Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,674

МОРФОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МОЗГОВОГО ЧЕРЕПА В ПОДРОСТКОВОМ И ЮНОШЕСКОМ ВОЗРАСТНЫХ ПЕРИОДАХ

Байбаков С.Е. 1 Бахарева Н.С. 1
1 ГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет» Минздрава России
Целью настоящего исследования явилось установление морфометрических критериев мозгового черепа для подросткового и юношеского периодов постнатального онтогенеза и оценка возможности математического прогнозирования их основных параметров. Обследование пациентов в подростковом и юношеском возрастных периодах проводилось на магнитно-резонансном томографе. Во время подросткового и юношеского периодов наступает III этап интенсификации роста продольного размера черепа у лиц мужского пола (с 15 до 20 лет) с ежегодным приростом 4,0 мм; у лиц женского пола (с 15 до 21 года) с ежегодным приростом 3,1 мм.; II этап интенсификации роста поперечного размера черепа у лиц мужского пола (с 15 до 20 лет) с ежегодным приростом в среднем 1,4 мм; у лиц женского пола (с 15 до 21 года) с ежегодным приростом 1,8 мм; II этап интенсификации роста вертикального размера черепа у лиц мужского пола (с 15 до 20 лет) с ежегодным приростом 6,0 мм; у лиц женского пола (с 15 до 21 года). Половая изменчивость морфометрических показателей мозгового черепа заключается в преобладании всех размеров черепов у мужчин за исключением энцефалочерепного указателя, который преобладает у женщин. Связь продольного и поперечного размеров черепа с возрастом преимущественно умеренная – коэффициент корреляции 0,41–0,44. связь вертикального размера черепа с возрастом в периоды интенсивного роста близка к сильной или сильная – коэффициент корреляции 0,65 – математические модели и номограммы размеров черепа для определенных возрастных категорий с высокой степенью информационной способности (95 %).
постнатальный морфогенез
подростковый
юношеский периоды
краниометрия.
1. Байбаков С.Е. Морфогенез головного мозга и черепа человека: монография; М-во обр. и науки РФ, ГОУ ВПО «Тамб. Гос. Ун-т им.Г. Р.Державина». – Тамбов: Издательский дом ТГУ Г.Р.Державина, 2011. – 328 с.
2. Бунак В.В. Антропометрия: практический курс. – М.,1941. – 194 с.
3. Лакин Г.Ф. Биометрия. – 4 –е изд., перераб. и доп. – 1969. – № 2. – С. 82–88.
4. Маргонин Е.М. Индивидуальная анатомическая изменчивость человека. – М.: Медицина, 1975. – 215 с.
5. Миклашевская Н.Н. Рост головы и лица у детей и подростков // Рост и развитие ребенка; под ред. Н.Н. Миклашевской. – М.: МГУ, 1973. – Р. 55–58.
6. Пашкова В.И. Очерки судебно-медицинской остеологии. – М.: Медгиз, 1963. – 156 с.
7. Сперанский В.С. Основы медицинской краниологии / В.С. Сперанский, А.И. Зайченко. – М.: Медицина,1988. – 280 с.
8. Твардовская М.В. Возрастные и половые особенности измерительных признаков черепа взрослого человека // Проблемы этнической антропологии и морфологии человека. – Л.: Наука, 1974. – С. 135–152.
9. Юнкеров В.И. Математико-статистическая обработка данных медицинских исследований/ В.И. Юнкеров, С.Г. Григорьев. – СПб.: ВМедА,2005. – 292 с.
10. Ваег М.J. A commentery on the growth of the human brain skull / M.J. Baer, J.E. Harris // Amer. J.Phys. Anthropol. – 1969. – Vol. 30, № 1. – P. 39–44.
11. Gefferth Ch.M. The growing skull.P.3.Dinamics of growth of the neurocranium // Acta paediatr. Hung. – 2004. – Vol. 25, № 1. – P. 59–74.

Современный этап развития анатомии достаточно противоречив – с одной стороны, в арсенале исследователей появляются новые современные методы исследования, такие как MPT, KT, эхолокация, электрорентгенография, эндоскопия; с другой стороны, макроскопическая анатомия не утратила исследовательских приоритетов, поскольку многие морфологические показатели органов были получены очень давно и на трупном материале. Данная противоречивость проблемы предполагает внедрение новых современных методов изучения в классические подходы анатомии. Благодаря уникальным возможностям визуализации тканей, МРТ можно считать новым, современным методом изучения прижизненной анатомии. Развитие и рост черепа после рождения выражаются в увеличении его размеров, изменении формы и пространственных отношений, составляющих частей. Рост черепа происходит неравномерно во времени и пространстве. Это проявляется в неодинаковой скорости роста в различных направлениях и в разные возрастные периоды. Процесс развития человеческого организма после рождения больше изучен относительно периода новорожденности и первого года жизни [4]. Редки работы с применением классического метода анатомии – «описательно-измерительного», то есть работы с привлечением морфометрических методов в подростковых и юношеских возрастных группах. Возрастающий уровень техники оперативного вмешательства при патологии подразумевает наличие четких знаний о размерах мозгового черепа в любом возрасте, что позволяет адекватно планировать оперативные вмешательства. Метрических данных, полученных методом МР-томографии, обнаружено крайне мало, недостаточно исследованы зависимости от пола и возраста. Данные факты подчеркивают важность проблемы, представленной в данной работе.

Целью настоящего исследования явилось установление морфометрических критериев мозгового черепа для подросткового и юношеского периодов постнатального онтогенеза и оценка возможности математического прогнозирования их основных параметров. Поставлены задачи:

1. Определить линейные и объемные размеры мозгового черепа.

2. Определить гендерновозрастные особенности развития мозгового черепа.

Материалы и методы исследования

Исследование пациентов проводилось в подростковой (у мальчиков с 13 до 16 лет; у девочек с 12 до 15 лет) и юношеской возрастных группах (у юношейс 17 до 21 года; у девушек с 16 до 20 лет). В каждой группе было 60 человек: 30 мужчин и 30 женщин. Всего обследовано 540 человек. Верифицировались МР-томограммы пациентов без признаков органических изменений черепа. Обследование пациентов проводилось на магнитно-резонансном томографе «Образ-1» клинической медико-санитарной части ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат»; магнитно-резонансном томографе «Icona 6400» Тамбовской областной больницы и магнитно-резонансном томографе «Imttom» Воронежской областной детской клинической больницы № 1. В исследовании использован алгоритм исследования, оптимальный для полноценной визуализации структур головного мозга, используемый в стандартном обследовании пациентов:

1. T1-ВИ и Т2-ВИ в сагиттальной плоскости.

2. Т1-ВИ и T2-ВИ в аксиальной плоскости.

3. Т2-ВИ во фронтальной плоскости.

Применение краниометрических методик осуществлялось согласно руководств по краниологии [6, 7, 2]. Краниометрическое обследование включало в себя определение следующих параметров мозгового черепа: продольный размер черепа, поперечный размер черепа, вертикальный размер черепа, поперечно-продольный указатель, высотно-продольный указатель, высотно-широтный указатель, объем черепа, энцефалочерепной указатель. Для обработки изображений применялось программное обеспечение каждого из томографов.

Математико-статистическая обработка данных исследования проведена с помощью табличного редактора Excel, в частности, его модулей «Анализ данных» и «Мастер диаграмм» и пакета программ по статистической обработке данных Statistica for Windows.

Математико-статистическое описание объекта исследования осуществлялось с помощью традиционных и давно утвердившихся в медицинских исследованиях методов [3, 9].

Таким образом, все положения и выводы, сделанные в работе, базируются на разносторонних и адекватных материалам исследования математико-статистических методах. При этом широко использовались современные вычислительные средства и их программное обеспечение.

Результаты исследования и их обсуждение

Получены краниометрические показатели юношеской возрастной группы. Сравнивая динамику увеличения размеров мужского и женского черепа в возрастных группах, удалось выявить следующие закономерности и тенденции. При анализе полученных морфометрических показателей черепа выявлено, что в возрастных группах (юношей 13–19 лет и девушек 12–19 лет) имеются половые отличия размерных характеристик: продольный размер черепа юношей превышал аналогичный показатель черепа девушек в среднем на 1,9–2,9 %, вертикальный размер – на 2,9–3,6 %, объем черепа – на 16,2–16,8 %, окружность черепа – на 2,3–2,5 %. Энцефалочерепной указатель юношей был на 3,5–10,7 % меньше аналогичного показателя девушек.

Анализ полученных краниометрических показателей показывает наличие половых различий размерных характеристик черепа в возрастной группе 20 и 21 года: у юношей по сравнению с девушками преобладали большинство морфометрических показателей: продольный размер черепа – на 2,9 и 3,0 % соответственно, поперечный размер черепа – на 1,9 и 2,4 %, соответственно, вертикальный размер черепа – на 2,8 и 3,0 % соответственно, объем черепа – на 17,7 и 18,2 % соответственно, окружность черепа – на 2,6 и 2,8 % соответственно. У девушек преобладал только энцефалочерепной показатель – на 4,5 %.

У мужчин на протяжении подросткового и юношеского периодов возрастает энцефалочерепной указатель на 3,6 и 5,2 % соответственно. За оба периода в целом продольный размер мозгового черепа увеличивается на 1,5 %, объем черепа – на 3,6 %. Для женщин характерна другая закономерность: в течение подросткового периода не выявлено значимых сдвигов ни по одному из исследуемых показателей. В течение юношеского периода энцефалочерепной указатель уменьшается на 12,6 %. За оба периода в целом у женщин увеличивается поперечный размер на 0,7 %; вертикальный размер – на 1,7 %, объем черепа – на 1,1 % , окружность черепа – на 0,7 %.

Данные нашего краниометрического анализа позволяют судить о черепе не как о статичном образовании, а как о динамичном, развитие которого происходит неравномерно во времени и пространстве [1]. Раннее нами установлено, что увеличение продольного размера черепа происходит в 3 этапа с различной интенсивностью на каждом из них. С рассматриваемым нами подростковым и юношеским периодом у лиц мужского пола совпадает III этап интенсификации роста черепа (с15 до 20 лет) с ежегодным приростом 4,0 мм. У лиц женского пола во время III этапа (с 15 до 21 года) ежегодный прирост составил 3,1 мм. Наши данные отражают общую тенденцию морфогенеза мозгового черепа.

В подростковом периоде у мальчиков увеличивается преимущественно длина черепа, тогда как у девочек рост черепа в длину и в ширину приблизительно одинаков. По данным этого же автора, рост черепа перестает увеличиваться у девушек к 16 годам, у юношей – к 18 годам [6].

Нами установлено, что увеличение поперечного размера черепа происходит в два этапа с различной интенсивностью роста на каждом из них. В рассматриваемый нами второй период интенсификации роста черепа (с 15 до 20 лет) поперечный размер мужского черепа увеличивается с минимальной интенсивностью – в среднем 1,4 мм в год. Этот же размер женского черепа на II этапе (с 15 до 20 лет) – на 1,8 мм.

Нами установлено, что увеличение вертикального размера черепа происходит в 2 этапа с различной интенсивностью роста на каждом из них. В рассматриваемый нами подростковый и юношеский период интенсификация роста черепа у лиц мужского пола происходила с 15 до 20 лет; у лиц женского пола – с 15 до 21 года. В указанные возрастные периоды вертикальный размер черепа увеличивается в среднем на 6,0 мм в год (у юношей от 15 до 20 лет).

Изучение половой изменчивости краниометрических показателей позволяет заключить, что у мужчин преобладают все показатели мозгового черепа за исключением энцефалочерепного указателя, который преобладал в большинстве случаев у женщин. Наши данные совпадают с мнением [11], который констатировал преобладание почти всех размеров у мальчиков за исключением длины переднего отдела основания черепа.

Отмечаемое в ряде работ ускорение роста головы в подростковом периоде связано, по-видимому, с увеличением наружных размеров черепа. Методом продольного рентгенокраниометрического исследования установлено, что у мальчиков в возрасте 15 лет кривая роста продольного диаметра черепа имеет выраженный подъем, тогда как кривая роста эндокрана в длину уплощена соответственно затухающей фазы [10]. Это дает основание считать, что пубертатный скачок роста головы обусловлен в значительной мере утолщением костей свода черепа.

С окончанием роста черепа наступает период его относительной стабильности, который приходится на первый период зрелого возраста. Этот период характеризуется общей уравновешенностью процессов аппозиции и резорбции костной ткани. Однако и в это время происходит изменение отдельных его структур, например, продолжается пневматизация клиновидной пазухи. В классических руководствах по краниологии [12] признается, что форма черепа, достигнутая к зрелому возрасту, сохраняется в течение дальнейшей жизни, а его главные размеры и объем несколько уменьшаются после 50 лет. Длина черепа уменьшается после 60 лет, а у женщин после 40 лет. Черепной указатель у женщин повышается после 50 лет, то есть происходит сдвиг в сторону брахикрании [8]. У мужчин изменения черепного указателя с возрастом незначительны. Формирование черепа, оцениваемое по динамике увеличения основных его размеров (продольного, поперечного и вертикального), завершается к 21 году.

Более детальный количественный анализ выявленных тенденций проведен с помощью регрессионного анализа. Изучение связи размеров черепа с возрастом показало, что связь продольного и поперечного размеров с возрастом преимущественно умеренная – коэффициент корреляции от 0,41 до 0,74. Связь вертикального размера с возрастом в периоды интенсивного роста близка к сильной или сильная, коэффициент корреляции принял значение от 0,65 до 0,82. Связь во всех гендерновозрастных группах положительная. Выявленные уровни связи позволили разработать регрессионные модели и номограммы прогноза размера черепа в зависимости от возраста в различных половозрастных группах с достаточной информационной способностью.

Для юношей в возрасте 15–20 лет модель имеет вид:

продольный размер = 1183 + 3,98∙возраст.

Для девушек в возрасте 15–21 год модель имеет вид:

продольный размер = 125,9 + 3,15∙возраст.

Для юношей в возрасте 15–20 лет модель имеет вид:

поперечный размер = 1253 + 1,43∙возраст.

Для девушек в возрасте 15–20 лет модель имеет вид:

поперечный размер = 113,1 + 1,80∙возраст.

Для юношей в возрасте 15–20 лет модель имеет вид:

вертикальный размер = 41,5 + 6,05∙возраст.

Для девушек в возрасте 15–21 год модель имеет вид:

вертикальный размер = 52,8 + 5,15∙возраст.

Коэффициент детерминации во всех половозрастных группах превышал значение 0,72, что обеспечивает модели из медицинской и биологической области допустимую прогностическую способность.

Таким образом, применение современного информативного метода визуализации черепа – магнитно-резонансной томографии, разработка нового алгоритма витального краниометрического использования современного аппарата статистического анализа позволили нам сделать определенные выводы.

Выводы

1. Установленные прижизненно для подросткового и юношеского периодов постнатального онтогенеза размеры мозговых черепов могут служить показателями при объективизации метрических данных в клинической диагностике.

2. Во время подросткового и юношеского возрастных периодов наступает III этап интенсификации роста продольного размера черепа у лиц мужского пола (с 15 до 20 лет) с ежегодным приростом 4,0 мм; у лиц женского пола (с 15 до 21 года) с ежегодным приростом 3,1 мм. Стабильность исследуемых структур приходится на 14–15 лет у мужчин и на 15–16 лет у женщин.

3. Во время подросткового и юношеского возрастных периодов наступает II этап интенсификации роста поперечного размера черепа у лиц мужского пола (с 15 до 20 лет) с ежегодным приростом в среднем 1,4 мм; у лиц женского пола (с 15 до 21 года) с ежегодным приростом 1,8 мм. Стабилизация поперечных размеров исследуемых структур приходится на период 13–15 лет.

4. Во время подросткового и юношеского возрастных периодов наступает II этап интенсификации роста вертикального размера черепа у лиц мужского пола (с 15 до 20 лет); у лиц женского пола (с 15 до 21 года); в указанный возрастной интервал с ежегодным приростом 6,0 мм у мужчин.

5. Половая изменчивость морфометрических показателей мозгового черепа заключается в преобладании всех размеров черепов у мужчин за исключением энцефалочерепного указателя, который преобладает у женщин. Гендерновозрастные особенности развития черепа целесообразно учитывать при изучении клинических данных в педиатрии, неврологии, нейрохирургии и гериатрии. Математически доказанная периодизация роста черепа представляет интерес для антропологов.

6. Связь продольного и поперечного размеров черепа с возрастом преимущественно умеренная – коэффициент корреляции 0,41–0,44. Связь вертикального размера черепа с возрастом в периоды интенсивного роста близка к сильной или сильная – коэффициент корреляции 0,65–0,82. Выявленные связи позволяют создавать математические модели и номограммы размеров черепа для определенных возрастных категорий с высокой степенью информационной способности (95 %). Разработанная математическая модель корреляции размеров черепа и возраста человека может быть использована в судебной медицине в качестве морфометрического эквивалента краниологических методов идентификации личности.

Рецензенты:

Борисов Ю.Ю., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой терапии с курсом педиатрии, МАОУ ВПО КММИВСО, г Краснодар;

Сапсай Е.В., д.б.н., доцент кафедры биологии с курсом медицинской генетики, ГБОУ ВПО КубГМУ Минздрава России, г Краснодар.

Работа поступила в редакцию 04.04.2013.


Библиографическая ссылка

Байбаков С.Е., Бахарева Н.С. МОРФОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МОЗГОВОГО ЧЕРЕПА В ПОДРОСТКОВОМ И ЮНОШЕСКОМ ВОЗРАСТНЫХ ПЕРИОДАХ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 5-1. – С. 23-27;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31450 (дата обращения: 15.07.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674