CC BY
35
I
Орипнальы досл1дження
Original Researches
Травма
YAK 616.718.49-001.6.616.718.46-007.17
БУр'я НОВ О.а.1, крищук м.г.2, кОСтОгриЗ О.а.3, лихОа1й ВВ.1, еЩЕНКО В.О.2, Заан1ЧЕНКО м.О.1 1Нац/ональний медичний ун/верситет ÍMeHÍ О.О. Богомольця, кафедра травматологи та ортопедИ 2HTY Укра!ни «ки'тський полiтехнiчний iнститут», кафедра динамки, мiцностi машин та опору матер/ал/в 3AY «1нститут травматологи та ортопедИ НАМН Укра!ни», м. Ки1в
OCOBAMBOCTi СТРУКТУРНО-ФУНКЦЮНАЛЬНИХ ПОРУШЕНЬ ПРИ HECTABiAÜHOCTi HAKOAÍHKA, ЩО CynPOBOAXyeTÜCß ДИCПЛAЗieЮ BMPOCTKiB
CTEmOBO'í KiCTKM (клшко-експериментальне досл1дження)
Резюме. Мета. Аосл/дити особливост/ структурно-функц/ональних порушень при нестаб/льност/ накол/нка
з дисплазieю виростк/в стегна за типом А та В.
Матерали та методи. Aртроскопiчно обстежено 98 патент Í3 нестаб/льн/стю накол/нка, що супроводжу-еться дисплазieю виростюв стегновоi к/стки. З дисплазieю типу А — 65 (66,3 %) пац/ент/в, типу В — 33 (33,7 %) пац/енти. ля визначення особливостей розпод/лу напруження в хрящi накол/нка використовували розро-бленi динам/чн/ /м/тац/йн/ комп'ютерн/ моделi.
Результати. Ыльш тяжкий ступ/нь пошкодження хряща накол/нка в/дм/чався при нестаб/льност/ з дисплаз/ею типу В (р < 0,05). Ступ/нь пошкодження хряща накол/нка залежить в/д тривалост/ захворювання (р < 0,05). Не-стаб/льн/сть накол/нка, що супроводжуеться дисплаз/ею типу В, характеризуется б/льшим напруженням у хрящ/ накол/нка при 10-градусному згинанн/ кол/нного суглоба на 126 %, при 20-градусному—на 120 %, при 30-градусному — на 123 % н/ж нестаб/льност/ накол/нка з дисплаз/ею типу А, при як/й напруження в хрящ/ накол/нка при 10-градусному згинанн/ кол/нного суглоба зб/льшилось лише на 116 %, при 20-градусному — на 105 % а при 30-градусному зменшилось на 16 %.
Висновки. шс таб/льн/сть накол/нка з дисплаз/ею типу в характеризуется б/льш тяжким пошкодженням хряща накол/нка в пор/внянн/ з дисплаз/ею типу А. Тяжк/сть пошкодження хряща обумовлена б/льшим напруженням у хрящ/ накол/нка при дисплазП виростк/в стегновоi к/стки.
Ключовi слова: нестаб/льн/сть накол/нка, дисплаз/я виростк/в стегновоi к/стки, пошкодження хряща.
Вступ
Нестабтьнють наколшка — патолопчний рух наколшка щодо м1жвиростково! борозни [4]. У 96 % пащентав Í3 вивихом наколшка зусщчаеться pÍ3Horo ступеня дис-плаз1я виростюв стегна, в загальнш популяцй' дисплазiя виростюв стегна зусщчаеться у 3 % [2]. Найбтьш часто зустрiчаеться дисплазiя типу А (54 %) та В (17 %) [3].
Дисплазiя виростюв стегна та наколшка корелюе з розвитком артрозу та е одним Í3 головних прогностичних факторiв розвитку пателофеморального артрозу [1, 6].
Тривалють захворювання впливае на стушнь пошкодження хряща наколiнка [5] та розвиток пателофеморального артрозу. Нестабтьнють наколшка становить 33 % в!д ушх причин розвитку пателофемо-рального артрозу.
Питання впливу геометри мiжвиростково! борозни ^зних типiв дисплазй' виростюв стегново! юстки) та стану м'якотканинних стабiлiзаторiв на кiнематику наколiнка, розподт напруження у хрящi пателофемо-
рального суглоба та можливi механiзми пошкодження хряща наколшка при нестабтьноста, що супроводжу-еться дисплазieю виросткiв стегново! юстки, залиша-ються вiдкритими.
Мета. Дослщити особливостi структурно-функцю-нальних порушень при нестабшьносп наколiнка з дис-плазieю виростюв стегна типу А та В.
Матер1али та методи
Для досягнення поставлено! мети проведене ар-троскошчне дослiдження та iмiтацiйне комп'ютерне моделювання.
Артроскопiчно визначали ступiнь ушкодження хряща латерально! фасетки наколiнка у 98 пащенпв iз
© Бур'янов О.А., Крищук М.Г., Костогриз О.А.,
Лиходш В.В., вщенко В.О., Задшченко М.О., 2013 © «Травма», 2013 © Заславський О.Ю., 2013
нестабiльнiстю наколiнка, серед них 38 чоловтв та 60 жшок. CTyniHb ураження хряща встановлювали за чо-тириступеневою класифiкацieю Outerbridge (1961) [8]. До легкого ступеня пошкодження хряща наколшка за-раховували 1-шу та 2-гу ст. за Outerbridge, до тяжкого — 3-тю та 4-ту ст. за Outerbridge.
Порiвняльний аналiз з оцшкою статистично! зна-чимостi рiзницi мiж групами при порiвняннi час-тотних характеристик (як1сних ознак) проводився з використанням критерш х2. Оцшка всiх параметрiв аналiзу проводилась за рiвнем статистично! значимостi не нижче 95 % (р < 0,05).
Для визначення типу дисплази виростюв стегново! кiстки використовували аналiз рентгенограм у боковш проекци та акшальш скани МРТ [9].
Верифiкацiю результат артроскопiчного досль дження проводили шляхом порiвняння результатiв комп'ютерного моделювання особливостей пошкодження хряща наколшка при згинанш колшного су-глоба вщ 0° до 30°. Для визначення особливостей роз-подiлу напруження в хрящi наколiнка використовували власнi розроблеш динамiчнi iмiтацiйнi комп'ютернi моделi [7].
Результати досл1дження
Дисплaзiя виросткiв стегново! кiстки типу А зустрь чалась у 65 (66,3 %), типу В — у 33 (33,7 %) пащентав. Дисплaзiя виросткiв типу А переважала. Вiдмiннiсть мiж патентами з рiзними типами дисплази за трива-лiстю захворювання статистично не значима — р > 0,05 (табл. 1).
Таблиця 1. Розподл пац1ент1в за тривалстю захворювання залежно вд типу дисплази
Тривалють захворювання Тип дисплази виростюв стегновоТ кютки Всього, n = 98 (%)
А, n = 65 (%) В, n = 33 (%)
До 1 року 9 (13,8) 5 (15,2) 14 (14,3)
2-3 роки 30 (46,2) 10 (30,3) 40 (40,8)
3-5 роюв 18 (27,7) 10 (30,3) 28 (28,6)
Понад 5 роюв 8 (12,3) 8 (24,2) 16 (16,3)
Примтки: х2 = 3,3; p = 0,34.
Таблиця 2. Залежнсть ступеня пошкодження хряща накол'/нка в!д типу дисплази виростюв стегновоi юстки
Тип дисплазП (n) CTyniHb пошкодження хряща
Легкий, n = 59 (%) Тяжкий, n = 39 (%)
А (65) 44 (67,7) 21 (32,3)
В (33) 15 (45,5) 18 (54,5)
Примтки: х2 = 4,5; р = 0,033.
Легкий стутнь пошкодження хряща наколшка вщ-значали у 59 (60,2 %) патентав (рис. 1), тяжкий — у 39 (39,8 %) пащенпв (рис. 2). Серед патенпв iз диспла-зiею виростыв типу А легкий стутнь пошкодження хряща наколшка виявляли у 44 (67,7 %) пащенпв, тяжкий — у 21 (32,3 %) патента. Серед пащенпв iз дис-плазiею виростыв типу В легкий стутнь пошкодження хряща наколшка виявляли у 15 (45,5 %) пащентав, тяжкий — у 18 (54,5 %) пащентав. Вщмштсть мiж пащентами з рiзними типами дисплази за ступенем пошкодження хряща наколшка е статистично значимою — р < 0,05 (табл. 2).
У пащентав iз нестабшьтстю наколшка з диспла-зiею типу В переважав тяжкий стутнь пошкодження хряща наколшка (р = 0,033).
Вивчаючи залежтсть тяжкост пошкодження хряща наколшка при дисплази типу А вщ тривалост захворювання, ми знайшли статистично значиму рiз-ницю мiж пацiентами з тяжким та легким ступенем пошкодження хряща наколшка — р > 0,05 (табл. 3).
Аналопчну ситуацш отримали при вивченш за-лежностi тяжкостi пошкодження хряща наколшка при
Рисунок 1. Пошкодження хряща накол'/нка 1-го ст.
Рисунок 2. Пошкодження хряща накол'/нка 3-го ст.
Таблиця 3. Розподш пац1ент1в 1з дисплаз1ею типу А з легким та тяжким ступенем пошкодження хряща накол'/нка залежно вд тривалост захворювання
Таблиця 4. Розподл пац1ент1в 1з дисплаз1ею типу В з легким та тяжким ступенем пошкодження хряща накол'/нка залежно вд тривалост захворювання
Тривалють захворювання Розподш пащенлв iз дисплазieю типу А за тяжкютю пошкодження хряща наколшка
А, легкий, п = 44 (%) А, тяжкий, п = 21 (%) Всього, п = 65 (%)
До 1 року 8 (18,2) 1 (4,8) 9 (13,8)
2-3 роки 25 (56,8) 5 (23,8) 30 (46,2)
4-5 роюв 6 (13,6) 12 (57,1) 18 (27,7)
Понад 5 роюв 5 (11,4) 3 (14,3) 8 (12,3)
Тривалють захворю-вання Розподш пащенлв iз дисплазieю типу В за тяжкiстю пошкодження хряща наколшка
В, легкий, п =15 (%) В, тяжкий, п = 18 (%) Всього, п = 33 (%)
До 1 року 3 (20) 2 (11,1) 5 (15,2)
2-3 роки 9 (60) 1 (5,6) 10 (30,3)
4-5 роюв 2 (13,3) 8 (44,4) 10 (30,3)
Понад 5 роюв 1 (6,7) 7 (38,9) 8 (24,2)
Примтки: х2 = 15,02; р = 0,002.
Примтки: х2 = 14,6; р = 0,002.
дисплази типу В вщ тривалост захворювання. Статис-тично значима рiзниця була мiж патентами з тяжким та легким ступенем пошкодження хряща наколшка залежно вщ тривалост захворювання — р > 0,05 (табл. 4).
Отже, можна стверджувати, що тривалють захворювання впливае на тяжисть пошкодження хряща наколшка. Але у пащенпв iз дисплазiею типу В частше вiдзначали бiльш тяжкий стутнь пошкодження хряща наколiнка — р > 0,05 (табл. 2).
Цей факт пояснюеться результатами комп'ютерного моделювання.
Рух наколiнка i розподiл напруження у хрящi на латеральнiй та медiальнiй фасетцi детермiнований чгг-кою взаемодiею латеральних та медiальних стабшзато-рiв, чотириголовим м'язом стегна та власною зв'язкою наколiнка, а також геометрiею наколiнка та мiжви-ростково! борозни.
Напруження в хрящi наколшка при дисплази типу А без пошкодження медiально! пателофеморально! зв'язки (модель А1, норма) характеризуеться по-ступовим наростанням iз досягненням максимуму у 2,30 МПа при куп згинання колшного суглоба 30° (рис. 3, 5). Концентратори напруження розподтяють-
ся на медiальнiй та латеральнш фасетцi наколiнка з пе-реважанням на латеральнш фасетщ.
Напруження при нестабтьносп (пошкодження медiально! пателофеморально! зв'язки) наколшка, що супроводжуеться дисплазiею типу А (модель А2, не-стабтьшсть), характеризуеться поступовим наростанням при згинанш колiнного суглоба в дiапазонi вiд 0° до 25°, з появою максимального напруження 2,09 МПа вщповщно при 24° та 29° (рис. 4, 5). Концентратор напруження при нестабшьносл розташовуеться на латеральнш фасетщ наколшка та прогресивно зменшуеть-ся залежно вщ кута згинання в порiвняннi з нормою (рис. 4). При згинанш колшного суглоба на 30° екшва-лентне за Мiзесом напруження в хрящi наколшка ста-новило 1,93 МПа.
При порiвняннi напруження в моделях А1 (диспла-зiя виросткiв стегново! кустки типу А без пошкодження медiальноl пателофеморально! звязки) та А2 (неста-бтьнють наколiнка — дисплазiя виростив типу А з по-шкодженням медiально! пателофеморально! зв'язки) виявлено тенденцiю до збтьшення напруження в хря-щi наколiнка при нестабiльностi на кутах згинання ко-лiнного суглоба вщ 0° до 25° (рис. 5) та появу концен-
Рисунок 3. Розподл екв!валентних за М'зесом напружень (МПа) в хрящ! накол'/нка в норм!, згинання колшного суглоба на 30°, при дисплази виростюв типу А
Рисунок 4. Розподл екв1валентних за М'зесом напружень (МПа) в хрящ1 накол'шка при нестабльност! згинання кол!нного суглоба на 30°
тратора напруження лише на латеральнш фасетщ при
£ 2 х .5
И
о. со
2,5 2 1,5 1
0,5 0
1 1 А1
0 5 10 15 20 25 30
Кут згинання колЫного суглоба, °
Рисунок 5. Залежн/'сть екв!валентних за Мiзесом напружень у хрящ! накол'/нка вд кута згинання колiнного суглоба в норм! та при нестабльност накол'шка, що супроводжуеться дисплаз!ею виростюв стегновоI юстки типу А
нестабтьносп (рис. 4).
Напруження в хрящi наколшка при нестабильность що супроводжуеться дисплазieю виростюв стегново! юстки типу А, збтьшилось на 116 % у порiвняннi з нормою при куп згинання 10°, на 105 % — при куп згинання 20° (табл. 5).
Напруження в хрящi наколшка при дисплази типу В без пошкодження медiально! пателофеморально! зв'язки (модель В1, норма) характеризуеться наростан-ням iз досягненням максимуму 2,30 МПа при куп згинання колшного суглоба 22° (рис. 8). Концентратори напруження розподтяються на медiальнiй та латеральнш фасетщ наколшка з переважанням на латеральнш фасетщ. Напруження при кул 30° становить 1,80 МПа з локалiзацieю концентратора напруження на латеральнш фасетщ (рис. 6).
Рисунок 6. Розподл екв'валентних за М'\зесом напружень (МПа) у хрящI наколшка в норм/, згинання колiнного суглоба на 30° при дисплази виростюв типу В
Рисунок 7. Розподл екв'/валентних за М'\зесом напружень (МПа) в хрящI накол!нка при нестабльност¡, згинання колнного суглоба на 30° при дисплази виростюв типу В
Таблиця 5. Розподл екв1валентних за М 'зесом напружень у хрящ1 наколшка для моделей типу А та В залежно в!д кута згинання колшного суглоба
Тип дисплазГГ А Тип дисплазГГ В
X и X о А1, норма А^ нестабтьшсть В1, норма В2, нестабтьшсть
Е оГ « X i- Напруження в хргщ1 наколшка, МПа Напруження в хргщ1 наколшка, МПа Змша напруження в хргщ1 нако- Напруження в хргщ1 наколшка, МПа Напруження в хрящ1 наколшка, МПа Змша напруження в хрящ1 нако-
£ лшка у пор1внгнш з нормою А1, % лшка у портнянш з нормою В1, %
10 0,69 0,80 116 0,70 0,88 126
20 1,39 1,46 105 1,17 1,40 120
30 2,30 1,93 84 1,80 2,22 123
а 2 5
^
я а, 2-
н к
н X
а> ^ о к 1,5
о а 1-
г н
а __
X =1
я о 0 5
X
m
1 --B1 B2 / \
/ \
/
r^- - • . _ - "
0 5 10 15 20 25 30 Кут згинання колЫного суглоба, °
Рисунок 8. Залежн'/сть напружень у хрящ! накол '/нка в!д кута згинання колiнного суглоба в норм! та при нестабльност наколнка, що супроводжуеться дисплаз!ею виростюв стегновоI к!стки типу В
Напруження при нестабшьносл (пошкодження медiальноl пателофеморально! зв'язки) наколшка, що супроводжуеться дисплазiею типу В (модель В2, нестабтьшсть), характеризуеться наростанням вщ 0° до 28° з появою максимального напруження 2,22 МПа при 28° (рис. 6). Концентратор напруження з'являеться лише на латеральнш фасетщ наколшка.
При порiвняннi моделi В1 (норма) та В2 (нестабтьшсть) виявлено тенденцiю до збiльшення напружень у хрящi наколiнка при нестабтьносл на кутах згинання колiнного суглоба вщ 5° до 22° та вщ 28° до 30° (рис. 8) i появу концентратора напруження на латеральнiй фа-сетцi при нестабтьносп наколiнка (рис. 7).
Отже, нестабiльнiсть наколiнка, що супроводжуеться дисплазiею типу В, характеризуеться бтьшим напруженням у хрящi наколiнка при 10-градусному згинанш колiнного суглоба на 126 % при 20-градусному — на 120 % при 30-градусному — на 123 %, шж не-стабтьносп наколiнка з дисплазiею типу А, при якш напруження в хрящi наколiнка при 10-градусному згинанш колшного суглоба збтьшилось лише на 116 %, при 20-градусному — на 105 %, а при 30-градусному зменшилось на 16 % (табл. 5).
Висновок
Нестабтьшсть наколшка з дисплазiею типу В характеризуеться бтьш тяжким пошкодженням хряща
наколiнка в пор1внянш з дисплазieю типу А. Тяжкiсть пошкодження хряща при дисплази' типу В обумовлена бтьшим напруженням у хрящi наколшка, що вини-кае при пошкодженнi медiальноï пателофеморально!' зв'язки. Стабтьнють наколiнка при дисплази' типу В при недорозвинутому латеральному виростку стегна виявилась бiльш залежною вщ цiлiсностi медiальноï пателофеморально!' зв'язки, шж при дисплази' типу А.
Список л1тератури
1. Dejour D., Allain J. Histoire naturelle de l'arthrose fémoro-patellaire isolée//Rev. Chir. Orthop. — 2004. — 90 (Sup-pl. 5). — 1S69-129.
2. Dejour H., Walch G., Nove-Josserand L. et al. Factors of patellar instability: an anatomic radiographic study // Knee Surg. Sports. Traumatol. Arthrosc. — 1994. — 2(1). — 19-26.
3. Dejour D., Le Coultre B. Osteotomies inpatellofemoral instabilities // Sports. Med. Arthrosc. — 2007. — 15(1). — 39-46.
4. Fithian D.C., Neyret P., Servien E. Patellar instability: the Lyon experience // Techn. in Knee Surg. — 2007. — 6. — 112-123.
5. Franzone J.M., Vitale M.A., Shubin Stein B.E., Ahmad C.S. Is there an association between chronicity of patellar instability and patellofemoral cartilage lesions? An arthroscopic assessment of chondral injury // J. Knee Surg. — 2012 Nov. — 25(5). — 411-6.
6. Grelsamer R.P., Dejour D., Gould J. The pathophysiology of patellofemoral arthritis // Orthop. Clin. North. Am. — 2008. — 39(3). — 269-74.
7. Kryshchuk M., Buryanov А., Lykhodii V., Ieshchenko V. Computer modelling of patellar instability in association with trochlear dysplasia // BicHUK машинобудування. — 2013. — Вип. 67. — С. 61-67.
8. Outerbridge RE. The etiology of chondromalacia patellae // J. Bone Joint. Surg. Br. — 1961. — 43. — 752757.
9. Salzmann G.M., Weber T.S., Spang J.T., Imhoff A.B., Schottle P.B. Comparison of native axial radiographs with axial MR imaging for determination of the trochlear morphology in patients with trochlear dysplasia // Arch. Orthop. Trauma Surg. — 2010. — 130(3). — 335-340.
Отримано 10.08.13 □
0
Бурьянов A.A.1, Крищук М.Г.2, Костогрыз О.А.3, И ходей В.В.1, Щ енко В.О.2, Задниченко М.О.1 1аци ональный медицинский университет имени A.A. Богомольца, кафедра травматологии и ортопедии 2У Украины «Киевский политехнический институт», кафедра динамики, прочности машин и сопротивления материалов
3ГУ «Институт травматологии и ортопедии Я МН Украины», г. Киев
ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАРУШЕНИЙ ПРИ НЕСТАБИЛЬНОСТИ НАДКОЛЕННИКА, СОПРОВОЖДАЮЩЕЙСЯ ДИСПЛАЗИЕЙ МЫЩЕЛКОВ БЕДРЕННОЙ КОСТИ (клинико-экспериментальное исследование)
Резюме. Цель. Исследовать особенности структурно-функциональных нарушений при нестабильности надколенника, сопровождающейся дисплазией мыщелков бедра типа А и В.
Материалы и методы. Артроскопически обследованы 98 пациентов с нестабильностью надколенника, которая сопровождается дисплазией мыщелков бедренной кости. С дисплазией типа А — 65 (66,3 %) пациентов, типа В — 33 (33,7 %) пациента. Для определения особенностей распределения напряжения в хряще надколенника использовали разработанные динамические имитационные компьютерные модели.
Результаты. Более тяжелая степень повреждения хряща надколенника определялась при нестабильности с дисплази-ей типа В (p < 0,05). Степень повреждения хряща надколенника зависит от длительности заболевания (p < 0,05). При нестабильности надколенника с дисплазией типа В отмечается большее напряжение в хряще надколенника при 10-градусном сгибании коленного сустава на 126 %, при 20-градусном — на 120 %, при 30-градусном — на 123 %, чем при нестабильности с дисплазией типа А, при которой напряжение в хряще надколенника при 10-градусном сгибании коленного сустава увеличилось только на 116 %, при 20-градусном — на 105 %, а при 30-градусном уменьшилось на 16 %.
Выводы. Нестабильность надколенника с дисплазией типа В характеризуется более тяжелым повреждением хряща надколенника в сравнении с дисплазией типа А. Тяжесть повреждения хряща надколенника обусловлена более высоким напряжениям в хряще при дисплазии мыщелков бедренной кости.
Ключевые слова: нестабильность надколенника, дисплазия мыщелков бедренной кости, повреждение хряща.
Buryrn (y O.A.1, Kr$ hchuKM.G2, Ks t<g rp O.A.3,
L)kh <3fy V.V.1, Ye hch® lo V.O.2, M ichirn le M.O.1
1Nd im l Msfc l íá ivas ifyntm <sl ft <s O.O. B<g <rn <hi s,
Dip art mm t f Tram mt dxg y ta y Orthp sit s
2Nd im l Tie hnictb íá ivas ity f íitdn y «Kyv Rfy ® hnic
Instituís , Dip art mem t f Dyi tm ics, Strrn gth f M<& hiñe
ta díS istibility f Md ddx
3State Institution «Institute of Traumatology and Orthopedics of National Academy of Medical Sciences of UKraine», Kyiv, Ukraine
FEATURES OF STRUCTURAL AND FUNCTIONAL DISORDERS IN PATELLAR INSTABILITY ASSOCIATED WITH FEMORAL CONDYLE DYSPLASIA (Clinical and Experimental Study)
Summary. The Aim. To investigate the features of structural and functional disorders of patellar instability associated with femoral condyle dysplasia type A and B.
Materials and Methods. Arthroscopically we examined 98 patients with patellar instability associated with femoral condyle dysplasia. With type A dysplasia — 65 (66.3 %) patients, type B — 33 (33.7 %) patients. Dynamic computer simulation models were developed to determine the characteristics of the distribution of stress in the patellar cartilage.
Results. More severe degree ofpatellar cartilage injury was marked in instability with type B dysplasia (p < 0.05). The severity of patellar cartilage injury depends on the duration of the disease (p < 0.05). In patellar instability with type B dysplasia, greater tension is detected in patellar cartilage at 10° knee flexion by 126 %, at 20° — by 120 %, at 30° — by 123 %, than in patellar instability with type A dysplasia, when tensions in patellar cartilage at 10° knee flexion increased only by 116 %, at 20° — by 105 %, and at 30° decreased by 16 %.
Conclusions. Patellar instability with type B dysplasia is characterized by more severe patellar cartilage injuries compared with type A dysplasia. The severity of cartilage damage is caused by higher tension in the cartilage in femoral condyle dysplasia.
Key words: patellar instability, trochlea dysplasia, cartilage injury.
