28.03.2022

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

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).

Цель исследования: изучение диагностической эффективности рентгенологических методик в оценке изменений тазобедренного сустава до и после эндопротезирования.

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, 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.



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



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).



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°)



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


Геометрические параметры проксимального отдела бедренной кости определяются величиной:

—    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).



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 вертела (2)

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

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

Рис. 4. Предоперационное планирование по рентгенограмме с применением шаблона

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


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 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. Анте-версия 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 - B

БИ = 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).



Рис. 9. Послеоперационные рентгенограммы тазобедренных суставов в прямой проекции, на которых представлены варианты положения ножки эндопротеза (стрелки): а — центральное; б — варусное; в — вальгусное



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


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»);

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



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

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




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


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 эндопротезировании тазобедренного сустава этот период составляет 3-5 сут).

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

На рентгенограммах визуализация вывиха компонентов эндопротеза не представляет затруднений. Вывих может наступить как в ранний послеоперационный период, так и отсрочено. Предрасполагающими моментами этого осложнения являются 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).




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




Рис. 15. Послеоперационные рентгенограммы правого тазобедренного сустава: а — в первые сутки после хирургического вмешательства положение и взаимоотношение компонентов эндопротеза правильное, данных о нарушении целостности вертлужной впадины и проксимального отдела бедренной кости не выявлено; б — через 3 сут после хирургического вмешательства определяется парапротезный перелом правой бедренной кости со смещением отломков вверх и латерально на толщину кортикального слоя (больной начал ходить с дозированной нагрузкой на оперированную конечность с опорой на костыли)

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

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).

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).



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)

После эндопротезирования, как и после любого оперативного вмешательства, существует риск развития гнойновоспалительных 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 оценивают с помощью фистулографии);

— 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.: Мор-сар 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.




Е. А. Егорова

ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет» Минздравсоцразвития России, кафедра лучевой диагностики




Теги: тазобедренный сустав
234567 Начало активности (дата): 28.03.2022 18:21:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова:  тазобедренный сустав, эндопротезирование, геометрические параметры, стандартная рентгенография, мультиспиральная компьютерная томография
12354567899