Мобильная версия

Журнал «Травма» Том 24, №2, 2023

Дослідження щільності кісткової тканини за даними КТ до та у відділеному періоді після монокондилярного ендопротезування колінного суглоба

Авторы: Вахбех Р.Т.Х., Яремін С.Ю.
Вінницький національний медичний університет ім. М.І. Пирогова МОЗ України, м. Вінниця, Україна

Рубрики: Травматология и ортопедия

Разделы: Клинические исследования

Актуальність. Монокондилярне ендопротезування колінного суглоба останніми роками стає популярним серед ортопедів. Основним ускладненням цієї технології є нестабільність тибіального компонента ендопротеза через розвиток локального остеопорозу в зоні ендопротезування. У пацієнтів зі зниженою щільністю кістки є великий ризик розвитку нестабільності тибіального компонента ендопротеза. Отже, визначення рівнів мінеральної щільності кісткової тканини у пацієнтів з остеопенією до ендопротезування може дати можливість розрахувати ризик виникнення ускладнень у віддалені періоди. Мета роботи. Визначити показники мінеральної щільності кісткової тканини за даними КТ зони резекції тибіального плато для монокондилярного ендопротезування у пацієнтів групи ризику. Матеріали та методи. Оцінювали стан 3 зон кортикального шару — передньої, середньої, задньої та 4 зон площини зрізу плато. На КТ-зображеннях тибіального плато колінного суглоба проводили вимірювання оптичної щільності кісткової тканини за шкалою одиниць Ґаунсфілда. Проведено дослідження змін у кісткових структурах у зоні встановлення тибіального компонента ендопротеза у 2 групах пацієнтів: І група — 10 пацієнтів, яким було проведено монокондилярне протезування колінного суглоба 3–6 років тому і які звернулися зі скаргами на негативні явища у протезованому коліні, ІІ група — 10 пацієнтів, яким було проведене монокондилярне протезування 1,2–2 роки тому. Цим хворим на конт-рольному огляді було зроблено КТ-денситометрію. Результати дослідження. До операції ендопротезування максимальна оптична щільність кісткової тканини у пацієнтів була статистично однаковою. Щільність кортикального шару була максимальною в передньому відділі кістки (~ 720 HU), мінімальною в задньому (580 HU). Для губчастої кістки максимальну оптичну щільність спостерігали у зонах переднього відділу (~ 470 HU), у зонах заднього відділу губчастої кістки щільність була меншою. Через 3–6 років у пацієнтів І групи відмічали значне зниження оптичної щільності кістки, як її кортикального шару, так і губчастої тканини. Найбільших втрат зазнали медіальні зони губчастої кістки. У пацієнтів спостерігалися зони резорбції кортикального шару, а у деяких — ділянки повної його відсутності. При цьому індекс абсорбції кортикального шару у зонах руйнування не перевищував 100 HU. Максимальна оптична щільність кортикального шару по зонах також знизилася. У пацієнтів ІІ групи через 1,5–2 роки після ендопротезування не відмічали помітних змін у кісткових структурах у зоні операції. Зміни відбулися по медіальних зонах губчастої кістки тибіального плато. У пацієнтів з остеопенією зміни в оптичній щільності кістки відбуваються вже в перші роки після ендопротезування, хоча і не призводять до нестабільності тибіального компонента ендопротеза. Висновки. Пацієнти зі зниженою кістковою щільністю (остеопенією) при ендопротезуванні суглобів потрапляють у групу ризику через розвиток локального остеопорозу в зоні резекції кістки. Перші ознаки резорбції губчастого компонента кістки можна спостерігати вже через 1,5–2 роки після ендопротезування. Своєчасно проведені лікувальні заходи здатні загальмувати подальший розвиток остеопорозу.

Background. Unicondylar knee arthroplasty has become popular among orthopedists in recent years. The main complication of this technology is the instability of the tibial component of the endoprosthesis due to the development of local osteoporosis in the area of arthroplasty. Patients with decreased bone density are at high risk of developing instability of the tibial component of the endoprosthesis. Therefore, determining the levels of bone mineral density in patients with osteopenia before arthroplasty make it possible to calculate the risk of complications in the long term. Objective: to evaluate the bone mineral density according to the computed tomography (CT) of the tibial plateau resection zone for unicondylar arthroplasty in patients at risk. Materials and methods. The state of three cortical layer zones was assessed: anterior, middle, posterior and 4 zones of the plateau cut plane. The optical density of bone tissue was measured on CT images of the tibial plateau of the knee joint using the Hounsfield scale. Changes in bone structures in the area of placing tibial component of the endoprosthesis were studied in 2 groups of patients: group I — ten individuals who had undergone unicondylar knee arthroplasty 3–6 years ago and complained of negative phenomena in the prosthetic knee, group II — ten patients who had undergone unicondylar arthroplasty 1.2–2 years ago. These patients underwent CT densitometry at the follow-up examination. Results. Before arthroplasty, the maximum optical density of bone tissue was statistically the same. The density of the cortical layer was maximal in the anterior part of the bone (~ 720 HU), minimal — in the posterior part (580 HU). For the spongy bone zone, the maximum optical density was observed in the anterior part (~ 470 HU), and in the posterior part, it was lower. In 3–6 years, patients of group I showed a significant decrease in the optical density of the bone, both in its cortical layer and in the cancellous tissue. The greatest losses were detected in the medial zones of the cancellous bone. Patients had areas of cortical layer resorption, and in some individuals, its complete absence. At the same time, the absorption index of the cortical layer in the areas of destruction did not exceed 100 HU. The maximum optical density of the cortical layer in the zones also decreased. In patients of group II, 1.5–2 years after arthroplasty, there were no noticeable changes in the bone structures in the surgery area. Changes occurred in the medial zones of the cancellous bone of the tibial plateau. Patients with osteopenia reported changes in bone optical density already in the first years after arthroplasty, although they do not lead to instability of the tibial component of the endoprosthesis. Conclusions. Patients with decreased bone density (osteopenia) during joint arthroplasty are at risk of developing local osteoporosis in the area of bone resection. The first signs of resorption of the cancellous bone can be observed 1.5–2 years after arthroplasty. Timely treatment measures can slow down the further progression of osteoporosis.

Ключевые слова

колінний суглоб; ендопротезування; кісткова щільність; остеоартроз; остеопенія

knee joint; arthroplasty; bone density; osteoarthritis; osteopenia

doi: http://dx.doi.org/10.22141/1608-1706.2.24.2023.942

Монокондилярне ендопротезування колінного суглоба останніми роками стає популярним серед ортопедів. Такий метод лікування дозволяє швидко відновити функцію колінного суглоба, отримати раннє та повне його навантаження, має малу травматичність та коротший термін реабілітації порівняно з тотальним ендопротезуванням, дозволяє зберегти зв’язковий апарат, не менш важливою є і помірна вартість імплантата [1].

Основним ускладненням цієї технології є нестабільність тибіального компонента ендопротеза через розвиток локального остеопорозу в зоні ендопротезування. Важливий вплив на стабільність встановленого тибіального компонента ендопротеза має мінеральна щільність кісткової тканини (МЩКТ) саме в зоні його імплантації. У пацієнтів, у яких на момент операції діагностували порівняно нормальну МЩКТ, з віком часто спостерігається її зниження, що й призводить до негативних наслідків. У пацієнтів зі зниженою щільністю кістки, за даними досліджень [2], є великий ризик розвитку нестабільності тибіального компонента ендопротеза. У групу ризику потрапляють пацієнти, у яких за даними денситометрії визначено остеопенію (Т-score від –1,0 до –2,5) [3].

Отже, визначення рівнів мінеральної щільності кісткової тканини у пацієнтів з остеопенією до ендопротезування може дати можливість розрахувати ризик виникнення ускладнень у віддалені періоди.

Методом передопераційного планування може бути комп’ютерна томографія, яка дозволяє визначити щільність біологічних тканин.

Мета роботи: визначити показники мінеральної щільності кісткової тканини за даними КТ зони резекції тибіального плато для монокондилярного ендопротезування у пацієнтів групи ризику.

Матеріали та методи

Для визначення рівня абсорбції тканини у ділянці опилу великогомілкової кістки проводили аналіз КТ, зроблених до виконання операції ендопротезування, у пацієнтів І групи при звертанні зі скаргами, у пацієнтів ІІ групи — на контрольному огляді.

Оцінювали стан кортикального шару, для чого дуга кортикального шару медіального плато була поділена на 3 зони: передня (А), середня (В) та задня (С), площина зрізу плато була поділена на 4 зони: Г1 — передня внутрішня, Г2 — передня медіальна, Г3 — задня медіальна, Г4 — задня внутрішня (рис. 1).

На КТ-зображеннях тибіального плато колінного суглоба проводили вимірювання оптичної щільності кісткової тканини за шкалою одиниць Ґаунсфілда [4]. Шкала одиниць Ґаунсфілда (денситометричних показників, англ. HU) — шкала лінійного послаблення (абсорбції) випромінювання щодо дистильованої води, рентгенівська щільність якої була прийнята за 0 HU (при стандартному тиску та температурі) (табл. 1).

Для кожної зони визначали максимальний індекс абсорбції.

Для оцінки томографічних ознак розвитку нестабільності ендопротеза було проведено дослідження змін у кісткових структурах у зоні встановлення тибіального компонента ендопротеза. Досліджували дві групи хворих.

І група — 10 пацієнтів, яким було проведено монокондилярне протезування колінного суглоба 3–6 років тому і які звернулися зі скаргами на негативні явища у протезованому коліні. Цим хворим було діагностовано нестабільність тибіального компонента ендопротеза.

ІІ група — 10 пацієнтів, яким було проведене монокондилярне протезування 1,2–2 роки тому. Цим хворим на контрольному огляді було зроблено КТ-денситометрію.

Отримані дані КТ-досліджень були оброблені статистично, розраховували середнє (М), його стандартне відхилення (SD) та граничні дані вибірки (min ÷ max). Порівняння між групами проводили за допомогою Т-тесту для незалежних вибірок. Через те що абсорбція кісткової тканини та розрахований за формулами модуль пружності — залежні величини, різницю між групами визначали за одним показником [5].

Результати дослідження

За даними, отриманими після обробки КТ до операції ендопротезування (табл. 2), було встановлено, що максимальна оптична щільність кортикального шару припадала на передній відділ і становила в середньому 703 ± 52 HU у пацієнтів І групи та 735 ± ± 69 HU — в ІІ групі, різниця між групами незначуща (р = 0,267). Мінімум кісткової щільності припадав на задній відділ тибіального плато і становив у І групі 533 ± 69 HU, у ІІ групі 609 ± 56 HU без статистичної різниці (р = 0,078). На середній відділ кортикального шару тибіального плато припадало в І групі 651 ± ± 61 HU, у ІІ групі 650 ± 56 HU, також без значущої різниці (р = 0,970).

Відзначимо, що у пацієнтів, показник T-score яких був ближчим до –1,0, не відмічали змін у кортикальному шарі. При тому що в пацієнтів, показник T-score яких наближався до відмітки –2,5, відмічали незначні зони резорбції з внутрішнього боку кортикального шару, які не перевищували 5 мм2, а також вогнища некрозу губчастої кістки з концентрацією у медіальних зонах Г2 та Г3, що може свідчити про ознаки локального остеопорозу в зоні протезування.

Для губчастої кістки максимальну оптичну щільність спостерігали у зонах Г1 (465 ± 78 HU та 435 ± 86 HU для І та ІІ груп) та Г2 (400 ± 86 HU та 397 ± 46 HU відповідно). У зонах Г3 та Г4 оптична щільність губчастої кістки була меншою. Різниці у значеннях оптичної щільності між групами не виявлено.

У пацієнтів І групи після визначення нестабільності тибіального компонента ендопротеза відмічали значне зниження оптичної щільності кістки, як її кортикального шару, так і губчастої тканини (табл. 3).

У пацієнтів І групи при ознаках нестабільності тибіального компонента ендопротеза колінного суглоба відмічали значущу зміну щільності кісткової тканини. Найбільших втрат зазнали медіальні зони губчастої кістки, тобто у зоні Г2 зменшення оптичної щільності відбулося від 400 ± 86 HU до 266 ± 80 HU, у зоні Г3 — з 382 ± 50 HU до 240 ± 94 HU зі значущою різницею (р = 0,001). В інших зонах зміни також статистично значущі. Також спостерігали розширення зон руйнування губчастої тканини, особливо у зонах контакту із ніжкою ендопротеза, іноді із залученням медіальних зон плато. Такі зміни кісткової тканини свідчать про розвиток остеопоротичних явищ у зоні ендопротезування колінного суглоба.

У пацієнтів спостерігалися зони резорбції кортикального шару, а у деяких — ділянки повної його відсутності. При цьому індекс абсорбції кортикального шару у зонах руйнування не перевищував 100 HU. Максимальна оптична щільність кортикального шару по зонах також знизилася. У передньому відділі — до 597 ± 111 HU, у середньому — до 497 ± 69 HU, у задньому — до 427 ± 88 HU.

У більшості пацієнтів ІІ групи через 1,5–2 роки після ендопротезування (табл. 4) не відмічали помітних змін у кісткових структурах у зоні операції, але у 2 хворих було відмічене розширення каверн остеонекрозу губчастої тканини та розширення площі руйнування внутрішнього боку кортикального шару без виходу назовні. У 2 пацієнтів спостерігали загальне зменшення щільності кісткової тканини без візуальних змін кісткових структур.

Помітні зміни відбулися у медіальних зонах тибіального плато. Так, у середній зоні кортикального шару спостерігається значуще (р = 0,011) зменшення оптичної щільності з 650 ± 56 HU до 612 ± 60 HU, а у медіальних зонах губчастої кістки — у зоні Г2 з 397 ± ± 46 HU до 332 ± 59 HU, у зоні Г3 — з 397 ± 46 HU до 332 ± 59 HU.

З огляду на отримані дані можна стверджувати, що у пацієнтів з остеопенією зміни оптичної щільності кістки відбуваються вже в перші роки після ендопротезування, хоча і не призводять до нестабільності тибіального компонента ендопротеза. Але без належного ведення цих пацієнтів, яке передбачає уповільнення процесів розвитку остеопоротичних явищ, руйнування кісткової тканини може прискоритися, що призведе як до фізичного розхитування компонентів ендопротеза, так і до інших негативних наслідків, як-от збільшення фронтальної деформації колінного суглоба, появи больового синдрому тощо.

Порівняння зміни щільності кісткової тканини у пацієнтів з остеопенією із часом (рис. 3) показало, що у найближчий період після монокондилярного ендопротезування колінного суглоба відмічається втрата переважно губчастого компонента (зони Г1-Г4) та в середній (медіальній) зоні кортикального шару. У віддалені періоди, коли у пацієнтів відмічаються прояви нестабільності компонентів ендопротеза, втрата кісткової щільності спостерігається у всіх зонах резекції.

Таким чином, можна передбачити, що своєчасна діагностика втрати щільності кістки в зоні розташування тибіального компонента може запобігти негативним наслідкам розхитування ніжки ендопротеза та надати можливість вживання необхідних заходів для зменшення наслідків розвитку остеопоротичних змін у кістці.

Висновки

Пацієнти зі зниженою кістковою щільністю (остеопенією) при ендопротезуванні суглобів потрапляють у групу ризику через розвиток локального остеопорозу в зоні резекції кістки. Перші ознаки резорбції губчастого компонента кістки можна спостерігати вже через 1,5–2 роки після ендопротезування. Своєчасно проведені лікувальні заходи здатні загальмувати подальший розвиток остеопорозу.

Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів та власної фінансової зацікавленості при підготовці даної статті.

Отримано/Received 04.03.2023

Рецензовано/Revised 13.03.2023

Прийнято до друку/Accepted 22.03.2023

Список литературы

1. Жук П.М., Бойнюк А.Л., Бабун Д.В., Каяфа А.М., Котович О.А., Мінкін В.В., Філоненко Є.А. Віддалені результати монокондилярної артропластики колінного суглоба. Вісник ортопедії, травматології та протезування. 2014. № 4. С. 47-50.

2. Мовчанюк В.О., Жук П.М., Карпінська О.Д., Карпінський М.Ю., Сухоруков С.І. Експериментальне дослідження щільності кісткової тканини при монокондилярній артропластиці колінного суглоба за попередніми даними КТ та інтраопераційного її визначення. Травма. 2022. Т. 23. № 1. С. 12-18. DOI: 10.22141/1608-1706.1.23.2022.877.

3. Delsmann M.M., Schmidt C., Mühlenfeld M., Jandl N.M., Boese C.K., Beil F.T., Rolvien T., Ries C. Prevalence of osteoporosis and osteopenia in elderly patients scheduled for total knee arthroplasty. Arch. Orthop. Trauma Surg. 2022. Vol. 142. № 12. Р. 3957-3964. doi: 10.1007/s00402-021-04297-x.

4. Хофер М. Компьютерная томография. Базовое руководство. 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Мед. лит., 2008. 224 с.

5. Bryman A., Cramer D. Quantitative Data Analysis with IBM SPSS 17, 18 and 19: A Guide for Social Scientists. New York: Routledge, 2011.