Trends in morphological changes of knee joints revealed by ultrasound imaging

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Среди заболеваний опорно-двигательного аппарата дегенеративно-дистрофические изменения продолжают оставаться ведущей причиной обращения за медицинской помощью [1]. Многочисленные опубликованные работы демонстрируют важность совершенствования ранней диагностики таких заболеваний, как остеоартрит, для повышения эффективности лечебных мероприятий и качества жизни пациентов [2]. Сложности в стадировании и ранней диагностике данной группы заболеваний обусловлены полиэтиологичностью, вариабельностью клинической картины и поздним обращением пациентов за медицинской помощью [3, 4]. Причиной для обращения пациентов к врачу часто служат следующие симптомы: утренняя скованность движений, боль при физической нагрузке, ощущения распирания и припухлости в области сустава, усиление проявлений заболевания после периода высокой двигательной активности [5]. Усугубляют течение заболеваний избыточный вес и ожирение. Фармакологические и немедикаментозные методы лечения эффективны для облегчения боли и улучшения физической активности, но они не способны устранить патологические и рентгенологические изменения, характерные для остеоартрита коленного сустава [6–8]. В результате патологические изменения прогрессируют, а боль и функциональные нарушения усиливаются [10].

Современные методы инструментальной диагностики заболеваний опорно-двигательного аппарата, в том числе коленных суставов, включают рентгенографию, ультразвуковую визуализацию, артроскопию [10–12]. Рентгенологический метод является наиболее простым и ведущим в определении стадии течения заболевания, но он ограничен в возможностях оценки изменений окружающих мягких тканей [13]. Компьютерная и магнитно-резонансная томография позволяют получить подробную информацию о выраженности изменений, оценить состояние окружающих структур, они чаще используются на предоперационном этапе в сложных клинических случаях. Ультразвуковая диагностика в отличие от других методов визуализации позволяет оценивать внешний контур костных структур, изменения окружающих тканей, детально изучать состояние хрящевых элементов опорно-двигательного аппарата [14]. Ввиду широкой доступности и относительной простоты выполнения использование метода ультразвуковой визуализации стало наиболее успешным при оценке периатикулярных тканей, оценки состояния гиалинового хряща [10]. Важным преимуществом стало выявление сопутствующих изменений, таких как кисты Бейкера, варикозное расширение вен и др. [10, 11].

В зависимости от совокупности факторов, встречающихся у пациентов с заболеваниями опорно-двигательного аппарата, обусловленных выраженностью патологических изменений, сопутствующими заболеваниями, используются различные подходы к организации лечения, включая фармакологические [15], традиционные методы [16], физиотерапию [17], использование ортезов и физических упражнений [3, 6, 9]. Хирургические методы могут включать в себя как эндопротезирование, так и лечение сопутствующих изменений.

Одной из актуальных проблем являются синовиальные кисты подколенной области и варикозное расширение вен нижних конечностей [15, 12, 18]. В клинической практике нередко требуется дифференциальная диагностика патологических изменений коленного сустава с нарушениями гемодинамики на уровне голени [10, 19].

ЦЕЛЬ

Оценить характер ультразвуковых изменений структур коленных суставов среди пациентов, обратившихся за амбулаторной медицинской помощью.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В амбулаторных условиях были обследованы 380 добровольцев с различными жалобами, связанными с коленными суставами, в возрасте от 18 до 86 лет (средний возраст 52,3±11,9 года). В исследовании не участвовали пациенты, перенесшие оперативные вмешательства, в том числе эндопротезирование коленных суставов. Было использовано диагностическое оборудование Samsung Medison SonoAce R7 (Южная Корея) с линейным высокочастотным датчиком. Протокол исследования был одобрен локальным этическим комитетом, все участники оформили добровольное информированное согласие на участие в исследовании. Анонимные результаты обследований вносились в электронные таблицы, с последующей группировкой и статистическим анализом.

Расчет статистических показателей выполнялся с использованием Microsoft Excel 2007, IBM SPSS Statistics v. 20.0. Проводился анализ крайних значений величин (Min-Max), их средних значений и стандартного отклонения (M±SD), медианы (Me), первого и третьего квартилей распределения [Q1-Q3], коэффициента вариации CV (%). Оценка достоверности изучаемых данных проводилась на основе расчетов t-критерия Стьюдента для одиночных и парных выборок, построения графиков для подтверждения нормальности оцениваемых показателей средствами StatSoft Statistica 10.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Среди участников исследования были 164 мужчины и 216 женщин. Средний возраст мужчин составил 48,0±13,6 года, для группы женщин 55,5±13,6 года. Распределение значений для всех участников в наблюдении представлено в виде диаграммы нормальности распределения (рисунок 1).

 

Рисунок 1. Диаграмма нормальности вероятного распределения возраста (лет) среди мужчин и женщин в наблюдении.

Figure 1. Diagram of the normality of the probable age distribution (years) among men and women in the study.

 

Одним из важнейших показателей в диагностике заболеваний коленных суставов является оценка толщины гиалинового хряща. В нашем наблюдении эта величина определялась в области опорной поверхности медиального мыщелка бедренной кости, а общие сведения о распределении результатов измерений представлены в виде диаграммы нормальности распределения значений (рисунок 2).

 

Рисунок 2. Диаграмма нормальности вероятного распределения толщины гиалинового хряща (мм) среди мужчин и женщин в наблюдении.

Figure 2. Diagram of the normality of the probable distribution of hyaline cartilage thickness (mm) among men and women in the study.

 

Толщина гиалинового хряща в наблюдении была в диапазоне показателей (Min-Max) – 1,0–3,3 мм, в среднем среди всех участников составила 1,9±0,4 мм, Me – 1,9 мм, Q1-Q3 – 1,6–2,1 мм. Среди мужчин значения (Min-Max) – 1,3–3,3 мм, средняя толщина гиалинового хряща составила 2,0±0,4 мм. Медиана (Me) – 2,0 мм, первый и третий квартили [Q1-Q3] для мужчин составили 1,7–2,2 мм, CV – 21,9%.

В группе женщин толщина гиалинового хряща в области опорной поверхности медиального мыщелка бедренной кости составила (Min-Max) – 1,0–3,0 мм, среднее значение (M±SD) – 1,9±0,4 мм, Ме – 1,8 мм, Q1-Q3 – 1,6–2,1 мм, CV – 20,1%.

Признаки остеоартрита в виде заострения краев суставных поверхностей и выраженных остеофитов были выявлены среди 67,3% наблюдений (256 случаев). Среди мужчин данные проявлений были выявлены в 56,1%, у женщин в 75,9%. Проявления синовита наблюдались в 22,1% (84 случая), в группе мужчин в 24,4%, у женщин в 20,4%. Кисты Бейкера диагностированы в 23,7% наблюдений (90 случаев), среди мужчин в 12,2%, у женщин в 32,4%.

Средний возраст участников наблюдения, у которых были выявлены кисты Бейкера, составил (M±SD) – 57,9±11,3 года (Min-Max) – 23–86 лет, (Me) – 59,0 года, межквартильный интервал среди всех участников [Q1-Q3] составил 50,0–67,0 года, CV – 19,6%. В группе мужчин (Min-Max) – 44–73 года, (M±SD) – 56,5±9,8 года, Me – 50,0–66,0 года, CV – 17,3%. В группе женщин кисты определялись в возрасте (Min-Max) – 23–86 лет, (M±SD) – 58,3±11,8 года, Me – 52,0–67,0 года, CV – 20,2%. Представленные сведения отражены в виде диаграммы размаха (рисунок 3).

 

Рисунок 3. Диаграмма размаха для возраста среди мужчин и женщин в случаях диагностики кист Бейкера.

Figure 3. Age range diagram for men and women in cases of Baker’s cysts diagnosis.

 

Значения толщины гиалинового хряща в области опорной поверхности медиального мыщелка бедра при диагностике кист Бейкера (Min-Max) – 1,0–3,0 мм, в среднем составила среди всех наблюдений (M±SD) 2,0±0,4 мм, Me – 1,9 мм, Q1-Q3 – 1,7–2,2 мм, CV – 20,4%.

В группе мужчин при выявлении кист Бейкера толщина хряща была в диапазоне (Min-Max) – 1,4–3,0 мм, (M±SD) – 2,1±0,5 мм, Me – 2,0 мм, Q1-Q3 – 1,7–2,4 мм, CV – 26,0%. Для женщин наибольшие и наименьшие значения толщины гиалинового хряща в исследованиях при выявлении кист Бейкера составляли (Min-Max) – 1,0–2,7 мм, (M±SD) 1,9±0,3 мм, Me – 1,9 мм, Q1-Q3 – 1,7–2,1 мм, CV – 17,8%. Общие сведения о распределении показателей представлены в виде диаграммы размаха значений (рисунок 4).

 

Рисунок 4. Диаграмма размаха для толщины гиалинового хряща в области опорной поверхности медиального мыщелка бедра в зависимости от выявления кист Бейкера.

Figure 4. Span diagram for the thickness of hyaline cartilage in the area of the supporting surface of the medial condyle of the femur, depending on the detection of Baker’s cysts.

 

В результате оценки содержимого кист в 32,6% определяли признаки наличия включений и перемычек в полости и в 27% выявляли признаки мелкодисперсной взвеси. В процессе исследования было уделено особое внимание оценке толщины стенок кист Бейкера. Для всех наблюдений толщина стенки кист (Min-Max) – 0,7–3,8 мм, (M±SD) 1,8±0,6 мм, Me – 1,7 мм, Q1-Q3 – 1,4–2,2 мм, CV – 33,5%. В группе мужчин толщина стенки кист (Min-Max) – 1,2–1,6 мм, (M±SD) 1,8±0,4 мм, Me – 1,8 мм, Q1-Q3 – 1,7–2,0 мм, CV – 23,8%. У женщин толщина стенки кист (Min-Max) – 0,7–3,8 мм, (M±SD) 1,8±0,7 мм, (Me) – 1,6 мм, Q1-Q3 – 1,4–2,3 мм, CV – 35,9%.

Представленные данные демонстрируют схожую динамику эхографических изменений коленных суставов у мужчин и женщин. Различия в изменениях среди мужчин и женщин имеют малую величину дисперсии, при этом достоверность анализируемых показателей при расчете t-критерия Стьюдента соответствует P< 0,001 при сравнении данных между группами участников.

ОБСУЖДЕНИЕ

В настоящее время в клинической практике доступен широкий спектр средств инструментальной диагностики для определения выраженности изменений как непосредственно суставов, так и периартикулярных структур [20]. Рентгенологический метод является быстрым и эффективным для оценки костных структур [13]. Магнитно-резонансная томография позволяет изучать проблему, используя преимущества мультипараметрической визуализации, но оказывается достаточно длительной и дорогой процедурой [20]. Компьютерная томография дает значительное количество диагностической информации, достаточно быстро выполняется, но служит причиной большей лучевой нагрузки в сравнении с рутинной рентгенографией суставов.

Ультразвуковая визуализация позволяет решать широкий спектр практических задач без использования дорогой техники экспертного класса. Значительным преимуществом является возможность использования мультипараметрического сканирования (с использованием различных рабочих частот и конфигураций датчиков) при решении конкретных практических задач [10]. Доступность прямого взаимодействия с пациентом во время ультразвукового обследования позволяет более детально изучать области наибольшей болезненности, выраженных внешних изменений. Значительным преимуществом ультразвуковой визуализации становится возможность проведения функциональной оценки состояния суставов. Возможно расширение объема проводимой диагностической процедуры с учетом картины, отражающей характер изменения в периартикулярных тканях в случаях выраженного отека или подозрения на развитие флеботромбоза.

Несмотря на то что проявления остеоартрита хорошо известны и описаны, с развитием и распространением диагностических возможностей оборудования регулярно возникает необходимость в обновлении сведений [21]. С другой стороны, течение остеоартрита ассоциировано с множеством факторов, включая образ жизни и физическую активность, поэтому распространенность выявляемых изменений с учетом возраста пациентов, сопутствующих им процессов требует регулярного наблюдения со стороны научного сообщества. Наше исследование демонстрирует схожую тенденцию в течении остеоартрита, описанную в публикации А.С. Повзуна и соавт. (2022), с преобладанием женщин в общей выборке [22]. Благодаря возможностям метода ультразвуковой визуализации, показаны закономерности в динамике развития структурных изменений. В связи со значительным объемом участников полученные нами результаты позволяют более детально оценивать характер изменений среди пациентов, обратившихся за медицинской помощью на амбулаторном этапе. Полученные данные позволяют с высокой степенью уверенности использовать их для решения прикладных задач, в том числе связанных с созданием специализированного программного обеспечения, уточнения возрастных и половых показателей морфометрии.

Отечественные и зарубежные публикации указывают на важность комплексного анализа пациентов при диагностике заболеваний суставов, необходимости дополнения результатов осмотра данными рентгенографии и ультразвуковой визуализации [2, 4, 23]. Полученные в результате нашего наблюдения результаты позволяют продемонстрировать распространенность некоторых эхографических признаков в процессе развития заболеваний коленных суставов. Одним из наиболее ярких проявлений, сопровождающих комплекс патологических изменений, являются признаки синовита и выявление кист Бейкера, в определенных случаях требующих дифференциальной диагностики.

Метод ультразвуковой визуализации позволяет быстро, эффективно и информативно решать сложные клинические вопросы, одновременно исключая как более редкие осложнения, такие как разрыв кисты, гематомы, так и сопутствующий тромбофлебит глубоких вен голеней. Подобные клинические примеры описаны в работах, демонстрирующих важность эхографической верификации и клинического значения околосуставных структур [23]. Так, Э.А. Скрипченко и соавт. (2024) описывают важность возможностей ультразвуковой визуализации для оценки состояния периартикулярных структур при остеоартитах и корреляцию результатов с данными рентгенографии в оценке выраженности патологических процессов. Не менее важным является определение компрессии элементов сосудисто-нервного пучка в подколенной области, исключение патологических процессов иной этиологии. Клинический случай компрессии подколенной артерии кистой Бейкера представлен в работе Д.И. Маркевич и соавт. (2023) [19]. Описанная авторами картина нарушения гемодинамики оказалась результатом сочетания таких факторов, как атеросклеротические изменения по ходу артерий нижних конечностей и процессов, ассоциированных с синовиальной кистой в подколенной области. В свою очередь распространенность заболеваний вен нижних конечностей и кист Бейкера послужила причиной для разработки методов одномоментного хирургического лечения таких пациентов с использованием комбинированной флебэктомии и удаления синовиальной кисты подколенной области [24]. Внедрение достижений лазерных и малоинвазивных технологий позволило использовать метод симультанной лазерной термооблитерации рецидивных вен нижних конечностей и кисты Бейкера [18].

ВЫВОДЫ

Полученные нами данные демонстрируют комплекс закономерных изменений при остеоартрите, которые диагностируются в результате ультразвуковой визуализации структур коленных суставов. Признаки остеоартрита выявлены в 67,3% случаев, признаки синовита наблюдались в 22,1%. Кисты Бейкера диагностированы в 23,7% наблюдений, диагностировались в возрасте 57,9±9,1 года. В целом была отмечена схожая, не зависящая от пола пациентов динамика развития структурных изменений коленных суставов.

Определение этиологии патологических изменений, оценка их роли в развитии сопутствующих симптомов и вероятных осложнений позволяют повышать эффективность диагностики и лечения, выбирать оптимальную тактику ведения пациентов.

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ	ADDITIONAL INFORMATION
Этическая экспертиза. Исследование было одобрено ЛЭК Орловского государственного университета имени И.С. Тургенева (протокол №25, 16 ноября 2022 г.).	Ethical approval. The study was approved by the Ethics Committee of Orel State University named after I.S. Turgenev (Protocol № 25, November 16, 2022).
Источник финансирования. Работа выполнена по инициативе авторов без привлечения финансирования.	Study funding. The study was the authors’ initiative without external funding.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.	Conflict of interest. The authors declare that there are no obvious or potential conflicts of interest associated with the content of this article.
Согласие на публикацию. Авторы получили от пациентов, принимавших участие в исследовании, добровольное информирование согласие.	Consent to publication. The authors obtained from the patients who took part in the study a voluntary informing consent.
Участие авторов. Мошкин А.С.: идея и дизайн исследования, редактирование статьи. Мошкина Л.В.: сбор и обработка материала. Холикова К.Д., Крючков П.А.: сбор материала, написание текста. Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.	Contribution of individual authors. Moshkin A.S.: study idea and design, article editing. Moshkina L.V.: data collection and processing. Kholikova K.D., Kryuchkov P.A.: data collection, writing of the text. All authors gave their final approval of the manuscript for submission, and agreed to be accountable for all aspects of the work, implying proper study and resolution of issues related to the accuracy or integrity of any part of the work.
Оригинальность. При создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, иллюстрации, данные).	Statement of originality. No previously published material (text, images, or data) was used in this work.
Доступ к данным. Редакционная политика в отношении совместного использования данных к настоящей работе не применима.	Data availability statement. The editorial policy regarding data sharing does not apply to this work.
Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.	Generative AI. No generative artificial intelligence technologies were used to prepare this article.
Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали 2 внешних рецензента.	Provenance and peer review. This paper was submitted unsolicited and reviewed following the standard procedure. The peer review process involved 2 external reviewers.

 

About the authors

Andrei S. Moshkin

Orel State University named after I.S. Turgenev

Author for correspondence.
Email: as.moshkin@internet.ru
ORCID iD: 0000-0003-2085-0718

MD, Cand. Sci. (Medicine), Associate professor of the Department of Anatomy, Operative Surgery and Disaster Medicine.

Russian Federation, Orel

Lubov V. Moshkina

Orel State University named after I.S. Turgenev

Email: moshkina.l@internet.ru
ORCID iD: 0009-0008-1328-1880

MD, assistant at the Department of Anatomy, Operative Surgery and Disaster Medicine.

Russian Federation, Orel

Kseniya D. Holikova

Orel State University named after I.S. Turgenev

Email: holikovaxenia@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0008-0588-0146

student of the Faculty of Medicine.

Russian Federation, Orel

Petr A. Kryuchkov

Orel State University named after I.S. Turgenev

Email: 995511122@mail.ru
ORCID iD: 0009-0000-4420-0424

student of the Faculty of Medicine.

Russian Federation, Orel

References

Supplementary files