Анализ применения чрескостного остеосинтеза в лечении больных с диабетической остеоартропатией, осложненной хроническим остеомиелитом

Одним из частых и тяжелых осложнений, встречающихся в 7,5 % среди всех больных, страдающих сахарным диабетом, является диабетическая нейроостеоартропатия (ДНОАП) Шарко [1, 2, 3]. ДНОАП характеризуется зачастую многокомпонентной деформацией стопы, нередко сопровождающейся хроническими раневым и присоединившимися гнойно-воспалительным процессами [4, 5, 6].

В настоящее время существуют две концепции лечения (консервативная и оперативная) больных с ДНОАП, при выборе которых руководствуются клинико-рентгенологической классификацией Chantelau [2, 3, 6-8]. Так, в остром периоде (активная стадия), согласно классификации Chantelau, применяют консервативный способ лечения с использованием иммобилизации конечности циркулярной повязкой системы Total Contact Cast [3, 7, 8, 9]. Фиксация конечности осуществляется до полной перестройки кости (хроническая стадия). После этого фиксатор удаляется и больному рекомендуется ношение специальной ортопедической обуви [3, 7].

Однако, когда ДНОАП осложняется развитием гнойно-воспалительного процесса, применение циркулярных повязок становится невозможным. При этом отсутствие адекватного лечения таких больных приводит к ампутации сегмента, а в отдельных случаях (15-25 %) – и к летальному исходу [1, 10].

В этих условиях применение метода чрескостного остеосинтеза является одним из альтернативных способов в борьбе за сохранение конечности [2]. Однако, вследствие уже имеющегося остеопороза, применение аппарата внешней фиксации может осложниться развитием нестабильности системы. По этой причине, во избежание развития гнойно-септических осложнений и/или разрушения кости в точках прохождения спиц приходится преждевременно, не добившись консолидации костей, выполнять демонтаж АВФ [11].

К дополнительным причинам развития нестабильности аппарата следует отнести ряд факторов: неадекватность нагрузки на оперированную конечность вследствие ослабленной болевой и тактильной чувствительности; недостаточную прочность конструкции аппарата, неучтенные особенности биомеханики конечности [2]. В этих условиях изучение качества кости является важнейшей задачей, поскольку лежит в основе выбора метода лечения и профилактических мероприятий [4, 5, 12, 13].

Цель – на основе рентгеноморфологических критериев оценки качества кости определить оптимальную компоновку аппарата внешней фиксации (АВФ), обеспечивающую благоприятные условия для восстановления опороспособности конечности при лечении больных с ДНОАП, осложненной гнойно-воспалительным процессом.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Одноцентровое ретроспективное исследование. Уровень доказательности – IV. Данные рентгенографии, МСКТ до лечения, рентгенографии и клинического течения репаративного процесса до и после операции изучены у 49 больных с ДНОАП, осложненной хроническим остеомиелитом, прошедших лечение в Клинике гнойной остеологии (КГО) в период с 2017 по 2020 г. Средний возраст больных составил 55,5 ± 9,4 года. Все больные страдали ожирением, ИМТ 31,2 ± 5,6. Стаж заболевания сахарным диабетом составил 9,5 ± 6,5 лет. Средние показатели целевого гликированного гемоглобина (HbA1c) на момент обращения в Клинику были равны 7,22 ± 1,8 %. Пероральные сахароснижающие препараты в качестве базисной терапии сахарного диабета получали только 5 (10,2 %) человек (показатель гликированного гемоглобина 6,7 ± 0,6 %). Большая часть пациентов (44 – 89,8 %) находилась на заместительной инсулинотерапии (показатель гликированного гемоглобина 7,3 ± 1,8 %).

Всем больным после проведенного необходимого комплекса диагностики в предоперационном периоде проведено хирургическое вмешательство, направленное на санацию остеомиелитического очага, стабили- зацию пораженного участка стопы и остеосинтез сегмента по Илизарову.

Рентгенография . Для определения степени деструктивных изменений и плотности кости выполняли рентгенографию стопы и голени в прямой, боковой, прямой подошвенной (плантарной) и аксиальной проекциях, в условиях нагрузки и без неё. Исследования выполняли при поступлении в клинику, на 7-10 день, а также ежемесячно в послеоперационном периоде и после окончания фиксации в аппарате. При выполнении рентгенографических исследований использовались аппараты RADIOTEX, регистрационное удостоверение ФС №2006/527; RAYMAT ASI, регистрационное удостоверение МЗ-ФС № 2006/2099, CLINOMAT, регистрационное удостоверение МЗ–ФС №2006/559. Полученные в формате Jpeg рентгенограммы анализировали с использованием специализированного программного обеспечения «Hi-scene», предназначенного для чтения и компьютерной обработки цифровых результатов рентгенологического исследования [14]. Исследование оптической плотности проводили у всех больных до и после лечения на заранее определенных участках дистального метафиза б/берцовой и тела пяточной кости (рис. 1).

Рис. 1. Расположение анализируемых участков плотности кости (выделено красными квадратами)

Для анализа оптической плотности (ОП) кости на рентгенографическом изображении в симметричных точках пяточной и дистального метафиза большеберцовой костей выбирали одинаковые по площади участки изображения, на которых выполнялось построение гистограммы распределения с цветовым контрастированием степени минерализации. При этом полученные количественные данные (медиана, среднее значение дисперсии и яркости изображения) с выделенных фрагментов, для непосредственного расчёта оптической плотности, заносили в базу данных, созданную в редакторе Microsoft Excel 2010. Дальнейшие расчеты производили с помощью того же редактора по формуле 1 [14].

Измерение оптической плотности (OD) кости проводилось в условных единицах (i) по формуле 1:

OD^lg^W

‘о где ODi – оптическая плотность i-го элемента изображения; Ii – интенсивность i-го элемента изображения; Im – средняя интенсивность тени мягких тканей; I0 – средняя интенсивность фона.

МСКТ . Исследования выполняли на компьютерном томографе «GE Lihgt Speed VCT». МСКТ проводили с использованием специального алгоритма реконструкции «BONE». Обработку аксиальных срезов проводили в режиме мультипланарной реконструкции (MPR) в ко-рональной и сагиттальной плоскостях. Использовали VRT-реконструкции. Измерения при исследовании данных МСКТ производили при помощи программы «RadiAnt DICOM Viewer». До лечения измеряли общую и локальную плотность (единицы Хаунсфилда (HU) костей стопы с построением гистограмм. Изучали также архитектонику пяточной, таранной, ладьевидной, кубовидных костей, дистального отдела большеберцовой кости (рис. 2).

Методы лечения

По типу примененной компоновки аппарата все больные были разделены на 2 группы: 1 – спицевая компоновка (СК); 2 – гибридная компоновка (ГК).

В группу СК вошли 25 пациентов в возрасте 55,6 ± 9,23 года с ИМТ 30,99 ± 5,23. Уровень гликемии HbA1c у больных в указанной группе на момент обращения в Клинику в среднем составил 7,42 ± 1,57 %. Остеосинтез у пациентов данной группы выполнялся по традиционной схеме компоновки аппарата на голени и стопе, с использованием транскортикально проведенных спиц и закрепленных в натянутом состоянии в двух кольцевых на голени и 2-х полукольцевых либо единой U-образной опорах на стопе.

Рис. 2. МСКТ стоп больных ДНОАП. MPR в сагиттальной плоскости, определение плотности пяточной, таранной, большеберцовой, плюсневой костей (а), VRT-реконструкция (б)

В группу ГК были включены 24 больных в возрасте 55,7 ± 7,57 года, с ИМТ 33 ± 4,8 и уровнем HbA1c 7,35 ± 1,18 %. Отличительной особенностью компоновки в данной группе являлось внедрение в систему АВФ стержней-шурупов в качестве дополнительных транскортикальных фиксирующих элементов (рис. 3).

Рис. 3. Пример компоновки аппарата для остеосинтеза голени и стопы с использованием стержней-шурупов при поражении голеностопного сустава

В качестве группы сравнения проведен анализ рентгенограмм стопы 20 человек в возрасте 53 ± 77,9 года с ИМТ 28,6 ± 73,22 без сопутствующего диагноза «сахарный диабет» и ортопедической патологии стопы и голеностопного сустава, обратившихся в КГО с жалобами на наличие гнойно-воспалительного процесса в костях верхней конечности.

Статистическую обработку проводили в электронных таблицах Microsoft Excel с использованием программы Attestat (версия 9.3.1, автор И.П. Гайдышев, Сертификат Роспатента № 2002611109). Количественные данные представлены в виде медиан и квартилей (ME [Q1; Q3]), для выборок, где нормальность распределения была отклонена. В случаях с нормальным распределением количественные данные представлены в виде М ± σ, где М – средняя, σ – среднеквадратичное отклонение. Достоверность различий определяли критерием Манна-Уитни с принятием уровня значимости р < 0,05.

Все исследования проведены в соответствии этическим стандартом Хельсинкской декларации

Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2000 г. и «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденными Приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 г. № 266. Пациенты подписали информированное согласие на публикацию данных, полученных в результате исследований, без идентификации личностей.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Лечение всех больных с ДНОАП предполагало выполнение оперативного вмешательства, направленного на санацию остеомиелитического процесса, и остеосинтез АВФ пораженной стопы со стабилизацией сегмента до полной консолидации на стыке костей, подтвержденной рентгенологически.

Однако в позднем послеоперационном периоде отмечалась развивающаяся нестабильность аппарата внешней фиксации в области проведенных фиксирующих элементов (спиц, стержней-шурупов). Рентгенологически это характеризовалось резорбцией кости вокруг транскортикально установленных спиц и/или стержней-шурупов (рис. 4).

Рис. 4. Рентгенограмма большеберцовой кости больного в боковой проекции с резорбтивными изменениями в области транскортикально установленных фиксирующих элементов (спицы, стержни-шурупы) аппарата внешней фиксации

Резорбтивные изменения костей в области чрескост-но установленных фиксирующих элементов (спиц, стержней-шурупов) аппарата отмечены у всех больных с ДНОАП, получавших лечение по методу чрескостно-го остеосинтеза в нашей клинике. Следует отметить, что в зависимости от примененного типа компоновки аппарата, подобные изменения костей мы наблюдали в разные временные интервалы послеоперационного периода (табл. 1).

По этой причине, с целью избежать либо купировать гнойно-воспалительные явления, в отдельных случаях, не достигнув консолидации на стыке костей оперированной стопы, аппарат демонтировали.

Так, в период до 2-х месяцев по причине развившейся нестабильности был произведен демонтаж аппарата у 48 % больных, вошедших в группу СК и в 20,5 % случаев в группе ГК. При этом средние сроки фиксации в аппарате у больных группы СК составляли 59 ± 11 дней и 60 ± 12 дней – в группе ГК. В послеоперационном периоде от 2 до 4 месяцев АВФ демонтирован у 32 % больных из группы СК (99 ± 17 дней) и у 37,5 % пациентов группы ГК на 107 ± 14 сутки. В отдаленном послеоперационном периоде (более 4 месяцев) у 20 % больных из группы СК демонтировали АВФ в среднем спустя 181 ± 37 дней и у 42 % пациентов из группы ГК в среднем через 186 ± 36 суток.

Консолидацию на стыке костей оперированного сегмента в зоне оперативного вмешательства удалось достичь у 56 % пациентов из группы СК и в 75 % случаев в группе ГК (табл. 2). Следует отметить, что случаи достигнутого сращения костей фиксировались вне зависимости от временного интервала в послеоперационном периоде.

Таблица 1

Сроки фиксации в аппарате в послеоперационном периоде у больных с ДНОАП

Группа больных	Распределение больных по срокам фиксации в аппарате
	до 2 месяцев			от 2 до 4 месяцев			более 4 месяцев
	n		фиксация, дни (±)	n		фиксация, дни (±)	n		фиксация, дни (±)
	абс.	%		абс.	%		абс.	%
СК (n = 25)	12	48	59 ± 11	8	32	99 ± 17	5	20	181 ± 37
ГК (n = 24)	5	20,5	60 ± 12	9	37	107 ± 14	10	42	186 ± 36
р (T ≤ t) двухстороннее	0,48			0,58			0,019

Таблица 2

Консолидация костей стопы в зоне вмешательства у больных с ДНОАП после демонтажа аппарата

Группа больных	Распределение больных по срокам консолидации						Итого
	до 2 месяцев		от 2 до 4 месяцев		более 4 месяцев
	n		n		n		n
	абс.	%	абс.	%	абс.	%	абс.	%
СК (n = 25, 100 %)	3	12	7	28	4	16	14	56
ГК (n = 24, 100 %)	3	12,5	8	33,3	7	29,2	18	75
р (T ≤ t) двухстороннее	0,87		0,7		0,15		0,35

Исходя из таблицы 2, наибольший процент сращения костей в двух группах мы отмечали в интервале более 2 месяцев фиксации в послеоперационном периоде. Однако у 3 (12 %) больных из группы СК мы отмечали полную консолидацию костей оперированного сегмента в период до 2-х месяцев фиксации. Аналогичную картину сращения костей оперированного сегмента после демонтажа АВФ ранее 2 месяцев фиксации мы наблюдали в группе ГК у 3 (12,5 %) больных.

При обращении в клинику у всех 49 больных с ДНОАП показатели оптической плотности (экстинкции) костей как на здоровой, так и на контралатеральной конечностях были ниже (табл. 3), чем у людей сходной возрастной группы, не страдающих сахарным диабетом и не имеющих ортопедической патологии стопы. Так, показатель нормы оптической плотности тела пяточной кости составил 2,52 [1,52; 3,05] ед. и 2,26 [1,72; 2,99] ед. на уровне дистального метафиза большеберцовой кости. Одновременно с этим, в группе СК средние показатели оптической плотности тела пяточной кости до лечения составляли 0,76 [0,65; 1,17] ед. и 0,93 [0,77; 1,32] ед. в зоне дистального метафиза большеберцовой кости. В группе ГК показатели экстинкции до лечения тела пяточной кости – 0,92 [0,76; 1,25] ед. (43,8 % от нормы) и дистального метафиза большеберцовой кости – 0,91 [0,73; 1,26] ед. (40,9 % от нормы).

Сопоставление результатов показателей оптической плотности кости (табл. 3) в двух группах (ГК и

СК) пациентов с ДНОАП и условно здоровых людей (норма) сходной возрастной группы, показало существенное снижение экстинкции кости у больных сахарным диабетом как до, так и после лечения.

Оптическая плотность тела пяточной кости до лечения (табл. 3) в группе СК (0,76 [0,65; 1,17] ед.) была ниже показателей больных в группе ГК (0,92 [0,76; 1,25] ед.). При этом экстинкция дистального метафиза большеберцовой кости в группе больных СК составляла 0,93 [0,77; 1,32] ед., что было сопоставимо с аналогичным показателем в группе ГК – 0,91 [0,73; 1,26] ед.

При сравнении показателей оптической плотности кости двух групп (ГК и СК) отмечено статистически не значимое увеличение в послеоперационном периоде Od пяточной кости на 25 % (р = 0,16) после лечения у больных из группы ГК, а в группе СК на 43 % (р = 0,28) – дистального отдела большеберцовой кости. Одновременно с этим мы отмечали статистически значимое увеличение показателей Od в послеоперационном периоде большеберцовой кости (58 %, р = 0,53) у больных из группы ГК и в теле пяточной кости (53 %, р = 0,96) у пациентов из группы СК.

Данные МСКТ показали, что плотность пяточной кости до лечения у больных ДНОАП в области пяточного бугра составляла 194,37 ± 49,05 HU, в области тела – 205,47 ± 38,36 HU, в области дистального отдела большеберцовой кости 280,00 ± 40,30 HU. У 35 % больных при МСКТ выявлены симптомы артериального медиакальциноза Менкеберга (рис. 5).

Таблица 3

Показатели оптической плотности кости в норме и у больных с ДНОАП до и после лечения

Локализация	Период исследования	Норма (Od) (n = 20)	СК (Od) (n = 25)		ГК (Od) (n = 24)
		ME [Q1; Q3]	ME [Q1; Q3]	%	ME [Q1; Q3]	%
Пяточная кость	До лечения	2,52 [1,52; 3,05]	0,76 [0,65; 1,17]	53 ↑	0,92 [0,76; 1,25]	25 ↑
	После лечения	–	1,2 [0,83; 1,6]		0,93 [0,78; 1,32]
	P-value	–	0,96		0,16
Большеберцовая кость	До лечения	2,26 [1,72; 2,99]	0,93 [0,77; 1,32]	43 ↑	0,91 [0,73; 1,26]	58 ↑
	После лечения	–	1,12 [0,87; 1,44]		1,13 [0,87; 1,44]
	P-value	–	0,28		0,53

Примечание: ↑ – увеличение

Рис. 5. МСКТ стоп больных ДНОАП. MPR в сагиттальной плоскости, определение плотности пяточной, таранной, большеберцовой костей (а), VRT, медиакальциноз артерий (стрелки) (б)

При анализе результатов (табл. 2) остеосинтеза АВФ костей пораженного сегмента мы отмечали наступившую консолидацию в обеих группах. Однако процент удовлетворительных исходов после демонтажа аппарата у пациентов из группы ГК был значительно выше, чем в группе СК (56 %) и составлял 75 %.

ОБСУЖДЕНИЕ

Лечение больных, страдающих диабетической нейроостеоартропатией Шарко, осложненной хроническим остеомиелитом, учитывая выраженные изменения кости и мягких тканей, относится к одному из сложнейших разделов ортопедии и других клинических дисциплин [15, 16, 17]. Предложены различные методики устранения деформаций стоп и лечения хронического остеомиелита, осложняющего течение ДНОАП [2, 8, 11, 18]. Мы использовали при данной патологии чрескостный остеосинтез со спицевой и гибридной компоновкой аппарата Илизарова. Результаты проведенного исследования выявили выраженный остеопороз костей голени и стопы у больных сахарным диабетом, который сопутствует нейроостеоартропатии и хроническому остеомиелиту. Одновременно с этим, данные непрямой оптической плотности кости демонстрировали, с точки зрения рентгенологического мониторинга, общеизвестные патогенетические процессы остеопении у больных сахарным диабетом, обусловленные нейропатией и медиакальцинозом [19], который четко визуализировался при МСКТ. В работах других авторов также отмечена роль остеопороза в развитии остеоартропатии [20].

МСКТ позволила выявить нарушение архитектоники в субхондральном отделе большеберцовой кости, заключающееся в формировании в этой зоне продольно расположенных групп костных трабекул, разделенных широкими зонами резорбции или разрежения. Кроме того, полученные данные о плотности пяточной и других костей стопы позволили оценить их качество для планирования оперативного вмешательства. Полученные данные совпадают с исследованием A. Barwick et al., в котором указано, что метод КТ является надежным в оценке плотности кости в единицах Хаунсфил- да, может использоваться в качестве индикатора риска прогрессирования заболевания стопы, для прогнозирования успеха лечения [21]. МСКТ является важным инструментом для выявления процессов деструкции, наличия переломов и вывихов и играет большую роль в предоперационном планировании как при других видах остеомиелита, так и при ДНОАП, доказав свою диагностическую эффективность [22, 23, 24].

Известно, что разобщение процессов ремоделирования кости у больных с ДНОАП при сохранении нагрузки на конечность приводит к изменениям как количества, так и качества костной ткани, что, в свою очередь, еще больше провоцирует снижение прочности трабекулярной массы [19]. Этому способствует снижение синтеза коллагена, нарушение кальциевого обмена и костного ремоделирования [25].

Одновременно с этим перераспределение кровотока в нижних конечностях пациентов с ДНОАП за счет выраженного увеличения его линейной скорости в острой стадии ДНОАП, по сравнению с хронической, способствует усилению остеорезорбтивных процессов [26].

В этом плане реализация открытого Г.А. Илизаровым в 1986 г. закона «влияния адекватности нагрузок и кровоснабжения на формообразовательные процессы» обретает особое значение [27]. Создание функционального покоя пораженного сегмента за счет его стабилизации в системе аппарата внешней фиксации позволяет обеспечить переход из острой в хроническую стадии ДНОАП. При этом немаловажной остается задача сохранения таких условий в течение всего периода фиксации пораженного сегмента в аппарате, до полной консолидации в зоне контакта костной ткани. С этой точки зрения создание стабильной системы АВФ позволит добиться вышеописанного эффекта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Оптическая и денситометрическая плотность костей у больных, страдающих диабетической нейроостеоартропатией Шарко, осложненной хроническим остеомиелитом, существенно снижена в сравнении с нормой.

Применение «спицевых» компоновок аппарата в лечении больных с ДНОАП, осложненной хроническим остеомиелитом и остеопорозом, не обеспечивает достаточных условий для консолидации костей опери- рованного сегмента и увеличивает риск развития нестабильности системы в ранние сроки послеоперационного периода.

Внедрение в систему аппарата стержней-шурупов увеличивает возможность продолжительности фиксации до полной консолидации на стыке костей в зоне вмешательства и обеспечивает функциональную нагрузку на оперированный сегмент у больных в послеоперационном периоде.