Измененная механика суставов и биологический ответ при остеоартрите коленных суставов. (AMB-OK)

Остеоартрит (ОА) выделяется как наиболее распространенное заболевание суставов. Он проявляется прогрессирующей деградацией суставного хряща, ростом новой костной ткани и часто пролиферацией синовиальной ткани, что приводит к боли и нарушению функциональности сустава, в конечном итоге приводя к инвалидности. У 83% пациентов с ОА поражается колено, что ограничивает людей от участия в физической активности, что прокладывает путь для возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, ожирения и диабета. Неправильное выравнивание нижней конечности (варусные или вальгусные колени) признано фактором риска возникновения и прогрессирования остеоартрита. Эти нарушения выравнивания нижних конечностей существенно влияют на распределение нагрузки по суставной поверхности коленного сустава, и дисбаланс нагрузки вызывает более ранний износ наиболее нагруженного отдела. Высокая большеберцовая остеотомия (ВБО) — это хирургическая техника, которая позволяет перенести нагрузку с пораженной области на другие области с интактным хрящом. Подобно ВБО, ортезы выравнивают нижнюю конечность без необходимости хирургического вмешательства. Эти корректирующие методы лечения рекомендуются для самой молодой группы пациентов, так как позволяют им оставаться активными, в отличие от тотального эндопротезирования коленного сустава (ТЭКС). Однако долгосрочная выживаемость ВБО составляет от 40% до 85%, а данные о долгосрочной эффективности ортезов ограничены. Конкретные причины неудач плохо изучены, но, вероятно, связаны с неправильной коррекцией, поскольку перекоррекция может привести к нестабильности, а недостаточная коррекция может не облегчить симптомы, и в литературе нет консенсуса относительно оптимального объема. До сегодняшнего дня влияние ортезов и ВБО на микроструктуру субхондральной кости и хряща недостаточно изучено. Исследование этих аспектов для лучшего понимания неудач лечения становится все более важным, поскольку ожидается, что глобальная распространенность коленного ОА увеличится со старением населения.

Ремоделирование кости происходит как следствие значительного изменения условий нагрузки, вызванного лечением, но временные рамки и степень, в которой это происходит, неизвестны. Качество кости обычно оценивается с помощью двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DXA), которая способна обнаруживать 2D-изменения минеральной плотности кости, но не подходит для измерения региональных различий в микроструктуре кости. Высокоразрешающая периферическая количественная компьютерная томография (HR-pQCT) является широко распространенной техникой визуализации в исследовательском контексте. Она позволяет проводить 3D-измерения, и было доказано, что она может точно количественно оценить ремоделирование кости в области запястья. Однако HR-pQCT имеет низкую клиническую применимость из-за длительного времени сканирования и небольшого поля зрения, что не позволяет визуализировать центральные участки, такие как колено. Фотонно-счетная компьютерная томография (PCCT) — одно из последних достижений в технике КТ, с разрешением, сравнимым с HR-pQCT, но с более высокой клинической применимостью. Было показано, что PCCT подходит для обнаружения костного обмена таким же образом, как и HR-pQCT, позволяя напрямую характеризовать микроструктуру в колене.

Несмотря на обширные исследования in vitro и in vivo, остается неясным, как взаимодействуют изменения в составе и структуре хряща, происходящие во время дегенерации хряща. Была разработана in silico модель для исследования причинных механизмов, с помощью которых локальная механическая среда поврежденного хряща вызывает дегенерацию хряща. Прогнозы модели показали хорошее согласие с предыдущими экспериментальными наблюдениями, однако более обширная валидация с данными in vivo позволила бы исследовать более физиологические условия.