• При кинематическом выравнивании (КВ) компонентов в качестве ориентиров используют суставные поверхности и натяжение связок, а не механические оси.
• Методика КВ требует другого подхода к оценке послеоперационных рентгенограмм.
• Положение имплантата должно определяться с учетом анатомии пациента, поэтому у большинства пациентов бедренный компонент будет находиться в вальгусном положении, а большеберцовый компонент — в варусном, как следствие, суставная щель будет наклонена.
• Трехмерная визуализация позволяет оценить позиционирование имплантата во всех трех плоскостях и получить более точную информацию о ротационном положении имплантата.
Рентгенологическая оценка после эндопротезирования коленного сустава остается необходимым элементом ведения пациента в послеоперационном периоде. Хотя при оценке результата ТЭКС все большее внимание уделяется функциональному аспекту, стандартная рентгенография по-прежнему играет важную роль в диагностике и лечении послеоперационных осложнений.
В частности, подчеркивается, что положение компонента во фронтальной плоскости играет важную роль в выживаемости имплантата при его установке по методике механического выравнивания (МВ).
Система рентгенологической оценки результатов ТЭКС, опубликованная Обществом по заболеваниям коленного сустава в 1989 г., основана на анатомических осях и обеспечивает системный и универсальный подход к описанию рентгенограмм после выполнения ТЭКС. Однако оценка и, что более важно, интерпретация результатов ТЭКС могут зависеть от используемой методики выравнивания.
В этой статье на сайте обсуждается, какое влияние может оказать КВ при ТЭКС на интерпретацию послеоперационных рентгенограмм. Кроме того, мы сомневаемся в том, что при оценке ТЭКС с КВ достаточно выполнения стандартных коротких рентгенограмм в ПЗ и боковой проекциях.
а) Понятие кинематического выравнивания. Движение в коленном суставе создается за счет биомеханического взаимодействия между мягкими тканями (связками и менисками) и сочленяющимися поверхностями бедренной и большеберцовой костей. Средний угол суставной поверхности бедренной кости (FJA — Femoral Joint Angle) составляет приблизительно 3° вальгуса, а средний угол суставной поверхности большеберцовой кости (TJA — Tibial Joint Angle) — 3° варуса относительно соответствующей механической оси.
Следовательно, средняя конституциональная ось коленного сустава составляет 3° варусного отклонения относительно механической оси нижней конечности.
Методика МВ была предложена Фриманом (Freeman) и соавт. и остается «золотым стандартом». При использовании этой методики создается нейтральная ось нижней конечности. Для того чтобы этого достичь, опилы бедренной и большеберцовой костей выполняют перпендикулярно соответствующим механическим осям. Опил задней части мыщелков бедренной кости выполняют под углом 3° наружной ротации.
Считается, что итоговым результатом является равное распределение нагрузки, что позволяет получить благоприятные показатели выживаемости эндопротеза.
Однако недавно Стивен Хауэлл (Stephen Howell) и соавт. предложили альтернативную методику выравнивания компонентов тотального эндопротеза коленного сустава, которая официально называется методикой КВ. Большая часть работы в области КВ обусловлена высоким уровнем неудовлетворенности пациентов после выполнения ТЭКС с МВ, что подставило под сомнение целесообразность этого хирургического подхода. Принцип КВ заключается в коррекции деформации и восстановлении исходной ориентации суставной щели, что позволяет выполнить персонализированное эндопротезирование.
Толщина опила должна соответствовать толщине имплантата с учетом потери хряща и кости.
Использование методики КВ требует понимания кинематической оси коленного сустава. Биомеханическое обоснование КВ описали Холлистер (Hollister) и соавт. в начале 1990-х гг., а позднее — Экхофф (Eckhoft) и соавт.. В то время как механическая ось коленного сустава основана на 2D-схеме (фронтальная и сагиттальная плоскости), кинематическая ось относится к 3D-ориентации. Существуют три кинематические оси.
• Основная поперечная ось (цилиндрическая или чрезмыщелковая). Она проходит через центр окружности, вписанной в суставную поверхность медиального и латерального мыщелков, вокруг этой оси происходит сгибание большеберцовой кости относительно бедренной в диапазоне от 10 до 120°.
• Дополнительная поперечная ось. Эта ось проходит параллельно и проксимальнее основной оси. Вокруг дополнительной поперечной оси происходит сгибание надколенника и разгибание бедра.
• Продольная ось. Эта ось представлена продольной осью большеберцовой кости, вокруг нее происходит внутренняя и наружная ротация большеберцовой кости относительно бедренной. Продольная ось перпендикулярна основной и дополнительной осям.
Основная хирургическая цель КВ — сопоставить поперечную ось бедренного компонента соответствующего размера и основную поперечную ось бедренной кости, чтобы восстановить нормальные взаимоотношения между тремя осями.
б) Зависимость положения имплантата от методики выравнивания. На сегодняшний день большая часть публикаций с оценкой выравнивания после ТЭКС основана на методике МВ с использованием вышеупомянутых стандартизированных рентгенографических изображений. При использовании методики МВ коленный сустав часто находится в вальгусном положении с углом 4—6° (анатомический тибиофеморальный угол), по данным Фана (Fang) и соавт., оптимальный диапазон составляет 2—7°. Как правило, бедренный компонент расположен под углом 5—9° вальгуса относительно длинной оси бедренной кости.
Тибиальный компонент устанавливают перпендикулярно длинной оси большеберцовой кости. Риттер (Ritter) и соавт. провели серию наблюдений 6070 случаев ТЭКС (минимальный период последующего наблюдения составил 2 года) и выявили, что несостоятельность имплантата наиболее часто возникала, если он располагался под углом <90° по отношению к оси большеберцовой кости (то есть в вальгусном положении), а угол установки бедренного компонента составлял >8° вальгуса.
В противоположность этому при использовании методики КВ положение компонентов более вариабельно. Доссетт (Dossett) и соавт. опубликовали краткосрочные рентгенологические результаты РКИ по оценке КВ и МВ. По их данным, в группе КВ наблюдалась тенденция к более вальгусному положению бедренного компонента и более варусному положению большеберцового компонента. Важно отметить, что в обеих группах общая механическая ось конечности была сходной: в группе КВ угол между механическими осями бедренной и большеберцовой костей составил 0,3°, а в группе МВ — 0°.
Авторы исследования пришли к выводу, что методика КВ позволяет более близко восстановить наклон суставной щели (лучше всего оценивается на панорамных рентгенограммах, выполненных с осевой нагрузкой), чем методика МВ.
Результаты этого исследования нашли отражение в недавнем систематическом обзоре по оценке методик КВ и МВ [Ли (Lee) и соавт.]. Авторы пришли к выводу, что, хотя общая ось коленного сустава и конечности были одинаковы в обеих группах, в группе КВ наблюдались отличия в расположении отдельных компонентов (как правило, более вальгусное положение бедренного компонента и более варусное положение большеберцового компонента). Кроме того, авторы пришли к выводу, что методика КВ позволяет получить более естественный наклон суставной щели, чем МВ.
в) Подход к рентгенологической оценке результатов тотального эндопротезирования коленного сустава по методике кинематического выравнивания. Как правило, для оценки качества позиционирования имплантата используют стандартные рентгенограммы в переднезадней и боковой проекциях, выполненные с осевой нагрузкой. В отличие от ТЭКС с МВ, при КВ в качестве эталона для сравнения используют предоперационные рентгенограммы или рентгенограммы здоровой контралатеральной конечности.
С помощью этих рентгенограмм можно оценить положение компонента во фронтальной плоскости (как угол между анатомической осью кости и касательной к суставной поверхности соответствующего компонента) и сравнить его с предоперационной картиной (рис. 1). Кроме того, на рентгенограммах с осевой нагрузкой можно оценить наклон суставной щели во фронтальной плоскости (рис. 2).
Рисунок 1. Оценка положения компонентов относительно анатомических осей. При сравнении пред- и послеоперационных изображений видно, что тотальное эндопротезирование коленного сустава с кинематическим выравниванием (изображение в центре) позволяет восстановить угол наклона суставной поверхности дистального эпифиза бедренной кости (а) и медиальный угол наклона проксимальной суставной поверхности большеберцовой кости (b). Напротив, методика механического выравнивания (изображение справа), которая использовалась при эндопротезировании контралатерального сустава, вызывает изменение этих углов
Рисунок 2. Тотальное эндопротезирование коленного сустава (1) с кинематическим выравниванием (левый коленный сустав) позволяет восстановить естественный наклон суставной щели (линия красного цвета) и сохранить собственную ось конечности (линия синего цвета), несмотря на кажущееся варусное положение тибиального компонента; при тотальном эндопротезировании коленного сустава с механическим выравниванием (2) (правый коленный сустав) отмечается изменение естественного наклона суставной щели (линия красного цвета)
Оценка офсета бедренного компонента в боковой проекции позволяет выявить ошибки при выборе размера компонента (чрезмерно большой или недостаточный) или его позиционировании (чрезмерное смещение кпереди). Офсет задней поверхности мыщелка определяют как наибольшее расстояние между задней частью мыщелка и касательной к заднему кортикальному слою бедренной кости (рис. 3). Уменьшение офсета может привести к ограничению амплитуды движений из-за импинджмента между большеберцовым компонентом и задней поверхностью диафиза бедренной кости.
Рисунок 3. Измерение офсета задней поверхности мыщелка (PCO) до и после операции. Офсет задней поверхности мыщелка определяют как длину перпендикуляра между параллельными прямыми, проведенными через задний кортикальный слой бедренной кости и заднюю часть мыщелка бедренной кости
Точно так же чрезмерное смещение бедренного компонента кпереди может привести к избыточному выступанию эндопротеза в пателлофеморальном отделе и, как следствие, к неудовлетворительному результату. Сопоставление контура задней поверхности мыщелка и контура бедренного компонента позволяет оценить правильность выбора размера бедренного компонента в сагиттальной плоскости.
Большеберцовый компонент обычно устанавливают так, чтобы обеспечить максимальное покрытие кости и оптимизировать траекторию движения надколенника. Восстановление наклона плато обеспечивает стабилизацию сустава в ПЗ-направлении, позволяя глубоко сгибать ногу в коленном суставе и сохранять кинематику. Наклон тибиального компонента кзади определяют по пересечению линии, проведенной через середину диафиза большеберцовой кости, и касательной к большеберцовому компоненту (рис. 4).
Рисунок 4. Оценка наклона тибиального компонента (а) и высоты суставной щели (JLH)
Высота суставной щели также играет важную роль в кинематике коленного сустава, поскольку влияет на амплитуду движений в коленном суставе и контактные силы в ПФС. Вероятно, это связано с влиянием на функцию ЗКС. Высоту суставной щели оценивают по рентгенограммам в боковой проекции. Обычно ее измеряют как длину перпендикуляра между несущей поверхностью большеберцового компонента и параллельной линией, проведенной через верхний край бугристости большеберцовой кости (см. рис. 4).
Послеоперационное низкое стояние надколенника (patella baja) может отрицательно влиять на результат ТЭКС из-за нарушения траектории движения надколенника и ограничения объема движений. Patella baja определяют по уменьшению длины собственной связки надколенника на 10% относительно предоперационного значения. Часто причиной возникновения patella baja после ТЭКС является ишемия сухожилия из-за избыточного иссечения жирового тела Гоффа.
Не менее важно отметить, что такие факторы, как конструкция имплантата и повышение уровня суставной щели, также могут влиять на результат измерения высоты стояния надколенника. Так, при использовании конструкций с сохранением обеих крестообразных связок наблюдался более физиологичный характер укорочения собственной связки надколенника при сгибании, чем при использовании конструкций с сохранением ЗКС. Хотя существует много признанных методик измерения высоты надколенника, индекс Инсолла—Сальвати (Insall—Salvati) имеет ряд теоретических преимуществ, поскольку не зависит от положения суставной щели, размера коленного сустава, положения коленного сустава или рентгенологического увеличения.
Этот индекс был впервые описан в 1971 г.. Он представляет собой отношение длины собственной связки надколенника к диагонали надколенника (рис. 5). В 1992 г. Грелсамер (Grelsamer) и Медоуз (Meadows) предложили модификацию этого показателя, которая учитывает неоднозначность определения истинной длины надколенника и его связки. Эта модификация может использоваться в дополнение к индексу Инсолла—Сальвати.
Рисунок 5. Оценка высоты надколенника. Индекс Инсолла—Сальвати рассчитывают как отношение длины связки надколенника (CH) к длине самого надколенника (Н)
г) Позволяют ли стандартные короткие рентгенограммы в достаточной степени оценить результат тотального эндопротезирования коленного сустава с кинематическим выравниванием? Традиционно для оценки положения компонентов и общего выравнивания оси конечности после выполнения ТЭКС используют короткие рентгенограммы. Стандартную рентгенографию легко выполнить в амбулаторных условиях, и она не сопряжена с высокой лучевой нагрузкой.
Существуют убедительные данные, которые подтверждают, что этот метод позволяет получить достаточный объем клинической информации. Тем не менее авторы нескольких недавних исследований предположили, что стандартная рентгенография, в отличие от панорамной, выполненной в положении стоя, не позволяет точно оценить ось конечности во фронтальной плоскости. Кроме того, хотя рентгенография без осевой нагрузки позволяет получить информацию о выравнивании компонента относительно анатомической оси бедренной или большеберцовой кости, она не позволяет оценить функциональную нагрузку эндопротеза коленного сустава, что важно как при МВ, так и при КВ.
В исследовании, проведенном Hutt и соавт., подчеркивается важность этого.
Авторы исследования проанализировали 50 рентгенограмм, выполненных после ТЭКС с КВ. Было показано, что при оценке положения тибиального компонента относительно механической оси большеберцовой кости (как при оценке на стандартной рентгенограмме) определялось ложное избыточное варусное отклонение (66% отклонений >3°, то есть за пределы «безопасной зоны»), однако при оценке наклона суставной щели с осевой нагрузкой доля отклонений была значимо ниже (12%).
Hutt пришел к выводу, что при выполнении ТЭКС с КВ часто наблюдается варусное отклонение суставной щели относительно механической оси большеберцовой кости, однако при осевой нагрузке ориентация суставной щели становится более приемлемой, что объясняет многообещающие ранние данные о выживаемости имплантатов, несмотря на рентгенологическую картину.
Однако, несмотря на это, принято считать, что при оценке результатов ТЭКС с КВ или в исследовательских целях более целесообразно использовать панорамные рентгенограммы, выполненные с осевой нагрузкой. Что касается ТЭКС с КВ, стандартная рентгенография позволяет получить достаточно данных, чтобы оценить положение компонентов во фронтальной и сагиттальной плоскостях и сравнить с предоперационной ориентацией суставных поверхностей бедренной и большеберцовой костей.
д) Роль компьютерно-томографической оценки. До сих пор в этой статье на сайте описывался подход к оценке положения имплантатов в двух плоскостях: фронтальной и сагиттальной. В настоящее время отсутствуют данные, свидетельствующие о превосходстве 3D-визуализации, например 3D-KT над 2D-рентгенографией при оценке результата ТЭКС с КВ. Мы связываем это с тем, что КВ — относительно новая концепция, и большинство публикаций посвящено оценке результатов лечения пациентов и выживаемости имплантатов.
Вместе с тем очевидно, что, хотя обсуждаемые выше стандартные проекции позволяют оценить угол варуса/вальгуса и ПЗ-положение компонентов, они не имеют особой ценности при оценке ротационного положения имплантата в аксиальной плоскости. Кроме того, в ряде исследований были выявлены проблемы, касающиеся точной рентгенологической оценки малозаметной мальпозиции компонентов из-за различий в положении конечности и рентгенологическом увеличении. Ранние описанные методы оценки ротации ограничиваются конструкцией имплантата и источниками. Таким образом, современным стандартом оценки ротации является КТ в поперечном сечении, независимо от того, используется ли методика МВ или КВ.
Как обсуждалось ранее, принцип КВ основан на 3D-модели коленного сустава. В этой ситуации КТ может, в частности, использоваться для оценки положения бедренного компонента в аксиальной плоскости. Хиршман (Hirschmann) и соавт. провели сравнительное исследование по оценке точности стандартной рентгенографии, 2D-KT в поперечном сечении и КТ с 3D-реконструкцией при оценке положения и ориентации компонентов тотального эндопротеза коленного сустава.
Авторы исследования пришли к выводу, что их протокол 3D-КТ-реконструкции позволяет снизить частоту ошибок при оценке ротации, сагиттального и фронтального положения компонентов, о чем свидетельствует улучшение согласованности заключений одного и того же специалиста и между заключениями разных специалистов.
Однако стандартная КТ не позволяет выполнять исследование с осевой нагрузкой, что, как упоминалось ранее, играет важную роль в оценке функциональной нагрузки на сустав. Именно поэтому до тех пор, пока КТ с осевой нагрузкой не станет общедоступной, рентгенография с осевой нагрузкой остается безальтернативным методом.
На этом этапе не менее важно рассмотреть клиническую значимость стандартной оценки изображений в аксиальной проекции при выполнении ТЭКС с КВ. Учитывая, что методика КВ подразумевает выполнение измеряемой резекции, теоретически маловероятно, что опил не будет выполнен параллельно задней поверхности мыщелков бедренной кости. Учитывая данное обстоятельство вместе с высоким допуском в отношении ориентации тибиального компонента в аксиальной плоскости (порядка 30—40°), можно предположить, что общая аксиальная ориентация компонентов при выполнении ТЭКС с КВ (в отличие от ТЭКС с МВ), скорее всего, не вызовет значимых клинических проблем и, следовательно, может не оцениваться.
е) Резюме. Методика КВ при выполнении ТЭКС становится все более популярной и, согласно первым публикациям, позволяет получить хороший функциональный результат и высокий уровень удовлетворенности пациентов. По-видимому, при оценке результата ТЭКС с КВ наиболее важно провести исследование сустава в условиях функциональной нагрузки. Стандартная рентгенография позволяет получить достаточно данных, чтобы оценить анатомическое положение компонентов, особенно в сравнении с предоперационными изображениями или рентгенограммами контралатеральной здоровой конечности.
Однако авторы некоторых публикаций предполагают, что при использовании методики КВ короткие рентгенограммы можно неверно интерпретировать и расценить положение компонентов как неправильное (с чрезмерным варусным или вальгусным отклонением). Данные о роли КТ в стандартной оценке положения имплантатов также остаются неоднозначными.
Достоинства и подводные камни.
1. В ранних клинических исследованиях ТЭКС с КВ получены многообещающие результаты.
2. Стандартная рентгенография позволяет в достаточной степени оценить результат ТЭКС с КВ.
3. Сравнение послеоперационных рентгенограмм с предоперационными изображениями или снимками контралатеральной здоровой конечности занимает важное место в оценке точности позиционирования компонентов.
4. КТ и панорамная рентгенография играют более важную роль в оценке результатов ТЭКС с МВ или в исследовательских целях. Данные о роли этих методов в стандартной оценке результатов ТЭКС с КВ остаются неубедительными.
з) Клиническое наблюдение. Пациент 62 лет, страдающий двусторонним гонартрозом, обратился с жалобами на выраженную механическую боль в области левого коленного сустава (рис. 6, 7). При осмотре определялась значимая, но устранимая варусная деформация. Выполнено ТЭКС по методике измеряемого КВ с использованием ручных инструментов, использовалась конструкция с осью вращения в медиальном отделе (medial pivot) (рис. 8). Основная сложность при планировании и выполнении операции заключалась в оценке потери костной ткани в медиальном отделе.
Рисунок 7. Измерение латерального угла наклона суставной поверхности дистального эпифиза бедренной кости (LDFA) и медиального угла наклона суставной поверхности проксимального эпифиза большеберцовой кости (МРТА) относительно соответствующих анатомических осей. Правый коленный сустав можно использовать для оценки ориентации суставных поверхностей бедренной и большеберцовой костей до развития гонартроза, поскольку потеря костной ткани в области правого коленного сустава пренебрежимо мала. Расчетная потеря кости составила 1 мм в области мыщелка бедренной кости (84,2°—83,1°=1,1°) и 4 мм в области медиального плато большеберцовой кости (82,8°—87°=4,2°), поскольку увеличение деформации коленного сустава на 1° приблизительно соответствует износу суставной поверхности на 1 мм
Рисунок 8. Короткие рентгенограммы коленного сустава (в горизонтальной, фронтальной и боковой проекциях) позволяют оценить качество кинематической имплантации путем сравнения ориентаций суставных поверхностей правого (собственного) и левого (протезированного) сустава. При интраоперационной оценке движений надколенника (с использованием методики «без большого пальца») не было выявлено нарушений, однако при рентгенографии в аксиальной проекции определялось латеральное смещение надколенника. Значимость этого явления неизвестна, однако при осмотре через 1 год пациентка жалоб не предъявляла. Вполне вероятно, что данные различия при измерении углов являются в основном следствием погрешностей измерения (использовались двухмерные рентгенограммы). Точность резекции была подтверждена интраоперационно с помощью штангенциркуля, что гарантирует правильное восстановление ориентации суставной поверхности бедренной кости
При сравнении с правым коленным суставом, в котором практически отсутствовали признаки потери костной ткани, расчетная потеря костной ткани составила 4 мм со стороны бедренной кости и 1 мм со стороны большеберцовой кости.
Оценить качество кинематической имплантации компонентов можно интраоперационно, а не только с помощью послеоперационной рентгенографии. Это достигается путем измерения штангенциркулем толщины всех резецированных участков (с учетом износа хряща и кости) и подбора компонентов соответствующей толщины. Штангенциркуль позволяет получить точный результат измерений и, следовательно, гарантирует правильную установку компонентов.
В послеоперационном периоде оценить качество кинематической имплантации можно путем сравнения ориентации суставных поверхностей бедренной и большеберцовой костей протезированного и собственного коленных суставов. Для сравнения можно использовать либо контралатеральный коленный сустав (желательно на послеоперационной рентгенограмме обоих коленных суставов во фронтальной плоскости), либо предоперационные изображения оперированного коленного сустава. В описываемом случае, учитывая значимую потерю костной ткани, для контроля качества имплантации целесообразно использовать изображения контралатерального коленного сустава (см. рис. 7; рис. 9).
Рисунок 9. Панорамные рентгенограммы также позволяют оценить качество позиционирования компонентов во фронтальной плоскости [механические углы наклона суставной поверхности дистального эпифиза бедренной кости (LDFA) и медиальный угол наклона проксимальной суставной поверхности большеберцовой кости (МРТА)] и определить послеоперационную ось конечности по углу между механическими осями бедренной и большеберцовой костей [НКА]. В данном случае компоненты ориентированы во фронтальной плоскости так, как если бы использовалась методика механического выравнивания. Однако положение компонентов в аксиальной и сагиттальной проекциях будет различаться в зависимости от используемой методики выравнивания
Хотя выполнение коротких рентгенограмм достаточно для оценки качества кинематической имплантации, панорамные снимки также важны и позволяют оценить ось протезированной конечности [угол между механическими осями бедренной и большеберцовой костей (НКА)].
В то время как 2D-изображения сопряжены с риском неточной оценки (2D-изображение 3D-объекта, значительное влияние ротации коленного сустава в аксиальной и сагиттальной плоскостях на параметры во фронтальной плоскости), 3D-изображения позволяют получить более точную оценку и поэтому должны стать стандартом.
