Department of Orthopaedic Surgery, University of Aberdeen, Aberdeen, UK és Debreceni Orvostudományi Egyetem, Ortopédiai Klinika közleménye
A lumbalis gerinccsatorna növekedése Morphometriai tanulmány I. DR. PAPP TIBOR, DR. RICHARD W. PORTER, DR. SZEPESI KÁLMÁN Érkezett: 1994. november 24.
Ö SSZEFOGLALÁS A tanulmány vizsgálja a lumbalis gerinccsatorna fejlôdését és növekedését, különös tekintettel az élet korai szakaszában bekövetkezô változásokra. Archeológiai gyûjteménybôl származó 715 lumbalis csigolya centralis csatornáján végeztek méréseket számítógépes analízis segítségével. A csatorna tágasságát leírja a sagittalis átmérô, az interpeduncularis átmérô, a keresztmetszeti terület és kerület. A klinikailag legfontosabb sagittalis átmérô és terület a cranialis 4 szinten már 1 éves korra elérte a felnôttkori méretet. L5-nél növekedés volt tapasztalható 4-6 éves korig. A sagittalis átmérô a 3-4 éves csoportban szignifikánsan nagyobb volt, mint a felnôtteké. Az interpeduncularis átmérô L1-él 10, L2–L5-nél 16 éves korig nôtt. A kerület a cranialis 3 szinten jelentôsen nem változott az életen át, L4–L5-nél 14 éves korig nôtt. Az eredmények rámutatnak, hogy a lumbalis csatorna felnôttkori méretét a születést megelôzô és az azt közvetlenül követô idôszak határozza meg. T. Papp, R. W. Porter, K. Szepesi: The growth of the lumbar vertebral canal. A morphometric study I. This study examines the growth and development of the lumbar vertebral canal, with special emphasis on changes in early life. 715 lumbar vertebrae were examined by computerized analysis from an archeologic collection. The capacity of the canal is described by the sagittal diameter, interpeduncular diameter, cross-sectional area and perimeter. Clinically the most important sagittal diameter and area have reached adult size at the cranial 4 lumbar levels by 1 year of age. There was an increase at L5 until 4-6 years of age. In the 3-4 year old age group the sagittal diameter was significantly larger than that of the adults. The interpeduncular diameter at L1 grew until 10, at L2-L5 until 16 years of age. The perimeter did not change significantly at the cranial 3 levels throughout life, however at L4-L5 it grew until 14 years of age. The results indicate that the size of the lumbar spinal canal is determined before and very shortly after birth.
B EVEZETÉS Verbiest hívta fel elôször a figyelmet a gerinccsatorna méretének jelentôségére lumbal stenosis eredményes mûtéti kezelés kapcsán (12) 1954-ben. Hinck 1965-ben, röntgen képeken végzett mérések alapján úgy gondolta, hogy a lumbalis gerinccsatorna sagittalis átmérôje folyamatosan növekszik egészen felnôttkorig (5). Larsen és mtsai, valamint Porter és mtsai ezt megkérdôjelezve kimutatták, hogy a keresztmetszeti terület és a sagittalis átmérô már korai gyermekkorban eléri végsô méretét (6, 8). A növekedés pontos kronológiáját azonban, a jelen tanulmányt megelôzôen, más szerzôk még nem vizsgálták.
A NYAG
ÉS MÓDSZER
A London-i Természettudományi Múzeum ún. Spitalfield gyûjteménye a világon egyedülálló módon nagyszámú, kiváló állapotban megôrzött gyermek és felnôtt csontvázat tartalmaz az egyedek pontosan ismert életkorával és nemével. A populáció 1646–1852 között született és 1729–1852 között meghalt, bevándorolt francia hugenottákat képvisel. Az összetar146
Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 1996. 2.
1. ábra. A leképezési módszer, mely a lumbalis csigolyák nagyításmentes sziluett képét szolgáltatta.
tó közösség különösképpen zárt volt, ezért a csoport genetikailag homogénnek tekinthetô. A vizsgált 185 gerincbôl 84 volt gyermek és adolescens (16 hónapos és 16 éves kor között), 101 volt felnôtt (16 és 70 éves kor között). 210 csigolya hiányzott, vagy sérült volt, így 715 lumbalis csigolya maradt a vizsgálatok számára. Ebbôl 325 volt férfi, 390 nôi csigolya. A lumbalis gerincen a lamina 5–12 hónapos korban egyesül csontosan a középvonalban, a pedunculusok pedig 12–16 hónapos korban kezdik csontos rögzülésüket a csigolyatesthez. Ezért a legfiatalabb vizsgálható lumbalis csigolya 1 éves volt. Egy speciálisan erre a célra tervezett fényképezési technikával (1. ábra) (8) nagyításmentes sziluett képek készültek a lumbalis csigolyákról. A fényérzékeny lemezen nyert képek a csigolya csatorna proximalis bemenetét mutatták, mely fiziológiásan is a legszûkebb, ezért klinikai jelentôsége a legnagyobb. Számítógépes kép analízis szolgáltatta a sagittalis, az interpeduncularis átmérô, a keresztmetszeti terület és kerület méreteit. Ezen módszer nyújtotta a legnagyobb elérhetô pon-
tosságot, hibahatára 0.01 mm. Az adatok statisztikai elemzése lineáris regresszió, t-teszt és Mann-Whitney teszt segítségével történt.
E REDMÉNYEK A keresztmetszeti terület és a sagittalis átmérô a cranialis négy szinten (L1–L4) nem változott statisztikailag jelentôs mértékben az élet folyamán; ezen csigolyák csatornái már 1 éves korban felnôtt méretûek voltak. L5-nél azonban a terület 6 éves korig nôtt (p=0.007), átlagosan 15.20 mm²-t évente; a sagittalis átmérô 4 éves korig (p=0.021), 1.24 mm-es éves ütemben – ezen átmérô a 3-4 éves korcsoportban nagyobb volt, mint a felnôttkori (2. ábra). Ezt követôen csökkent és 6 éves korra elérte a felnôtt méretet. A késôbbi életkorcsoportokban szignifikáns változást nem láttunk. Bár elôrehaladott korban az osteophyták viszonylag nagy méretûek és elôboltosulók lehetnek számos csigolyatest anterolateralis felszínén, a csigolyatestnek a csatorna felé esô oldalán azonban ritkán fordultak elô. Azon kisszámú esetben, mikor csontos kinövések fordultak elô ilyen lokalizációban, azok kivétel nélkül kis elôemelkedések voltak és a centralis csatorna átmérôjét jelentôsen nem befolyásolták. A legszûkebb csatornát egy felnôtt L5-ös csigolyán mértük: keresztmetszeti területe 116.03 mm2, sagittalis átmérôje 10.51 mm volt. Az interpeduncularis átmérô az L1-es szinten 10 éves korra elérte végsô méretét, míg az L2–L5 szintek felnôttkorig növekedtek (p<0.001), évente 0.50 mm-t. Az alsó határt 15.36 mm átmérôvel egy 3 éves, L1-es csigolyán észleltük. Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 1996. 2.
147
2. ábra. 3 éves (bal) és 38 éves (jobb) L5 csigolyák. A gyermeki csatorna sagittalis átmérôje és keresztmetszeti területe elérte a felnôtt méretet. A sagittalis síkban a 3 éves csatorna tágasabb. Késôbbi csökkenését az alak változásának köszönheti.
A lumbalis csatorna kerülete L1–L3-ig szignifikánsan nem változott az élet során; caudalisan azonban az L4 (p=0.028) és L5 (p=0.041) szintek lényegesen növekedtek 14 éves korig. A növekedés üteme 1.34 mm/év. A legkisebb értéket 45.33 mm-7rel egy felnôtt L2-es csigolyáján mértük. A férfi és nôi gerincek csatornáinak növekedési üteme között jelentôs eltérés nem volt.
Az I. táblázat a mért értékek átlagait mutatja, korcsoportokra lebontva Életkor
1-10
11-20
21-30
31-40
41-50
51-60
61-70
L1
SG IP T K
16.04 18.35 228.84 60.28
15.26 21.97 217.00 58.24
15.34 21.69 230.58 58.96
15.21 21.67 235.72 59.63
15.56 22.51 235.72 61.62
15.76 22.98 235.77 64.46
15.29 22.60 223.85 62.89
L2
SG IP T K
15.06 17.77 215.84 59.61
14.54 20.65 216.39 58.98
15.55 21.91 225.85 61.54
14.07 21.29 214.19 57.98
14.61 22.35 221.28 61.29
14.98 22.03 231.08 63.69
14.05 22.76 220.76 64.42
L3
SG IP T K
14.35 18.92 199.48 56.22
13.74 20.30 198.68 58.38
13.86 21.90 196.58 58.53
13.73 21.14 199.37 57.80
14.35 21.55 205.52 60.37
13.98 22.69 205.20 62.07
13.91 22.53 200.29 62.87
L4
SG IP T K
14.72 17.96 213.53 56.07
13.88 20.78 200.83 59.19
13.87 20.96 203.36 58.29
14.18 21.89 200.33 58.84
15.00 22.33 215.49 64.05
14.12 22.81 207.25 63.92
14.18 22.46 197.01 63.23
L5
SG IP T K
16.05 16.1 210.33 61.15
16.74 20.78 232.32 68.30
16.63 23.06 218.10 68.22
14.42 22.34 223.98 68.48
16.56 24.01 241.17 69.73
15.49 25.88 235.63 71.18
15.09 25.63 216.27 72.52
148
Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 1996. 2.
M EGBESZÉLÉS Az eredmények azt mutatják, hogy a lumbalis gerinccsatorna növekedési üteme craniocaudalis irányban nem homogén – a cranialis szintek korábban érnek, mint a caudalisak. Fontos leszögezni, hogy ami a fejlôdési eredetû stenosis legfontosabb komponenseit, a sagittalis átmérôt és a területet illeti, a proximalis négy lumbalis csigolya már 1 éves korra, az ötös csigolyák pedig 4-6 éves korra teljesen érettek, azaz felnôtt méretûek. Az AP irányban korai gyermekkorban bekövetkezô átmérô-csökkenés a változó alaknak köszönhetô. Születéskor a centralis csatorna ventralis fala elôrefelé konvex, az ezt követô években konkávvá válik. A lumbalis gerinccsatorna mérete már születés elôtt vagy röviddel azután nagymértékben meghatározott. Genetikai faktorok jelentôsen befolyásolják a méretet és növekedést (9), a környezeti tényezôknek azonban nemkevésbé lényeges szerepük van (2). Ismeretes, hogy ante- és perinatalis faktorok (anyai megbetegedés, malnutritio, dohányzás, gyógyszerek, placenta elégtelenség) permanens fejlôdési retardációt okozhatnak, amennyiben hatásuk a növekedés befejeztét túlhaladóan is megnyilvánul (1, 10). Ugyanezen tényezôk gátolhatják a gerinccsatorna fejlôdését is. Optimális környezetben a hosszú csöves csontok és a törzs behozhatják a lemaradást, mivel növekedésben vannak egészen a felnôttkorig (13). A lumbalis csatorna azonban szûk marad, mert az már korai gyermekkorra kimeríti növekedési potenciáját. Az eredmény arányos testalkatú, normál magasságú felnôtt individum lesz, szûk lumbalis csatornával. Epstein és mtsai azt találták, hogy a lumbalis centralis csatorna sagittalis ármérôje korrelál az ideggyök csatornák tágasságával (4). Következésképp a centralis- és gyökcsatornák növekedése egymástól el nem választható. Mûtéti decompressio tervezésekor ezt mindig érdemes szem elôtt tartani (12). Az interpeduncularis átmérô követi a csigolyatest transzverzális átmérôjének növekedését (11). A testhez kötött pedunculusok az alapjukkal együtt távolodnak egymástól egészen felnôttkorig. Kézenfekvô gondolat párhuzamot vonni az agykoponya és a gerinccsatorna növekedése között. Az epigenetikus hatás törvényének megfelelôen az agykoponya az általa bezárt agy méretének megfelelôen növekszik. A gerincben azonban ez valószínûleg csak egyike a meghatározó tényezôknek. A gerincmûtétek során nem ritkán látható relative szûk csatornában szorosan összenyomott cauda equina. Az is ismeretes, hogy sokan szûk csatornával, teljesen tünetmentesen élnek (3, 7), ezért velük az orvos nem is találkozik. Az az elképzelés tehát, hogy a gerinccsatorna mérete egyszerûen csak tükrözi az általa bezárt idegelemek méretét, nem egyezik a klinikai tapasztalattal. A gerinccsatornában proximal felé elmozduló gerincvelô relatív helyzete sem befolyásolja a csatorna tágasságát (7). A lumbalis gerinccsatorna méretét meghatározó tényezôk többsége mindezidáig nem ismeretes. A növekedés korai befejezôdése az élet legelsô éveinek és különösképpen az intrauterin idôszaknak a jelentôségére utal. A fejlôdési eredetû szûkület etiologiai tényezôit célzó kutatásoknak ebbe az irányba kell fordulniuk.
I RODALOM 1. Baker, D.: What makes them grow into healthy adults? MRX News. Autumn: 8–11. 1993. – 2. Clark, G. A., Panjabi, M. M., Wetzel, F. T.: Can Malnutrition cause adult vertebral stenosis? Spine. 10: 165–170. – 3. Ehni, G.: Significance of the small lumbar spinal canal: Cauda equina compression syndromes due to spondylolysis. J. Neurol. 31: 490–494, 1969. – 4. Epstein, B. S., Epstein, J. A., Lavine, L.: The effect of anatomic variations in the Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 1996. 2.
149
lubmar vertebae and spinal canal on cauda equina and nerve root syndromes. Am. J. Radiology. 91: 1055–1063. 1964. – 5. Hinck, V. C., Hopkins, C. E., Clark, W. M.: Sagittal diameter of the lumbar spinal canal in children and adults. Radiology. 85: 929–937, 1965. – 6. Larsen, J. L., Smith, D.: The lumbar spinal canal in children. Eur. J. Radiol. 1: 163–170, 1981. – 7. Porter, R. W., Hibbert, C., Wellmann, P.: Backache and the lumbar spinal canal. Spine. 1980. – 8. Porter, R. W., Pawitt, D.: The vertebral canal: I. Nutrition and development, an archaelogic study with clinical significance. Spine. 12: 901–906. 1987. – 9. Postachini, F., Massobrio, M., Ferro, L.: Familial lumbar stenosis. J. Bone Joint Surg. 67-A: 321–323, 1985. – 10. Tanner, J. M.: The regulation of human growth. Child Development. 34: 817–847, 1963. – 11. Taylor, J. R.: Growth of the human intervertebral discs and vertebral bodies. J. Anat. 1075. 120, 49–68. – 12. Verbiest, H.: A radicular syndrome from developmental narrowing of the lumbar vertebral canal. J. Bone Joint Surg. 36-B: 230–237. 1954. – 13. Williams, J. P. G.: Catch up growth J. Embryol. Exp. Morph. 65: 89–101. 1981.
Dr. Papp Tibor Debrecen Orvostudományi Egyetem 4012 Debrecen, Nagyerdei krt. 98.
150
Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 1996. 2.
