Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



СІМЕЙНІ ЛІКАРІ ТА ТЕРАПЕВТИ

НЕВРОЛОГИ, НЕЙРОХІРУРГИ, ЛІКАРІ ЗАГАЛЬНОЇ ПРАКТИКИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

КАРДІОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, РЕВМАТОЛОГИ, НЕВРОЛОГИ, ЕНДОКРИНОЛОГИ

СТОМАТОЛОГИ

ІНФЕКЦІОНІСТИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, ГАСТРОЕНТЕРОЛОГИ, ГЕПАТОЛОГИ

ТРАВМАТОЛОГИ

ОНКОЛОГИ, (ОНКО-ГЕМАТОЛОГИ, ХІМІОТЕРАПЕВТИ, МАМОЛОГИ, ОНКО-ХІРУРГИ)

ЕНДОКРИНОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, КАРДІОЛОГИ ТА ІНШІ СПЕЦІАЛІСТИ

ПЕДІАТРИ ТА СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

АНЕСТЕЗІОЛОГИ, ХІРУРГИ

"Тrauma" Том 23, №1, 2022

Back to issue

Experimental study of bone tissue density in monocondylar knee arthroplasty according to preliminary CT data and its intraoperative determination

Authors: Мовчанюк В.О. (1), Жук П.М. (1), Карпінська О.Д. (2), Карпінський М.Ю. (2), Сухоруков С.І. (3)
(1) — Вінницький національний медичний університет імені М.І. Пирогова, м. Вінниця, Україна
(2) — ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна
(3) — Вінницький національний технічний університет, м. Вінниця, Україна

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. Одним з основних ускладнень при монокондилярному ендопротезуванні колінного суглоба є нестабільність компонентів ендопротеза. При плануванні операції необхідно враховувати мінеральну щільність кісткової тканини для запобігання негативним наслідкам у післяопераційному періоді, таким як асептичний та септичний процеси в зоні встановлення компонента ендопротеза. Мета. Провести порівняльний аналіз результатів дослідження характеристик щільності кісткової тканини за даними комп’ютерної томографії та запропонованого пристрою. Матеріали та методи. Для розв’язання поставленого завдання було проведене дослідження щільності кісткової тканини ділянки опилу великогомілкової кістки за допомогою вимірювального пристрою. Для порівняння результатів виконували дослідження щільності кісткової тканини в зоні інтересу великогомілкової кістки за КТ-зображеннями колінного суглоба за шкалою одиниць Гаунсфілда в 9 зонах. Досліджували дві групи по 10 хворих: І група — пацієнти, у яких за даними денситометрії була визначена остеопенія (Т-score від –1,0 до –2,5), ІІ група — за денситометрією Т-score був меншим від –2,5. Результати. Установлено, що максимальна оптична щільність кортикального шару у хворих І групи становила 678 ± 150 HU, ІІ групи — 377 ± 93 HU, модуль пружності становив 1435 ± 363 МПа, різниця величині абсорбції кортикального шару між групами статистично значуща (t = 2,509; p = 0,046). У центральних зонах 1, 2 та 3 індекс абсорбції тканини вищий у хворих І групи. На крайових зонах 4, 6, 7 та 8 рівень абсорбції кісткової тканини у групах хворих практично однаковий. Модуль пружності губчастої тканини великогомілкової кістки в зоні опилу при ендопротезуванні статистично не відрізняється від розрахованих значень, хоча показник менший. Це пов’язано із структурою губчастої тканини, яка має тонкі кісткові пластинки й перекладини (трабекули), які перехрещуються між собою й утворюють багато чарунок. У місці вимірювання твердості губчастої тканини велика ймовірність потрапляння в міжтрабекулярний проміжок, хоча розмір індентора більший, тому у вимірювання залучаються й кісткові структури. Висновки. Сучасні методи медичної візуалізації, у тому числі КТ, дають не тільки точні дані щодо змін структур кісткової тканини, а й можливість визначити фізичні властивості тканин — оптичну абсорбцію кісткових структур, геометричні розміри тощо. Однак томографічні дослідження на сьогодні все ж залишаються доволі дорогими, тому розробляються більш доступні способи визначення фізичних даних кістки. Розроблений спосіб та пристрій вимірювання щільності кісткової тканини дозволяє швидко та об’єктивно визначити якість кістки в зоні резекції. Але в деяких випадках у хворих зі зниженою щільністю кісткової тканини виникає необхідність у додатковому передопераційному проведенні КТ-досліджень.

Background. One of the main complications in monocondylar arthroplasty of the knee joint is the instability of the components of the endoprosthesis. When planning the operation, it is necessary to take into account the bone mineral density to prevent negative consequences in the postoperative period, such as aseptic and septic processes in the area of the implantation component. The purpose was to conduct a comparative analysis of the results of studying the characteristics of bone density according to computed tomography and the proposed device. Materials and methods. To solve this problem, a study of the bone density of the tibial sawdust area was carried out using a measuring device. To compare the results, a study of bone density in the area of interest of the tibia was performed using CT images of the knee joint on a scale of Hounsfield units in nine zones. Two groups of 10 patients were studied: group I — patients in whom, according to densitometry, osteopenia was determined (T-score from –1.0 to –2.5) and group II — patients, in which densitometry T-score was less than –2.5. Results. It was found that the maximum optical density of the cortical layer in group I patients was 678 ± 150 HU, in group II patients — 377 ± 93 HU, the elastic modulus was 1435 ± 363 MPa, the difference in the absorption of the cortical layer between the groups was statistically significant (t = 2.509; p = 0.046). In central zones 1–3, the tissue absorption index is higher in patients of group I. On the marginal zones 4, 6–8, the level of bone tissue absorption in both groups of patients is almost the same. The modulus of elasticity of the cancellous tissue of the tibia in the sawdust area during endoprosthesis does not statistically differ from the calculated values, although it shows fewer data. This is due to the structure of the cancellous tissue, which has thin bone plates and crossbars (trabeculae), which intersect with each other and form many cells. The place where the spongy tissue stiffness is measured is highly likely to fall into the intertrabecular space, although the size of the indenter is larger, therefore, bone structures are also involved in the measurements. Conclusions. Modern methods of medical imaging, including CT, provide not only accurate data on changes in bone tissue structures but also the ability to determine the physical properties of tissues — optical absorption of bone structures, geometric dimensions, etc. However, tomographic studies are still quite valuable today, so more affordable ways to determine the physical data of the bone are being developed. The developed method and device for measuring bone density makes it possible to quickly and objectively determine the quality of the bone in the resection area. But in some cases, in patients with low bone density, there is a need for additional preoperative CT examinations.


Keywords

кісткова тканина; щільність; тибіальне плато; ендопротезування

bone tissue; density; tibial plateau; arthroplasty


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Жук П. М., Бойнюк А.Л., Бабун Д.В. та ін. Віддалені результати монокондилярної артропластики колінного суглоба. Вісник ортопедії, травматології та протезування. 2014. № 4. С. 47-50.
2. Zhuk P.M., Movchaniuk V.O., Matsipura M.M. Actual analysis of complicotions after unicompartmental arthroplasty of the knee joint. Visnyk ortopedii, travmatolohii ta protezuvannia. 2020. № 1. Р. 101-106.
3. Тимошенко О.П., Карпинский М.Ю., Верецун А.Г. Исследование диагностических возможностей программного комплекса «Х-rays». Медицина и... 2001. № 1. С. 62-64.
4. Вирва О.Є., Головіна Я.О., Малик Р.В., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д. Рентгенометричне дослідження кісткової щільності у разі алокомпозитного ендопротезування (експеримент in vivo). Ортопедия, травматология и протезирование. 2020. № 4. С. 18-24. DOI: 0.15674/0030-59872020418-24.
5. Хофер М. Компьютерная томография. Базовое руководство. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Мед. лит., 2008. 224 с.
6. ISO 6507-1:2005 Metallic materials. Vickers hardness test. Part 1. Test method.
7. Воронкевич И.А. Особенности структуры проксимального эпифиза большеберцовой кости и эффективность фиксации отломков импрессионной зоны оскольчатых переломов мыщелков большеберцовой кости (экспериментальное исследование). Травматология и ортопедия России. 2013. 3 (69). 57-63.
8. Новиков В.Е., Скрипникова И.А., Мурашко Л.М., Абирова Э.С. Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия в клинических исследованиях и реальной практике. Вопросы воспроизводимости и качества. Остеопороз и остеопатии. 2014. № 17(1). С. 39-42. https://doi.org/10.14341/osteo2014139-42
9. Наследов А. SPSS 19: профессиональный статистический анализ данных. СПб.: Питер, 2011. 400 с.

Back to issue