Гетеротопическая оссификация коленного сустава

Гетеротопическая оссификация (ГО) — это появление костных пластин в мягких тканях, в норме не имеющих оссификатов. Появление костной ткани в нетипичных местах чаще всего описывается при травматическом повреждении тканей, в т.ч. и после ортопедических операций. Возникновение оссификатов в неповрежденных тканях у пациентов с поражением центральной нервной системы (ЦНС) классифицируется как нейрогенная гетеротопическая оссификация (НГО).

Употребляется несколько терминов, описывающих данную патологию: генерализованная гетеротопическая оссификация, нейрогенная артропатия, не связанный с травмой оссифицирующий миозит (Мyositis ossificans non-traumatica). Термины «кальцификация и оссификация мышцы», а также «оссифицирующий миозит» имеют в большей степени исторический характер; более правильным является термин «гетеротопическая оссификация».

Наиболее часто НГО встречается при спинальной травме, тяжелой черепно-мозговой травме, инсульте, детском церебральном параличе. Согласно современным литературным данным, встречаемость НГО составляет около 11 — 20 % после тяжелой черепно-мозговой травмы и 20 — 53 % после травмы спинного мозга. В то же время при нетравматической миелопатии НГО диагностируется в 6 — 15 % случаев. НГО после тяжелой черепно-мозговой травмы наиболее часто развивается в периартикулярных тканях тазобедренного сустава, несколько реже — локтевого сустава, еще реже в тканях плеча и области колена.

На сегодняшний момент точные причины возникновения ГО неизвестны (не существует единой теории, объясняющей причину возникновения ГО). К факторам риска развития НГО относят: [1] пол — у мужчин ГНО встречается чаще (23% против 10% [у женщин]), [2] молодой возраст (до 30 лет), [3] продолжительное коматозное состояние, [4] наличие пролежней. При сочетании травмы головного мозга и переломов конечностей НГО возникает чаще, чем при изолированной травме головного мозга.

Клинический симптомокомплекс НГО включает: [1] ограничение подвижности сустава, [2] отечность тканей, [3] повышение температуры, [4] болезненность мышц и скомпрометированного сустава. Эктопическая кость формируется обычно в области крупных суставов снаружи от суставной капсулы. Оссификаты локализуются в соединительной ткани между пластами мышц, но не в самих мышцах. Позже развивается анкилоз сустава. Иногда разрастающаяся костная ткань компримирует близлежащие нервы. Для заболевания характерна некоторая стадийность течения в виде нарастания, как правило, на протяжении первых 2-х месяцев после травмы, клинических проявлений и постепенное их стихание. Манифестировавшая симптоматика приводит к ограничению движений в суставе, снижению мобильности пациента и ухудшению качества жизни. В то же время к ограничению движений НГО приводит лишь в 10 — 20% диагностированных случаев.

Диагноз устанавливается на основании [1] клинического синдрома, [2] результатах лабораторного исследования и [3] данных визуализационных методов. Диагностически значимым является повышение в крови уровня щелочной фосфатазы. Для раннего обнаружения эктопической кости в настоящее время используют метод трехфазного сканирования (сцинтиграфия): в области формирования оссификатов в первую фазу исследования наблюдаются локальное усиление кровотока и концентрация в мягких тканях радиоактивных индикаторов. Значимость МРТ подтверждается в ранней диагностике отложения кальция в мышцах и рассматривается как метод выбора для оценки развития заболеваний мышц и сухожилий. Другие визуализационные методы рассматриваются как дополнительные к МРТ. Рентгенография используется как скрининговый метод для выявления ГО, а также переломов и других повреждений костей. Рентгеновская КТ может быть полезна для кросс-секционной оценки аномалий, в том числе, в частности, при диагностике оссифицирующего миозита. Сонография также может применяться для диагностики ГО, но методика зависима от техники и квалификации оператора. В то же время некоторые авторы отмечают значимость рентгеновской КТ-диагностики в ранние сроки заболевания, позволяющей увидеть один из ранних симптомов — «симптом коры», отражающий окостенение по периферии.

Лечение НГО включает назначение [1] медикаментозных средств, [2] лечебной гимнастики, [3] по показаниям — оперативное вмешательство. Из медикаментозных препаратов применяют препараты этидроновой кислоты, уменьшающие частоту и выраженность эктопического костеобразования при минимальных побочных действиях в течение 6 — 9 месяцев (использование бифосфонатов для лечения и профилактики ГО является дискуссионным вопросом). Нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) являются ведущим средством профилактики развития и рецидива ГО. Существует множество данных об эффективности как неселективных ингибиторов ЦОГ-1 и ЦОГ-2 (индометацин, ибупрофен и др.), так и селективных ингибиторов ЦОГ-2 (рофекоксиб, целекоксиб и др.). Важным профилактическим и лечебным средством являются упражнения лечебной гимнастики (пассивные и активные), направленные на сохранение в суставах должного объема движений. Существует широкий спектр точек зрения на ценность и возможность проведения физиотерапии в составе комплексе мер по лечению и профилактике ГО, но убедительных подкреплений какого-либо мнения не существует. В ряде случаев показано оперативное лечение, направленное на удаление либо частичную резекцию оссификата. К осложнениям таких операций относятся кровотечение, инфицирование, а также рецидив оссификации. Рецидивы наблюдаются значительно реже, если операция выполнена после завершения созревания костной ткани. Поэтому оперативные вмешательства выполняют не ранее чем через 12 — 18 месяцев после травмы (показания к оперативному лечению при наличии ГО, и сроки проведения такого лечения остаются спорными). Для предупреждения рецидива после оперативного удаления оссификата иногда применяют лучевую терапию низкими дозами, назначают длительные курсы препаратов этидроновой кислоты. В настоящее время обсуждается вопрос о возможности ингибирования ГО применением препаратов ботулотоксина при развитии ранней спастичности мышц. Подробнее о НГО в следующих источниках:

статья «Нейрогенная гетеротопическая оссификация после тяжелой черепно-мозговой травмы» Антипова Л.Н., Гавриченко С.В., Шонгина Н.Н., Никитин М.В., Дегтярев В.К.; ГБУЗ «Краевая клиническая больница № 2», Краснодар; Филиал ФГУ «РНЦ ВМиК МЗ РФ» санаторно-курортный комплекс «Вулан», Геленджик (журнал «Научный вестник здравоохранения Кубани» 2013) [читать];

статья «Гетеротопическая оссификация крупных суставов при травмах и заболеваниях центральной нервной системы (обзор литературы)» Г.А. Кесян, Р.З. Уразгильдеев, И.М. Дан, И.Г. Арсеньев; ФГБУ «Центральный институт травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова» МЗ РФ (журнал «Кремлевская медицина. Клинический вестник» №4, 2015) [читать];

статья «Гетеротопическая оссификация крупных суставов, как осложнение травм и заболеваний центральной нервной системы (обзор литературы)» Кесян Г.А., Уразгильдеев Р.З., Дан И.М., Арсеньев И.Г., Карапетян Г.С.; ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова» МЗ РФ, Москва (журнал «Вестник Смоленской государственной медицинской академии» №4, 2017) [читать];

статья «Роль МРТ в диагностике и стадировании гетеротопической оссификации тазобедренного сустава на примере клинических случаев» Темникова М.О., Кульнева Т.В.; ЧУ ДПО «ИПКМК», г. Воронеж [читать];

статья «Случай гетеротопической оссификации» О.Г. Зимина, Н.В. Кочергина, Ю.Н. Соловьев, З.И. Токарева, Р.И. Габуния, Н.В. Горлова; НИИ клинической онкологии Российского онкологического научного центра имени Н.Н. Блохина РАМН (журнал «Радиология – практика» №1, 2002) [читать];

статья «Дифференциальная диагностика гетеротопических оссификатов» Епифанова С.В., Сидоренко И.Н. ГБУЗ M «ГКБ № 24 Департамента здравоохранения города Москвы»; Городская клиническая больница, Воронеж (материалы конференции «Лучевая диагностика в онкологии. Новые диагностические лучевые технологии в онкологии» 06-08 ноября 2014) [читать]

Источник

Гетеротопическая оссификация (взгляд на проблему)

Корж А.А., Дедух Н.В. Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко АМН Украины, Харьков

Гетеротопическая оссификация относится к нарушениям, которые гистологически и рентгенологически характеризуются формированием кости (остеоиндукция) в мягких тканях, в норме не имеющих остеогенных свойств. Внескелетная оссификация не может быть отнесена к физиологической и представляет собой патологический процесс [1, 2, 6].

Морфология гетеротопических оссификатов

Гетеротопическое костеобразование привлекает. внимание как клиницистов, так и исследователей. По мнению А.В. Русакова [7], основным условием для возникновения гетеротопической кости является формирование в тканях очага обызвествления. Возле такого очага образуется грануляционная ткань, включающая остеокласты, фибробласты и остеобласты. А.В. Русаков [7] отмечал, что мезенхима содержит клетки, способные к костно-хрящевому образованию. На основе клинико-экспериментальных разработок детальное описание структуры гетеротопических оссификатов было представлено А.А. Коржом [1,2]. Различные формы гетеротопических оссификатов описаны с учетом той материнской ткани, в которой образуется новая кость: оссификация мышцы, сухожилия, связки или суставной капсулы. Прослежено, что обширные оссификаты развиваются в участках формирования гематомы. Во внекостных оссификатах в зависимости от срока развития обнаруживают незрелую волокнистую кость, пластинчатую кость, имеющую характерную остеонную структуру, хондроид.

Наиболее ранние гистологические наблюдения структуры формирующихся оссификатов описаны на 20-й день после травматического повреждения [1,2]. В оссификате обнаруживалась грануляционная ткань, перемежающаяся с остеоидом и молодыми костными трабекулами. Обызвествления костной ткани не отмечено. Это наблюдение свидетельствует о том, что костеобразование может рассматриваться как результат активизации остеогенных потенций клеток грануляционной ткани.

Зачастую на более поздние сроки (2-3 мес.) среди зрелых костных трабекул можно обнаружить очаги хондроида. Отсутствие между ними четких границ свидетельствует о сходных механизмах метаплазии. Наряду с участками остеогенеза, обнаруживаются деструктивные костные трабекулы. Имеют место их атрофия и лизис, остеокластическая резорбция. По поверхности оссификата могут формироваться капсула или очаги склероза, в то время как внутри оссификат представлен губчатой костной тканью. Обычно в длительно существующих оссификатах межтрабекулярные пространства выполнены в основном жировой или ретикулофиброзной тканью, содержащей единичные кровеносные сосуды и клетки.

Экспериментальные исследования на животных по моделированию формирования посттравматических оссификатов, углубленный морфологический анализ материала позволили выделить шесть стадий их развития [2]:

Стадия катаболизма поврежденных тканей.
Стадия накопления пула клеток за счет пролиферации соединительнотканных клеток, а также заноса плюрипотентных клеток стволовых пространств; формирование соединительной ткани.
Стадия образования остеоида.
Стадия минерализации остеоида и образование губчатой костной ткани.
Стадия перестройки и созревания новообразованной кости.
Стадия относительной стабильности (зрелости) оссификата.

Рентгенологическая диагностика

Рентгеновские методы исследования позволяют определить локализацию, величину, форму, структуру, зрелость и взаимоотношения очагов внескелетного гетеротопического образования с прилежащими тканями.

При травмах, сопровождающихся формированием выраженной гематомы, признаки оссификации появляются на 20-30 день, иногда позже. На рентгенограмме определяется едва заметная облачковидная тень оссификата в виде одиночного островка или нескольких неясно очерченных бесформенных, бесструктурных пятен. С течением времени тень становится более плотной, островки, сливаясь, формируют бесструктурные, но очерченные контуры оссификата. К 6-8 неделе после травмы оссификат имеет структурный рисунок костной ткани. Участки обызвествления характеризуются тем, что костная ткань в них формируется медленно, постепенно, в течение нескольких месяцев и лет. Течение и интенсивность процессов перестройки оссификата зависят от величины оссификата, его участия в передаче силовых напряжений и нагрузок при функции конечности, его взаимоотношений с близлежащей костью. Характерным для всех видов травматических оссификатов является формирование на их поверхности склеротической зоны-тонкого слоя более плотной кости. Формирование этой зоны свидетельствует, что оссификат «созрел». «Созревание» оссификата обычно заканчивается не раньше 3-6 месяцев после травмы. Рентгенологически проявляется четкая костная структура, склеротические зоны утолщаются по поверхности. Может иметь место сращение оссификата с костью. Вблизи основного участка гетеротопического остеогенеза могут наблюдаться добавочные островки, рентгенологически аналогичные структуре основного участка оссификации. Итак, травматический оссификат приобретает постепенно все основные признаки скелетной кости. По поверхности оссификата формируется кортикальный слой, в центре оссификата — губчатая костная ткань.

Оссифицирующаяся гематома

Отличительным признаком оссифицирующейся гематомы является округлая или овальная форма, относительно равномерное окостенение. Организующаяся гематома не всегда окостеневает полностью, может иметь место лишь ее частичное окостенение.

Оссификация мышц

Размеры и форма окостенений в мышцах бывают различные, обычно оссификат имеет неправильную ветвистую форму, иногда состоит из нескольких частей, соединяющихся тонкими перемычками. Оссификаты, возникающие в мышцах после массивного ушиба, на рентгенограммах обычно имеют вид перистых напластований на кость. Из-за многочисленных просветлений в их толще они напоминают кружевную ткань. Подобные формы оссификатов могут быть ошибочно приняты за остеосаркому.

Оссификация сухожилий, связок и суставной капсулы

В сухожилиях оссификаты в основном располагаются в зоне сосредоточенного действия сил мышечного натяжения. Формирующиеся костные трабекулы располагаются по направлению действия сил мышечного натяжения.

Характерно, по рентгенологической картине, окостенение тканей суставной капсулы, которое имеет место при застарелых вывихах крупных суставов. Окостенению подвергается та часть капсулы и перикапсулярных тканей, которая испытывает давление вывихнутого суставного конца кости. Рентгенологически определяется узкая тень, охватывающая в виде дуги вывихнутый суставной конец.

Наиболее трудны в диагностике гетеротопические оссификаты, развитие которых происходит через стадию предварительного обызвествления. Они не отличаются определенной стадийностью и характерными рентгенологическими особенностями.

Факторы риска

На сегодняшний день не существует единой теории, объясняющей причину возникновения гетеротопических оссификатов.

Еще в 1959 году К.Д. Логачев [5] отмечал, что гетеротопическое окостенение мягких тканей может иметь место при различных органических повреждениях нервной системы: травмах спинного мозга, сирингомиелии, энцефалитах, миелитах и миеломах, повреждениях и заболеваниях периферических нервов и др. Эти наблюдения послужили основой предположения, что в генезе посттравматических оссификатов ведущую роль может играть то или иное нарушение нервной системы. Так, случаи миелопатии сопровождались оссификацией желтой связки [9. 19]. Развитие оссификатов зафиксировано при травмах головного мозга [17].

Формирование гетеротопических оссификатов может быть связано с мышечно-скелетной травмой, оперативным вмешательством (артропластика сустава, замещение межпозвонковых дисков искусственными и др.) [20, 25. 28]. Гетеротопическая оссификация может возникнуть спонтанно и в таких случаях ее относят к идиопатической [11,17].

Возможные механизмы развития внескелетного остеогенеза

Основным механизмом развития внескелетного остеогенеза является остеоиндукция.

Остеоиндукция — это модуляция экспрессии генов неспецифических соединительнотканных клеток-предшественников и их направленная дифференциация в остеопрогениторные. В качестве фактора, индуцирующего остеогенез, выступают костные морфогенетические белки (КМБ), такие как КМБ-2, КМБ-3, КМБ-4, КМБ-6. Они способствуют дифференцировке мезенхимальных клеток в остеобласты и стимулируют пролиферацию клеток. Важную роль играет рекомбинантный костный морфогенетический белок-2 ( rh КМБ-2). Доказано, что через 21 день после инъекции в неостеогенные ткани (в мышцу, возле мышцы, подкожно и в жировую ткань) этого белка в низкой концентрации (5 мкг) крысам линии Вистар имело место формирование во всех областях гетеротопических оссификатов [23]. Этот факт был подтвержден рентгенологическими, гистологическими и биохимическими методами исследований. Установлено, что в сформированных гетеротопических оссификатах активность щелочной фосфатазы и содержание кальция были значительно выше, чем у животных контрольной группы.

В экспериментах на мышах доказано, что костный морфогенетический белок-4 (КМБ-4) в условиях in vivo и in situ может индуцировать в скелетной мышце эктопическое формирование кости [16]. Аналогичные качества зафиксированы и для костного морфогенетического белка 3 b (КМБ-3 b ) [15].

Исследовали функцию костного морфогенетического белка-2 (ВМР-2) в оссификации связок позвоночника. С этой целью суммарная РНК была выделена из культивированных клеток связок позвоночника у пациента с гетеротопической оссификацией и проведен анализ информационной РН К, ответственной за синтез ВМР-2. Экзогенный ВМР-2 увеличивал активность щелочной фосфатазы в клетках связок позвоночника у пациентов с гетеротопической оссификацией [29]. Авторы сделали вывод, что ген ВМР-2 экспрессируется в клетках связок больных с гетеротопической оссификацией. а экзогенный ВМР-2 стимулирует остеогенную дифференцировку сухожильных клеток. Авторами сделан вывод, что экспрессия гена ВМР-2 может служить показателем развития гетеротопического остеогенеза в тканях связок.

Кроме того, выявлено, что ВМР-2 может способствовать гетеротопической оссификации в дегенеративно измененных скелетных мышцах [14].

В гетеротопических оссификатах желтой связки обнаружены присутствие морфогенетического белка хрящевого происхождения ( CDMP -1) и экспрессия его гена [21]. Этот белок и информационная РНК, программирующая его биосинтез, были локализованы только в веретенообразных клетках и в хондроцитах желтой связки в области оссификации. Они не определялись в клетках неоссифицированных участков.

Имеется наблюдение, в котором показано, что в гетеротопических оссификатах связок позвоночника имеет место увеличение простагландин-12-синтетазы, индуцируемой механическими напряжениями [22]. В этих оссификатах увеличивается на 240% биосинтез информационной РНК, концентрация дибутурил-цАМФ и на 200% щелочной фосфатазы как маркера остеогенной дифференцировки, в то время как в клетках, прилежащих к оссификатам, их повышения не зафиксировано. На основе представленных данных можно предположить, что остеогенная дифференцировка клеток связок зависит от системы простагландин-12/цАМФ.

В последние годы обнаружен ген hcs 24, идентифицированный к соединительнотканному ростовому фактору ( CTGF ). В культуре клеток, полученных из гетеротопических оссификатов передней длинной связки позвоночника человека и инкубированных в присутствии рекомбинантного человеческого CTGF / hcs 24, было выявлено, что он играет не только важную роль в оссификации передней длинной связки, но и индуцирует остеогенез в клетках, расположенных вне области оссификата [30].

В культуре клеток были изучены остеогенные свойства клеток передней длинной связки позвоночника с областью гетеротопической оссификации и у больных со спондилолизом [12]. Установлено, что под действием витамина D , в клетках оссифицированной связки имел место биосинтез остеокальцина. У больных со спондилолизом клетки эту способность не приобретали. Эти данные свидетельствуют о том, что в условиях гетеротопической оссификации клетки связок приобретают остеобластический фенотип.

Экспериментальные исследования на мышах, у которых индуцирован дефицит бигликана и фибромодулина — малых богатых лейцином протеогликанов. ответственных за регуляцию формирования матрикса, продемонстрировали формирование гетеротопических оссификатов в сухожилиях [8].

В последние годы в свете представлений о регенеративной медицине необходимо учитывать роль стволовых полипотентных клеток, которые могут дифференцироваться в различных направлениях и заполняют стволовые пространства органов и тканей [3, 4]. В костном мозге имеются полипотентные стромальные клетки, занос которых, в условиях травматического повреждения или оперативного вмешательства, может явиться условием для формирования гетеротопических оссификатов. Одним из условий формирования оссификата является экспрессия гена остеогенного транскрипционного фактора Runx 2/ Cbfa -1 [13]. В культуре тканей были проверены два теоретических предположения: первое — могут ли клетки из кости или мышцы и фасций (два клеточных типа) способствовать формированию оссификатов [10]. Второе: выявить роль стромальных клеток, индуцированных травматическим повреждением или во время операции (одна клетка + фактор), в возникновении оссификата. Авторами доказана правомочность существования двух теорий.