Способ определения степени изменения губчатой кости при деформирующем артрозе коленного сустава

Способ определения степени изменения губчатой кости при деформирующем артрозе коленного сустава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области медицины, а именно к лучевой диагностике при помощи компьютерной томографии, в частности предназначено для оценки степени изменения губчатой кости при деформирующем артрозе.

Известен способ оценки состояния кости по рентгенограммам, но он позволяет только визуализационно оценить костные структуры без количественной оценки (Рейнберг С.А. Рентгенодиагностика заболеваний костей и суставов. Т.2. - М.: Медицина, 1964).

Известен способ оценки рентгенологической стадии ДОА [Kellgren J.H., Lawrence J.S. // Radiographic assessment of osteoarthritis. Ann. Rheum. Dis. - 1957. - V.16. - P.494] по степени выраженности таких симптомов, как сужение суставной щели и величине краевых костных разрастаний выделяют четыре стадии (степени) деформирующего артроза:

0 - отсутствие рентгенологических признаков;

I - сомнительные рентгенологические признаки;

II - минимальные изменения (небольшое сужение суставной щели, единичные остеофиты);

III - умеренные проявления (умеренное сужение суставной щели, множественные остеофиты);

IV - выраженные изменения (суставная щель почти не прослеживается, выявляются грубые остеофиты).

Однако известный способ также не позволяет определить характер изменения трабекулярной кости и субхондральной зоны.

Предложен способ определения стадии деформирующего артроза (ДОА) по рентгенограммам (Косинская Н.С. Дегенеративно-дистрофические поражения костно-суставного аппарата. Л., 1961. 196 с.; Косинская Н.С., Рохлин Д.Г. Рабочая классификация и общая характеристика поражений костно-суставного аппарата. - Л.: Медгиз, 1961).

Стадии ДОА	Рентгенологические признаки
1	Субхондральный склероз, появление краевых разрастаний, высота «рентгеновской, щели» не изменена
2	Выражены краевые разрастания, снижена высота «рентгеновской щели» сустава, отчетливый склероз субхондральных пластин
3	Деформация сустава, оссификация капсулы сустава, резкое уплощение суставных поверхностей костей, внутрисуставные тела

Однако он основан на описательной характеристике изменений рентгеновской щели, субхондральной кости без каких либо количественных характеристик.

По данным Американской ревматологической ассоциации (Нью-Йорк) диагностическими критериями ДОА являются:

1. Ночная боль в суставах

2. Боль при движениях в суставах

3. Утренняя скованность

4. Ограничение движений и хруст в суставах

5. Костные разрастания в полости сустава

6. Сужение суставной щели

7. Краевые остеофиты и узелки

8. Субхондральный склероз

9. Кистевидные просветления в эпифизах костей

10. Боли после состояния покоя

Наличие 6 из 10 критериев позволяют поставить диагноз ДОА определенно, 3-х и более признаков - вероятного ДОА, менее 3-х критериев отвергнуть диагноз ДОА.

Предложенная классификация не позволяет выявить стадию деформирующего артроза и дает описательную характеристику кости в области метаэпифизарной зоны.

Таким образом, основными признаками артроза в стадии остеохондроза являются:

1) сужение суставной щели при ровных, четких контурах сочленяющихся костей;

2) субхондральный остеосклероз;

3) краевые костные разрастания

(Вестник РНЦРР МЗ РФ N10. Текущий раздел: Медицинская практика Рентгенологическая диагностика артроза. Жарков П.Л., Удельнова И.А., Пуртова Г.С., ФГУ «Российский научный центр рентгенорадиологии Росмедтехнологий», г.Москва. Адрес документа для сылки: http://vestnik.rncrr.ru/vestnik/v10/papers/zharcov_v10.htm).

Однако данный способ не позволяет определить качество трабекулярной кости большеберцовой и бедренной костей в различные стадии ДОА, сравнить с результатами исследования у других больных, оценить в объективных показателях.

Другие известные классификации остеоартроза также основаны на изолированном или морфологическом анализе, либо клиническом течении заболевания, что затрудняет сравнительную интерпретацию полученных результатов лечения.

Существует способ определения степени ДОА по величине разности между соотношением латеральной и медиальной площади рентгеновской суставной щели (РСЩ) в выпрямленном положении коленного сустава и соответствующими показателями согнутого коленного сустава на 30°. В норме она составила 0,05±0,007; для 1 стадии - 0,13±0,006; для 2 стадии - 0,18±0,011; для 3 стадии - 0,30±0,030 (Михайлов А.Н., Алешкевич А.И. Фундаментальные и прикладные аспекты этиопатогенеза и клинико-рентгенологической диагностики гонартроза. Медицинские новости. - 2004. - №12. - С.15-20).

Основными недостатками представленных в литературе современных схем оценки анатомо-функциональных нарушений при деформирующем остеоартрозе коленного сустава являются их сложность, высокая трудоемкость с затратой значительного количества времени для оценки патологии, определенная доля субъективизма в оценке признаков.

Предложен способ ранней диагностики остеоартроза тазобедренного сустава по определению в условных единицах плотности суставной губы вертлужной впадины методом ультразвуковой диагностики, при этом плотность в 24-28 усл.ед. соответствует первой стадии заболевания, плотность в 29-32 у.е. - второй, в норме плотность равна 20-23 у.е. (Патент RU 2321350).

В предложенном способе диагностики ДОА тазобедренного сустава используются не унифицированные единицы плотности, с помощью которых нельзя измерить плотность кости.

Предложен способ оценки субхондральной кости методом МРТ с использованием Т1 и Т2 взвешенных изображений с последующим гистологическим исследованием. Изменение сигнала соответствовало замещению фиброзной тканью жирового костного мозга (Bergman A.G, Willen H.K, Lindstrand A.L, Pettersson H.T. Osteoarthritis of the knee: correlation of subchondral MR signal abnormalities with histopathologic and radiographic features. Skeletal Radiol 1994; 23:445-8).

Однако предложенный способ не дает количественной оценки состояния субхондральной кости и мыщелков бедренной и большеберцовой костей.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа количественной оценки степени изменения губчатой кости и субхондрального слоя мыщелков большеберцовой и бедренной костей у больных с выявлением степени деформирующего артроза.

Указанный задача достигается тем, что в способе определения степени изменения губчатой кости при деформирующем артрозе коленного сустава, включающий определение плотности кости в области мыщелков большеберцовой и бедренной костей методом компьютерной томографии с определением по топограмме диапазона сканирования, получение аксиальных срезов и мультипланарную реконструкцию, измеряют плотность по шкале Хаунсфилда в 8 точках, отмеченных на мультипланарных реконструкциях коленного сустава во фронтальной плоскости, и если:

плотность в точках 5, 6 составляет 351-450 HU, в точках 3, 4 - 351-400 HU, в точке 8 - до 220 HU, в точке 7 - до 140 HU, в точке 1 - 221-250 HU, в точке 2 - 171-190 HU - данные соответствуют первой стадии заболевания при условии совпадения их в шести точках из восьми;

если в этих же точках плотность составляет: 251-350 HU, 301-350 HU, 221-240 HU, 141-170 HU, 191-220 HU, 141-170 HU - данные соответствуют второй стадии заболевания при условии совпадения их в шести точках из восьми;

и если в этих же точках плотность будет: до 250 HU, до 300 HU, 241-260 HU, 171-200 HU, до 190 HU и до 140 HU, то данные соответствуют третьей стадии заболевания при условии совпадения их в шести точках из восьми.

Способ поясняется описанием, примерами его практического использования и иллюстративным материалом, на котором изображено:

Фиг.1 - компьютерная томография (далее по тексту - КТ) коленных суставов, деформирующий артроз; топограмма;

Фиг.2 (а, б) - Схема измерения плотности костной ткани: а) на скиаграмме, б) на мультипланарной реконструкции (далее по тексту - MPR);

Фиг.3 - КТ коленных суставов больной М., 48 лет; топограмма. Деформирующий артроз коленных суставов;

Фиг.4 (а, б, в, г, д) - КТ коленных суставов больной М. 48 лет. Измерение плотности по 8 точкам. Плотность в точках: 1 (309,8 HU); 6 (508,2 HU); 5 (369,8 HU); 4 (411,6 HU); 7 (108,6 HU); 3 (370,1 HU; 2 (251,5 HU); 8 (206,7 HU), что соответствует плотности, характерной для I стадии артроза коленного сустава.

Фиг.5 (а, б, в) - КТ коленных суставов больного В., 53 лет. Измерение плотности в 8 точках. Плотность в точках: 3 (243,5 HU); 4 (199,4); 5 (218 HU); 6 (212,7 HU); 1 (207,6 HU); 7 (135,6 HU); 2 (92,0 HU); 8 (139,1 HU); что соответствует плотности, характерной для III стадии артроза коленного сустава.

Исследования проводили на компьютерных томографах Somatom Smile фирмы «Siemens» (регистрационное удостоверение МЗ РФ №2003 /1420) и Toshiba Aquilion-64-(регистрационное удостоверение МЗ № ФСЗ 2007/00891 от 24.12.2007) в положении больного лежа на спине, краниокаудально по отношению к генри. Программа - Extremity. Технические характеристики: а) напряжение 120 kV; б) сила тока 30 mA; в) толщина среза - slice 2 [mm] 2; г) положение трубки - Tube Position АР, Lat; д) длина топограммы 256 или 350 mm в большинстве исследований (Фиг.1).

Обработку аксиальных срезов, полученных при компьютерной томографии, проводили в режиме мультипланарной реконструкции во фронтальной плоскости на различных уровнях бедренной и большеберцовой костей с толщиной сечения, соответствующей показателю Slice произведенного сканирования. На полученных изображениях в интерактивном режиме выделяли локальные участки костной структуры мыщелков бедренной и большеберцовой костей в 8 точках, обозначенных на схеме, и определяли плотность в единицах Хаунсфилда (HU), (Фиг.2).

Способ осуществляют следующим образом.

Укладку больного для проведения компьютерной томографии осуществляют в положении лежа на спине, краниокаудально по отношению к генри. Программа - Extremity. Технические характеристики: а) напряжение 120 kV; б) сила тока 30 mA; в) толщина среза - slice 2 [mm] 2; г) положение трубки - Tube Position АР, Lat; д) длина топограммы 180 mm в большинстве исследований. Уровень сканирования устанавливают на 9 см выше и ниже межмыщелкового возвышения. Исследование начинают с обзорных срезов сегмента (localiser). Выделяют область (диапазон) и плоскости сканирования. Обработку аксиальных срезов, полученных при компьютерной томографии, проводят в режиме мультипланарной реконструкции во фронтальной плоскости на различных уровнях бедренной и большеберцовой костей (в соответствии со схемой) с толщиной сечения, соответствующей показателю Slice произведенного сканирования. На полученных изображениях в интерактивном режиме выделяют локальные участки костной структуры мыщелков бедренной и большеберцовой костей в 8 точках, обозначенных на схеме, и определяют плотность в единицах Хаунсфилда (HU) на мультипланарных реконструкциях и по ним определяют степень изменения компактной и губчатой кости и деформирующего артроза коленного сустава (см. таблицу).

Практическое использование способа иллюстрируется следующими клиническими наблюдениями.

Пример 1. Больная М., 48 лет. Деформирующий артроз коленного сустава. Выполнена компьютерная томография коленных суставов (фиг.3). Укладка больной лежа на спине. Произведены обзорные срезы коленного сустава (localizer). Обработка срезов проведена в режиме мультипланарной реконструкции с последующим измерением плотности в стандартных точках большеберцовой кости (Фиг.4 а, б, в, г, д).

Плотность кости в субхондральной зоне большеберцовой кости (точка 5, измерение №6) составляет 369,8 HU (фиг.4б), в точке 6 (измерение №12) составляет 508 HU (фиг.4а), тогда как в норме этот показатель не меньше 650-700 HU. Плотность кости в субхондральной зоне бедренной кости в точке 4 (измерение №8 составляет 411HU (фиг.4в), а в точке 3, измерение №18, составляет 370 HU (фиг.4г), а что значительно ниже показателей в норме. Плотность кости в области мыщелка бедра точка 1 (измерение №13) равна 309,8 HU (фиг.4а). В точке 2 этого же мыщелка (измерение №20) плотность равна 251,5 (фиг.4г). Как правило, в норме плотность кости в этой зоне у пациентов возрастной группы до 50 лет не менее 320 HU. Плотность в точке 7 (измерение №10) мыщелка большеберцовой кости равна 108,6 HU (фиг.4в.), а в точке 8 (измерение №3) равна 206,7 Ни(фиг.4д). Данные показатели плотности в указанных точках соответствуют первой стадии гонартроза.

Пример 2. Больной В., 53 года. Деформирующий артроз коленного сустава. Выполнена компьютерная томография коленных суставов. Произведены обзорные срезы коленного сустава (localizer). Обработка срезов проведена в режиме мультипланарной реконструкции с последующим измерением плотности в 8 стандартных точках бедренной большеберцовой костей (Фиг.5.а, б, в). Полученные показатели соответствуют третьей стадии гонартроза в соответствии с таблицей. Так, например плотность в точке 3 (измерение №36) равно 243,5 HU (фиг.5а), а в точке 4 (измерение №35) плотность составила 199,4 HU (фиг.5а). Плотности, измеренные в точках 1;7 (фиг.5б), в точках 2;8 (фиг.5в) также указывают на то, что данные соответствуют III стадии артроза коленного сустава в соответствии с полученными нами табличными данными.

Использование предложенного способа в отделе лучевых методов исследования и отделениях ортопедии №1,3 ФГУ РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А.Илизарова показало, что его применение обеспечивает возможность выявить степень изменения губчатой и субхондральной кости при деформирующем артрозе на основании объективных данных и более точно определить стадию процесса для планирования лечебных и реабилитационных мероприятий.

Способ определения степени изменения губчатой кости при деформирующем артрозе коленного сустава, включающий определение плотности кости в области мыщелков большеберцовой и бедренной костей методом компьютерной томографии с определением по топограмме диапазона сканирования, получение аксиальных срезов и мультипланарных реконструкций, отличающийся тем, что измерения плотности по шкале Хаунсфилда проводят в 8 точках, отмеченных на мультипланарных реконструкциях коленного сустава во фронтальной плоскости, и если:плотность в точках 5, 6 составляет 351-450 HU, в точках 3, 4 - 351-400 HU, в точке 8 - до 220 HU, в точке 7 - до 140 HU, в точке 1 - 221-250 HU, в точке 2 - 171-190 HU - данные соответствуют первой стадии заболевания при условии совпадения их в шести точках из восьми;если в этих же точках плотность составляет: 251-350 HU, 301-350 HU, 221-240 HU, 141-170 HU, 191-220 HU, 141-170 HU - данные соответствуют второй стадии заболевания, при условии совпадения их в шести точках из восьми;и если в этих же точках плотность будет: до 250 HU, до 300 HU, 241-260 HU, 171-200 HU, до 190 HU и до 140 HU, то данные соответствуют третьей стадии заболевания, при условии совпадения их в шести точках из восьми.