - 1/5 -1/4 и в поясничном отделе позвоночника - приблизительно 1/3.

Все линейные размеры позвонков и межпозвоночных дисков равномерно (на одну и ту же величину) нарастают в каудальном направлении, начиная от III грудного позвонка, соответственно посегментному увеличению массы тела (Рохлин Д. Г., Финкельштейн М. А., 1956). Величина этого нарастания индивидуальна и колеблется в пределах от 1 до 2 мм.

По данным литературы и результатам наших исследований, в процессе изменения нормальной рентгеноанатомической картины позвоночника детей могут быть выделены следующие четыре этапа.

Возраст до 2,5 лет. Физиологические изгибы позвоночника на рентгенограммах, произведенных в боковой проекции, практически не выражены. Тела грудных и поясничных позвонков имеют нерезко выраженную бочкообразную форму вследствие выпуклости краниальных и каудальных поверхностей. Верхняя поверхность тел шейных позвонков наклонена книзу и кпереди, вследствие чего они на боковых рентгенограммах имеют умеренно выраженную клиновидную форму. В центральных отделах тел большинства грудных позвонков прослеживаются каналы центральных питающих артерий, отображающихся на боковой рентгенограмме в виде узкой горизонтальной полоски просветления, отграниченной четкими замыкающими пластинками; на рентгенограмме, произведенной в переднезадней проекции, - в виде аналогичной полоски или, чаще, округлого просветления диаметром около 1 мм в центре тела позвонка.

Межпозвоночные пространства имеют форму двояковогнутой (а не двояковыпуклой, как у взрослых) линзы. Высота их составляет в грудном отделе позвоночника примерно 1/3 от высоты тел позвонков, а в поясничном - немногим более половины. Это объясняется двумя причинами: во-первых, большей, чем в более старшем возрасте, высотой самого межпозвоночного диска; во-вторых, приплюсовыванием к диску неокостеневших и потому невидимых в рентгеновском изображении частей тел выше- и нижележащих позвонков. Межпозвоночные пространства выявляются и между всеми крестцовыми позвонками, высота их относительно невелика и составляет примерно 1/5 высоты тел соответствующих позвонков.

Дуги позвонков на переднезадних рентгенограммах состоят из двух половинок, разделенных полоской просветления шириной 1 - 1,5 мм на уровне расположения основания остистого отростка, тень которого не выявляется. На боковых рентгенограммах видна полоска просветления между задней поверхностью тел позвонков и изображением дуг, ширина которой также равна примерно 1,5 мм. Атлант (I шейный позвонок) представлен пятью отдельными частями (двумя половинками передней и задней дуг и точкой оссификации переднего бугорка). Зуб Сн короткий и не достигает верхним концом краниального контура передней дуги атланта, верхушка его имеет V-образную форму. Основание зуба либо непосредственно переходит в тело II шейного позвонка, либо отделено от последнего узкой полоской просветления. Оба варианта ренгеноанатомической картины, отображающие нормальные варианты формирования зуба (либо за счет самостоятельного ядра оссификации, либо за счет тела Сн), встречаются, по данным J. Fielding (1981), в равном числе случаев. Наружные контуры суставных отростков грудных и поясничных позвонков не имеют выпуклостей, концы поперечных отростков как бы обрублены.

Костная структура позвонков равномерно мелкоячеистая без признаков так называемых силовых линий. Нарастание в каудальном направлении линейных размеров позвонков и межпозвоночных дисков практически не выражено. Так, например, разница высот тел двух смежных позвонков равняется, по нашим данным, всего 0,2-0,3 мм.

Анатомическое строение позвоночника детей от 2,5 до 4 лет

На рентгенограммах, произведенных в боковой проекции, намечаются физиологические изгибы позвоночника с преобладанием выраженности грудного кифоза. Тела позвонков сохраняют бочкообразную форму, наличие каналов центральных питающих артерий является менее типичным явлением

Дуги шейных и грудных позвонков на задних рентгенограммах непрерывны, и наличие диастаза между их половинками может рассматриваться как признак отставания в развитии костных компонентов позвоночного столба или нарушения целости дуг вследствие деструкции или перелома. В поясничном и крестцовом отделах позвоночника физиологическая spina bifida posterior сохраняется. На рентгенограммах, произведенных в боковой проекции, так же как и у детей предыдущей возрастной группы, прослеживается полоска просветления между задними контурами тел позвонков и изображениями дуг. В углублении верхнего контура зуба II шейного позвонка прослеживается ядро оссификации верхушки. Основание зуба по-прежнему отделено от тела Сн.

В структуре тел позвонков выявляются нежные вертикальные силовые линии, в структуре дуг - зачатки "аркад".

Величина межпозвоночных пространств велика, значения дискового коэффициента аналогичны таковым у детей предыдущей возрастной группы. Точно также практически не выражено и нарастание линейных размеров позвонков и межпозвоночных дисков в каудальном направлении.

Анатомическое строение позвоночника детей от 4 до 6 лет

Физиологические изгибы позвоночника в сагиттальной плоскости выражены достаточно отчетливо. Тела позвонков имеют почти прямоугольную форму с незначительной выпуклостью краниального и каудального контуров. Каналы центральных питающих артерий прослеживаются в единичных позвонках, в основном среднегрудного отдела позвоночника. На протяжении данного возрастного периода все более суживаются полоски просветления между изображениями дуг и тел позвонков на боковых рентгенограммах и к 6-летнему возрасту исчезают полностью. Исчезает полоса просветления и между основанием зуба и телом II шейного позвонка. Полностью оформляется и верхушка зуба. Физиологическая spina bifida posterior выявляется только в нижнепоясничных и крестцовых позвонках. Формирование архитектоники костной структуры тел и дуг позвонков заканчивается к 5-летнему возрасту, и в последующем отсутствие выраженных силовых линий может рассматриваться уже как признак нарушения функций костной ткани. Остальные рентгеноанатомические показатели идентичны описанным у детей предыдущей возрастной группы.

Анатомическое строение позвоночника детей от 7 до 11 лет

Тела позвонков на переднезадних рентгенограммах имеют практически прямоугольную форму. Верхний их контур у детей 7-8 лет, как правило, имеет волнистые очертания, характерные для зон роста любой кости в период, предшествующий появлению ядер оссификации, в данном случае для апофизов тел позвонков. Первые точки окостенения появляются в возрасте 8-9 лет симметрично у правого и левого бокового контура. На рентгенограммах, произведенных в боковой проекции, может наблюдаться клиновидность тел позвонков, расположенных в области вершин физиологического кифоза грудного отдела позвоночника и физиологического лордоза поясничного отдела. Основание клина в первом случае обращено кзади, во втором - кпереди. Упомянутая физиологическая клиновидность тел позвонков отличается от патологической, возникающей, например, вследствие компрессионного перелома, незначительной выраженностью, совпадением с вершиной физиологического изгиба, а главным образом - плавностью убывания к вершине изгиба и последующей нормализацией высоты переднего (в грудном отделе) или заднего (в поясничном отделе) контуров тел позвонков. Уменьшение высоты одного из отделов тела позвонка при компрессионном переломе или деструкции носит скачкообразный характер.

Задние отделы позвонков на рентгенограммах непрерывны, разъединенность правой и левой половин дуг может сохраняться в норме только в V поясничном и I крестцовом позвонках. Крестцовые позвонки все еще разъединены, однако величина диастаза между телами не превышает 1,5 мм. Величина последовательного увеличения линейных размеров позвонков и межпозвоночных дисков выражена относительно отчетливо и равняется в среднем 0,5 мм. Величина дискового коэффициента в верхне- и среднегрудном отделах позвоночника снижается до 1/4, но остается равной 1/3 в нижнегрудном и 1/2 - в поясничном. Каналы центральных питающих артерий в телах позвонков относятся к числу редких рентгенологических находок.

Анатомическое строение позвоночника детей от 12 до 15 лет

Тела позвонков в обеих плоскостях (фронтальной и сагиттальной) имеют форму прямоугольника с незначительной вогнутостью всех их поверхностей и отличаются от рентгеновского изображения позвонков взрослых людей только отображением процесса синостозирования их апофизов. Первой стадией синостозирования (IV стадия процесса оссификации апофизов), наблюдающейся в норме в возрасте 13 лет, является заполнение промежутка между тенью оссифицированного апофиза и контуром тела позвонка в центральной части передней поверхности последнего. Затем синостоз сравнительно быстро распространяется к периферии, и к концу данного возрастного периода на задних рентгенограммах выявляются только узкие клиновидной формы участки просветления между тенью апофиза и боковыми отделами верхней и нижней поверхности тел позвонков.

Слияние правой и левой половинок дуг V поясничного и I крестцового позвонков, а также крестцовых позвонков между собой заканчивается в норме к 12 годам. Сохранение сегментации крестца, так же как рентгенологической разъединенности половинок дуг позвонков любого отдела позвоночника после этого срока, является основанием для заключения о нарушении развития. На рентгенограммах детей 11 - 13 лет могут прослеживаться точки окостенения внесуставной части суставных отростков, расположенные у их верхушек. Величина дискового коэффициента и посегментного увеличения линейных размеров позвонков и межпозвоночных дисков, начиная с 13-летнего возраста, соответствует таковым у взрослых людей.

Отклонения от нормального формирования позвоночного столба весьма разнообразны и в целом встречаются относительно часто. В зависимости от степени выраженности и тяжести вызываемых ими нарушений функций позвоночника и других отделов опорно-двигательного аппарата эти отклонения принято делить на варианты развития (если они не сопровождаются достоверными функциональными нарушениями), аномалии развития и уродства. Наиболее распространенными видами вариантов развития позвоночника являются избыточная выраженность processus mamillaris и processus accessorius поперечных и суставных отростков поясничных позвонков и spina bifida posterior occulta. По данным ряда авторов, а также результатам наших собственных исследований, указанные варианты с равной частотой встречаются как при деформациях позвоночника и проявлениях миелодисплазии, так и у практически здоровых людей.

Аномалии развития компонентов позвоночного столба более разнообразны и в зависимости от области максимального их проявления могут быть подразделены на аномалии развития тел позвонков, задних их отделов, межпозвонковых дисков и аномалии численности позвонков.