CC BY
60
УДК 616.728.2-007.248-091.8
МОРФОМЕТРИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГИСТОПАТОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОСТНОЙ ТКАНИ И СУСТАВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ГОЛОВКИ БЕДРА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ НОЗОЛОГИЧЕСКИХ ФОРМАХ КОКСАРТРОЗА
Денис Альбертович ДАВЫДОВ1, Ашот Меружанович АВДАЛЯН2, Ваграм Ваганович АГАДЖАНЯН1, Елена Леонидовна ЛУШНИКОВА3, Ирина Марковна УСТЬЯНЦЕВА1
1 Областной клинический центр охраны здоровья шахтеров 652509, г. Ленинск-Кузнецкий, 7 микрорайон, 9
2 Алтайский филиал Российского онкологического научного центра им. Н.Н. Блохина 656049, г. Барнаул, ул. Никитина, 77
3 Институт молекулярной патологии и патоморфологии 630117, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2
Настоящая статья посвящена исследованию морфометрических характеристик гистопатологических показателей головки бедра при коксартрозе. Согласно современным представлениям, не зависимо от этиологического фактора, коксартроз имеет сходные клинические, патогенетические и гистопатологические проявления. Несмотря на описанные в фундаментальных работах особенности гистопатологического строения головки бедра при коксартрозе, многие аспекты данной проблемы остаются еще не полностью раскрытыми. Цель исследования -установить гистопатологические особенности костной ткани и суставной поверхности головки бедра при различных нозологических формах коксартроза. Исследование проведено на операционном материале (головка бедренной кости) 127 пациентов с клинически выставленным диагнозом коксартроз ГГГ-ГУ стадии. Из полученного материала выпиливался фрагмент суставной поверхности и субхондральной костной ткани размерами 1,5 х 1,0 х 0,5 см. Фиксацию и декальцинацию выпиленных фрагментов проводили в растворе ЭДТА. После декальцинации выполняли гистологическую проводку материала с дальнейшим заключением его в парафин и изготовлением гистологических срезов, которые исследовали на световом микроскопе. Средний возраст пациентов (62 женщины, 65 мужчин) составил 56,4 года. В результате выполненной работы установлено, что суставная поверхность и костная ткань головки бедра имеют ряд особенностей в зависимости от нозологической формы коксартроза: идиопатический коксартроз характеризуется резким истончением костных балок и уменьшением их площади; при диспластическом коксартрозе суставная поверхность резко истончена, костная ткань с выраженным фиброзом, толщина и площадь костных балок максимальны; коксартроз посттравматического генеза характеризуется максимально выраженными фиброзными изменениями суставной поверхности; при коксар-трозе постишемического генеза толщина суставной поверхности остается максимальной, а выраженность ее фиброза и костной ткани имеют минимальные проявления.
Ключевые слова: гистопатологическая характеристика костной ткани, морфометрия, суставная поверхность.
Изучение гистопатологических характеристик удаленной при эндопротезировании головки бедренной кости представляет интерес как для клинической практики, так и в теоретическом аспекте. Выявление особенностей строения головки бедра при коксартрозе и установление его этиологического фактора могут иметь ключевое
значение в снижении риска послеоперационных осложнений и помочь в поиске способов профилактики контралатерального прогрессирования процесса [11, 13]. В настоящее время наиболее частой и тяжелой формой остеоартроза является коксартроз. Данное заболевание характеризуется преимущественно дегенеративными изменения-
Давыдов Д.А. - врач, патологоанатомическое отделение, e-mail: [email protected]
Авдалян А.М. - д.м.н., зав. лабораторией
Агаджанян В.В. - д.м.н., главный врач
Лушникова Е.Л. - д.м.н., директор
Устьянцева И.М. - д.м.н., зав. лабораторией
ми суставного хряща и субхондральной кости [8]. В зависимости от этиологического фактора выделяют первичный (идиопатический) и вторичный (диспластический, посттравматический, пост-ишемический) коксартроз [3].
Согласно современным представлениям, независимо от этиологического фактора, коксартроз имеет сходные клинические, патогенетические и гистопатологические проявления [6].
Несмотря на описанные особенности гисто-патологического строения головки бедра при коксартрозе, многие аспекты данной проблемы остаются еще не полностью раскрытыми [10]. Исходя из анализа литературы, данные, касающиеся морфометрической характеристики хрящевой и костной ткани головки бедра при кок-сартрозе, единичны и описаны преимущественно при его постишемической форме. Кроме того, практически полностью отсутствуют сведения о выраженности фиброза и морфометрических особенностях суставной поверхности и костной ткани головки бедра при других нозологических формах коксартроза [9, 12].
Исходя из вышеизложенного, целью нашей работы стало установление гистопатологических особенностей костной ткани и суставной поверхности головки бедра при различных нозологических формах коксартроза.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Исследование проведено на операционном материале 127 пациентов (62 женщины, 65 мужчин) с клинически выставленным диагнозом кок-сартроз Ш-1У стадии, поступавших в отделение травматологии и ортопедии Областного клинического центра охраны здоровья шахтеров (г. Ленинск-Кузнецкий) для эндопротезирования тазобедренного сустава. Объектом морфологического исследования служили 127 головок бедренных костей, удаленных при эндопротезировании тазобедренного сустава у этих пациентов.
Из полученного материала в вертикальном направлении выпиливался фрагмент суставной поверхности и субхондральной костной ткани объемом 0,75 см3 (размерами 1,5 х 1,0 х 0,5 см). Фиксацию и декальцинацию выпиленных фрагментов проводили в растворе ЭДТА (ООО «Эр-гоПродакшн», Россия) согласно общепринятой методике [4].
После декальцинации выполнялась гистологическая проводка материала с дальнейшим заключением его в парафин. Серийные гистологические срезы (по 4-6 срезов с одного фрагмента) толщиной 3-5 мкм готовили на ротационном микротоме (Асси-СШ SRM 200, Китай) с после-
дующей окраской гематоксилином и эозином, гематоксилином и пикрофуксином (по Ван Ги-зону) и исследованием на световом микроскопе (№соп С^, Китай) с использованием цифровой фотокамеры (№соп DS-Fi2, Япония). Морфоме-трические измерения проводили с использованием программного обеспечения NIS-Elements ВЯ 4.30.00.
Выраженность фиброза оценивали путем определения площади фиброзной ткани в 5 случайных полях зрения на срезах, окрашенных по Ван Гизону, при увеличении микроскопа х 100 [1]. При площади фиброза до 25 % присваивали «0» баллов, от 25 до 49 % - «1» балл, от 50 до 74 % - «2» балла, 75 % и более - «3» балла.
Проверку нормальности распределения данных выполняли с помощью критерия Шапи-ро-Уилка (W). Мерой центральной тенденции являлась медиана (Ме), мерой рассеяния - ин-терквартильный интервал (LQ - UQ). Для выявления различий между группами использовали непараметрический и-критерий Манна-Уитни. Различия считали статистически значимыми при значении р < 0,05. Корреляционный анализ в представленном исследовании проводили с использованием двух критериев: коэффициента ранговой корреляции Спирмена и коэффициента ранговой корреляции Кендалла [5].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Медиана возраста пациентов составила 56,4 (51-65) года. Возраст больных в группе коксартроза идиопатического генеза оказался на 10 лет больше, чем в группе пациентов с посттравматическим и постишемическим коксартрозом (р < 0,05 в обоих случаях).
Гистологическое исследование головки бедра при посттравматическом коксартрозе показало мозаичную структуру суставной ткани - участки неизмененного гиалинового хряща чередуются с зонами клеточной диссоциации изогенных групп хондроцитов с признаками кариопикноза, карио-рексиса, плазморексиса. В местах разрушения хрящевой пластинки обнаруживается фиброзная ткань. В субхондральной костной ткани чередуются очаги отека и фиброза костного мозга различного размера.
Гистологический анализ головок бедренных костей, полученных от больных с постишемическим коксартрозом, указывает на некротические изменения в хрящевой ткани. В субхондральных отделах происходит асептический некроз жировой ткани, костного мозга и костных балок. Очаги некроза представлены гомогенными эо-зинофильными массами без воспалительной ин-
фильтрации по периферии. Совместно с процессом некроза происходит новый аппозиционный рост костной ткани, фиброз, склероз просвета кровеносных сосудов, а местами их тромбоз. На неровной истонченной трабекулярной поверхности обнаруживаются остеокласты.
При коксартрозе диспластического генеза микроскопически поверхность головки бедренной кости представлена склерозированной утолщенной субхондральной костной пластинкой, имеющей компактное строение и содержащей небольшие островки хрящевой и фиброзной ткани. Межбалочные пространства фиброзированы, трабекулы подлежащей губчатой кости с признаками остеосклероза.
Описанная в данной работе гистопатологиче-ская картина строения суставной поверхности и костной ткани головки бедра при коксартрозе не противоречит ранее опубликованным исследовательским работам [2, 7].
Анализ исследуемого материала позволил выявить ряд морфометрических особенностей гистопатологических характеристик суставной поверхности и костной ткани головки бедра при различных нозологических формах коксартроза (см. таблицу).
Проведенное морфометрическое исследование показало, что наиболее выраженный фиброз суставной поверхности регистрируется при коксартрозе посттравматического генеза (рис. 1, а) с медианой 2,38 балла, а наименее выраженный - при постишемическом коксартрозе, 1,16 балла (рис. 1, б); наиболее выраженный фиброз костной ткани наблюдается при коксартрозе дис-пластического генеза (рис. 2, а; медиана 2,53 балла), наименее выраженный - при постишемиче-
ском коксартрозе (рис. 2, б; медиана 1,11 балла). В случае коксартроза диспластического генеза (рис. 3, а) медиана толщины суставной поверхности составляет 658,85 мкм, что в 2,3 раза меньше, чем при коксартрозе постишемического генеза (1524,17 мкм) (рис. 3, б). Максимальные толщина и площадь костных балок регистрируются в ткани головки бедра при коксартрозе диспласти-ческого генеза (рис. 4, а), а минимальные - при коксартрозе идиопатического генеза (рис. 4, б).
При исследовании особенностей корреляции гистопатологических показателей строения головки бедра при различных нозологических формах коксартроза выявлено, что в случае кок-сартроза постишемического генеза прослеживается прямая корреляционная связь между показателями толщины костных балок и их площадью (г = 0,4; р = 0,032). Полученные данные могут указывать на более активное протекание процессов ремоделирования костной ткани при данной нозологической форме коксартроза.
При коксартрозе посттравматического генеза обнаружена прямая корреляционная связь между возрастом больных и выраженностью фиброза суставной поверхности (г = 0,6; р = 0,001) и обратная связь между фиброзом суставной поверхности и толщиной костных балок (г = -0,4; р = 0,04). Данная особенность подтверждает возможность длительного воздействия травмирующего фактора на развитие коксартроза.
Данные корреляционного анализа возраста больных и выраженности фиброза суставной поверхности (г = 0,6; р = 0,0004), выраженности фиброза костного мозга и площади костных балок (г = 0,4; р = 0,02) в группе коксартроза диспласти-ческого генеза указывают на дебют данной пато-
Таблица
Морфометрическая характеристики суставной поверхности и костной ткани головки бедренной кости при различных нозологических формах коксартроза, Ме (LQ - UQ)
Нозологическая форма коксартроза (п) Фиброз суставной поверхности, баллы Фиброз костной ткани, баллы Толщина суставной поверхности, мкм Толщина костных балок, мкм Площадь костных балок, мм2
Идиопатический (32) 2,14 (1-3) 2,18 (2-3) 1418,39 (1282-1564) 116,44 (108-125) 0,161 (0,145-0,184)
Диспластический (34) 2,06 (2-2) 2,53 (2-3)* 658,85 (593-728)* 262,74 (244-302)# 1,428 (1,328-1,567)#
Посттравматический (30) 2,38 (2-3)* 1,77 (2-2) 819,83 (696-946) 157,72 (146-172) 1,322 (1,209-1,486)
Постишемический (31) 1,16 (1-1) 1,11 (1-1) 1524,17 (1172-1784) 149,39 (137-166) 0,283 (0,256-0,303)
Примечание. Обозначены статистически значимые (р < 0,001) отличия от соответствующих показателей: * - пациентов с коксартрозом постишемического генеза, # - пациентов с коксартрозом идиопатического генеза.
Рис. 1. Фиброз суставной поверхности головки бедренной кости (указано стрелками) при посттравматическом (а; ув. х 100) и постишемическом (б; ув. х 40) коксартрозе. Окраска по Ван Гизону
Рис. 2. Фиброз костной ткани (указано стрелками) головки бедренной кости при диспластическом (а) и постишемическом (б) коксартрозе. Окраска по Ван Гизону. Ув. х 100
Рис. 3. Суставная поверхность (указана стрелкой) головки бедренной кости при диспластическом (а; ув. х 100) и постишемическом (б; ув. х 40) коксартрозе. Окраска гематоксилином и эозином
Рис. 4. Толщина костных балок головки бедренной кости при диспластическом (а) и идиопатическом (б) коксартрозе. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. х 100
логии в более раннем возрасте и, в то же время, на максимально выраженные компенсаторно-приспособительные процессы в суставной поверхности и костной ткани головки бедренной кости при данной нозологической форме коксартроза.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведения сравнительной мор-фометрической характеристики гистопатологи-ческих показателей выявлено, что суставная поверхность и костная ткань головки бедра имеют ряд особенностей в зависимости от нозологической формы коксартроза.
Идиопатический коксартроз характеризуется наиболее выраженным истончением костных балок и уменьшением их площади.
При диспластическом коксартрозе суставная поверхность значительно истончена, в костной ткани преобладают фиброзные изменения. Толщина и площадь костных балок имеют максимальные значения.
Коксартроз посттравматического генеза характеризуется максимально выраженными фиброзными изменениями суставной поверхности.
При коксартрозе постишемического генеза толщина суставной поверхности остается наибольшей, а выраженность ее фиброза и костной ткани имеют незначительные проявления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Авдалян А.М., Бобров И.П., Климачев В.В. и др. Прогностическое значение исследования плотности сосудов микроциркуляторного русла в опухоли и перитуморозной зоне по данным выявления белка CD31 и количества аргирофильных белков области ядрышкового организатора (AGNOR) в эн-
дотелии при лейомиосаркоме тела матки // Фундаментальные исследования. 2010. (5). 12-20.
2. Гольдберг О.А., Гришина Л.П., Каня О.В. и др. К вопросу патоморфологии головки бедренной кости при коксартрозе III и IV стадий // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. 2012. (4, Ч. 2). 175-178.
3. Милюков А.Ю., Устьянцев Д.Д., Гилев Я.Х., Мазеев Д.В. Анализ ближайших результатов лечения пациентов после первичного тотального эндо-протезирования тазобедренного сустава // Политравма. 2015. (2). 64-70.
4. Пешков М.В. Декальцинация в гистологической лабораторной технике // Арх. патологии. 2012. (6). 43-45.
5. Трухачева Н.В. Математическая статистика в медико-биологических исследованиях с применением пакета Statistica. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. 384 с.
6. ШостакН.А. Коксартроз и периартикулярная патология области бедра - особенности клинических проявлений, диагностика, подходы к терапии // Соврем. ревматология. 2012. (1). 15-21.
7. Kamal D., Traistaru R., Alexandru D.O. et al. Morphometric findings in avascular necrosis of the femoral head // Rom. J. Morphol. Embryol. 2012. 53. (3, Suppl.). 763-767.
8. Lane N.E., Brandt K., Hawker G. et al. OARSI-FDA initiative: defining the disease state of osteoarthritis // Osteoarthritis Cartilage. 2011. 19. 478-482.
9. Mukisi-Mukaza M., Gomez-Brouchet A., Don-kerwolcke M. et al. Histopathology of aseptic necrosis of the femoral head in sickle cell disease // Int. Orthop. 2011. 35. (8). 1145-1150.
10. Navas A., Kassarjian A. Bone marrow changes in stress injuries // Semin. Musculoskelet. Radiol. 2011. 15. (3). 183-197.
11. Tripathy S.K., Goyal T., Sen R.K. Management of femoral head osteonecrosis: Current concepts // Indian J. Orthop. 2015. 49. (1). 28-45.
12. Wang C., Wang X., Xu X.L. et al. Bone microstructure and regional distribution of osteoblast and osteoclast activity in the osteonecrotic femoral head // PLoS One. 2014. 9. (5). e96361.
13. Yu X., Jiang W., Pan Q. et al. Umbrella-shaped, memory alloy femoral head support device for treatment of avascular osteonecrosis of the femoral head // Int Orthop. 2013. 37. (7). 1225-1232.
MORPHOMETRIC CHARACTERISTICS OF THE HISTOPATHOLOGICAL PARAMETERS OF THE BONE TISSUE AND ARTICULAR SURFACE OF THE FEMORAL HEAD IN THE COXARTHROSIS' DIFFERENT NOSOLOGICAL ENTITIES
Denis Al'bertovich DAVYDOV1, Ashot Meruzhanovich AVDALYAN2, Vagram Vaganovich AGADZHANYAN1, Elena Leonidovna LUSHNIKOVA3, Irina Markovna UST'YANTSEVA1
1 Regional Clinical Center of the Miners' Health Protection 652509, Leninsk-Kuznetsky, 7th district str., 9
2 Altai Branch of N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center 656049, Barnaul, Nikitin str., 17
3 Research Institute of Regional Pathology and Pathomorphology 630117, Novosibirsk, Timakov str., 2
The present article is devoted to the examination of the morphometric characteristics of the histopathological parameters of the femoral head in coxarthrosis. According to the up-to-date perceptions, regardless of the etiological factor, the coxarthrosis has the similar clinical, pathogenetic and histopathological manifestations. Despite the histopathological construction patterns of the femoral head in coxarthrosis described in the fundamental works, many aspects of this problem are not yet completely detected. The aim of the study is the assessment of the histopathological patterns of the bony tissue and articular surface of the femoral head in the coxarthrosis' different nosological entities. The study was performed on the operational material (head of femur) of 127 patients with clinically presented diagnosis "III-IV stages coxarthrosis". The articular surface's and subcartilaginous bony tissue's fragment was carved of the obtained material, its sizes were 1.5x1.0x0.5 cm. Fixation and decalcination of the carved fragments were carried out in the EDTA solution. After decalcination there was a histological guiding of the material with its further encasement in a wax and making the histologic sections. The examination was performed using the light microscope. The mean age of the patients was 56,4 years (62 women, 65 men). Described in this article histopathological presentation of the structure of the articular surface and bony tissue of the femoral head in coxarthrosis does not contradict the earlier published research works. Due to the performed work the comparative morphometric characteristics of the histopathological indices of the bony tissue and articular surface of the femoral head in the coxarthrosis' different nosological entities became possible. The following details were determined: the articular surface's and bony tissue of the femoral head have a features sequence depending on the coxarthrosis' nosological entity: self-existing coxarthrosis is characterized by dramatic thinning of the bone rods and decrease of their surfaces; in dysplastic coxarthrosis the articular surface is acutely thinned, expressed fibrosis of the bony tissue, the maximal thickness and space of the bone rods; post-traumatic genesis coxarthrosis is characterized maximally expressed fibrotic changes of the articular surface; the thickness of the articular surface is maximal in post-ischemic genesis coxarthrosis, and evidence of its fibrosis and bony tissue have the minimal manifestations.
Key words: histopathological characteristics of the bony tissue, morphometry, articular surface.
Davydov D.A. - physician of pathologic anatomy department, e-mail: [email protected]
Avdalyan A.M. - doctor of the medical sciences, head of the laboratory
Agadzhanyan V.V. - doctor of the medical sciences, academician ofRAS, head physician
Lushnikova E.L. - doctor of the biological sciences, director
Ust'yantseva I.M. - doctor of the biological sciences, head of the laboratory
