Различные виды протезирования суставов имеют много общего между собой, несмотря на то что они выполняются на различных суставах и с помощью различных инструментов. Хотя каждый сустав имеет уникальные характеристики, которые должны быть учтены, для всех суставов характерен общий набор осложнений, характеризующийся схожей визуализационной картиной вне зависимости от исследуемого сустава. Необходимо следовать стандартному протоколу обследования для выявления осложнений.

Крайне сложно запомнить все названия процедур, рекомендуемые различными производителями. Часто удобнее именовать их по названию сустава [например, тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава (ТЭТС) или тотальное эндопротезирование коленного сустава (ТЭКС)], а также по часто используемому описательному наименованию (например, реверсивное протезирование плечевого сустава или силастиковое эндопротезирование мелких суставов).

Поскольку некоторые компоненты эндопротезов могут фиксироваться цементом, такую артропластику можно называть цементной. Другие фиксируются за счет прорастания кости в неровную поверхность. На рентгенограммах тип поверхности не всегда очевиден. Бисерная граница (крошечные микросферы, закрепленные на поверхности) визуализируется, в то время как протравленная - нет. Таким образом, приемлемыми в этом случае являются термины «бесцементное эндопротезирование» или, если один из компонентов цементируется, а другой нет, - «гибридное эндопротезирование».

Компоненты протезов крупных суставов обычно изготавливаются из металла, но часть может быть изготовлена из полиэтилена (вертлужная чашка, надколенник, гленоид, в некоторых случаях-плато большеберцовой кости). Относительно часто встречаются ТЭТС с парой металл-металл, но многие ТЭТС и большая часть протезов других суставов имеют полиэтиленовую скользящую прослойку между металлическими компонентами.

а) Изначальное положение компонентов. Изначальное положение компонентов эндопротеза сустава крайне важно для их длительного функционирования. В общих чертах компоненты располагаются так, чтобы имитировать форму изначального неизменного сустава, что позволяет стабилизировать структуры и мышцы для передачи нормальной нагрузки по компонентам протеза. Тем не менее, некоторые конструкции даже при правильной установке могут не выглядеть так, будто расположены «анатомически». Важно полностью понимать и оценивать ожидаемое послеоперационное положение и углы между компонентами, а также ассоциированные костные пластики, что может быть необходимо для снижения вероятности импиджмента. Эта проблема будет освещена в разделах, посвященных конкретным суставам.

б) Перелом имплантата. Перелом компонента имплантата обусловлен нестабильностью или аномальной нагрузкой. Некорректная установка компонентов имплантата может служить способствующим фактором. Хотя перелом имплантата бывает очевиден, обычно он не выражен. Нарушение целостности металлической ножки может визуализироваться лишь в виде небольшого изгиба; обычно она не смещается.

Переломы цементированного полиэтиленового компонента обычно визуализируются в виде перелома цемента или искажения формы имплантата (сферическая вертлужная чашка может стать более овальной). Если у полиэтиленового имплантата имеется тонкая металлическая опора (например, у протеза надколенника), то металлическая опора может фрагментироваться или переломиться и может тянуть за собой полиэтиленовую часть при смещении. При фрагментации металлической опоры мелкие частицы могут скапливаться по ходу синовиальной или полиэтиленовой поверхности; такое состояние называется металлозом. С металлозом могут быть ассоциированы выраженный синовит и, в дальнейшем, лизис кости.

Силастиковые компоненты особенно предрасположены к переломам при наличии тонких подвижных элементов или при аномальной нагрузке, обусловленной нестабильностью связочного аппарата, например, в области «шарниров» протезов межфалангового или ПФ суставов. Эти переломы можно обнаружить по резкому изменению взаиморасположения фаланг, поскольку сам имплантат визуализируется с трудом.

в) Смещение. Вывих сустава, или отсутствие контакта между суставными поверхностями, может возникать при движениях в суставе, выходящих за пределы ожидаемого объема движения. Некоторые суставы, например тазобедренный, предрасположены к вывиху при определенных положениях, например, при значительном приведении (как при скрещивании ног) или избыточном отведении. Суставы также подвергаются риску вывиха, если их компоненты установлены с неправильной позицией и взаиморасположением.

Имплантаты могут смещаться от нижележащей кости. Это может происходить при отслойке от кости или при нагрузке на имплантат при несформированном костном или фиброзном контакте с бесцемент-ным компонентом. Гленоид и надколенник, судя по всему, находятся в группе особого риска. Другие имплантаты, например силастиковый протез запястья, не имеют костной фиксации. Аномальные движения или нагрузка могут привести к их смещению.

Полиэтиленовый компонент, прикрепленный к металлической основе, может отделяться от металлического компонента и смещаться внутри сустава. Этиологическим фактором такого смещения, скорее всего, является аномальная нагрузка и/или нестабильность сустава; вклад в нестабильность может вносить изнашивание полиэтиленового компонента. Поскольку полиэтилен не ренгтгеноконтрастен, заметить такую картину иногда очень трудно. Смещенные компоненты легче увидеть, если к ним прикреплены небольшие частицы цемента или металла. В ином случае смещение может визуализироваться в виде рентгенологического просветления (чуть более низкая плотность по отношению к мягким тканям или выпоту) в форме компонента, смещающего другие структуры или вклинивающегося между компонентами сустава, что вызывает блокаду или расширение сустава.

г) Стресс-шилдинг. Эндопротезы изменяют распределение нагрузки на кость, к которой они прикреплены. В областях с более высокой нагрузкой происходит наращивание костной ткани, а в областях с меньшей нагрузкой -уменьшение плотности за счет резорбции. Этот процесс называется стресс-шилдингом. Его локализация предсказуема, а сам процесс не должен быть ошибочно диагностирован как патологический остеолизис. Корреляция стресс-шилдинга с неправильной установки эндопротеза или болью не показана, процесс считается нормой.

д) Инфекция. Риск развития инфекционных осложнений при ортопедических манипуляциях с использованием хирургических инструментов или установкой устройств составляет 3-6%. Риск возрастает при увеличении продолжительности оперативного вмешательства, множественных разрезах и оперативных доступах.

Эндопротезирование характеризуется повышенным риском инфекционных осложнений. Симптомы обычно вынуждают пациента обращаться за медицинской помощью еще до появления рентгенографических изменений. Рентгенографические аномалии включают выпот, змеевидное разрушение кости, периостальную реакцию и эндостальную костную реакцию. Редко в мягких тканях наблюдается воздух. Признаком этого заболевания могут быть «пушистые», незрелые, околосуставные гетеротопические костные образования. Однако в большинстве случаев наблюдается нормальная рентгенограмма; при подозрении на инфекционные осложнения по клинической картине необходимо выполнить пункцию сустава.

МР-визуализация может оказаться полезной при диагностике формирующейся фистулы или абсцесса, при этом Т1 ВИ и изображения с контрастным усилением помогают в дифференциальной диагностике абсцессов с гематомами и серомами. Необходимо использовать методы компенсации артефактов, обусловленных металлом; также следует учесть возможность проведения мультисрезового КТ с реконструкцией для улучшения визуализации секвестров или периостальной реакции.

При инфицировании эндопротеза обычно требуется его удаление. Весь цемент, использованный при протезировании, также должен быть удален, поскольку в нем может сохраняться очаг хронической инфекции. Затем дефекты заполняются цементом с антибиотиками. Цементу можно придать форму бус, соединенных нитью, или форму спейсера для формирования нормального пространства между остаточными костными поверхностями. Инфицированный тазобедренный сустав может быть оставлен вместе с остаточным костномозговым каналом бедренной кости в мышечной петле, что называется операцией Гердлстона. После полноценного лечения инфекции можно выполнить повторную визуализацию или пункцию сустава для исключения остаточной инфекции с последующим проведением ревизионного эндопротезирования.

е) Нестабильность. Одним из наиболее частых осложнений при эндопротезировании суставов является нестабильность протеза. Наиболее специфичным признаком нестабильности является изменение положения импланта, которое иногда очень трудно заметить. Компонент может «осесть» в нижележащую кость, сдвинуться кверху (вертлужная чашка, надколенник), вниз (бедренный или большеберцовый компонент), или сместиться в медиально-латеральном направлении. При этом «оседании» может не наблюдаться значительных просветлений вокруг компонента. Вновь возникший наклон компонента является еще одним признаком нестабильности. Легкий наклон или проседание могут отмечаться только при сравнении текущих снимков со старыми, полученными вскоре после установки компонентов.

Нестабильность компонентов также может определяться в виде просветления на границе между костью и цементом или на границе между костью и компонентом. Однако не всегда просветление является признаком нестабильности. При цементном компоненте в норме может определяться просветление на границе между костью и цементом, но компонент не считается нестабильным до тех пор, пока просветление не станет >2 мм и не будет окружать большую часть компонента. При менее выраженном просветлении необходимо следить за стабильностью. Разрушение цемента также является признаком значительной подвижности компонента и ассоциировано с нестабильностью.

Диагностика нестабильности бесцементного компонента может быть более затруднительной. Ожидается, что эти компоненты будут прорастать костной тканью, хотя это прорастание нельзя оценить по рентгенограммам. Если наблюдается отслоение костной поверхности от компонента, то предполагается наличие нестабильности. Интересно, что при проведении серии вскрытий у бессимптомных до смерти пациентов с ТЭТС было показано, что у трети прорастание эндопротеза не произошло, а у % пациентов проросло только 2-10% имеющейся поверхности. Тем не менее, эти протезы не были нестабильны; наблюдалось прорастание соединительной тканью. Прорастание соединительной тканью может обусловить некоторое просветление на границе кости и компонента. Просветление не является диагностическим признаком нестабильности до тех пор, пока его толщина составляет <2 мм, и оно не окружает большую часть компонента. Часто вокруг просветления наблюдается екперозированная линия. Другим признаком, уникальным для бесцементных компонентов протеза тазобедренного сустава, может быть эндостальная и/или кортикальная гипертрофия, формирующаяся около верхушки ножки протеза. Это считается нормой до тех пор, пока гипертрофия не выражена настолько, что закрывает костномозговой канал; в этом случае следует предполагать нестабильность. В целом, если просветление на границе кости компонента и гипертрофические изменения кости не рассматриваются как признак истинной нестабильности, рекомендуется вести дальнейшее наблюдение за сохранением стабильности. Прогрессирование изменений без стабилизации считается признаком нестабильности.

ж) Изношенность компонентов. В теории изношенность компонентов эндопротеза не должна вызывать значительных проблем (0,06 мм/год). Однако может наблюдаться изношенность как полиэтиленовой вертлужной чашки, так и полиэтиленового большеберцового вкладыша в ТЭКС. Она может быть выражена в компонентах, установленных в неправильном анатомическом положении. Также считается, что в организме происходит деградация полиэтилена, обусловленная окислением при контакте с суставной жидкостью. Механическое трение о металлический компонент стирает вкладыш с образованием микроскопических частиц.

Диагноз износа полиэтиленовых компонентов протеза ставится при выявлении неравномерного истончения нагружаемых зон компонента по сравнению с другими его участками. Так, полиэтиленовый вертлужный компонент обычно изнашивается в верхнелатеральной и передней части и остается относительно сохранным в нижнемедиальной части. Неравномерный износ большеберцового компонента может наблюдаться в медиальной или латеральной части. Изнашивание металл-металлических пар трения тотальных протезов тазобедренного сустава происходит медленней по сравнению с парами трения металл/полиэтилен, но при их изнашивании в сустав выделяются металлические частицы и ионы.

Импланты из силастика, используемые для замещения мелких суставов кистей и стоп, часто никак не фиксируются в кости. Аномальная подвижность этих имплантов, а также малые размеры их компонентов нередко приводят к разрушению имплантов.

з) Болезнь частиц износа. Болезнь частиц износа является следствием образования частичек дебриса критического размера, запускающих воспалительную реакцию окружающих тканей и синовит, которые в свою очередь приводят к некрозу мягких тканей и/или массивному остеолизу. Происхождение этих частиц, по-видимому, не имеет значения: запускать соответствующие реакции могут частички костного дебриса, фрагменты цемента, металлические частицы (в том числе металлические бусы) и частицы полиэтилена или силастика. Образующиеся частицы индуцируют воспалительный ответ в окружающих тканях, сопровождающийся секрецией цитокинов, факторов роста и энзимов, стимулирующих формирование остеолитических гранулем. Активированные макрофаги экспрессируют остеопротегерин-лиганды (RANKL), которые активируют остеокласты и тем самым стимулируют остеолиз. Повторяющиеся гидравлические эффекты внутрисуставной жидкости способствуют поддержанию контакта реактивно измененных тканей с костной тканью, подвергающейся остеолизу.

Признаки синовита хорошо определяются при ультразвуковом исследовании и МРТ. Остеолиз-обычно рентгенологический диагноз, однако рентгенография зачастую не позволяет адекватно оценить его протяженность. Лучшим инструментом для этого является КТ. Участки остеолиза могут иметь удлиненную форму, возникая по ходу винтов или вдоль участков контакта цемент/кость или металл/кость. Также остеолиз может быть массивным и приводить к формированию округлых зон лизиса, внешне напоминающих опухоль.

Дифференциальный диагноз при остеолизе должен исключить метастатическое поражение и множественную миелому. Большинство пациентов, перенесших эндопротезирование суставов,-люди пожилого возраста, поэтому в данной возрастной категории в дифференциально-диагностический ряд всегда должны включаться в том числе и опухоли. Диагноз остеолиза становится более вероятным, если существует источник частиц износа. Наиболее частой причиной остеолиза являются частицы полиэтилена, поэтому при обследовании пациента необходимо прицельно искать признаки износа компонентов протеза.

Болезнь частиц износа также может сопровождаться массивным некрозом окружающих мягких тканей. Такие изменения нередко ошибочно принимают за опухоли. Как и в случаях остеолиза, обнаруживаемые при обследовании пациентов, ранее перенесших артропластику, объемные образования мягких тканей, связанные с протезированным суставом, необходимо рассматривать в первую очередь с точки зрения реактивных изменений в ответ на накопление частичек износа компонентов протеза, а не как опухолевый процесс

и) Перипротезный перелом. Перипротезный перелом может произойти во время операции, или вследствие патологической структуры, остеопороза, небольшого превышения размеров деталей или в результате несчастного случая. Хирургу, как правило, известно о развитии переломов. Перелом часто неполный и без смещения; хирург, обычно, защищает кость и выполняет серкляж. Перелом может не визуализироваться в послеоперационном периоде, но серкляж указывает, что он, скорее всего, есть.

Послеоперационная рентгенография должна включать всю конструкцию так, чтобы визуализировались переломы за верхушкой протеза. В послеоперационном периоде ортогональные снимки должны быть получены как можно скорее. Некоторые участки особенно предрасположены к интраоперационным переломам, например, в области верхушки длинного бедренного компонента при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава или надколенник при тотальной артропластике коленного сустава; такие зоны следует исследовать особенно внимательно.

Перипротезные переломы также развиваются в период реабилитации, когда пациент становится физически активным. Некоторые пациенты, особенно с остеопорозом (например, пожилые пациенты, с ревматоидным артритом или анкилозирующим спондилитом или получающие терапию стероидами), особенно предрасположены к переломам. Наиболее частые локализации переломов схожи с таковыми в периоперационном периоде (такие локализации, как надколенник при тотальной артропластике коленного сустава) или могут быть локализованы в других (но характерных) участках (например, дистальные переломы бедренной кости или проксимальные метафизарные переломы большеберцовой кости при тотальной артропластике коленного сустава). Острый перелом может визуализироваться как легкая деформация; подострые переломы визуализируются как линия склероза. Важно выполнять качественную последующую рентгенографию и ориентированный поиск таким образом, чтобы данные небольшие и неполные переломы не были пропущены.

к) Рекомендации по визуализации. При правильном положении, экспозиции и ортогональном изображении большинство осложнений артропластики можно выявить при рентгенографии. Протез должен быть включен в снимок целиком.

КТ может быть избирательно использована для подтверждения осложнений, особенно костной деструкции вследствие расшатывания частей протеза или массивного остеолизиса из-за болезни частиц. Для хирурга важно понимание степени распространения дефекта кости для планирования хирургического вмешательства перед ревизионной артропластикой, включая количество и качество оставшегося костного вещества. КТ также полезна для биопсии под визуальным контролем или аспирации подвздошно-поясничного скопления жидкости при осложнении тотального эндопротезирования тазобедренного сустава.

При КТ могут быть полноценно визуализированы даже большие металлические протезы. Избирательная оценка должна быть выполнена при повышении кВп и мАс, что улучшает разрешение при визуализации. Улучшения качества визуализации также можно достичь при получении изображений мягких тканей, ограничении коллимации и уменьшении значения питча. Для уменьшения артефактов от металла необходимо фронтальное и сагиттальное реформатирование. Существуют успешные и обнадеживающие методы конусно-лучевой КТ и КТ с двумя источниками излучения, что обещает улучшение диагностики.

При оценке перипротезных осложнений выполнения МРТ, как правило, не требуется. Однако в отдельных случаях она может быть использована для выявления жидкостных скоплений или мягкотканных образований. Последовательности чувствительные к жидкости могут отлично визуализировать синовит вследствие контакта с силиконом. Если протез установлен после резекции опухоли, МРТ может быть использована для визуализации серомы или рецидивов.

Артефакты от металлической конструкции могут быть значительными, но существуют способы улучшения визуализации: тонкослойная КТ, повышение частоты кодирования градиента, увеличение пропускной способности приемника, снижение пространства между отраженными сигналами, снижение эффективного времени появления эхосигнала, использование промежуточно-взвешенной последовательности быстрого спин-эхо и скорее STIR, чем визуализация с подавлением сигнала от жира.

УЗИ может быть полезено для определения и аспирации жидкостных скоплений, если они расположены неглубоко. Метод также избирательно используется для ведения пациентов с опухолью для диагностики рецидива или иных осложнений, если картина МРТ области изменена артефактами от металлической конструкции.

Остеосцинтиграфия недостаточно чувствительна для оценки осложнений при артропластике. Структуры протеза не накапливают изотоп, происходит ожидаемый захват в окружающих тканях. Отмечается значительная вариабельность длительности отрезка времени после операции, в течение которого захват значителен; следовательно, происходит совпадение между нормальным ожидаемым захватом и патологическим. В одном из докладов предполагается 90% специфичность использования трехфазной сцинтиграфии для дифференциальной диагностики деформации от инфекции при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава. В другом докладе сообщается о специфичности ПЭТ с ФДГ схожей с трехфазной сцинтиграфией, но оба метода значительно менее чувствительны, чем рентгенография. Большинство практикующих врачей считают, что при подозрении на инфекционный процесс после артропластики, показана аспирация полости сустава.

л) Заключение. Визуализация играет важную роль в оценке результатов артропластики. Осторожный поиск патологических изменений, включая неправильное расположение, скрытые переломы, инфекцию, расшатывание и болезнь частиц, должен быть частью каждого обследования. Сравнение любых изменений с предшествующими данными рентгенографии важно в диагностике ранних изменений в расположении компонентов протеза и сопутствующем расшатывании. Визуализация скрытых патологических изменений должна способствовать распознаванию характерных патологических признаков при каждом виде артропласгики. При решении сложных диагностических задач КТ, МРТ и УЗИ могут быть важным дополнением к рентгенографии

м) Список использованной литературы:
1. Muller GM et al: Evaluation of metal artifacts in clinical MR images of patients with total hip arthroplasty using different metal artifact-reducing sequences. Skeletal Radiol. 44(3):353-9, 2015
2. Fritz J et al: MR imaging of hip arthroplasty implants. Radiographics. 34(4):E106-32, 2014
3. Pessis E et al: Virtual monochromatic spectral imaging with fast kilovoltage switching: reduction of metal artifacts at CT. Radiographics. 33(2):573-83, 2013
4. Tuominen EK et al: Weight-bearing CT imaging of the lower extremity. AJR Am J Roentgenol. 200(1): 146-8, 2013
5. Roth TD et al: CT of the hip prosthesis: appearance of components, fixation, and complications. RadioGraphics. 32:1089-1107, 2012
6. Sutter R et al: Reduction of metal artifacts in patients with total hip arthroplasty with slice-encoding metal artifact correction and view-angle tilting MR imaging. Radiology. 265(1):204-14, 2012
7. Hargreaves BA et al: Metal-induced artifacts in MRI. AJR Am J Roentgenol. 197(3):547-55, 2011
8. Squire MW: Imaging of metal-on-metal hip prostheses. AJR Am J Roentgenol. 197(3):556-7, 2011
9. Heffernan EJ et al: The imaging appearances of metallosis. Skeletal Radiol. 37(1):59-62, 2008
10. Nagoya S et al: Diagnosis of peri-prosthetic infection at the hip using triplephase bone scintigraphy. J Bone Joint Surg Br. 90(2): 140-4, 2008

- Также рекомендуем "Эндопротез тазобедренного сустава - лучевая диагностика"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 16.6.2021