Математическая модель роста связок голеностопного сустава человека в пре- и неонатальном онтогенезе

ОРИГИНАЛЬНЫЕ РАБОТЫ

ние ПКВ второго порядка во второй группе происходит на 28-31 -й неделях. ПКВ третьего порядка во внутриутробном периоде образуются вначале у СН (28-31 недели), позже - у ПКС и СГБ (32-35 недели).

Биомеханические свойства и белковый состав связок суставов на протяжении плодного периода имели подобную динамику. Наименьшие значимые (р<0,05) значения предела прочности, модуля упругости и доли белка от сухого остатка связок в первой группе на 20-23-й, 28-31 -й, во второй группе - на 28-31 -й неделях внутриутробного развития.

На основе проведенного исследования можно сделать следующие выводы. Изменения фиброархитектоники, биомеханических свойств и биохимического состава связок крупных суставов нижней конечности в плодном периоде идут синхронно. По срокам закладки, особенностям строения и функции связки суставов можно разделить на две группы. В первую входят ПБС, СГБ, СН, ПКС; все остальные относятся ко второй группе. В морфогенезе связочного аппарата суставов нижней конечности имеются критические периоды (20-23-я и 28-31-я недели), во время которых отмечаются появление качественно нового элемента фиброструктуры (ПКВ более высокого порядка), снижение прочностных и упругих свойств, относительное уменьшение доли белка.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ахмалетдинов, А. С. Фиброархитектоника, биомеханические свойства и микроваскуляризация фиброзной мембраны капсулы коленного сустава (анатомо-экспериментальное исследование) :

автореф. дис____канд. мед. наук / А. С. Ахмалетдинов. - Ярославль,

1985. - 16 с.

2. Высоцкий, А. М. Сравнительная морфология и функциональный анализ связок коленного сустава некоторых млекопитающих : автореф. дис. ... канд биол. наук / А. М. Высоцкий. - Киев, 1979. - 22 с.

3. Кабак, С. Л. Костно-суставная система : морфологические и биохимические аспекты формирования / С. Л. Кабак, С. П. Фе-щенко, Е. П. Аниськова. - Минск, 1990. - С. 57-88.

4. Слуцкий, Л. И. Биохимия нормальной и патологически измененной соединительной ткани / Л. И. Слуцкий. - Л. , 1969. - С. 77-81.

5. Стрижков, А. Е. Новый способ импрегнации серебром анатомических и гистологических препаратов / А. Е. Стрижков // Вопросы теорет. и практ. мед. : Материалы 57-й молодеж. науч. конф., посвященной 60-летию института. - Уфа, 1992. - С. 14.

РЕЗЮМЕ

Д. Е. Стрижков

Особенности фиброархитектоники, биомеханических свойств и биохимического состава связок тазобедренного, коленного и голеностопного суставов человека в пре- и нео-натальном онтогенезе

Выявлены особенности фиброархитектоники, упруго-прочностных свойств и содержания белка у связок крупных суставов нижней конечности плодов и новорожденных детей человека. Установлено, что возрастная динамика внутреннего строения связок сустава соответствует изменениям их биомеханических свойств и биохимического состава. Установлены критические периоды в развитии связочного аппарата суставов.

Ключевые слова: плод, связки сустава, тазобедренный сустав, коленный сустав, голеностопный сустав, фиброархитектони-ка, биомеханика, биохимия.

SUMMARY

Д. E. Strizhkov

Features of fibroarchitectonics, biomechanical properties and biochemical composition of ligaments of the hip, knee and ankle joints in the human pre-and neonatal ontogeny

The features of fibroarchitectonics, elasticity and strength properties as well as of protein content in the bundles of large joints of the lower extremities of the fetuses and newborns have been studied. The age dynamics of the internal structure of the ligaments of the joints corresponds to the changes in their biomechanical properties and biochemical composition. The critical periods in the development of the ligament apparatus of the joints have been fixed.

Key words: fetus, ligaments of the joint, hip, knee, ankle, fibroarchitectonics, biomechanics, biochemistry.

© А. Е. Стрижков, А. А. Сальманов, 2011 г. УДК 611.728.4:61.001.57]-053.3

А. Е. Стрижков, А. А. Сальманов

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РОСТА СВЯЗОК ГОЛЕНОСТОПНОГО СУСТАВА ЧЕЛОВЕКА В ПРЕ- И НЕОНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ

Кафедра анатомии человека; кафедра судебной медицины Башкирского государственного медицинского университета, г. Уфа

Выявление математических закономерностей роста органов и их частей позволяет прогнозировать строение

этих органов на разных этапах их онтогенеза, что имеет не только теоретическое, но прикладное значение для медицины.

Целью исследования явилось построение математической модели роста связок голеностопного сустава у плодов и новорожденных детей человека. Исследование проводилось на материале трупов плодов человека 12-38 недель внутриутробного развития и новорожденных детей, не имевших патологии опорно-двигательного аппарата. Возраст плода определяли по результатам измерения его теменно-копчиковой и теменно-пяточной длин с использованием логико-аналитической модели [1].

Исследовались медиальная (дельтовидная) (МКС) и латеральная (ЛКС) коллатеральные связки сустава. Первая состоит из четырех частей: передней большеберцо-во-таранной части (pars tibiotalaris anterior), большебер-

УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ СПбГМУ ИМ. АКАД. И. П. ПАВЛОВА • ТОМ XVIII • N02 • 2011

цово-ладьевидной части (pars tibionavicularis), больше-берцово-пяточной части (pars tibiocalcanea) и задней большеберцово-таранной части (pars tibiotalaris posterior). Вторая - латеральная - из трех: передней таранно-малоберцовой связки (ligamentum talofibulare anterius), пяточно-малоберцовой связки (ligamentum calcaneofibu-lare) и задней таранно-малоберцовой связки (ligamentum talofibulareposterius). Измерялись длина, ширина и толщина связок на нативных и окрашенных [2] препаратах суставов с использованием окулярной линейки микроскопа МБС-10.

Математико-статистический анализ количественных параметров проводился стандартными методами («Анализ данных» MS Office Excel 2007). Проводились вариационный, корреляционный, регрессионный и дисперсионный анализы.

В первой половине плодного периода развития (1222-й неделях внутриутробного развития) макроскопически связки голеностопного сустава не выявлялись. На 2324-й неделях обнаруживаются отдельные части связок сустава, которые представляют собой локальные утолщения фиброзной мембраны по бокам сустава с однонаправленной ориентацией пучков коллагеновых волокон. В других отделах капсулы сустава (спереди и сзади) фиброзная мембрана истончена и через суставную сумку просвечивает полость сустава.

Линейные параметры (длина и ширина) разных частей МКС голеностопного сустава равномерно увеличивались в плодном периоде. Однако для некоторых участков связки были отмечены периоды ускоренного роста, когда средние значения отличались от соответствующих предыдущей возрастной группы (p<0,05). Так, длина большинства участков МКС достоверно увеличивалась на 2324-й, 29-30-й неделях и в конце внутриутробного периода развития человека. Возрастная динамика ширины на разных уровнях измерения: наверху, у места начала, в средней части и внизу, у места прикрепления - у отдельных частей медиальной связки голеностопного сустава была различной. Скорость роста передней большеберцово-та-ранной части несколько замедлялась на 29-34-й неделях внутриутробного развития плода. Прирост ширины боль-шеберцово-пяточной части в этом же возрастном периоде вообще не отмечался, а средние значения ширины даже уменьшались на 31-32-й неделях. Однако это снижение было недостоверно (p>0,05).

Размеры ЛКС голеностопного сустава плодов и новорожденных детей человека - длина, ширина на разных уровнях - равномерно увеличивались на протяжении всего плодного периода. Каких-либо статистически значимых (p<0,05) изменений скорости роста выявлено не было.

Рост МКС голеностопного сустава в плодном периоде был формализован в виде математических моделей (1-4),

входными параметрами которых являлся возраст плода в неделях (T), а функцией являлась длина разных частей

связки (L):

L1 = 0,338T-3,436,

L2 = 0,1298T-0,192,

L3 = 0,466T-3,459,

L4 = 0,265T-0,517,

где Lj, L2 , L3 , L4 - длины, соответственно, передней большеберцово-таранной, большеберцово-ладьевидной, боль-шеберцово-пяточной и задней большеберцово-таранной частей МКС голеностопного сустава.

Также быти построены математические модели роста ЛКС голеностопного сустава (5-7), входными параметрами который являлся возраст плода в неделях (T), а функцией - длина разный частей связки (L):

L = 0,187T-0,076,

L2 = 0,129T-0,154,

L3 = 0,201T-0,34,

где L1, L2 , L3 - длины, соответственно, передней таранно-малоберцовой, пяточно-малоберцовой и задней таран-но-малоберцовой связок ЛКС голеностопного сустава.

ЛИТЕРАТУРА

1. Стрижков, А. Е. Математическая модель оценки возраста плода человека по его наружным антропометрическим показателям / А. Е. Стрижков // Рос. морфолог. ведомости. - М. , 2000. -№ 1-2. - С. 94-99.

2. Стрижков, А. Е. Новый способ импрегнации серебром анатомических и гистологических препаратов / А. Е. Стрижков // Вопросы теорет. и практ. мед. : Материалы 57-й молодеж. науч. конф., посвященной 60-летию института. - Уфа, 1992. - С. 14.

РЕЗЮМЕ

Д. Е. Стрижков, А. А. Сальманов

Математическая модель роста связок голеностопного сустава человека в пре- и неонатальном онтогенезе

Построена математическая модель возрастной динамики роста связок голеностопного сустава человека. Модель представляет собой систему линейных уравнений, описывающих возрастную динамику длины, ширины и толщины отдельных частей медиальной и латеральной коллатеральных связок голеностопного сустава плодов и новорожденных детей.

Ключевые слова: плод, связки голеностопного сустава, математическая модель.

SUMMARY

Д. E. Strizhkov, A. A. Salmanov

Mathematical growth model of the human ankle joint ligaments in prenatal and neonatal ontogenesis

A mathematical model of age-specific growth dynamics of the human ankle joint ligaments has been developed. The model is a system of linear equations describing age-specific dynamics of length, width and thickness of separate parts of the medial and lateral collateral ankle joint ligaments of foetuses and newborn babes.

Key words: foetus, ankle joint ligaments, mathematical model.