Возможности рентгеновских методик в оценке изменений тазобедренных суставов до и после эндопротезирования

08.11.2018

Рентген до и после эндопротезирования

Статья посвящена описанию возможностей рентгеновских методик в оценке количественных и качественных показателей, характеризующих состояние сустава перед эндопротезированием (форма, структура, взаимоотношение костей, геометрические параметры сустава).

Статья посвящена описанию возможностей рентгеновских методик в оценке количественных и качественных показателей, характеризующих состояние сустава перед эндопротезированием (форма, структура, взаимоотношение костей, геометрические параметры сустава).

На интра- и послеоперационном этапах данные рентгенологических исследований позволяют достоверно проанализировать взаимоотношение бедренного и тазового компонентов протеза, структуру парапротезной кости, признаки развития осложнений в раннем и отдаленном периодах после операции: вывихи, парапротезные переломы, асептическая нестабильность,гнойно-воспалительные процессы, гетеротопическая оссификация и т. д.

Введение

Эндопротезирование — современный радикальный и эффективный способ лечения заболеваний и повреждений суставов.

Показанием к выполнению данного вида операций является наличие:

— грубых дегенеративных изменений, в том числе развившихся вследствие диспластических процессов, остеохондропатий и т.п.;

— ишемических поражений костей,составляющих сустав во II—III фазе асептического некроза и кистовидной перестройки;

— костно-травматических повреждений и их последствий;

— онкологических поражений сустава;

— изменений суставов вследствие остеоартропатий (при сахарном диабете, заболеваниях крови и т.п.) и воспалительных заболеваний (в том числе при ревматическом поражении) [2].

Наиболее часто в нашей стране выполняется эндопротезирование тазобедренного и коленного суставов, реже - плечевого, локтевого и голеностопного.

В частности, потребность в проведении эндопротезирования тазобедренного сустава в России составляет не менее 250 тыс. в год. В среднем одна операция приходится на 1000 человек населения [1, 3].

Стандартная оценка состояния сустава до операции и анализ результатов эндопротезирования начинается с рентгенографии. Она обеспечивает необходимую информацию о состоянии кости, имплантата, а также позволяет установить наличие осложнений выполненного хирургического вмешательства [4, 5].

Кроме стандартной рентгенографии (СР) для уточнения характера изменений сустава до и после эндопротезирования применяется мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ).

Материалы и методы

Проанализированы результаты рентгенологических исследований 146 больных с первичным и вторичным остеоартрозом тазобедренного сустава 3-й стадии, которым было проведено тотальное эндопротезирование. В группе наблюдения средний возраст пациентов достигал 59,1 ± 12,3 года. СР выполнена 100 % пациентам в до-, интра- и послеоперационном периодах. МСКТ производили до и после операции, в тех случаях (31,5 %), когда по данным рентгенографии, ввиду анатомических особенностей строения тазобедренного сустава, не удавалось достоверно определить структурные изменения костей, их топографо-анатомические взаимоотношения и положение компонентов имплантата.

Результаты и их обсуждение

При статистической обработке результатов обследования пациентов до эндопротезирования тазобедренного сустава рассчитаны показатели чувствительности (Se), специфичности (Sp), точности(Ac), прогностичности положительного (PVP) и отрицательного (PVN) результатов рентгенологических исследований: СР и МСКТ (табл.).

На основании полученных данных доказано, что СР достаточно эффективна при выявлении патологии тазобедренного сустава. МСКТ должна использоваться как методика, позволяющая  детализировать структурные изменения вертлужной впадины и проксимального отдела бедренной кости.

Оценка диагностической эффективности СР и МСКТ перед операцией эндопротезирования тазобедренного сустава, в %

Рентгенологическая методика	Se	Sp	Ac	PVP	PVN
СР	72,7	82,5	76,4	87,1	65,1
МСКТ	99,8	87,8	97,8	94,4	99,8

Уточнить наиболее значимые геометрические параметры, характеризующие форму, размеры компонентов сустава и их взаимоотношение.

На дооперационном этапе СР сустава необходимо выполнять как минимум в двух проекциях, что позволит наиболее полно оценить количественные и качественные показатели изменения костей, составляющих сустав: их форму,структуру, взаимоотношение, краевые остеофиты и т. д.

По результатам СР и по данным МСКТ также можно определить геометрические параметры сустава, подлежащего эндопротезированию.

Например, для планирования тотального эндопротезирования тазобедренного сустава значимым является оценка размера вертлужной впадины и проксимального отдела бедренной кости.

Состояние вертлужной впадины характеризуется следующими величинами:

— вертикальным размером входа в вертлужную впадину, который определяется расстоянием между вершиной «фигуры слезы» и латеральной точкой крыши вертлужной впадины(в норме оно равно 6-9 см);

— глубиной вертлужной впадины, которая соответствует длине перпендикуляра, опущенного из центра вертлужной впадины на линию плоскости входа в нее (в норме глубина впадины достигает 1,3-3,5 см);

— толщиной вертлужной впадины, которая измеряется на уровне дна впадины (в норме — 2-5 мм);

— углом Шарпа (Ш°) или углом вертикального наклона вертлужной впадины. Его величина устанавливается между двумя линиями, одна из которых соединяет латеральную точку крыши вертлужной впадины и вершину «фигуры слезы», вторая проходит горизонтально на уровне вершин «фигур слезы» обоих тазобедренных суставов. Нормальная величина угла Шарпа (Ш°) составляет 45° (рис. 1);

— углом Виберга (V°), который может определяться различными способами. Один из них — измерение угла, образованного двумя линиями, первая из которых соединяет латеральную точку крыши вертлужной впадины и центр головки бедренной кости, вторая представляет собой перпендикуляр, опущенный с крыши впадины на центр головки.

Эта величина определяет степень покрытия головки бедренной кости вертлужной впадиной. В норме угол Виберга — 20-25° (рис. 2).

Геометрические параметры проксимального отдела бедренной кости определяются величиной:

Рис. 1. Рентгенограмма таза и тазобедренных суставов в прямой проекции, на которой представлена схема рентгенологического анализа вертлужной впадины с оценкой ее вертикального размера входа (1), глубины (2), толщины (3), угла вертикального наклона (угла Шарпа — Ш°)

— плеча бедренной кости, который характеризуется расстоянием между центром головки и вертикальной осью бедра. Его среднее значение составляет ~ 3,75 см;

— высоты головки бедренной кости, соответствующей расстоянию между центром головки и горизонтальной линией, проходящей через центр малого вертела. Высота головки и плечо бедренной кости определяют необходимый размер головки эндопротеза;

— шеечно-диафизарного угла, который образован пересечением средней линии шейки бедренной кости и продольной оси ее диафиза (в норме у взрослых равен ~ 127°).

В зависимости от величины данного показателя выделяют цилиндрический вид канала, при котором индекс сужения равен 2-3 единицам и гипопластический, соответствующий индексу сужения, достигающему 5-7 единиц (рис. 3, а, б).

Данные СР при оценке количественных и качественных показателей, геометрических параметров тазобедренного сустава перед эндопротезированием  сопоставимы с данными  МСКТ.

Рис. 2. Рентгенограмма левого тазобедренного сустава в прямой проекции, на которой представлена схема рентгенологической оценки степени покрытия головки бедренной кости вертлужной впадиной (угла Виберга — V°) при диспластическом коксартрозе

Установлено, что по сравнению с СР компьютерная томография позволяет более детально оценить:

— изменения костной структуры головки бедренной кости и вертлужной впадины, например, выявить секвестры размером до 3-5 мм в диаметре, невидимые на рентгенограммах;

— характер перелома с наличием мелких фрагментов;

Рис. 3. Рентгенограммы тазобедренных суставов в прямой проекции, на которых представлены схемы измерения геометрических параметров проксимального отдела бедренной кости при планировании эндопротезирования:

а — разметка для определения размера плеча бедренной кости (М), высоты головки бедренной кости (О);

б — разметка для вычисления индекса сужения бедренного канала, с определением соотношения его ширины на уровне 2 см выше середины малого вертела (1) к ширине канала на уровне 7 см ниже середины малого вертел(2)

— выраженность и направление смещения отломков костей при переломах или нарушение взаимоотношений суставных поверхностей.

Выбор размера эндопротеза проводят по результатам СР, с применением специальных стандартных шаблонов (рис. 4).

После хирургического вмешательства кроме клинико-лабораторного мониторинга состояния пациента обязательным является выполнение рентгенографии сустава в двух проекциях (рис. 5, а, б).

Проведение МСКТ необходимо для более детальной оценки состояния эндопротеза, проксимального отдела бедренной кости и области вертлужной впадины.

На послеоперационном этапе оценивают взаимоотношение компонентов протеза, структуру парапротезной кости (наличие зон резорбции и рарификации)

Рис. 4. Предоперационное планирование по рентгенограмме с применением шаблона а б

Рис. 5. Послеоперационные рентгенограммы левого тазобедренного сустава (а — прямая и б — аксиальная проекции) — взаимоотношение компонентов эндопротеза правильное, структурных изменений парапротезной кости не выявлено костной ткани, миграции чашки или ножки протеза и т. п.).

Только по данным рентгенологических исследований можно провести измерение геометрических показателей, позволяющих установить пространственную ориентацию вертлужного и бедренного компонентов имплантата.

Положение вертлужного компонента характеризуется:

— степенью покрытия чашки костью,которая определяется соотношением между верхним краем крыши вертлужной впадины и верхним краем чашки. Если эти точки совпадают, то покрытие чашки считают полным, если наблюдается отклонение края чашки в латеральную сторону, покрытие чашки является неполным (рис. 6, а, б);

— углом наклона чашки, образованным между горизонтальной линией, проведенной через вершину «фигуры слезы», и линией плоскости входа в чашку. Величина наклона чашки должна быть равна углу вертикального наклона вертлужной впадины (рис. 7, а);

— углом антеверсии, представляющим собой отклонение чашки в медиальную сторону относительно сагиттальной плоскости. Антеверсия вертлужного компонента определяется наибольшим расстоянием между дугообразными метками чашки. Установлено, что 1 мм этой величины равен 1° отклонения чашки.

В норме величина этого угла находится в пределах 15-19° (рис. 7, б);

— толщиной цементной мантии, которая анализируется в 3 зонах вокруг чашки (по De Lee и Charnley). Считается, что хорошая цементная мантия должна быть толщиной 3 мм,удовлетворительной — менее 3 мм,плохой — если имеются участки контакта чашки с костью (рис. 8).

Рис 6. Послеоперационные рентгенограммы левого тазобедренного сустава в прямой проекции, на которых отмечается полное (а) и неполное покрытие чашки эндопротеза костью(б) — стрелки

Рис. 7. Послеоперационные рентгенограммы тазобедренных суставов в прямой проекции,на которых представлены схемы измерения геометрических параметров вертлужного компонента эндопротеза: а — угол наклона чашки (желтая линия); б — угол антеверсии чашки (по отклонению дугообразных меток — желтая линия)

Рис. 8. Послеоперационная рентгенограмма правого тазобедренного сустава в прямой проекции, на которой представлена разметка 3 зон вокруг чашки (по De Lee и Chamley). Определяется «плохая» цементная мантия вокруг чашки эндопротеза на уровне 1-й и 3-й зон.

Для бедренного компонента определяют положение ножки эндопротеза, бедренный индекс, индекс заполнения бедренного канала эндопротезом и цементом.

Положение ножки эндопротеза считается центральным, если ось ножки эндопротеза совпадает с осью бедренного канала. При отклонении ножки кнаружи положение характеризуется как вальгусное, кнутри — как варусное (рис. 9, а - в).

Бедренный индекс отражает степень изменения толщины кортикального слоя в области истмуса под воздействием ножки эндопротеза — возможно утолщение и истончение коркового слоя (рис. 10).

Вычисляется бедренный индекс по формуле

d - BБИ = 100

где d — толщина кортикального слоя;

B — ширина костно-мозгового канала.

Индекс заполнения бедренного канала эндопротезом (цементом) определяют на 3 уровнях: верхнем, среднем и дистальном. Это отношение ширины ножки (ножки и цементной мантии) к ширине бедренного канала на этих уровнях (рис. 11).

Заполнение бедренного канала, в зависимости от способа фиксации, определяется по наличию свободного пространства между кортикальным слоем бедренной кости и ножкой эндопротеза или цементом и ножкой эндопротеза.

Заполнение бедренного канала определяют по 4 степеням:

А — «отличное», если нет свободного пространства на всем протяжении на границе «цемент — кость» или на границе «металл — кость» (в зависимости от способа фиксации);

В - «хорошее», когда имеется небольшой участок свободного пространства на указанном уровне;

С — «рискованное», если на границе «цемент - кость» или на границе«металл - кость» определяются свободные участки объемом до 50 % от общей протяженности;

D — «плохое», когда отмечается полное просветление на границе «металл - кость» или между цементом и костью (а также если при цементной фиксации цемент не доходит ниже конца ножки эндопротеза).

В последующем необходимо выполнять динамический рентгенологический контроль состояния парапротезной кости и положения эндопротеза.

В первую очередь обращают внимание на наличие участков резорбции костной ткани, что является первым признаком развития асептической нестабильности компонентов эндопротеза

Наличие резорбции костной ткани вокруг вертлужного компонента определяли в 3 зонах по De Lee и бедренного компонента в 7 зонах по Gruen. Состояние парапротезной кости оценивается по 4 степеням, аналогично тому, как оценивается степень заполнения бедренного канала в раннем послеоперационном периоде:

А — «отличное», когда нет участков резорбции;

В — «хорошее», при небольшом участке свободного пространства на границе «цемент — кость» («металл — кость»);

С — «рискованное», отмечается до 50 % таких участков;

Д — «плохое», когда имеется резорбция кости на всем протяжении контакта кости с эндопротезом (рис. 12).

Таким образом, основными задачами рентгенологического контроля при эндопротезировании являются:

— определение погрешностей при установке компонентов имплантата;

— выявление возможных осложнений,которые могут развиться как в раннем, так и в отдаленном периоде после операции.

Контрольную рентгенографию необходимо выполнять непосредственно на операционном столе.

Рис. 10. Послеоперационная рентгенограмма левого тазобедренного сустава в прямой проекции, на которой отмечается резкое истончение кортикального слоя по медиальной стороне под воздействием ножки эндопротеза

Рис. 11. Послеоперационная рентгенограмма правого тазобедренного сустава в прямой проекции, на которой отмечены уровни измерения индекса заполнения бедренного канала ножкой эндопротеза.

Для оценки правильности установки компонентов эндопротеза, возможных интраоперационных осложнений, например, в виде парапротезных переломов (рис. 13, а, б).

Следующую рентгенограмму делают через сутки, после ряда перекладываний во время транспортировки больного из операционной в отделение интенсивной терапии и затем в палату коечного отделения.

Потребность в контрольном рентгенологическом исследовании возникает вслед за тем, как начата вертикализация пациента и дозированная нагрузка на оперированную конечность (при эндопротезировнии тазобедренного сустава этот период составляет 3-5 сут).

Рис. 12. Схема проведения рентгенологического анализа послеоперационных изменений бедренной кости по Gruen и вертлужной области по De Lee и Charnley

В указанные сроки могут возникнуть вывихи компонентов эндопротеза, вторичное смещение отломков при ранее не диагностированных переломах парапротезной кости.

На рентгенограммах визуализация вывиха компонентов эндопротеза не представляет затруднений. Вывих может наступить как в ранний послеоперационный период, так и отсрочено.

Рис. 13. На стандартной (а) и прицельной(б) рентгенограммах левого тазобедренного сустава в прямой проекции, выполненных в ходе тотального эндопротезирования протезом Biomed (с бесцементной фиксацией), определяется полное покрытие чашки костью.

Угол вертикального наклона чашки протеза 45°, положение ножки — центральное. Отмечаются интраоперационные парапротезные переломы проксимального отдела бедренной кости и дна вертлужной впадины с незначительным смещением отломков. Отломки проксимального отдела бедренной кости фиксированы циркляжным проволочным швом

Предрасполагающими моментами этого осложнения является слабый мышечный тонус и позиционные факторы:

варусная установка ножки, увеличение угла антеверсии и угла наклона чашки эндопротеза, резорбция парапротезной кости с миграцией компонентов эндопротеза (рис. 14, а, б).

Выявление переломов иногда вызывает значительные трудности, особенно если он возник и не диагностирован интраоперационно, имеется незначительное смещение отломков, когда они плотно прилежат к ножке протеза и фиксируются ею (рис. 15, а, б).

Наиболее достоверно выявить это повреждение можно по результатам МСКТ. По данным СР такие переломы обычно диагностируются после вторичного смещения, наступившего в следствии осевой нагрузки на оперированную конечность.

 Рис 14. Послеоперационные рентгенограммы левого тазобедренного сустава:

а — выполненные в прямой и аксиальной проекциях в первые сутки после хирургического вмешательства, на которых положение и взаимоотношение компонентов эндопротеза правильное; б — через 8 мес после хирургического вмешательства определяется вывих бедренного компонента вверх и латерально

В динамике контрольные рентгенограммы в отдаленном периоде рекомендуется делать через:

— 3 мес после операции (период, когда происходит расширение двигательного режима пациента, разрешается ходьба без помощи костылей);

— 6 и 12 мес, далее ежегодно по показаниям. В эти сроки возможно развитие осложнений в виде асептической нестабильности, стрессовых реакций и т. п.

Ретроспективный анализ за 7-летний период после оперативного лечения пациентов с патологией тазобедренного сустава показал, что осложнения развились в 15-35,3 % случаев (Mrcsed C.,2003; Надев А. А., 2006; Егорова Е. А., Денисова Р Б., 2010).

В первую очередь отмечено, что у всех пациентов протез в той или иной степени постепенно мигрирует в двух направлениях — в костно-мозговой канал бедренной кости или вверх, в тело подвздошной кости. При наличии резорбции костной ткани вокруг имплантата в 8-12 % случаев развивается нестабильность компонентов эндопротеза. Сроки ее возникновения различны.

Рентгенологическим признаком нестабильности является наличие участка просветления на границе «цемент — кость» («металл — кость»), в зависимости от способа фиксации (рис. 16, а).

Чаще всего отмечается «прогрессирующее расшатывание» вертлужного или бедренного компонента, реже — «истинное», когда происходит полная мобилизация компонентов протеза. СКТ носит уточняющий характер об изменениях костной структуры в парапротезной зоне (рис. 16, б).

Кроме резорбции кости, в парапротезной зоне происходят структурные изменения в виде стрессовой реакции, которая представляет собой повышение плотности костной ткани в точках ее контакта с эндопротезом и снижение плотности на участках пониженной нагрузки.

Например, после эндопротезирования тазобедренного сустава локальное снижение плотности кости наиболее типично в большом вертеле, а развитие остеосклероза — над чашкой эндопротеза (рис. 17, а, б).

После эндопротезирования, как и после любого оперативного вмешательства, существует риск развития гнойно- воспалительных осложнений. К ним относятся нагноение послеоперационной раны и остеомиелит.

При развитии воспаления в раннем послеоперационном периоде у больных могут сформироваться инфильтраты, абсцессы, флегмоны, открыться свищи.

В ходе распространения гнойного процесса на подлежащую кость рентгенологически через 2-3 нед от начала возникновения осложнения прослеживаются признаки остеомиелита, что проявляется наличием:

— очагов деструкции литического типа, губчатых и кортикальных секвестров, периостальной реакцией у диафиза бедренной кости на уровне протеза;

— свищевых ходов (их направление,топографо-анатомические взаимоотношения с окружающими тканями

Рис. 16. Рентгенограммы (а) и компьютерные томограммы (б) правого тазобедренного сустава через год после тотального эндопротезирования протезом Biomed (с бесцементной фиксацией), на которых отмечается полное покрытие чашки костью. Угол вертикального наклона чашки протеза 44°, угол ее антеверсии — 17°. Во 2-й и 3-й зонах у вертлужного компонента имеются участки резорбции костной ткани размером 3,3-5,9 мм. Положение ножки центральное. В проекции 7-й зоны бедренного компонента отмечается резорбция кости с неровными контурами шириной 2 мм.

Заключение: прогрессирующая нестабильность вертлужного и бедренного компонентов эндопротеза.

Рис. 17. Рентгенограммы правого тазобедренного сустава после тотального эндопротезирования:

а - в результате исследования,выполненного в первые сутки после операции (в прямой проекции) определяется полное покрытие чашки костью. Угол вертикального наклона чашки протеза 40°, угол ее антеверсии — 10°, положение ножки — центральное, зон резорбции и повреждения парапротезной кости не отмечено;

б - через 4 года после операции (исследование в прямой и аксиальной проекциях) в безымянной кости над чашкой эндопротеза в 1-й и 2-й зонах отмечается участок уплотнения костной ткани, на фоне которого визуализируются кистовидные образования размером до 5 мм (черные стрелки).

Имеется разрежение костной структуры на уровне большого вертела за счет снижения нагрузки (белая стрелка)

— деформации, утолщения кости (при хроническом процессе).

К последствиям эндопротезирования также относится гетеротопическая оссификация, которая отмечается в 3—5 % случаев. Данная патология чаще всего клинически ничем не проявляется, не требует лечения и представляет диагностическую находку при рентгенографии.

Выводы

1. Возможности СР тазобедренного сустава в двух проекциях (прямой и аксиальной) достаточны как для определения показаний к эндопротезированию, так и при выполнении динамического контроля его эффективности.

2. МСКТ тазобедренного сустава может использоваться как уточняющая методика, позволяющая детализировать структурные изменения вертлужной впадины и проксимального отдела бедренной кости перед эндопротезированием. В послеоперационном периоде ее возможности ограничены из-за артефактов.

Список литературы

1. Москалев В. П. и др. Медицинские и социальные проблемы эндопротезирования суставов конечностей. СПб.: Морсар АВ, 2001. 157 с.

2. Надеев А. А., Иванников С. В. Эндопротезы тазобедренного сустава в России: философия построения, обзор имплантатов, рациональный выбор.М.: БИНОМ: Лаборатория знаний,2006.177 с.

3. Плющев А. Л., Загородний Н. В., Ильин О. А. Эндопротезирование тазобедренного сустава тотальным цементным эндопротезом СФЕН // Эндопротезирование. Артроскопия. Остеосинтез: Матер. науч. конф. перспективных ученых по актуальным проблемам травматологии и ортопедии. М., 2000.С. 3-7.

4. Шильников В. А., Тихилов Р. М., Денисов А. О. Болевой синдром после эндопротезирования тазобедренного сустава:Вреденовские чтения // Травматология и ортопедия России. 2008. № 2 (48).С. 106-109.

5. Melloni M. D. X-rayplays vital role in hip replacement surgery // Diagnostic imaging Eur. 2005. June - July. P. 24-27.

Теги: эндопротезирование
234567 Начало активности (дата): 08.11.2018 23:23:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова:  рентген эндопротеза
12354567899