Журнал «Травма» Том 15, №1, 2014

Статья опубликована на с. 82-87

Введение

Асептический некроз головки бедренной кости (АНГБК) относится к одной из наиболее распространенных патологий тазобедренного сустава и составляет 1,2–4,7 % от всех дегенеративно-дистрофических заболеваний данного сочленения, при этом на долю пациентов трудоспособного возраста приходится от 75 до 100 % случаев [5–7, 12]. АНГБК характерен преимущественно для мужчин [2, 3]. Длительная нетрудоспособность и высокий удельный вес инвалидности позволяют считать АНГБК одним из актуальных разделов ортопедии и травматологии [3, 8, 10].

Кратковременный эффект реконструктивно-восстановительных операций при этой патологии и высокий уровень инвалидности у пациентов молодого возраста привели к поиску альтернативных и более эффективных методов лечения, к которым сегодня относится эндопротезирование тазобедренного сустава [11, 12]. Однако, несмотря на успехи эндопротезирования, с учетом более молодого контингента больных и их физической активности отмечается достаточно высокий уровень осложнений, связанных преимущественно с развитием нестабильности вертлужного компонента эндопротеза [9, 13, 14]. Это обусловлено недостаточным уровнем знаний и недооценкой структурно-морфологических и биомеханических изменений вертлужной впадины, которые влияют как на прочность первичной фиксации эндопротеза, так и на долговечность его эксплуатации.

Следует отметить, что общая тенденция изменений и формирования деформации вертлужной впадины при АНГБК практически не описана. Все исследования проблемы клиники и течения АНГБК концентрируются вокруг анатомических и морфологических изменений головки бедренной кости [4]. При этом описание изменений вертлужной впадины не затрагивается, хотя с позиции эндопротезирования обеспечение длительной стабильности вертлужного компонента эндопротеза лежит в плоскости этих вопросов. Именно характер изменения вертлужной впадины и надвертлужной зоны, отличный от нормы, определяет выбор типа конструкции и технику имплантации вертлужного компонента эндопротеза. Соответствие формы конструкции вертлужного компонента подчинено задаче достижения максимальной площади контакта между имплантатом и костным ложем. Уменьшение площади контакта является одной из причин асептической нестабильности компонентов эндопротеза, и в частности вертлужной впадины [4].

Отметим, что при изучении литературных источников мы не нашли работ, направленных на изучение особенностей формирования деформации вертлужной впадины при АНГБК или описывающих рентгенморфометрические характеристики при этой патологии.

Цель работы: провести сравнительный рентгенморфометрический анализ формирования деформации вертлужной впадины при АНГБК для выявления критериев, определяющих выбор конструкции вертлужного компонента эндопротеза.

Материалы и методы

Для изучения рентгенморфометрических характеристик вертлужной впадины был проведен ретроспективный анализ рентгенограмм 251 больного со II–IV ст. АНГБК, которым в клинике ортопедии и травматологии КУ «Областная клиническая больница им. И.И. Мечникова» с 2002 по 2012 г. было выполнено тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава, при этом патология отмечена у 193 (76,9 %) мужчин и 58 (23,1 %) женщин.

Средний возраст пациентов составил 49,6 ± 11,4 года и варьировал от 20 до 78 лет, в том числе 47,95 ± 10,80 года — у мужчин и 55,0 ± 11,6 года — у женщин. Односторонний процесс отмечен у 163 пациентов, двусторонний — в 88 случаях (табл. 1).

Как видно из табл. 1, у большинства больных (93,6 %) отмечена III–IV ст. заболевания. Таким образом, отобранная для ретроспективного анализа группа соответствовала всем демографическим и гендерным критериям, характерным для эпидемиологии АНГБК.

Рентгенморфометрическая оценка состояния вертлужной впадины проводилась по рентгенограммам тазобедренных суставов, выполненным в прямой (переднезадней) проекции. Рентгенограммы выполнялись с маркером для оценки степени рентгеновского искажения, которое учитывалось при проведении антропометрических исследований. Оценка состояния вертлужной впадины у больных с АНГБК основана на анализе рентгенограмм 339 пораженных тазобедренных суставов. Данные рентгенограммы разделили на 3 группы в зависимости от стадии развития АНГБК: II стадия — 18 рентгенограмм, III стадия — 116, IV стадия — 205.

При анализе состояния вертлужной впадины определялись такие показатели, как коэффициент сферичности вертлужной впадины (α) [1, 4] (α = r/d, где r — глубина вертлужной впадины, d — диаметр вертлужной впадины); коэффициент пропорциональности β (β = n/r, где n — толщина дна вертлужной впадины), который характеризует степень протрузионных изменений вертлужной впадины; коэффициент соответствия γ (γ = h/r, где h — высота «шапки Наполеона»), который характеризует способность надвертлужной зоны воспринимать нагрузку, кроме того, определяли наличие основных трабекулярных структур надвертлужной области (А, В, С) [8] (рис. 1).

Результаты и их обсуждение

При исследовании тазобедренных суставов пациентов с АНГБК нами были изучены параметры, объективно отражающие процесс деструкции вертлужной впадины при различных стадиях АНГБК (табл. 2).

Анализ полученных данных показывает, что при II и III стадиях АНГБК, когда преобладают лишь процессы деструкции головки бедренной кости, параметры, характеризующие форму вертлужной впадины, являются близкими по величине к нормальным (p < 0,05). То есть вертлужная впадина при данных стадиях развития АНГБК сохраняет свою сферичность. При IV стадии отмечается снижение среднего показателя коэффициента сферичности на 10 % от нормы (p < 0,05), что свидетельствует о деструктивных процессах, происходящих в самой вертлужной впадине. При этом процесс разрушения вертлужной впадины при АНГБК протекает по-разному. В 18 % случаев наблюдалось разрушение верхних отделов вертлужной впадины, что приводило к увеличению размера входа в нее при сохранении ее глубины. При этом отмечено нарушение сферичности вертлужной впадины — она приобретает блюдцеобразную и овальную форму, и коэффициент сферичности α становится ниже нормальных показателей (α < 0,4; p < 0,05). В 16,4 % случаев при относительном сохранении размера входа вертлужной впадины отмечаются протрузионные изменения дна и, соответственно, увеличение глубины впадины. В таких случаях впадина становится более вогнутой, а коэффициент сферичности превышает нормальные показатели (α > 0,5; p < 0,05). В 7,8 % случаев наряду с разрушением верхних отделов и, соответственно, увеличением размера диаметра впадины происходят протрузионные изменения дна, то есть увеличивается также и глубина вертлужной впадины. При одностороннем АНГБК для исключения ошибок, связанных с рентгенологическим искажением истинных размеров, сравнительную оценку обоих суставов необходимо проводить по обзорной рентгенограмме таза. При двустороннем процессе, когда тазобедренные суставы поражены в разной степени (например, с одной стороны III стадия, с другой — IV стадия), об исходных параметрах вертлужной впадины конкретного пациента можно судить по суставу с меньшей степенью деструкции.

По данным, полученным при рентгенморфометрической оценке дна вертлужной впадины, определяется тенденция к постепенному уменьшению как абсолютной (n), так и относительной (β) величины от более легкой к более тяжелой стадии АНГБК. Данная тенденция ярко выражена в подгруппе мужчин, где средние показатели толщины дна вертлужной впадины постепенно снижаются с 14,32 ± 2,48 мм во II стадии до 11,8 ± 3,9 мм в IV стадии. Соответственно снижается и коэффициент пропорциональности β с 0,56 ± 0,15 во II стадии до 0,48 ± 0,16 в IV стадии. В подгруппе женщин наблюдается аналогичная тенденция, однако все усредненные показатели были ниже, чем аналогичные показатели у мужчин. При этом даже при IV стадии АНГБК средние показатели у мужчин находятся в пределах нормы, характерной для здорового тазобедренного сустава, в то время как у женщин показатели ниже, чем аналогичные для здорового тазобедренного сустава, что можно объяснить изменением прочности кости, связанным с постменопаузальной остеопенией и остеопорозом (рис. 2).

Показатели, объективно характеризующие состояние «шапки Наполеона» у пациентов со II и III стадией АНГБК, не отличаются от таковых для здоровых суставов. Следовательно, состояние костной ткани надвертлужной области пораженного АНГБК сустава в случаях, когда процесс еще не затрагивает непосредственно вертлужную впадину, остается близким по своим характеристикам к здоровой кости, и она способна адекватно воспринимать нагрузку. При исследовании надвертлужной области в группе пациентов с IV стадией АНГБК выявлено снижение объективных параметров – высоты «шапки Наполеона» (h) и коэффициента отношения высоты к глубине вертлужной впадины (коэффициент соответствия). Данный факт свидетельствует о том, что процессы деструкции при IV стадии затрагивают и трабекулярные структуры надвертлужной области. Вследствие изменения величины и направления векторов нагрузки от деформированной головки бедренной кости происходит реструктуризация трабекулярных структур надвертлужной зоны, как объекта, воспринимающего и распределяющего нагрузку на тазовую кость. В здоровом тазобедренном суставе этот вектор и глубина вертлужной впадины являются величинами тождественными. При II и III стадиях АНГБК вертлужная впадина остается рентгенологически интактной и величина ее глубины (r) не изменяется. При этом с увеличением коллапса головки уменьшается вектор передачи напряжения, а соответственно, и зеркальный ему вектор высоты «шапки» (h). В IV стадии АНГБК, когда наблюдается деструкция вертлужной впадины, лишь в отдельных случаях отмечаются протрузионные изменения со стороны дна, а следовательно, параметр глубины впадины имеет тенденцию к увеличению. При расчете коэффициента соответствия γ учитываются пропорционально изменяющийся параметр высоты h (отражает нарушение биомеханики функционирования пораженного сустава) и относительно стабильный параметр глубины впадины (r). Соответственно, коэффициент γ является объективным показателем, отражающим нарушения биомеханики функционирования пораженного тазобедренного сустава, а высота «шапки Наполеона» характеризует способность надвертлужной зоны воспринимать нагрузку.

При качественной оценке «шапки Наполеона» в каждом пораженном суставе оценивали наличие трабекулярных структур 1-го порядка — горизонтальной дуги (А) и двух взаимоперекрещивающихся косовертикальных дуг (В и С), которые отграничивают в надвертлужной области образование, именуемое «шапкой Наполеона». Каждая трабекулярная структура учитывалась в 2 случаях: когда она четко визуализировалась на всем протяжении в зоне своего расположения и в случаях ее парциального отсутствия. Например, горизонтальная трабекулярная структура (А) визуализируется не на всем протяжении верхнего отдела вертлужной впадины (сурсила), то есть является короче него, но при этом имеет четкие границы и структурность, она считается наличествующей; косовертикальные трабекулярные дуги (В и С) визуализируются частично у основания «шапки» — начинаются от края дуги А, но обрываются, не доходя до точки перекреста, и при этом имеют структурность — они засчитываются как существующие. Трабекулярная структура считалась отсутствующей тогда, когда она полностью не визуализировалась либо при ее частичном наличии полностью отсутствовала структурность видимой части — оставшаяся часть дуги была размыта и больше угадывалась, чем визуализировалась.

Результаты проведенной оценки надвертлужной области тазобедренных суставов пациентов с АНГБК в зависимости от стадии развития патологического процесса представлены в табл. 3.

Была выявлена тенденция к исчезновению трабекулярных структур 1-го порядка в надвертлужной области пораженного тазобедренного сустава при АНГБК с усугублением стадии заболевания. Самой стабильной структурной единицей «шапки Наполеона» оказалась медиальная косовертикальная дуга (С), которая в основном сохранялась даже при тяжелых деструктивных процессах, затрагивающих вертлужную впадину, при IV стадии АНГБК. Горизонтальная трабекулярная структура (А), в норме соответствующая сурсилу, во II и III стадиях остается всегда интактной и исчезает в 75 % случаев при IV стадии заболевания. При этом латеральная косовертикальная трабекулярная структура (В) имеет тенденцию к пропорциональному исчезновению от стадии к стадии и при IV стадии сохраняется лишь в половине случаев. Отсутствие трабекулярных структур в надвертлужной области пораженного АНГБК тазобедренного сустава свидетельствует об изменении направления основных векторов нагрузки в результате нарушения формы головки бедренной кости. На ранних этапах нефизиологичность нагрузки надвертлужной зоны приводит к перестройке трабекулярной системы в рамках физиологических процессов. Однако несостоятельность несущей способности подвздошной кости в тандеме с быстрым изменением динамики биомеханической ситуации тазобедренного сустава запускает в последующем патологическую перестройку надвертлужной зоны. В результате изменяется картина трабекулярной структуры, наблюдаемая при IV стадии заболевания.

Таким образом, при поздних стадиях АНГБК нарушается способность надвертлужной зоны воспринимать нагрузки в физиологическом направлении. Это необходимо учитывать при выборе типа имплантируемого вертлужного компонента эндопротеза, так как замена пораженного сустава на искусственный аналог восстанавливает биомеханику движений в нем, приближая ее к физиологической, а стабильность и долговечность эксплуатации имплантата будет зависеть от равномерного распределения нагрузки на костные структуры вертлужной впадины.

Заключение

При сравнительном анализе полученных рентгенморфометрических параметров вертлужной впадины при АНГБК выявлены следующие тенденции. При II стадии АНГБК параметры вертлужной впадины и надвертлужной зоны близки к таковым здорового тазобедренного сустава: все трабекулярные структуры 1-го порядка сохранены. При III стадии АНГБК при сохранении основных рентгенморфометрических параметров, а также горизонтальной трабекулярной структуры (А) намечается тенденция к исчезновению косовертикальных структур В и С соответственно в 22,4 и 1,7 % случаев.

При IV стадии АНГБК выявлены следующие виды деформации вертлужной впадины. Отмечается деструкция вертлужной впадины за счет верхних отделов (увеличение размера входа вертлужной впадины (d) при сохранении ее глубины (r), а также толщины дна (n) (α < 0,4; 0,43 < β ≤ 0,5)). При этом деструкция затрагивает в основном дно вертлужной впадины (при сохраненном размере входа (d) истончается дно (n) и пропорционально увеличивается глубина вертлужной впадины (r) (α > 0,5; β < 0,35)). Деструкция происходит в обоих направлениях, наряду с разрушением верхних отделов и увеличением размера входа (d) происходит разрушение дна с соответствующим увеличением глубины вертлужной впадины (r) (0,4 < α < 0,51; β < 0,35)). Помимо деструкции самой впадины глубокие изменения происходят и в надвертлужной области. При этом снижается высота «шапки Наполеона» (h < 24 мм), уменьшается коэффициент соответствия (γ < 0,93), в подавляющем большинстве случаев отсутствует горизонтальная трабекулярная структура (А) (62 %), снижается вероятность наличия латеральной дуги В (53,2 %) и лишь медиальная косовертикальная дуга С сохраняет структурность в основной массе (82,4 %).

Установленные закономерности формирования деформации вертлужной впадины и изменения структуры костной ткани при развитии асептического некроза головки бедренной кости влияют на прочность и эксплуатационную надежность ацетабулярного компонента при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава у больных с АНГБК, что требует учета этих данных и индивидуального подхода к выбору типа эндопротеза тазобедренного сустава.