Мобильная версия

Журнал «Травма» Том 14, №5, 2013

Особливості структурно-функціональних порушень при нестабільності наколінка, що супроводжується дисплазією виростків стегнової кістки (клініко-експериментальне дослідження)

Авторы: Бур’янов О.А., Лиходій В.В., Задніченко М.О. - Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, кафедра травматології та ортопедії; Крищук М.Г., Єщенко В.О. - НТУ України Київський політехнічний інститут», кафедра динаміки, міцності машин та опору матеріалів; Костогриз О.А. - 3ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», м. Київ

Рубрики: Травматология и ортопедия

Разделы: Клинические исследования

Мета. Дослідити особливості структурно-функціональних порушень при нестабільності наколінка з дисплазією виростків стегна за типом А та В.
Матеріали та методи. Артроскопічно обстежено 98 пацієнтів із нестабільністю наколінка, що супроводжується дисплазією виростків стегнової кістки. З дисплазією типу А — 65 (66,3 %) пацієнтів, типу В — 33 (33,7 %) пацієнти. Для визначення особливостей розподілу напруження в хрящі наколінка використовували розроблені динамічні імітаційні комп’ютерні моделі.
Результати. Більш тяжкий ступінь пошкодження хряща наколінка відмічався при нестабільності з дисплазією типу В (p < 0,05). Ступінь пошкодження хряща наколінка залежить від тривалості захворювання (p < 0,05). Нестабільність наколінка, що супроводжується дисплазією типу В, характеризується більшим напруженням у хрящі наколінка при 10-градусному згинанні колінного суглоба на 126 %, при 20-градусному — на 120 %, при 30-градусному — на 123 %, ніж нестабільності наколінка з дисплазією типу А, при якій напруження в хрящі наколінка при 10-градусному згинанні колінного суглоба збільшилось лише на 116 %, при 20-градусному — на 105 %, а при 30-градусному зменшилось на 16 %.
Виcновки. Нестабільність наколінка з дисплазією типу В характеризується більш тяжким пошкодженням хряща наколінка в порівнянні з дисплазією типу А. Тяжкість пошкодження хряща обумовлена більшим напруженням у хрящі наколінка при дисплазії виростків стегнової кістки.

Цель. Исследовать особенности структурно-функциональных нарушений при нестабильности надколенника, сопровождающейся дисплазией мыщелков бедра типа А и В.
Материалы и методы. Артроскопически обследованы 98 пациентов с нестабильностью надколенника, которая сопровождается дисплазией мыщелков бедренной кости. С дисплазией типа А — 65 (66,3 %) пациентов, типа В — 33 (33,7 %) пациента. Для определения особенностей распределения напряжения в хряще надколенника использовали разработанные динамические имитационные компьютерные модели.
Результаты. Более тяжелая степень повреждения хряща надколенника определялась при нестабильности с дисплазией типа В (p < 0,05). Степень повреждения хряща надколенника зависит от длительности заболевания (p < 0,05). При нестабильности надколенника с дисплазией типа В отмечается большее напряжение в хряще надколенника при 10-градусном сгибании коленного сустава на 126 %, при 20-градусном — на 120 %, при 30-градусном — на 123 %, чем при нестабильности с дисплазией типа А, при которой напряжение в хряще надколенника при 10-градусном сгибании коленного сустава увеличилось только на 116 %, при 20-градусном — на 105 %, а при 30-градусном уменьшилось на 16 %.
Выводы. Нестабильность надколенника с дисплазией типа В характеризуется более тяжелым повреждением хряща надколенника в сравнении с дисплазией типа А. Тяжесть повреждения хряща надколенника обусловлена более высоким напряжениям в хряще при дисплазии мыщелков бедренной кости.

The Aim. To investigate the features of structural and functional disorders of patellar instability associated with femoral condyle dysplasia type A and B.
Materials and Methods. Arthroscopically we examined 98 patients with patellar instability associated with femoral condyle dysplasia. With type A dysplasia — 65 (66.3 %) patients, type B — 33 (33.7 %) patients. Dynamic computer simulation models were developed to determine the characteristics of the distribution of stress in the patellar cartilage.
Results. More severe degree of patellar cartilage injury was marked in instability with type B dysplasia (p < 0.05). The severity of patellar cartilage injury depends on the duration of the disease (p < 0.05). In patellar instability with type B dysplasia, greater tension is detected in patellar cartilage at 10° knee flexion by 126 %, at 20° — by 120 %, at 30° — by 123 %, than in patellar instability with type A dysplasia, when tensions in patellar cartilage at 10° knee flexion increased only by 116 %, at 20° — by 105 %, and at 30° decreased by 16 %.
Conclusions. Patellar instability with type B dysplasia is characterized by more severe patellar cartilage injuries compared with type A dysplasia. The severity of cartilage damage is caused by higher tension in the cartilage in femoral condyle dysplasia.

Ключевые слова

нестабільність наколінка, дисплазія виростків стегнової кістки, пошкодження хряща.

нестабильность надколенника, дисплазия мыщелков бедренной кости, повреждение хряща.

patellar instability, trochlea dysplasia, cartilage injury.

Вступ

Нестабільність наколінка — патологічний рух наколінка щодо міжвиросткової борозни [4]. У 96 % пацієнтів із вивихом наколінка зустрічається різного ступеня дисплазія виростків стегна, в загальній популяції дисплазія виростків стегна зустрічається у 3 % [2]. Найбільш часто зустрічається дисплазія типу А (54 %) та В (17 %) [3].

Дисплазія виростків стегна та наколінка корелює з розвитком артрозу та є одним із головних прогностичних факторів розвитку пателофеморального артрозу [1, 6].

Тривалість захворювання впливає на ступінь пошкодження хряща наколінка [5] та розвиток пателофеморального артрозу. Нестабільність наколінка становить 33 % від усіх причин розвитку пателофеморального артрозу.

Питання впливу геометрії міжвиросткової борозни (різних типів дисплазії виростків стегнової кістки) та стану м’якотканинних стабілізаторів на кінематику наколінка, розподіл напруження у хрящі пателофеморального суглоба та можливі механізми пошкодження хряща наколінка при нестабільності, що супроводжується дисплазією виростків стегнової кістки, залишаються відкритими.

Мета. Дослідити особливості структурно-функціональних порушень при нестабільності наколінка з дисплазією виростків стегна типу А та В.

Матеріали та методи

Для досягнення поставленої мети проведене артроскопічне дослідження та імітаційне комп’ютерне моделювання.

Артроскопічно визначали ступінь ушкодження хряща латеральної фасетки наколінка у 98 пацієнтів із нестабільністю наколінка, серед них 38 чоловіків та 60 жінок. Ступінь ураження хряща встановлювали за чотириступеневою класифікацією Outerbridge (1961) [8]. До легкого ступеня пошкодження хряща наколінка зараховували 1-шу та 2-гу ст. за Outerbridge, до тяжкого — 3-тю та 4-ту ст. за Outerbridge.

Порівняльний аналіз з оцінкою статистичної значимості різниці між групами при порівнянні частотних характеристик (якісних ознак) проводився з використанням критерію. Оцінка всіх параметрів аналізу проводилась за рівнем статистичної значимості не нижче 95 % (р < 0,05).

Для визначення типу дисплазії виростків стегнової кістки використовували аналіз рентгенограм у боковій проекції та аксіальні скани МРТ [9].

Верифікацію результатів артроскопічного дослідження проводили шляхом порівняння результатів комп’ютерного моделювання особливостей пошкодження хряща наколінка при згинанні колінного суглоба від 0° до 30°. Для визначення особливостей розподілу напруження в хрящі наколінка використовували власні розроблені динамічні імітаційні комп’ютерні моделі [7].

Результати дослідження

Дисплазія виростків стегнової кістки типу А зустрічалась у 65 (66,3 %), типу В — у 33 (33,7 %) пацієнтів. Дисплазія виростків типу А переважала. Відмінність між пацієнтами з різними типами дисплазії за тривалістю захворювання статистично не значима — р > 0,05 (табл. 1).

Легкий ступінь пошкодження хряща наколінка відзначали у 59 (60,2 %) пацієнтів (рис. 1), тяжкий — у 39 (39,8 %) пацієнтів (рис. 2).

Серед пацієнтів із дисплазією виростків типу А легкий ступінь пошкодження хряща наколінка виявляли у 44 (67,7 %) пацієнтів, тяжкий — у 21 (32,3 %) пацієнта. Серед пацієнтів із дисплазією виростків типу В легкий ступінь пошкодження хряща наколінка виявляли у 15 (45,5 %) пацієнтів, тяжкий — у 18 (54,5 %) пацієнтів. Відмінність між пацієнтами з різними типами дисплазії за ступенем пошкодження хряща наколінка є статистично значимою — р < 0,05 (табл. 2).

У пацієнтів із нестабільністю наколінка з дисплазією типу В переважав тяжкий ступінь пошкодження хряща наколінка (р = 0,033).

Вивчаючи залежність тяжкості пошкодження хряща наколінка при дисплазїі типу А від тривалості захворювання, ми знайшли статистично значиму різницю між пацієнтами з тяжким та легким ступенем пошкодження хряща наколінка — р > 0,05 (табл. 3).

Аналогічну ситуацію отримали при вивченні залежності тяжкості пошкодження хряща наколінка при дисплазії типу В від тривалості захворювання. Статистично значима різниця була між пацієнтами з тяжким та легким ступенем пошкодження хряща наколінка залежно від тривалості захворювання — р > 0,05 (табл. 4).

Отже, можна стверджувати, що тривалість захворювання впливає на тяжкість пошкодження хряща наколінка. Але у пацієнтів із дисплазією типу В частіше відзначали більш тяжкий ступінь пошкодження хряща наколінка — р > 0,05 (табл. 2).

Цей факт пояснюється результатами комп’ютерного моделювання.

Рух наколінка і розподіл напруження у хрящі на латеральній та медіальній фасетці детермінований чіткою взаємодією латеральних та медіальних стабілізаторів, чотириголовим м’язом стегна та власною зв’язкою наколінка, а також геометрією наколінка та міжвиросткової борозни.

Напруження в хрящі наколінка при дисплазії типу А без пошкодження медіальної пателофеморальної зв’язки (модель А₁, норма) характеризується поступовим наростанням із досягненням максимуму у 2,30 МПа при куті згинання колінного суглоба 30° (рис. 3, 5). Концентратори напруження розподіляються на медіальній та латеральній фасетці наколінка з переважанням на латеральній фасетці.

Напруження при нестабільності (пошкодження медіальної пателофеморальної зв’язки) наколінка, що супроводжується дисплазією типу А (модель А₂, нестабільність), характеризується поступовим наростанням при згинанні колінного суглоба в діапазоні від 0° до 25°, з появою максимального напруження 2,09 МПа відповідно при 24° та 29° (рис. 4, 5). Концентратор напруження при нестабільності розташовується на латеральній фасетці наколінка та прогресивно зменшується залежно від кута згинання в порівнянні з нормою (рис. 4). При згинанні колінного суглоба на 30° еквівалентне за Мізесом напруження в хрящі наколінка становило 1,93 МПа.

При порівнянні напруження в моделях А₁ (дисплазія виростків стегнової кістки типу А без пошкодження медіальної пателофеморальної звязки) та А₂ (нестабільність наколінка — дисплазія виростків типу А з пошкодженням медіальної пателофеморальної зв’язки) виявлено тенденцію до збільшення напруження в хрящі наколінка при нестабільності на кутах згинання колінного суглоба від 0° до 25° (рис. 5) та появу концентратора напруження лише на латеральній фасетці при нестабільності (рис. 4).

Напруження в хрящі наколінка при нестабільності, що супроводжується дисплазією виростків стегнової кістки типу А, збільшилось на 116 % у порівнянні з нормою при куті згинання 10°, на 105 % — при куті згинання 20° (табл. 5).

Напруження в хрящі наколінка при дисплазії типу В без пошкодження медіальної пателофеморальної зв’язки (модель В₁, норма) характеризується наростанням із досягненням максимуму 2,30 МПа при куті згинання колінного суглоба 22° (рис. 8).

Концентратори напруження розподіляються на медіальній та латеральній фасетці наколінка з переважанням на латеральній фасетці. Напруження при куті 30° становить 1,80 МПа з локалізацією концентратора напруження на латеральній фасетці (рис. 6).

Напруження при нестабільності (пошкодження медіальної пателофеморальної зв’язки) наколінка, що супроводжується дисплазією типу В (модель В₂, нестабільність), характеризується наростанням від 0° до 28° з появою максимального напруження 2,22 МПа при 28° (рис. 6). Концентратор напруження з’являється лише на латеральній фасетці наколінка.

При порівнянні моделі В₁ (норма) та В₂ (нестабільність) виявлено тенденцію до збільшення напружень у хрящі наколінка при нестабільності на кутах згинання колінного суглоба від 5° до 22° та від 28° до 30° (рис. 8) і появу концентратора напруження на латеральній фасетці при нестабільності наколінка (рис. 7).

Отже, нестабільність наколінка, що супроводжується дисплазією типу В, характеризується більшим напруженням у хрящі наколінка при 10-градусному згинанні колінного суглоба на 126 % при 20-градусному — на 120 % при 30-градусному — на 123 %, ніж нестабільності наколінка з дисплазією типу А, при якій напруження в хрящі наколінка при 10-градусному згинанні колінного суглоба збільшилось лише на 116 %, при 20-градусному — на 105 %, а при 30-градусному зменшилось на 16 % (табл. 5).

Висновок

Нестабільність наколінка з дисплазією типу В характеризується більш тяжким пошкодженням хряща наколінка в порівнянні з дисплазією типу А. Тяжкість пошкодження хряща при дисплазії типу В обумовлена більшим напруженням у хрящі наколінка, що виникає при пошкодженні медіальної пателофеморальної зв’язки. Стабільність наколінка при дисплазії типу В при недорозвинутому латеральному виростку стегна виявилась більш залежною від цілісності медіальної пателофеморальної зв’язки, ніж при дисплазії типу А.

Список литературы

1. Dejour D., Allain J. Histoire naturelle de l’arthrose fémoro-patellaire isolée // Rev. Chir. Orthop. — 2004. — 90 (Suppl. 5). — 1S69-129.

2. Dejour H., Walch G., Nove-Josserand L. et al. Factors of patellar instability: an anatomic radiographic study // Knee Surg. Sports. Traumatol. Arthrosc. — 1994. — 2(1). — 19-26.

3. Dejour D., Le Coultre B. Osteotomies in patellofemoral instabilities // Sports. Med. Arthrosc. — 2007. — 15(1). — 39-46.

4. Fithian D.C., Neyret P., Servien E. Patellar instability: the Lyon experience // Techn. in Knee Surg. — 2007. — 6. — 112-123.

5. Franzone J.M., Vitale M.A., Shubin Stein B.E., Ahmad C.S. Is there an association between chronicity of patellar instability and patellofemoral cartilage lesions? An arthroscopic assessment of chondral injury // J. Knee Surg. — 2012 Nov. — 25(5). — 411-6.

6. Grelsamer R.P., Dejour D., Gould J. The pathophysiology of patellofemoral arthritis // Orthop. Clin. North. Am. — 2008. — 39(3). — 269-74.

7. Kryshchuk M., Buryanov А., Lykhodii V., Ieshchenko V. Computer modelling of patellar instability in association with trochlear dysplasia // Вісник машинобудування. — 2013. — Вип. 67. — С. 61-67.

8. Outerbridge RE. The etiology of chondromalacia patellae // J. Bone Joint. Surg. Br. — 1961. — 43. — 752-757.

9. Salzmann G.M., Weber T.S., Spang J.T., Imhoff A.B., Schöttle P.B. Comparison of native axial radiographs with axial MR imaging for determination of the trochlear morphology in patients with trochlear dysplasia // Arch. Orthop. Trauma Surg. — 2010. — 130(3). — 335-340.