Linear dimensions of the sphenoid bone in men and women with different facial skull typologies

Full Text

Обоснование

Клиновидная кость играет ключевую роль в обеспечении стабильности и функциональности черепа, выступая важным элементом в передаче механических нагрузок. В физиологических условиях механические напряжения в черепе возникают главным образом при действии жевательных мышц; меньшее влияние оказывают мышцы, участвующие в общих движениях головы, и сила тяжести [2]. При статических и динамических нагрузках на кости черепа (сжатие и удары) наибольшее напряжение возникает в области турецкого седла, крыльев клиновидной кости и вершин пирамид височной кости [2].

Несмотря на важность данной структуры, взаимосвязь ее характеристик с особенностями костей лица, участвующих в формировании динамических нагрузок на мозговой отдел черепа, остается малоизученной.

Особое внимание нами было уделено изучению структур верхней челюсти, участвующих в формировании рычагов передачи механических нагрузок с жевательного аппарата на основание черепа. Для обеспечения адекватного перераспределения деформирующих сил балки губчатого вещества альвеолярного отростка группируются в латеральную и медиальную балочную системы. Латеральная система балок передаёт напряжение, возникающее при жевании, в направление лобного и скулового отростков и к подвисочной поверхности клиновидной кости (альвеолярно-лобный, альвеолярно-скуловой, крыловидно-небный контрфорс), а медиальная группа костных балок передаёт напряжение в сторону твёрдого нёба на крыловидные отростки клиновидной кости и тело клиновидной кости (крыловидно-небный и небный контрфорс) [5]. Возникающее напряжение затем передается на внутреннее основание черепа. Три пары утолщенных неправильных и несимметричных овалов, образующих очертания черепных ямок, и непарное - седьмое (большое затылочное отверстие), создают надежную базу противостояния волнам напряжения. Кроме этого, оси пирамид височных костей направляют напряжения через тело клиновидной кости и на малые крылья клиновидной кости другой стороны, т.е. на глазницу. Такая Х-образная конструкция укрепляет боковые стенки черепа [4].

Таким образом, тело клиновидной кости получает механическую нагрузку от всей верхней челюсти. Изменение линейных параметров верхней челюсти влечет за собой изменения плеча рычага, что должно отражаться на линейных размерах и форме тела клиновидной кости.

Цель исследования-выявить взаимосвязь между линейными размерами верхней челюсти и тела клиновидной кости у людей разного пола с разной формой лицевого черепа.

Методы

Дизайн исследования

Проведено обсервационное одноцентровое ретроспективное выборочное неконтролируемое исследование.

Условия проведения исследования

Исследование проведено на базе ФГБОУ Во РязГМУ Минздрава России.

Критерии соответствия (отбора)

Работу выполнили на 100 архивных КТ-сканах головы людей разного пола и возраста от 25 до 89 лет из рентгенологической коллекции кафедры анатомии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России). Все КТ-сканы принадлежали лицам, проживавшим на территории Рязанской области. Критерии исключения наличие костной патологии, переломов костей черепа, опухоли гипофиза, генетических заболеваний, связанных с деформацией костей черепа.

Анализ в группах

Исследованные были разделены на группы по полу, по верхнелицевому указателю (отношение верхней высоты лица к скуловому диаметру, выраженное в процентах) на эуриенов, мезенов и лептенов, и по форме турецкого седла на плоское, круглое и глубокое турецкое седло.

Описание вмешательства

Для измерения выбранных параметров черепа человека использованы общепринятые в краниологии методики (Martin R., 1928; Алексеев В.П., Дебец П.Ф., 1964) [1]. КТ-сканы головы подвергали измерению в программе RadiAnt-2025.1-Setup. 

   Определяли следующие параметры турецкого седла: переднезадний размер входа в турецкое седло, поперечный размер и глубина турецкого седла, а также вертикальный размер тела клиновидной кости (перпендикуляр от бугорка турецкого седла до нижней точки тела клиновидной кости). Вариабельность форм турецкого седла привела к необходимости воспользоваться стандартизированной классификацией. Поэтому, полученные данные о размерах использовали для вычисления индекса турецкого седла (Д. Г. Рохлин, В. С. Майкова-Строганова), полученного в результате отношения переднезаднего размера турецкого седла к его глубине. Согласно индексу, выделили три вида его формы: плоское (значение <0,8), круглое (значение 0,8-1,0) и глубокое (значение <1,0).

   Поскольку линейные размеры верхней челюсти достаточно сложно измерить изолированно, условно мы приняли верхнюю высоту лица за высоту верхней челюсти, а длину костного неба за длину небного отростка верхней челюсти. Для этого измерили верхнюю высоту лица и ширину лица, а также продольный и поперечный размеры костного неба. Рассчитали верхнелицевой указатель (отношение верхней высоты лица к его ширине, выраженное в процентах) и площадь костного неба. Поскольку костное небо по форме представляет собой половину овала, использовали формулу S=(W*L*π)/2, где W-поперечный размер костного неба, а L-продольный размер костного неба.

Помимо этого, был измерен cos α (cos угла между отрезками, обозначающих расстояние между простионом и задней носовой остью - отрезок АВ на рис.3 и между селлярной точкой и задней носовой остью ВС на рис.3, где селлярная точка – точка на середине переднезаднего размера турецкого седла. Достроив отрезки, получили треугольник, который мы могли охарактеризовать, используя значения cos α (cos угла АВС на рис. 1). Расчет проводился по формуле: [3].

Анализ в подгруппах

Исследованные были разделены на группы по полу, по верхнелицевому указателю (отношение верхней высоты лица к скуловому диаметру, выраженное в процентах) на эуриенов, мезенов и лептенов, и по форме турецкого седла на плоское, круглое и глубокое турецкое седло.

Статистические процедуры

Запланированный размер выборки

Размер исследуемой выборки предварительно не рассчитывали.

Статистические методы

Для обработки полученных данных использован пакет Microsoft Excel в доступной версии. Результаты представлены в виде Me (Q1; Q3), где Me – медиана, Q1 и Q3 – нижний и верхний квартили соответственно. Сравнение количественных показателей между мужскими и женскими черепами проведено с помощью критерия Манна-Уитни. Сравнение количественных показателей между разными типами лицевого черепа и разными формами турецкого седла проведено с помощью критерия Краскела — Уоллиса для независимых выборок с поправкой Бонферрони. Корреляционный анализ выполнен с использованием коэффициента Спирмена. Все различия считались значимыми при р<0,05.

Результаты

Характеристики выборки

Исследование выполнено на архивных КТ-сканах головы людей разного пола и возраста от 25 до 89 лет (n=100) из рентгенологической коллекции кафедры анатомии РязГМУ, из них 42 принадлежали женщинам, 58-мужчинам.

Основные результаты исследования

Медианные значения линейных размеров турецкого седла, костного неба и угловых размеров черепа у мужчин и женщин представлены в таблице 1.

Таб.1   Медианные значения линейных размеров турецкого седла, костного неба и угловых размеров черепа у мужчин и женщин.

Table 1. T-Median values of linear dimensions of the sella turcica, hard palate, and angular dimensions of the skull in men and women.

Медианные значения	Мужчины	Женщины
Переднезадний размер турецкого седла, см	0,99(0,85;1,10)	0,97(0,87;1,05)
Поперечный размер турецкого седла, см	1,41(1,21;1,59)	1,50(1,35;1,63)
Глубина турецкого седла, см	0,74(0,68;0,85)	0,84(0,74;0,92)
Вертикальный размер тела клиновидной кости, см	3,01(2,79;3,15)	2,84(2,70;3,03)
cos α	-0,65(-0,81;-0,56)	-0,68(-0,80;-0,61)
Длина костного неба, см	5,38(5,17;5,70)	4,91(4,69;5,28)
Ширина костного неба, см	4,12(3,99;4,35)	4,01(3,85;4,18)
Площадь костного неба	35,44(33,44;38,25)	31,30(28,99;33,95)

Примечание. Данные представлены как Me (Q1; Q3), где Me — медиана, Q1 — первый квартиль, Q3 — третий квартиль.

Исследование выборки по форме лицевого черепа показало, что согласно верхнелицевому указателю, 13 черепов принадлежали эуриенам, 54-мезенам, 33-лептенам.

Медианные значения линейных размеров турецкого седла, костного неба и угловых размеров черепа при разных типах лицевого черепа представлены в таблице 2.

Таб.2   Медианные значения линейных размеров турецкого седла, костного неба и угловых размеров черепа при разных типах лицевого черепа.

Table 2. Median values of linear dimensions of the sella turcica, bony palate, and angular dimensions of the skull in different types of facial skull.

Медианные значения	Эуриены	Мезены	Лептены
Переднезадний размер турецкого седла, см	0,93(0,82;1,06)	0,97(0,84;1,05)	0,99(0,95;1,12)
Ширина турецкого седла, см	1,49(1,43;1,64)	1,44(1,27;1,63)	1,45(1,35;1,58)
Глубина турецкого седла, см	0,83(0,72;0,98)	0,79(0,68;0,90)	0,75(0,71;0,88)
Вертикальный размер тела клиновидной кости, см	2,85(2,79;3,13)	2,96(2,71;3,13)	2,93(2,80;3,08)
cos α	-0,61(-0,65;-0,53)	-0,67(-0,81;-0,60)	-0,71(-0,82;-0,63)
Длина костного неба, см	5,25(4,58;5,47)	5,20(4,91;5,44)	5,27(4,94;5,63)
Ширина костного неба, см	4,07(3,84;4,20)	4,13(3,95;4,34)	4,02(3,91;4,23)
Площадь костного неба	32,97(28,67;36,06)	33,88(31,35;36,62)	33,82(30,29;37,29)

Примечание. Данные представлены как Me (Q1; Q3), где Me — медиана, Q1 — первы квартиль, Q3 — третий квартиль.

Исследование по форме турецкого седла показало, что 44 черепа имели плоскую форму турецкого седла, 44-круглую и 12-глубокую.

Медианные значения линейных размеров турецкого седла, костного неба и угловых размеров черепа при разных типах форм турецкого седла представлены на таблице 3.

Таб.3   Медианные значения линейных размеров турецкого седла, костного неба и угловых размеров черепа при разных типах лицевого черепа.

Table 3. Median values of linear dimensions of the sella turcica, bony palate, and angular dimensions of the skull in different types of facial skull.

Медианные значения	Плоская форма	Круглая форма	Глубокая форма
Переднезадний размер турецкого седла, см	1,04(0,95;1,12)	0,96(0,84;1,05)	0,85(0,80;0,95)
Ширина турецкого седла, см	1,43(1,21;1,58)	1,45(1,29;1,63)	1,56(1,43;1,64)
Глубина турецкого седла, см	0,71(0,65;0,75)	0,85(0,77;0,92)	0,99(0,90;1,04)
Вертикальный размер тела клиновидной кости, см	2,89(2,76;3,06)	2,91(2,75;3,10)	2,98(2,64;3,16)
cos α	-0,68(-0,82;-0,62)	-0,68(-0,79;-0,56)	-0,64(-0,69;-0,56)
Длина костного неба, см	5,25(4,58;5,47)	5,13(4,88;5,55)	5,25(4,85;5,38)
Ширина костного неба, см	4,13(4,00;4,37)	4,00(3,89;4,24)	4,18(4,00;4,21)
Площадь костного неба	35,52(31,96;38,24)	32,74(3,24;34,98)	33,81(30,45;35,44)

Примечание. Данные представлены как Me (Q1; Q3), где Me — медиана, Q1 — первы квартиль, Q3 — третий квартиль.

При статистической обработке данных обнаружена слабая и умеренная прямая связь между глубиной турецкого седла, поперечным и переднезадним размером входа в турецкое седло, т.е. при увеличении глубины турецкое седла увеличивались его продольные и поперечные размеры. Помимо этого, обнаружена прямая связь между переднезадним размеров входа в турецкое седло и верхней высотой лица и площадью костного неба (   rs = 0,22), а также между вертикальным размером тела клиновидной кости, длиной и площадью костного неба (rs = 0.30). Обнаружена обратная связь между глубиной турецкого седла и верхней высотой, и шириной лица (rs = -0.30). 

При сравнении количественных показателей между группами обнаружены статистически значимые половые различия в размерах и форме турецкого седла, также отличался вертикальный размер тела клиновидной кости: у женщин турецкое седло шире и глубже, у мужчин тело клиновидной кости толще, но турецкое седло более плоское (Рис. 2).

При распределении всех полученных значений по верхнелицевому показателю, было обнаружено, что у эуриенов (широких лиц) турецкое седло было глубже, а переднезадний размер турецкого седла был меньше, чем у мезенов (средних лиц) и лептенов (узких лиц) (рис. 3).

Также были обнаружены статистически значимые различия в размерах верхней челюсти и костного неба у черепов с разной формой турецкого седла: у черепов с плоской формой турецкого седла верхняя высота лица, ширина неба и площадь неба была больше, чем у черепов с глубоким турецким седлом (рис. 4).

Обнаружены статистически значимые различия в величине cos α у черепов с плоской и глубокой формой турецкого седла (p=0,008, z= -2,64). Согласно этим данным, можно сделать вывод о том, что у черепов с плоской формой турецкого седла угол АВС был больше, чем у черепов с глубоким турецким седлом (рис. 5).

Нежелательные явления

Отсутствовали.

Обсуждение

Резюме результатов исследования

Проведенное исследование показало, что для линейных параметров тела клиновидной кости характерна достоверная корреляционная связь с линейными размерами верхней челюсти: чем выше лицо, тем больше переднезадний размер турецкого седла, но меньше глубина турецкого седла. В то же время, чем больше вертикальный размер тела клиновидной кости, тем больше линейные параметры и площадь костного неба. Среди исследованных лиц наиболее распространенным был мезенный тип лицевого черепа. Наиболее часто встречающейся формой турецкого седла были плоское и круглое турецкое седло.

При анализе количественных показателей клиновидной кости выявлены статистически значимые различия между полами: у женщин турецкое седло характеризуется большей шириной и глубиной; у мужчин, напротив, турецкое седло имеет более плоскую форму, однако отличается большей толщиной тела клиновидной кости.

   При этом, была обнаружена связь между формой лицевого черепа и размерами и формой исследованных нами костных структур клиновидной кости: для лептенов характерно небольшое по глубине турецкое седло с увеличенным переднезадним размером (плоская форма турецкого седла); у эуриенов, напротив, у турецкое седло глубже, но короче в переднезаднем направлении (глубокая форма турецкого седла). При плоской форме турецкого седла наблюдаются большие значения верхней высоты лица, ширины и площади нёба; при глубокой форме турецкого седла эти параметры меньше.

   У черепов с плоской формой турецкого седла угол между между отрезками, обозначающих расстояние между простионом и задней носовой остью и между селлярной точкой и задней носовой остью был больше, чем у черепов с глубоким турецким седлом.

Интерпретация результатов исследования

   Проведенное исследование показало тесную связь формы и размеров структурных элементов клиновидной кости с костными элементами, составляющими систему контрфорсов верхней челюсти.

   В их формировании непосредственное участие принимает клиновидная кость: напряжение, возникающее в области коренных зубов на верхней челюсти, передается через крыловидные отростки на тело клиновидной кости с последующим перераспределением на структуры мозгового черепа. Корреляционные отношения линейных параметров тела клиновидной кости, показателей верхней высоты лица и размеров костного неба указывают на тесную связь этих структур. Таким образом, в случае, когда высота верхней челюсти или площадь костного неба имеют меньшее значение, при непосредственных окклюзионных контактах в процессе жевания твердой пищи, клиновидная кость испытывает значительное давление, приводящее к увеличению глубины турецкого седла и уменьшению толщины тела клиновидной кости, вследствие его усиления и концентрации на теле клиновидной кости [6]. Это наблюдение подтверждается в случае изучения параметров клиновидной кости у крайних форм лицевого черепа (эуриенов и лептенов). Полученные на основании анализа компьютерных томограмм результаты свидетельствуют о том, что тело клиновидной кости в целом и турецкое седло, в частности, можно рассматривать как опорную точку в перераспределении деформирующих сил, например, при жевательной нагрузке, для обеспечения механической устойчивости черепа человека.

   Об этом также свидетельствует анализ научной литературы, по данным которой турецкое седло в своей форме имеет связь с вариантом прикуса. Jankowski T. et al. установили, что аномалии зубов чаще встречаются у пациентов с аномалиями турецкого седла [7]. Afzal E. et al. обнаружили изменение формы и размеров турецкого седла при сагиттальных аномалиях прикуса [8].

   Рост турецкого седла завершается в раннем возрасте, поэтому его можно использовать в качестве ориентира для прогнозирования будущих аномалий прикуса. Utsunomiya N. et al. обнаружили связь между строением передней части турецкого седла и морфологией лица у плода [9].

   Таким образом, изучение размеров и морфологии турецкого седла может быть полезно не только для специалистов в антропологии и анатомии человека, но и для нейрохирургов, эндокринологов, рентгенологов и ортодонтов. В частности, диагностика форм и размеров турецкого седла может помочь в планировании более сложных методов лечения ортодонтологических заболеваний

Заключение

Результатом исследования явилось выявление прямой связи между линейными размерами тела клиновидной кости и костными структурами, составляющими систему контрфорсов верхней челюсти. Показано, что исследованные параметры имеют связь с формой лицевого черепа. Можно предположить, что данная особенность связана с перераспределением жевательного давления. В частности, с распределением деформирующей силы, возникающей при жевании, с верхней челюсти на мозговой череп. Тело клиновидной кости в целом и турецкое седло, в частности, можно рассматривать как опорную точку в перераспределении деформирующих сил, например, при жевательной нагрузке, для обеспечения механической устойчивости черепа человека

Вклад авторов

·       Рогожина- Е.Г.-анализ компьютерных томограмм, сбор и анализ литературных данных, анализ материала, написание и редактирование текста статьи;

·       Павлов А.В.-концепция исследования, редактирование текста статьи;

·       Лазутина Г.С.-редактирование текста статьи;

·       Овчинникова Н.В.-редактирование текста статьи;

·       Рогожин П.С.-анализ компьютерных томограмм и редактирование текста статьи;

·       Головин М.Д.-анализ компьютерных томограмм, сбор и анализ литературных данных;

·       Лаврентьева Е.А-анализ компьютерных томограмм, сбор и анализ литературных данных.

Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и

Этическая экспертиза

Работа одобрена локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России (выписка из протокола заседания комитета № 1 от 9 сентября 2024 г.).

Согласие на публикацию

Неприменимо.

Источники финансирования

Отсутствуют.

Раскрытие интересов

Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов за последние три года, связанных с третьими

лицами (коммерческими и некоммерческими организациями), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи.

Заявление об оригинальности

При проведении исследования и создании настоящей статьи авторы не использовали ранее полученные и опубликованные сведения (данные, текст, иллюстрации).

Доступ к данным

Все данные, полученные в настоящем исследовании, представлены в статье.

Генеративный искусственный интеллект

При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование

Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке 

About the authors

Ekaterina G. Rogozhina

Ryazan State Medical University

Author for correspondence.
Email: rina1001@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-4731-5762
SPIN-code: 7020-9264

Аспирант, ассистент кафедры анатомии

Russian Federation, Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9

Artem V. Pavlov

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov

Email: av.pavlov-rzgmu@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8224-824X
SPIN-code: 4227-7508

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9

Galina S. Lazutina

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov

Email: lazutinagalina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8279-3088
SPIN-code: 6396-8160

Канд.мед.наук., доцент

Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9

Natalia V. Ovchinnikova

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov

Email: Natalja.rzgmu@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3998-795X
SPIN-code: 6531-4326

Канд.мед.наук., доцент

Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9

Pavel S. Rogozhin

Megaclinica LLC

Email: pasharogozhin@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0003-6802-4826

Врач травматолог-ортопед

Russian Federation, 390006, Ryazan, Yesenina Street, 9

Maksim D. Golovin

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov

Email: maksim.golovin05@list.ru
ORCID iD: 0009-0000-7969-6845
Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9

Ekaterina A. Lavrenteva

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov

Email: katelavr.urd@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-5694-9103
SPIN-code: 5456-2020
Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9

References

Supplementary files