Асептический некроз (остеонекроз) головки бедренной кости: подходы к диагностике и терапии данного заболевания

Асептический некроз головки бедренной кости представляет собой разновидность асептического остеонекроза, обусловленного нарушением кровоснабжения проксимального отдела бедренной кости, что приводит к гибели остеоцитов. Этиология остеонекроза сложна и обусловлена многочисленными факторами, наиболее значимыми из которых являются травмы, употребление стероидов и алкоголь. Диагностика и определение стадии основываются на визуализации, включая МРТ на любой стадии и обзорной рентгенографии при более поздних стадиях поражения. Единственным окончательным методом лечения является тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава, хотя для замедления прогрессирования используются многочисленные методы лечения, включая бисфосфонаты и декомпрессию ядра, фармакотерапия. Знания об этиологии, патогенезе, методах диагностики и лечения помогут практикующим врачам своевременно выявить и назначить оптимальное лечение при развитии остеонекроза головки бедренной кости, снизив при этом риск инвалидизации пациента.

Ключевые слова: остеонекроз бедренной кости, асептический некроз головки бедренной кости, тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава, декомпрессия ядра.

Цель: провести обзор литературы, посвященной асептическому некрозу головки бедренной кости.

Материалы и методы: открытые источники из баз данных PubMed, Cochrane Library, Scopus.

Введение

Около 1830 года Жан Крювейье, французский анатом и патологоанатом, описал некроз головки бедренной кости как позднее осложнение травмы бедра. Он предположил, что причиной некроза было повреждение сосудов [1]. В начале и середине 20 века были выявлены различные нетравматические факторы, индуцирующие заболевание или участвующие в его развитии. Эту болезнь называли аваскулярным некрозом, ишемическим некрозом или асептическим некрозом головки бедренной кости. В 1992 году Комитет по номенклатуре и стадиям Ассоциации исследований костного кровообращения (ARCO) согласился использовать «остеонекроз» в качестве единой терминологии для некротических поражений головки бедренной кости.

Нетравматический остеонекроз головки бедренной кости (ОГБК) обычно поражает взрослых моложе 50 лет. В США ежегодно этим заболеванием заболевают более 10 000 новых пациентов, и на него приходится до 10 % общего числа эндопротезирований тазобедренного сустава [2]. В Южной Корее годовая заболеваемость ОГБК увеличилась с 9870 в 2002 году до 18691 в 2006 году [3]. Годовой уровень заболеваемости в Японии составил 1,91/100 000, а годовая заболеваемость, по оценкам, составила более 2 400 в исследовании с 2010 по 2013 год [4]. В Китае совокупное число пациентов с ОГБК достигло 8,12 миллиона в 2013 году [5].

Причины остеонекроза головки бедренной кости

Остеонекроз возникает из-за нарушения кровотока или доставки кислорода в кость, хотя симптомы возникает в основном не на стадии ишемии, а после формирования некротического очага. При остеонекрозе образование кости остеобластами не может соответствовать резорбции кости остеокластами. Этот дисбаланс ремоделирования не заменяет адекватно некротизированную кость, оставляя очаг патологической костной ткани [6].

Привести к формированию остеонекроза могут разнообразные факторы:

1. Травма: наиболее распространенная причина, которая связана с нарушением кровотока и гибелью остеоцитов. Травматический ОГБК достигает 14,3 % среди всех случаев заболевания [7]. При переломе головки бедренной кости III-IV ст. по Гаден развивается высокий риск остеонекроза (частичное или полное смещение) и требуется рассмотрение вопроса об артропластике. При межвертельных переломах риск развития остеонекроза низкий — менее 1 % спустя год от травмы. Высокий риск остеонекроза при переломе субкапитальной области шейки бедренной кости. Использование крупных имплантатов для фиксации при переломе, канюлированных винтов снижает васкуляризацию и повышает риск развития ОГБК.
2. Глюкокортикостероиды: способствуют дифференцировке мезенхимальных стволовых клеток в адипоциты, также вызывают гипертрофию адипоцитов за счет увеличения внутриклеточного синтеза липидов. Увеличение количества и объема жировых клеток костного мозга вызывает внутрикостную гипертензию в проксимальном отделе бедренной кости, за счет чего сжимаются венозные синусоиды, происходит внутрисосудистое свертывание крови. Затем блокируется артериальный кровоток и возникает ишемия головки бедренной кости. В некротизированной кости происходит стрессовый перелом с последующим коллапсом головки бедренной кости и артритом бедра. При приеме высоких доз стероидов риск развития остеонекроза увеличивается в 2 раза при достижении кумулятивной дозы более 10 г, в то время как увеличение суточной дозы на 10 мг не приводит к увеличению риска остеонекроза [8]. В других исследованиях сообщается о частоте развития ОГБК в 6,7 % при дозе кортикостероидов >2 г в день эквивалентно преднизолону. Каждые дополнительные 10 мг/день увеличивали частоту остеонекроза на 3,6 %.
3. Алкоголь: приводит к увеличению уровня липидов, увеличивая тем самым риск жировой эмболии, приводящей к окклюзии сосудов. Кроме того, повышенное содержание липидов в сыворотке может вызвать закупорку костного мозга, повышение внутрикостного давления и снижение кровотока [9]. Алкоголь провоцирует гибель остеоцитов за счет увеличения внутриклеточного отложения триглицеридов, что приводит к пикнозу остеоцитов подобно кортикостероидам, а также за счет снижения остеогенеза и стимулирования дифференцировки стромальных клеток в адипоциты. Кроме этого, алкоголь повышает уровень стероидов в крови, способствует гибели остеоцитов. У людей, употребляющих свыше >400 мл этанола в день риск остеонекроза увеличивается в 11 раз [10].
4. Гиперлипидемия: приводит к нарушению кровообращения, жировой эмболии и повышению внутрикостного давления.
5. Системная красная волчанка (СКВ): механизм развития связан с употреблением кортикостероидов, протромботическим эффектом антифосфолипидных антител. При развитии СКВ с детства остеонекроз развивается у 6–8,4 % пациентов, хотя у большинства он развивался только после полового созревания [11].
6. Серповидно-клеточная анемия: остеонекроз развивается у 2–4,5 % больных. Это связано с повышенной вязкостью крови из-за высокого уровня гемоглобина, а также с преципитацией гемоглобина S в средах с низким содержанием кислорода и дальнейшей вазоокклюзией и ишемией кости.
7. Болезнь Гоше: остеонекроз встречается у 30 % больных. Клетки Гоше препятствуют кровотоку, повышают внутрикостное давление, поскольку они накапливаются в жировом костном мозге, могут выделять цитокины, активирующие остеокласты, которые нарушают баланс формирования и резорбции кости.
8. Декомпрессионная болезнь (часто у водолазов): при быстрой декомпрессии в кровотоке образуются пузырьки, поскольку растворенный азот выходит из раствора. Высокая растворимость азота в жировых тканях делает костный мозг особенно восприимчивым, вызываю окклюзию сосудов.
9. Острый лимфобластный некроз: остеонекроз развивается у 71,8 % [12]. Чаще развивается у пациентов подросткового возраста. Более высокая частота остеонекроза у пациентов, получавших трансплантацию гемопоэтических стволовых клеток, по сравнению с пациентами, получившими только химиотерапией (6,8 % против 1,4 %) [13]. Использования для лечения лейкоза стероидов, метотрексата и аспарагиназы повышают риск развития остеонекроза.
10. Трансплантация из-за необходимости в иммуносупрессии стероидами. Исследование также показало, что частота остеонекроза снизилась с 20 % до менее 5 % при введении циклоспорина и уменьшении использования стероидов [14].
11. ВИЧ: риск развития в 3 раза выше, чем в популяции [15], что вероятно связано с приемом антиретровирусных препаратов.
12. Генетическая предрасположенность: возможная причина в мутации гена коллагена типа II, мутации фактора V и протромбина, генах рецепторов глутамата. Однако точная причина не выяснена.

Диагностика

Ранние стадии ОГБК часто протекают бессимптомно. Либо могут проявляться болью, иррадиирующей из бедра или паха, ограниченным диапазоном движений в суставе при физическом осмотре. Диагностика остеонекроза в первую очередь основана на визуализации, хотя осмотр и сбор анамнеза важны. Рекомендована рентгенограмма в прямой и боковой проекции в позе лягушки. Классическая рентгенография может показать субхондральную рентгенопрозрачность, называемую «знак полумесяца», указывающую на субхондральный коллапс [17]. Но на ранних стадиях с минимальной площадью поражения изменения могут быть не обнаружены.

Более точные методы — МРТ (диффузионно-взвешенная МРТ, перфузионную МРТ с гадолинием). Критическими прогностическими факторами являются отек костного мозга в проксимальном отделе бедренной кости и суставной выпот. Т1-взвешенные изображения показывают ограниченную субхондральную линейную форму с низкой интенсивностью сигнала, тогда как Т2 демонстрирует знак двойной линии [18]. Однако МРТ нельзя использовать после фиксации перелома металлическими имплантатами.

В мире используются несколько систем классификации ОГБК. Классификация Фикат выделяет 4 стадии ОГБК в зависимости от степени поражения головки. Система Пенсильванского университета Стейнберга позволяет различать легкую (<15 % рентгенологическое поражение головки бедренной кости), среднетяжелую (15–30 % поражение головки бедренной кости) и тяжелую (>30 % поражение головки бедренной кости) стадии [19]. Также применяется система Ассоциации исследований кровообращения костной системы (ARCO), классификация Японского следственного комитета, система Штейнбергаи и модифицированная классификация Кербула.

Лечение

Консервативное лечение ОГБК направлено на улучшение функции бедра, предотвращение коллапса головки бедренной кости, облегчение боли и задержку некротических изменений. В основном применяется на ранних стадиях заболевания (стадиям 0 и 1 по шкале Стейнберга) у пациентов без травм в анамнезе. Для снижения нагрузки на сустав используются трости, костыли или ходунки.

Имеются некоторые доказательства спонтанного разрешения небольших очагов остеонекроза на ранних стадиях. Однако выжидательная тактика не рекомендована.

Фармакотерапия на ранних стадиях предполагает прием антикоагулянтов, статинов, вазодилататоров, бисфосфонатов, ацетилсалициловой кислоты [20].

Бисфосфонаты ингибируют активность остеокластов и уменьшают метаболизм в костной ткани, предотвращая в ней фиброз. Терапия статинами может ингибировать вызванный кортикостероидами адипогенез и ОГБК. При одновременном приеме стероидов и статинов риск ОГБК снижается [21]. Улучшение рентгенологической и клинической картины на ранних стадиях ОГБК наблюдается при приеме илопроста, эноксапарина.

Было опубликовано несколько исследований, включающих экстракорпоральную ударно-волновую терапию (ЭУВТ) при ОГБК, механизм действия которой заключается в стимуляции активности остеобластов, что приводит к увеличению плотности костей в области таза [21]. Руссо и др. заявили, что ЭУВТ на ранних стадиях более эффективна, чем декомпрессия ядра и трансплантация [22]. Гипербарическая оксигенотерапия увеличивает концентрацию внеклеточного кислорода и уменьшает внутрикостную гипертензию и отек костей.

Суставсохраняющие операции в основном они предназначены для молодых пациентов на предколлапсной стадии заболевания.

Декомпрессия ядра — процедура, которая заключается в сверлении отверстий в головке бедренной кости, что снижает внутреннее давление и создает пространство для новых кровеносных сосудов [23].

Для заполнения некротической области головки бедренной кости используются неваскуляризированные костные трансплантаты, полученные из различных частей тела (например, аутотрансплантат большеберцовой кости, аутотрансплантат малоберцовой кости или аллотрансплантат). Васкуляризированная пластика улучшает субхондральную архитектуру, а также восстанавливает кровообращение в поврежденном участке головки бедренной кости. В этом методе используется часть малоберцовой кости с питательной артерией. Трансплантат вводят в декомпрессионный стержень с одновременным анастомозированием трансплантата с латеральной огибающей бедренной артерией. Этот метод рекомендуется для лечения пациентов с суставным коллапсом <3 мм и поражением головки бедренной кости <50 %, однако операция выполняется всего нескольких центрах в мире [24].

Целью остеотомии является перераспределение некротизированной ткани головки бедренной кости из несущей области и замена ее частью здоровой ткани. Однако, несмотря на защиту несущей области от коллапса, перенесенная некротическая область может вызвать нестабильность суставов и артритические изменения [25].

Использование мезенхимальных стволовых клеток направлено на инициацию процесса реваскуляризации и регенерирования костной ткани [26]. Ученые утверждают, что новая сосудистая сеть может развиваться спустя полгода терапии.

Шлифовка пораженного сустава является наиболее минимальным вариантом при запущенном остеонекрозе и предполагает замену суставной поверхности искусственными материалами для сохранения естественной анатомии. Однако из-за осложнений, связанных с материалами, и риска прогрессирования некроза больше не используется.

На поздней стадии, при значительном коллапсе головки бедренной кости, потери функции бедра и сильной боли показано тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава. Будущий коллапс более вероятен при увеличении объема поражения, некрозе >40 % несущей поверхности и некрозе радиан >200–250 [27]. Отличные результаты показало тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава с использованием вкладышей из полиэтилена с высокой степенью поперечной сшивки или подшипников керамика-керамика [28].

Выводы:

Остеонекроз головки бедренной кости является частой причиной инвалидизации пациентов в возрасте от 20 до 40 лет и может быть осложнением хирургического лечения переломов головки бедренной кости. Менее редкой, но распространенной причиной остеонекроза являются злоупотребление алкоголем и прием кортикостероидов. Тактика лечения во многом зависит от стадии заболевания, что визуализируется на МРТ, ведь на рентгенограммах на ранних стадиях изменения могут отсутствовать. На ранних стадиях применяется медикаментозное лечение статинами, бифосфонатами, антикоагулянтами, вазодилататорами, экстракорпоральная ударно-волновая терапия и органосохраняющие хирургические методики (декомпрессия ядра, использование костных трансплантатов, остеотомия), терапия стволовыми клетками. При развитии коллапса ГБК показано тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава.

Литература:

1. Dubois EL, Cozen L. Avascular (aseptic) bone necrosis associated with systemic lupus erythematosus. JAMA. 1960;174(8):966–971.
2. Mont MA, Cherian JJ, Sierra RJ, Jones LC, Lieberman JR. Nontraumatic osteonecrosis of the femoral head: Where do we stand today? A ten-year update. J Bone Joint Surg Am. 2015;97(19):1604–1627.
3. Kang JS, Park S, Song JH, Jung YY, Cho MR, Rhyu KH. Prevalence of osteonecrosis of the femoral head: a nationwide epidemiologic analysis in Korea. J Arthroplasty. 2009;24(8):1178–1183.
4. Ikeuchi K, Hasegawa Y, Seki T, Takegami Y, Amano T, Ishiguro N. Epidemiology of nontraumatic osteonecrosis of the femoral head in Japan. Mod Rheumatol. 2015;25(2):278–281.
5. Zhao DW, Yu M, Hu K, Wang W, Yang L, Wang BJ, et al. Prevalence of nontraumatic osteonecrosis of the femoral head and its associated risk factors in the Chinese population: results from a nationally representative survey. Chin Med J (Engl) 2015;128(21):2843–2850.
6. Shah KN, Racine J, Jones LC, Aaron RK: Pathophysiology and risk factors for osteonecrosis. Curr Rev Musculoskelet Med 2015;8:201–209.
7. Slobogean GP, Sprague SA, Scott T, Bhandari M: Complications following young femoral neck fractures. Injury 2015;46:484–491.
8. Mont MA, Pivec R, Banerjee S, Issa K, Elmallah RK, Jones LC: High-dose corticosteroid use and risk of hip osteonecrosis: Meta-analysis and systematic literature review. J Arthroplast 2015;30:1506–1512.e5.
9. Seamon J, Keller T, Saleh J, Cui Q: The pathogenesis of nontraumatic osteonecrosis. Arthritis 2012;2012:601763.
10. Matsuo K, Hirohata T, Sugioka Y, Ikeda M, Fukuda A: Influence of alcohol intake, cigarette smoking, and occupational status on idiopathic osteonecrosis of the femoral head. Clin Orthop Relat Res 1988;234:115–123.
11. Yang Y, Kumar S, Lim LS, Silverman ED, Levy DM: Risk factors for symptomatic avascular necrosis in childhood-onset systemic lupus erythematosus. J Rheumatol 2015;42:2304–2309.
12. Kawedia JD, Kaste SC, Pei D, et al.: Pharmacokinetic, pharmacodynamic, and pharmacogenetic determinants of osteonecrosis in children with acute lymphoblastic leukemia. Blood 2011;117:2340–2347.
13. Girard P, Auquier P, Barlogis V, et al.: Symptomatic osteonecrosis in childhood leukemia survivors: Prevalence, risk factors and impact on quality of life in adulthood. Haematologica 2013;98:1089–1097.
14. Hedri H, Cherif M, Zouaghi K, et al.: Avascular osteonecrosis after renal transplantation. Transpl Proc 2007;39:1036–1038.
15. Mehta P, Nelson M, Brand A, Boag F: Avascular necrosis in HIV. Rheumatol Int 2013;33:235–238.
16. Moya-Angeler J, Gianakos AL, Villa JC, Ni A, Lane JM: Current concepts on osteonecrosis of the femoral head. World J Orthop 2015;6:590–601.
17. Barney J., Piuzzi N. S., Akhondi H. Femoral Head Avascular Necrosis. StatPearls; Treasure Island, FL, USA: 2022.
18. Murphey M. D., Foreman K. L., Klassen-Fischer M. K., Fox M. G., Chung E. M., Kransdorf M. J. From the radiologic pathology archives imaging of osteonecrosis: Radiologic-pathologic correlation. Radiographics. 2014;34:1003–1028. doi: 10.1148/rg.344140019.
19. Steinberg M. E., Hayken G. D., Steinberg D. R. A quantitative system for staging avascular necrosis. J. Bone Jt. Surg. Br. 1995;77:34–41. doi: 10.1302/0301–620X.77B1.7822393.
20. Sen R. K. Management of avascular necrosis of femoral head at pre-collapse stage. Indian J. Orthop. 2009;43:6–16. doi: 10.4103/0019–5413.45318.
21. Pritchett J. W. Statin therapy decreases the risk of osteonecrosis in patients receiving steroids. Clin. Orthop. Relat. Res. 2001;386:173–178. doi: 10.1097/00003086–200105000–00022. Wang C. J., Cheng J. H., Huang C. C., Yip H. K., Russo S. Extracorporeal shockwave therapy for avascular necrosis of femoral head. Int. J. Surg. 2015;24 Pt B:184–187. doi: 10.1016/j.ijsu.2015.06.080.
22. Russo S., Sadile F., Esposito R., Mosillo G., Aitanti E., Busco G., Wang C.-J. Italian experience on use of E. S. W. therapy for avascular necrosis of femoral head. Pt BInt. J. Surg. 2015;24:188–190. doi: 10.1016/j.ijsu.2015.11.038.
23. Salas A. P., Mazek J., O’Donnell J., Mendez-Perez E., Brizuela-Ventura M., Velasco-Vazquez H. A., Meza F. Hip Arthroscopy and Core Decompression for Avascular Necrosis of the Femoral Head Using a Specific Aiming Guide: A Step-by-Step Surgical Technique. Arthrosc. Tech. 2021;10:e2775–e2782. doi: 10.1016/j.eats.2021.08.015.
24. Petek D., Hannouche D., Suva D. Osteonecrosis of the femoral head: Pathophysiology and current concepts of treatment. EFORT Open Rev. 2019;4:85–97. doi: 10.1302/2058–5241.4.180036.
25. Moya-Angeler J., Gianakos A. L., Villa J. C., Ni A., Lane J. M. Current concepts on osteonecrosis of the femoral head. World J. Orthop. 2015;6:590–601. doi: 10.5312/wjo.v6.i8.590.
26. Wang C., Wang Y., Meng H. Y., Yuan X. L., Xu X. L., Wang A. Y., Guo Q., Peng J., Lu S. Application of bone marrow mesenchymal stem cells to the treatment of osteonecrosis of the femoral head. Int. J. Clin. Exp. Med. 2015;8:3127–3135.
27. Chen L, Hong GJ, Fang B, et al.: Predicting the collapse of the femoral head due to osteonecrosis: From basic methods to application prospects. J Orthop Transl 2017;11:62–72.
28. Kamath AF, Prieto H, Lewallen DG. Alternative bearings in total hip arthroplasty in the young patient. Orthop Clin North Am. 2013;44(4):451–462.