Состояние кровообращения, костеобразования и плотность минеральных веществ в области коленного сустава у больных с деформирующими артрозами

© Группа авторов, 2002

Состояние кровообращения, костеобразования и плотность минеральных веществ в области коленного сустава у больных с деформирующими артрозами

А.А. Свешников, В.Д. Макушин, А.А. Ларионов, Т.А. Ларионова, Л.А. Смотрова,

С.В. Ральникова, Г.П. Иванов

The condition of circulation, osteogenesis and mineral density in the knee of patients with deforming arthroses

А.А. Sveshnikov, V.D. МакшИш, А.А. Larionov, Т.А. Larionova, LA. Smotrova,

S.V. Ralnikova, G.P. Ivanov

Государственное учреждение науки Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" им. академика Г. А. Илизарова, г. Курган

С помощью радионуклидных методов и костной денситометрии обследовали 101 больного с гонартрозами. Из них у 18 пациентов было двустороннее поражение коленных суставов. С целью улучшения внутрикостной гемодинамики, усиления восстановительных процессов в костной ткани была применена методика повторяющихся остеоперфораций в проекции очагов максимальной фиксации меченого технефора (наружные и внутренние мыщелки бедра и голени). Радионуклидные методы позволили выявлять латентные, рентгенологически не обнаруживаемые на ранних стадиях, участки перестройки костной ткани, а также регенеративно-гипертрофические изменения в процессе лечения. Через 1,5-2 месяца после операции у большинства пациентов со П-Ш стадиями артроза рентгенологически наблюдали равномерное восстановление эпифизарного хряща с увеличением его высоты.

Ключевые слова: гонартрозы, радионуклидные методы, костная денситометрия, остеоперфорации.

101 patients with gonarthroses were examined using radionuclide methods and bone densitometry. Among them 18 patients had bilateral involvement of the knees. The technique of repeating osteoperforations of labelled technephore in the projection of maximal fixation foci (lateral and medial condyles of femur and leg) was used to improve the intraosseous hemodynamics, to enhance the restorative processes in bone tissue. The radionuclide methods allowed to reveal latent parts of bone tissue reorganization, which couldn't be detected at the early stages by x-rays, and also regenerative-and-hypertrophic changes during treatment. Uniform restoration of epiphyseal cartilage and its height increase were noted by x-rays in most patients with arthrosis of II-III stages 1,5-2 months after surgery. Keywords: gonarthroses, radionuclide methods, bone densitometry, osteoperforations.

Артрозы - наиболее распространенные заболевания суставов, поэтому изучение их патогенеза и разработка способов лечения имеют исключительно большое практическое значение. В возрасте 55-64 лет они встречаются в 83-87% случаев. При деформирующих артрозах коленного сустава наряду с разработкой методик лечения постоянно ведется поиск методов ранней диагностики. Установлено, в частности, что метод двуфотонной абсорбциометрии позволяет определить минеральную плотность (МП) при ошибке измерения +2%. Наши предварительные исследования показали ее исключительно высокую информативность в условиях костно-

суставной патологии [1-3].

Для диагностики дегенеративно-дистрофических заболеваний при артрозе коленных суставов высокоэффективной была и остеосцинтиграфия [4]. Это обусловлено тем, что она наряду с изучением структуры позволяет получить представление об активности обменных процессов минеральных веществ в области суставов, особенно на начальных стадиях заболевания. Есть возможность оценить и состояние кровоснабжения пораженного сустава, уточнить локализацию изменений и определить их точный размер, а затем контролировать интенсивность восстановительных процессов [4].

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Всего обследовано - 101 человек, из них с первой стадией заболевания - 33 человека, со второй -

34, с третьей - 34. Из них у 18 больных было двустороннее поражение коленных суставов.

У больных с целью нормализации внутрико-стной гемодинамики, усиления восстановительных процессов в костной ткани была применена методика повторяющихся остеоперфораций в проекции очагов максимальной фиксации РФП

Исследования костеобразования и кровообращения в области коленных суставов проводили на эмиссионном компьютерном томографе фирмы "Нуклеар Чикаго" /США/. Измерения минеральной плотности (МП) проводили на дихроматическом костном денситометре фирмы "Норлэнд" (США). Существенное значение придавалось исследованию костной ткани с по-

мощью ультразвука.

Для остеосцинтиграфии применяли фосфатные соединения (технефор), меченные 99тТс, которые, циркулируя в сосудистом русле сразу после инъекции, быстро включаются в минеральный обмен и активно накапливаются в деминерализованных костных структурах или во вновь формируемой кости. На начальных этапах кинетики радиофармпрепарат (РФП) находится в сосудистом русле и дает возможность провести динамическую ангиосцинтиграфию. Затем, через 2,5 часа после введения препарата и накопления в кости, регистрировали статическую фазу (остеосцинтиграфия).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

До лечения. При обследовании суставов в случаях подозрения на начальные стадии болезни были выявлены следующие изменения: при сохранении гомогенности эхоструктуры эпифиза отмечено умеренное снижение эхоплотности всей кортикальной пластинки с 39,7 до 51,3 условных единиц. По латеральному и медиальному краям выявляли участки разрыхления на протяжении 0,2-0,4 см. В эпифизе были мелкие, неправильной формы эхоплотные участки.

В сосудистую фазу при радионуклидном исследования определялась гиперваскулярная зона (табл. 1) вследствие повышения притока крови, наличия венозного застоя в субхондральных слоях и прилежащих частях костной ткани.

В костную фазу радионуклидного исследовании при первой стадии артроза (рис. 1) накопление остеотропного РФП в очагах повышенной фиксации в области мыщелков коленного сустава отражало степень деминерализации и составляло 142,2+18% (Р<0,05). На рентгенограммах изменения структуры костной ткани практически отсутствовали. При второй стадии накопление РФП было равно 239,8+21% (Р<0,01). При третьей стадии в очагах гиперфиксации значение РФП было самым высоким и составляло 398,2+32% (Р<0,001).

Изменения во время лечения. После первой остеоперфорации в оперированном коленном суставе отмечали следующие значения включения РФП: при первой стадии - 185,4%, при второй - 280,3%, при третьей - 400,5%, что связано со стимуляцией кровоснабжения и усилением репаративных процессов в измененных тканях (рис. 2).

Рис.1. Остеосцинтиграмма области коленных суставов до операции (первая стадия артроза), на которой слева определяется повышенный уровень накопления 99тТс-технефора, указывающий на активно протекающие перестроечные процессы с деминерализацией ткани.

Рис. 2. Остеосцинтиграмма, выполненная на 14 день после остеоперфорации (первая стадия артроза). В пораженном суставе (слева) повышенное накопление меченого технефора, свидетельствующее о существенном усилении репаративных процессов в костной ткани.

Через 14-16 дней выполняли повторные ос-теоперфорации коленного сустава. Это приводило к дальнейшему усилению кровообращения (табл. 1) и увеличению накопления РФП в зоне остеоперфораций в костную фазу исследования: при первой стадии - 224,3%, при второй -335,3%, при третьей - 435,5%, что расценивалось как ускорение репаративных процессов после оперативных вмешательств.

Через 3 месяца после остеоперфораций интенсивность кровообращения (табл. 1) и активность репаративных процессов в костной ткани области очага поражения уменьшалась, вследствие чего интенсивность накопления РФП при первой стадии составляла 145,3%, при второй -222,5%, при третьей - 380,5%.

После комплексного консервативного лечения и уменьшения клинических проявлений артроза уровень кровотока приближался к нормальным значениям, а интенсивность репара-тивных процессов снижалась в еще большей мере и составляла при первой стадии 135,5%, при второй - 205,3%, при третьей - 322,3% (табл. 1 и 2).

Динамика накопления 99тТс-технефора

Через 1,5-2 месяца после операции у большинства пациентов со II-III стадиями патологического процесса рентгенологически и с помощью УЗИ наблюдали равномерное восстановление структуры эпифизарного хряща с увеличением его высоты. Сохранялась ростковая пластинка с тенденцией к восстановлению ее правильной ориентации. Меченый пирофосфат накапливался в незначительнх количествах (рис. 3).

Через 6-9 месяцев после проведения лечебно-восстановительных мероприятий у пациентов с III и IV стадиями заболевания на уровне зоны роста эпифиза накопление РФП восстанавливалось уже к 5-му месяцу после операции.

Плотность минеральных веществ. Больные были подразделены на две группы (женщины и мужчины), так как в возрасте после 50 лет у них разная МП (у женщин она меньше) и по-разному она убывает в дальнейшем. В дисталь-ном метафизе бедренной кости МП выше по сравнению с метафизом большеберцовой кости. В мыщелках плотность минералов больше, чем в центре метафиза (табл. 3).

Таблица 1.

в сосудистую фазу при лечении гонартроза

Стадии гонартроза До лечения После I остеоперфорации После II остеоперфорации Через 3 месяца после остеоперфораций После консервативного лечения

I 115,5+9 n=28 166,4+11* n=28 182,3+21* n=28 135,2+8* n=25 110,1+8 n=22

II 130,6+12 n=36 181,2+13* n=36 204,8+24* n=36 162,3+11 n=32 122,6+10 n=30

III 180,8+21 n=37 200,6+18 n=37 223,4+25 n=37 186,7+14 n=34 140,6+11 n=31

Примечание: здесь, а так же в табл. 2 - 4 знаком « * » обозначены статистически достоверные данные ( р<0,05).

Таблица 2.

Динамика накопления 99тТс-технефора (%) в костную фазу при лечении гонартроза

Стадии гоноартроза До лечения После I остеоперфорации После II остеоперфорации Через 3 месяца после остеоперфораций После консервативного лечения

I 142,2+18 n=28 185,4+24* n=28 224,3+30* n=28 145,3+23 n=25 135,5+20 n=22

II 239,8+21 n=36 280,3+25 n=36 335,3+23* n=36 222,5+30 n=32 205,3+22 n=30

III 398+32 n=37 400,5+20 n=37 435,5+36 n=37 380+42 n=34 322,3+52 n=31

2 месяца 6 месяцев

Рис. 3. Остеосцинтиграммы больного с Ш стадией гонартроза через 2 и 6 месяцев после после окончания лечения. В связи с восстановление структуры эпифизарного хряща накопление меченого технефора существенно уменьшилось.

Таблица 3.

Плотность минеральных веществ (г/см2) в коленном суставе в процессе лечения деформирующего артроза у женщин 41-70 лет

Место измерения До операции Дни после операции

14 45 150 420 540

Женщины 41-50 лет

Дистальный мета-физ бедра 1,79+0,018 п=17 1,52+0,028* п=17 1,29+0,025* п=17 1,54+0,036* п=15 1,95+0,027 п=14 1,85+0,021 п=12

Мыщелки: медиальный 1,60+0,014 1,42+0,022* 1,19+0,019* 1,36+0,029* 1,71+0,026 1,63+0,032

латеральный 1,55+0,017 1,35+0,025* 1,22+0,022* 1,32+0,035* 1,66+0,051 1,53+0,042

Проксимальный метафиз голени 1,63+0,018 1,48+0,017* 1,31+0,014* 1,37+0,028* 1,62+0,031 1,60+0,032

Мыщелки: медиальный 1,51+0,016 1,35+0,012* 1,29+0,012* 1,39+0,026* 1,45+0,025 1,54+0,032

латеральный 1,46+0,012 1,34+0,016* 1,14+0,022* 1,29+0,014* 1,37+0,012* 1,47+0,011

Надколенник 0,78+0,011 0,62+0,010* 0,50+0,008* 0,59+0,012* 0,63+0,018* 0,73+0,014

Женщины 51-60 лет

Дистальный метафиз бедра 1,60+0,026 п=19 1,48+0,032* п=19 1,24+0,007* п=19 1,36+0,025* п=16 1,47+0,016* п=15 1,62+0,011 п=12

Мыщелки: медиальный 1,45+0,019 1,29+0,013* 1,04+0,008* 1,12+0,011* 1,25+0,011* 1,38+0,001

латеральный 1,47+0,022 1,24+0,015* 1,17+0,013* 1,35+0,012* 1,47+0,016 1,45+0,029

Проксимальный метафиз голени 1,50+0,018 1,33+0,014* 0,84+0,014* 1,05+0,009* 1,32+0,012* 1,54+0,017

Мыщелки: медиальный 1,45+0,022 1,29+0,016* 0,98+0,012* 1,10+0,008* 1,34+0,013* 1,47+0,016

латеральный 1,41+0,016 1,24+0,019* 1,00+0,006* 1,18+0,010* 1,31+0,015* 1,39+0,016

Надколенник 0,63+0,008 0,46+0,008* 0,36+0,005* 0,42+0,019* 0,55+0,009 0,67+0,006

Женщины 61-70 лет

Дистальный метафиз бедра 1,47+0,032 п=17 1,23+0,024* п=17 0,90+0,015* п=17 1,15+0,012* п=15 1,32+0,017* п=12 1,31+0,014 п=11

Мыщелки: медиальный 1,34+0,022 1,11+0,014* 0,83+0,010* 1,02+0,014* 1,17+0,022* 1,22+0,017

латеральный 1,33+0,031 1,08+0,028* 0,93+0,010* 1,09+0,009* 1,18+0,026 1,25+0,028

Проксимальный метафиз голени 1,20+0,013 1,05+0,022* Р<0,01 0,89+0,019* Р<0,001 1,14+0,027* Р<0,01 1,19+0,017 Р>0,1 1,24+0,023 Р>0,1

Мыщеки: медиальный 1,29+0,017 1,08+0,019* 0,93+0,018* 1,10+0,012* 1,20+0,022 1,31+0,015

латеральный 1,23+0,011 0,96+0,014* 0,89+0,012* 0,95+0,016* 1,28+0,024 1,26+0,019

Надколенник 0,57+0,008 0,40+0,005* 0,35+0,002* 0,41+0,003* 0,48+0,004* 0,52+0,004

Общим в обеих группах было то, что после проведения спиц в метафизах МП на 14-45 дни снижалась, наиболее заметно на 45-й день. На 150-й день отмечено отчетливое увеличение плотности. Через 420 дней у женщин в возрастной группе 41-50 лет в метафизах, где проводились спицы, МП была выше, чем в исходном состоянии, а на 540-й - возвращалась к исходному состоянию (табл. 3).

У женщин в возрасте 51-60 лет МП до опе-

рации меньше, чем в 41-50 лет, в то время как у мужчин в этом возрасте изменений еще не наблюдалось (табл. 4). В 51-60 лет увеличения МП на 420-й день не происходило.

У женщин в 61-70 лет на 540-й день МП была ниже исходных значений. У мужчин в этой же возрастной группе снижения плотности (по сравнению с исходным состоянием) не отмечено.

Таблица 4.

Плотность минеральных веществ (г/см2) в коленном суставе в процессе лечения деформирующего артроза у мужчин

41-70 лет

Место измерения До операции Дни после операции

14 45 150 420 540

Мужчины 41-50 лет

Дистальный метафиз бедра 2,02+0,032 п=16 1,85+0,036* п=16 1,65+0,025* п=16 1,78+0,026* п=15 1,99+0,032 п=14 2,15+0,026 п=12

Мыщелки: медиальный 1,93+0,035 1,68+0,028* 1,46+0,029* 1,71+0,022* 1,95+0,019 2,06+0,034

латеральный 1,91+0,034 1,72+0,022* 1,41+0,033* 1,68+0,025* 1,90+0,026 2,05+0,037

Проксимальный метафиз голени 1,79+0,021 1,62+0,019* 1,45+0,028* 1,65+0,029* 1,73+0,024 1,88+0,025

Мыщелки: медиальный 1,67+0,024 1,52+0,026* 1,31+0,034* 1,54+0,035* 1,78+0,034 1,74+0,036

латеральный 1,88+0,029 1,67+0,038* 1,48+0,024* 1,61+0,031* 1,90+0,037 1,93+0,031

Надколенник 0,91+0,017 0,73+0,012* 0,62+0,016* 0,70+0,010* 0,83+0,018 0,96+0,015

Мужчины 51-60 лет

Дистальный метафиз бедра 1,90+0,032 п=15 1,71+,024* п=15 1,62+0,018* п=15 1,76+0,021* п=14 1,85+0,027 п=12 1,99+0,030 п=11

Мыщелки: медиальный 1,82+0,020 1,74+0,014* 1,45+0,012 1,66+0,010 1,72+0,014 1,92+0,017

латеральный 1,85+,020 1,76+0,017* 1,56+0,014* 1,79+0,012* 1,85+0,020 1,91+0,024

Проксимальный метафиз голени 1,74+0,018 1,51+0,024* 1,32+0,021* 1,54+0,016* 1,69+0,014 1,80+0,019

Мыщелки: медиальный 1,69+0,022 1,54+0,019* 1,38+0,011* 1,59+0,013* 1,65+0,010 1,75+0,014

латеральный 1,62+0,017 1,46+0,014* 1,37+.011* 1,45+0,009* 1,58+0,011 1,79+0,019

Надколенник 0,84+0,005 0,69+0,003* 0,57+0,004* 0,77+0,003* 0,85+0,004 0,89+0,005

Мужчины 61-70 лет

Дистальный метафиз бедра 1,86+0,032 п=17 1,74+0,022* п=17 1,55+0,028* п=17 1,66+0,019* п=15 1,74+0,014 п=14 1,90+0,018 п=11

Мыщелки: медиальный 1,78+0,028 1,62+0,032* 1,42+0,024* 1,51+0,017* 1,72+0,026 1,75+0,022

латеральный 1,72+0,023 1,63+0,024* 1,52+0,023* 1,60+0,028* 1,69+0,021 1,73+0,022

Проксимальный метафиз голени 1,65+0,012 1,56+0,021* 1,51+0,017* 1,58+0,018* 1,61+0,022 1,66+0,024

Мыщелки: медиальный 1,60+0,018 1,48+0,019* 1,35+0,016* 1,45+0,019* 1,54+0,018 1,59+0,021

латеральный 1,55+0,020 1,42+0,015* 1,28+0,016* 1,40+0,021* 1,48+0,014 1,53+0,021

Надколенник 0,73+0,019 0,62+0,018* 0,52+0,011* 0,58+0,010* 0,64+0,018 0,75+0,026

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В данной работе применены самые современные методы исследования: костная денси-тометрия и остеотропные меченые соединения. Это дало возможность выявлять рентгенологически не обнаруживаемые на ранних стадиях участки перестройки костной ткани, а также регенеративно-гипертрофические изменения в процессе лечения. Благодаря этим методам мы имели возможность контролировать процесс коррекции, прогнозировать эффективность оперативного лечения и оценивать результат ком-

плексной терапии.

Остеотропные препараты (в данном исследовании 99тТс-технефор) позволяли контролировать репаративный процесс в связи с тем, что они накапливаются в костном межклеточном пространстве, окружая сеть вновь образовавшихся капилляров, и на прилежащих поверхностях остеоида. Степень поглощения остеотроп-ного соединения связана, прежде всего, с большей поверхностью незрелого фосфата кальция в образующемся регенерате, то есть с малым раз-

мером кристалла. Имеет значение и то, что создается повышенная васкуляризация тканей и изменяется их проницаемость.

У большинства больных со II-III стадиями артроза уже через 1,5-2 месяца после операции отмечено улучшение кровообращения и усиление обменных процессов в области коленного сустава. Следствием этого было рентгенологически определяемое равномерное восстановление структуры эпифизарного хряща с увеличением его высоты. Сохранялась ростковая пластинка с тенденцией к восстановлению ее правильной ориентации. После уменьшения клинических проявлений артроза уровень кровотока приближался к нормальным значениям.

При III-IV стадиях заболевания лечебно-восстановительные мероприятия привели к положительным изменения на уровне зоны роста через 6-9 месяцев.

Положительный эффект после остеоперфо-раций создается лучшими условиями кровообращения, что сопровождается усилением обменных процессов, способствующих регенерации тканей. Обнаруженные нами однонаправленные изменения кровотока и накопления тех-нефора говорят о том, что образуются новые сосуды и коллатерали между ними, иначе эффекта накопления его не наблюдалось бы, так как ускорение кровотока приводит к уменьшению времени нахождения меченого соединения

в сосудах, прилежащих к месту регенерации.

Белки стенки капилляров и протекающей по ним крови обладают свойством полупроводимости, что создает необходимый для физиологии кости электрический потенциал [5]. В образованных на месте остеоперфораций кости капиллярах заряд отрицательный. В месте перехода артерий в вены - положительный. Венулы каналов остеона также заряжены положительно. Кровотоком создается электрохимический потенциал электронной проводимости, при котором возможна преципитация солей [5]. Роль инициальных факторов ее играют также пептиды костного коллагена, богатые отрицательно заряженными аминокислотами и органический фосфор, которые отсутствуют в коллагене мягких тканей. В месте соединения гидроксиапати-та и коллагена также создается электрический потенциал. Образующиеся кристаллы начинают функционировать как пьезоэлектрические датчики, со своей стороны усиливающие отложение солей в регенерате. Необходимо иметь в виду, что при уменьшении мышечной активности ослабляется прямое нервное влияние на кость, нарушается проницаемость сосудов, изменяются механические свойства кости [6].

Работа выполнена при поддержке Российского Фонда фундаментальных исследований, грант № 01-04-96422.

ЛИТЕРАТУРА

Свешников А.А., Попков А.В., Смотрова Л.А. / Рентгеноденситометрические и радиоизотопные исследования репаративного костеобразования при дистракционном остеосинтезе // Ортопед. травматол. - 1987. - № 5. - С. 47-50.

Свешников А.А., Офицерова Н.В., Мингазова Н.Б. / Содержание минералов кости по данным фотонной абсорбциометрии при лечении переломов методом чрескостного остеосинтеза // Ортопед. травматол. - 1985. - N° 1. - С. 40-42.

Sveshnikov A.A., Oficerova N.V. Mineralstoffwechsel bei Knochenbruchen nach den Ergebnisstn der Photonenabsorptionsmessung // Radiol. Diagn. (Berlin). - 1985. - Bd. 26. - № 3. - S. 389-395.

2. Материалы к разработке комплексной схемы корректировки функционального состояния внутренних органов при чрескост-ном остеосинтезе // Гений ортопедии. - 1999. - № 1. - С. 48-53.

Montoye H. J., McCabe J.F., Metzner H.L., Garn S.H. Physical activity and bone density // Human Biology. - 1976. - v. 48. - P. 599610.

Prediction of body composition by age, height, weight and skinfold thickness in normal adults / CHassager, A.Gotfredsen, J.Jensen, C.Christiansen // Metabolism. - 1986. - v.35. - P. 1081-1084.

Рукопись поступила 21.11.00.