Blauzdikaulio struktūrinių ir medžiagų savybių pokyčiai pacientams, turintiems nugaros smegenų pažeidimus | nugaros smegenys

Blauzdikaulio struktūrinių ir medžiagų savybių pokyčiai pacientams, turintiems nugaros smegenų pažeidimus | nugaros smegenys

Anonim

Anotacija

Studiju dizainas:

Skerspjūvio tyrimas.

Tikslai:

Išmatuoti stuburo smegenų sužalotų pacientų struktūrinių ir materialinių savybių pokyčius skirtingose ​​blauzdikaulio vietose, naudojant periferinę kiekybinę kompiuterinę tomografiją (pQCT).

Nustatymas:

Ortopedinių tyrimų centras (JK).

Metodai:

Buvo išmatuotas trisdešimt vienas tiriamasis asmuo - aštuoni su ūminiu stuburo smegenų pažeidimu (devyni), devyni pacientai - su lėtiniu nugaros smegenų pažeidimu ir keturiolika kontrolinių kūno dalių. pQCT nuskaitymai buvo atlikti 2% (proksimalinis), 34% (diafizinis) ir 96% (distalinis) išilgai blauzdikaulio nuo blauzdikaulio plokščiakalnio. Buvo apskaičiuoti kaulų struktūriniai matai ir visuose trijuose lygiuose išmatuotas tūrinis kaulų mineralų tankis (vBMD). Raumenų skerspjūvio plotas buvo matuojamas diafizės lygiu.

Rezultatai:

Žievės kaule struktūriškai buvo pokyčių; atliekant diafizę, skerspjūvio forma pasikeitė, kad būtų mažesnis atsparumas AP lenkimui, o žievės apvalkalo skerspjūvio plotas sumažėjo tiek proksimaliniu, tiek atstumu. Buvo atitinkamų vBMD pokyčių priekinėje žievės diafizės dalyje, taip pat proksimaliniame ir distaliniame trabekuliniame kaule. Raumenų pokyčiai įvyko greičiau nei kaulų pokyčiai.

Išvada:

Visuose trijuose blauzdikaulio lygiuose lėtiniu ŠKL sergančiais pacientais buvo aiškūs struktūros ir medžiagos pokyčiai. Šie pokyčiai atitiko specifines adaptacijas sumažintoms vietinėms mechaninėms apkrovos sąlygoms. Norint įvertinti lūžių riziką SCI ir stebėti terapinių intervencijų poveikį, be trabekulinio kaulo mineralinio tankio, reikia įvertinti ir kaulų struktūrą.

Įvadas

Nugaros smegenų sužalojimu (SCI) sergantiems pacientams kaulai netenka mažesnio sužalojimo lygio. 1, 2 Kaulų nykimo greitis yra greitas per pirmuosius 2 metus, tačiau galutinai pasiekiama nusistovėjusi pusiausvyrinė būsena. Kaulų masės sumažėjimas yra susijęs su padidėjusia lūžių rizika, o LKA sergantiems pacientams lūžio rizika padidėja maždaug dvigubai, palyginti su kontrolinėmis grupėmis. Dėl to buvo ištirti ir farmakologiniai, ir nefarmakologiniai būdai, kaip sumažinti kaulų retėjimą ir lūžių riziką. 3, 4

Kaulų pokyčiams po SCI tirti buvo naudojama tiek dvigubos energijos rentgeno spinduliuotės absorbcijos (DXA), tiek periferinė kiekybinė kompiuterinė tomografija (pQCT). 5, 6, 7 Nors stuburo juosmeninėje dalyje, proksimaliniame šlaunikaulyje ir distaliniame spindulyje yra didelių DXA reikšmių duomenų bazių, daugumai LKA pacientų lūžių įvyksta distalinis šlaunikaulis arba proksimalinis blauzdikaulis; Tai nėra svetainės, kurias paprastai nuskaito DXA, todėl nėra didelės valdiklių duomenų bazės. Pateikti pQCT duomenys apie distalinį blauzdikaulio 6, 8, bet ne kartu su duomenimis apie proksimalinį blauzdikaulį, kuris yra labiau paplitusi lūžių vieta SCI pacientams. Siūloma, kad kaulų mineralas turėtų būti matuojamas ties keliu, 3 ir Rittweger et al. išmatuotos keturios vietos aplink kelį, dvi distaliniame šlaunikaulyje ir dvi - proksimaliniame blauzdikaulyje. 9

Vietose, kur galima naudoti pQCT, yra svarbūs šios technikos naudojimo pranašumai. Pirma, jis matuoja tikrąjį tūrinį kaulų mineralų tankį (vBMD). Keletas tyrimų parodė ryšį tarp kaulų tankio ir elastingumo modulio, ir galutinio stiprumo. Taigi vBMD yra kaulų medžiagų savybių indeksas. Be to, pQCT gali suteikti informacijos apie kaulų struktūrinius parametrus, kurie prisideda prie viso kaulo mechaninio stiprumo. Skerspjūvio plotas yra svarbus kaulų atsparumui ašinėms suspaudimo apkrovoms (aktualus proksimaliniame ir distaliniame galuose); skerspjūvio inercijos momentas nulemia kaulo sugebėjimą atsispirti lenkimui, kuris yra svarbiausias diafizės struktūrinis parametras.

Todėl šio tyrimo tikslas buvo panaudoti pQCT, kad būtų galima palyginti tiek struktūros, tiek vBMD pokyčius ŠKL pacientų blauzdikauliuose proksimalinėje metafizėje, diafizės žievėje ir blauzdikaulio distalinėje metafizėje.

Metodai

Dalykai

Septyniolika SCI tiriamųjų (visi vyrai) buvo įdarbinti iš Londono stuburo smegenų sužalojimų centro, Karališkosios nacionalinės ortopedijos ligoninės. Jie buvo klasifikuojami kaip ūmūs (laikas nuo sužalojimo 48 mėnesiai). Taip pat buvo įdarbinta keturiolika vyrų pagal amžių atitikimo kontrolinių grupių (AB grupė). Tyrimą patvirtino jungtinis Karališkosios nacionalinės ortopedijos ligoninės / UCL Ortopedijos ir raumenų ir kaulų sistemos mokslo tyrimų etikos komitetas. Iš visų dalyvių buvo gautas informuotas rašytinis sutikimas.

Matavimas

Kaulų mineralinio tankio (KMT) matavimai buvo atlikti naudojant pQCT, naudojant XCT 3000 skaitytuvą (Stratec, Pforzheim, Vokietija). Tiriamieji gulėjo gulėdami ant lovos ir buvo perkelti į lovos galą, kad vieną koją būtų galima įstatyti į skaitytuvą, o priešinga koja buvo palaikoma šalia skaitytuvo. Buvo išmatuotas blauzdikaulio ilgis. Paciento padėtis sureguliuota taip, kad skenerio padėties nustatymo spindulys būtų tik ties distaliniu girnelės galu. Buvo atliktas skauto vaizdas, siekiant nustatyti blauzdikaulio plokščiakalnio vietą, o pradinė linija buvo perkelta, kad sutaptų su blauzdikaulio plokščiakalniu. Skenavimai buvo atlikti 2% (proksimalinis trabekulinis kaulas) ir 34% viso kaulo ilgio nuo blauzdikaulio plokščiakalnio (diafizės žievė tokiu lygiu, kuris apytiksliai atitiktų maksimalų raumens skerspjūvio plotą). Kadangi skaitytuvo atrama negalėjo perkelti viso blauzdikaulio ilgio, tada pacientas buvo perkeltas išmatuoti distalinę blauzdikaulio dalį. Buvo atliktas skauto vaizdas, siekiant nustatyti kulkšnies padėtį, o po to atliktas skenavimas 4% išilgai blauzdikaulio ilgio nuo kulkšnies (96% išilgai kaulo ilgio nuo blauzdikaulio plokščiakalnio). Dėl praktinių priežasčių ūmiai sužeistiems asmenims distalinio blauzdikaulio skenavimas nebuvo atliekamas.

Analizė

Pagal nuskaitymus buvo apskaičiuoti šie parametrai: trabekulinis vBMD proksimaliai ir distaliai; žievės vBMD diafizės žievėje; vietinis vBMD priekinėje, šoninėje, užpakalinėje ir medialinėje srityse, dominančiose diafizės žievėje; žievės kaulo sritis diafizės žievėje ir proksimaliniame bei distaliniame žievės žieduose; antrasis diafizinės žievės x ir y ašių srities momentas (Ixx ir Iyy); apvalumas apskaičiuotas pagal santykį Ixx / Iyy; raumenų skerspjūvio plotas. Ixx ir Iyy skaičiavimo ašys ir vietiniai vBMD dominantys regionai parodyti 1 paveiksle. Statistinė grupių skirtumų analizė atlikta naudojant vienpusę ANOVA.

Image

Inercinės reikšmės skerspjūvio ašių ir priekinės, užpakalinės, šoninės ir medialinės dominančios sričių, kurios buvo naudojamos apskaičiuojant vietinį KMT, iliustracija.

Visas dydis

Rezultatai

Pagrindinė informacija apie pacientus parodyta 1 lentelėje. Vidutinis pacientų amžius ūmios ir lėtinės SCI grupėse buvo atitinkamai 33, 0 ± 12, 2 ir 32, 1 ± 8, 9 metų, o vidutinis AB kontrolinis amžius buvo 36, 6 ± 9, 1 metai. Vidutinis laikas nuo sužalojimo buvo atitinkamai 4, 0 ± 2, 1 ir 77, 1 ± 33, 4 mėnesiai ūminės ir lėtinės SCI grupėse. Trijų skirtingų lygių skenavimo pavyzdžiai parodyti 2 ir 4 paveiksluose - kontroliniam ir lėtiniam SCI tiriamajam. Kokybiškai galima pastebėti, kad trabekulinis kaulas labai skiriasi LKA sergantiems pacientams; diafizės žievės skirtumai, priešingai, nėra iš karto pastebimi atliekant pagrindinį patikrinimą, bet paaiškėja atliekant kiekybinę analizę.

Pilno dydžio lentelė

Image

Proksimalinio blauzdikaulio 2% pQCT skenavimo pavyzdžiai išilgai kaulo nuo blauzdikaulio plokščiakalnio, diafizės žievėje - 34% išilgai kaulo, o distalinė blauzdikaulio dalis - 96% išilgai kaulo; kairėje, nuskaito iš kontrolinio subjekto, o dešinėje - nuskaitytas iš SCI sergančių pacientų. Vaizdai nėra vienodo masto.

Visas dydis

Medžiagos savybės

Vidutinis proksimalinis ir distalinis trabekuliarinis KMT parodyti 2 lentelėje. Aiškiai pastebima tendencija, kad kontrolinių asmenų KMT mažėja nuo ūmiai sužalotų pacientų iki chroniškai sužalotų pacientų. ANOVA rodo statistiškai reikšmingą skirtumą tarp grupių, tačiau post-hoc analizė nerodo skirtumų tarp kontrolinių ir ūmiai sužeistų pacientų, tuo tarpu abi šios grupės reikšmingai skiriasi nuo lėtinės SCI grupės. Proksimaliniame blauzdikaulyje trabekuliarinis KMT lėtinėmis BSK sergančiomis pacientėmis sumažėjo beveik 40%, palyginti su AB kontrolinėmis grupėmis, nuo 212, 8 ± 51, 1 iki 131, 5 ± 51, 1 mg cm – 3 (vidurkis ± sd, P = 0, 013), o distaliniame blauzdikaulio trabekulinis KMT sumažėjo daugiau kaip 60%, nuo 260, 8 ± 48, 2 iki 99, 2 ± 43, 8 mg cm – 3 ( P <0, 001).

Pilno dydžio lentelė

Žievės KMT diafizės vertės parodytos 3 lentelėje. Nors yra tendencija, kad tankis mažėja nuo kontrolinės iki lėtinės SCI grupės, šie skirtumai nėra statistiškai reikšmingi ( P = 0, 105). Nors bendras žievės KMT nesiskiria, nustatant dominančias sritis priekiniame, užpakaliniame, medialiniame ir šoniniuose kvadrantuose, yra įdomių KMT pokyčių perimetre. Tai parodyta 3 paveiksle. Galima pastebėti, kad yra tiek nedideli skirtumai tiek SCI, tiek kontrolinių tiriamųjų kvadrantuose. Visoms trims grupėms vBMD kitimas yra statistiškai reikšmingas (atitinkamai P = 0, 006, P = 0, 001 ir P = 0, 001 atitinkamai AB grupei, ūmios ir lėtinės SCI), tačiau variacijos modelis skiriasi AB grupei. ir dvi SCI grupės. Galima pastebėti, kad galvos smegenų žievės KMT pokyčiai SCI tiriamiesiems pasireiškia lokaliai, o KMT priekiniame blauzdikaulio srityje yra žymiai sumažėjęs.

Pilno dydžio lentelė

Image

Žievinės žievės KMT pasiskirstymas tarp priekinių, užpakalinių, medialinių ir šoninių kvadrantų ūmaus, sergančio lėtinėmis ir sergančiomis ligoniais. * Ženkliai skiriasi nuo priekinės KMT AB kontrolėse ( P <0, 001).

Visas dydis

Konstrukcijos savybės

Kortikos kaulo skerspjūvio plotas matuojamas proksimalinio ir distalinio žievės bei diafizės žievės srityje 4 lentelėje. Naudojant ANOVA, yra skirtumų tarp proksimalinio ir diafizinio kaulo grupių (atitinkamai P = 0, 009 ir P = 0, 001) ir post-hoc analizė parodė skirtumus tarp lėtinės SCI grupės tiek nuo AB, tiek nuo ūminės SCI grupės. Distralinis žievės kaulas, kuriame nebuvo atlikti matavimai ūmiai sužalotiems pacientams, turėjo reikšmingą skirtumą tarp AB ir lėtinės SCI ( P = 0, 031). Išmatuotas proksimalinės ir distalinės žievės apvalkalų ploto sumažėjimas buvo maždaug 50%

Pilno dydžio lentelė

Diafizės žievės dviejų stačiakampių inercinių skerspjūvio inercijos momentų (Ixx ir Iyy) vertės yra parodytos 5 lentelėje. Visos vertės sumažintos SCI grupėms, tačiau tai tik statistiškai reikšminga Ixx ( P = 0, 019). Post-hoc analizė parodė skirtumus tik tarp kontrolinės ir lėtinės SCI grupės. Apskritimas buvo įvertintas pagal santykį Iyy / Ixx, kuris bus lygus 1 apskritimo skerspjūviui. Cirkuliariškumo vertės taip pat parodytos 5 lentelėje, nors LKA pacientų cirkuliariškumas yra didesnis, tačiau tai nebuvo statistiškai reikšminga ( P = 0, 172).

Pilno dydžio lentelė

Raumenų skerspjūvio sritis

Duomenys apie raumenų skerspjūvio plotą pateikti 6 lentelėje. Plotas buvo skirtingas tarp grupių ( P <0, 001), tačiau skirtumų tarp nė vienos iš SCI grupių nebuvo, tačiau abi buvo žymiai mažesnės nei AB grupės.

Pilno dydžio lentelė

Diskusija

Šiame tyrime mes panaudojome pQCT, norėdami ištirti SCI sergančių pacientų blauzdikaulio pokyčius. Diafizės forma pasikeitė, kad atspindėtų sumažėjusį lenkimą, taip pat buvo žievės apvalkalo storio pokyčiai proksimaliai ir distanciškai. VBMD pokyčiai buvo pastebėti lokaliai žievės kaule, taip pat tiek proksimaliniame, tiek distaliniame trabekuliniame kaule. PQCT pranašumas, palyginti su DXA, yra tas, kad pQCT gali suteikti informacijos apie tiriamo kaulo struktūrines ir vietines medžiagas. pQCT buvo naudojamas atliekant struktūrinę žmogaus blauzdikaulio analizę; 20 sveikų asmenų buvo atlikta 10 skenavimų 5% intervalais per blauzdikaulio ilgį. Buvo padaryta išvada, kad blauzdikaulio anatomija pritaikyta mechaniniam streso pasiskirstymui, atsirandančiam dėl svorio nešančio ir įprasto kasdienio gyvenimo. Sunku būtų atlikti tokius išsamius SCI sergančių pacientų matavimus, nes dėl spazmų jiems gali būti sunku likti dar 19 serijos nuskaitymų. Tačiau matavimai trijose vietose suteikia įdomios informacijos ir rodo, kad LŠN sergančių pacientų blauzdikauliai yra ir struktūriniai, ir esminiai. Nors SCI tiriamieji po traumos greitai praranda kaulą, vBMD sumažėjimas, kurį stebėjome ūmios SCI grupėje, statistinio reikšmingumo nepasiekė, o statistinis reikšmingumas buvo stebimas tik chroniškai sužalotiems asmenims. Raumenų duomenys parodė labai didelius ūminės grupės pokyčius, o vėliau raumenų srityje pokyčių nebuvo.

Struktūriškai žievės tampa plonesnės, mažėja inercijos momentai, o kaulai dažniausiai tampa apskrito skerspjūvio. Jei išsami kaulų morfologija nustatoma mechaniniu krūviu, prasminga, kad, sergant SCI pacientais, diafizinė blauzdikaulio žievė turėtų būti žiedinė, jei nėra reikšmingo mechaninio krūvio. Kontroliuojamiems pacientams diafizės kaulas turi didesnį atsparumą AP lenkimui nei ML lenkimas, greičiausiai dėl blauzdos raumenų veiksmų, sukeliančių žymiai didesnį lenkimo momentą anteroposterior (AP) kryptimi, palyginti su mediolateral (ML) kryptimi. SCI tiriamiesiems blauzdos raumenys labai sumažėja arba jų visiškai nėra, todėl blauzdikauliui nereikia atsispirti lenkimui šia kryptimi. Lėtinės SCI grupės inercijos momentai yra beveik vienodi dviem stačiakampėmis kryptimis, todėl nėra jokios palankesnės apkrovos krypties. Žievės KMT pokyčiai taip pat patvirtina šį aiškinimą. SCI sergančių pacientų žievės KMT yra nedideli, bet reikšmingi skirtumai, ir jie atsiranda priekiniame blauzdikaulio srityje. Blauzdikaulio morfologija keičiasi taip, kad mažėja inercijos momentas AP kryptimi, todėl BMD pasikeitimas priekiniame kvadrante gali būti padidėjęs rekonstravimas šiame regione, kuriame būtų didesnė proporcija. iš dalies mineralizuoti osteonai ir padidėjęs kaulų poringumas. Šiame tyrime naudojamo pQCT skaitytuvo skiriamoji geba nebuvo pakankama žievės kaulo poringumui nustatyti. Įdomu tai, kad pokyčiai buvo pastebėti blauzdikaulio priekiniame kvadrante. Iš blauzdos raumenų padėties galima tikėtis, kad priekinis blauzdikaulio kvadrantas bus įtemptas apkrovos metu; išmatuojant žmogaus blauzdikaulio deformaciją, bėgiojimo metu buvo nustatyta, kad blauzdikaulis yra stipriai tempiamas, nors apkrovos kryptis priklauso nuo aktyvumo. Atliekant skysčių judėjimo kaulu eksperimentus, buvo parodyta, kad tarpląstelinio skysčio tarpląstelinė perfuzija kaulu tose vietose, kur yra įtampa, 12 rodo, kad kaulų skysčio srautas turi įtakos kaulų pokyčiams, pastebėtiems SCI tiriamiesiems. .

Lėtinės SCI grupėje pastebimas žymus žievės apvalkalo ploto sumažėjimas, tačiau aiškinant šias vertes reikia atsargiai. Šiuose regionuose žievė yra gana plona, ​​o dėl dalinio tūrio efekto gali atsirasti netikslumų, kai vokselius galima aptikti kaip žievės kaulo dalį, nepaisant to, kad jie nėra visiškai užpildyti kaulu, arba jų galima nepaisyti, nepaisant to, kad jie nėra visiškai be kaulų mineralinis. „Stratec XCT 3000“ spindulio plotis yra 2 mm, o nuskaitymai buvo atlikti su 0, 3 mm vaizdo elementu. Diafizės žievėje žievės storis yra apie 4, 3 mm, daug kartų didesnis už taškų dydį, ir tai žymiai sumažina dalinio tūrio efektą. Proksimaliniame ir distaliniame žievės žieve žievės kaulo storis yra tik du ar trys pikseliai, todėl absoliutinės vertės yra neapibrėžtos. Vis dėlto dalinio tūrio efektas bus linkęs pervertinti storį, todėl proksimaliniame ir distaliniame kriauklėse, kurios yra SCI pacientų lūžių vietos, pastebimi ryškūs pokyčiai. Neseniai buvo teigiama, kad šlaunikaulio kaklo žievės storis labiau prisideda prie mechaninio stiprumo nei dėl trabekulinio kaulo tankio. 13 Šio darbo rezultatai rodo, kad LPS sergantiems pacientams turėtų būti ištirtas proksimalinis ir distalinis žievės apvalkalas.

Makroskopiškai trabekulinio kaulo pokyčiai galėtų būti analizuojami kaip medžiagos savybių (tai yra vBMD) pokyčiai, nors mikroskopiškai trabekulinio kaulo pokyčius galima laikyti struktūriniais, tačiau trabekulinio skaičiaus ir storio pokyčių negalima aptikti skiriant skaitytuvas. Tankio pokyčiai buvo žymiai didesni distalinės metafizės metu, palyginti su proksimaline metafize, nors stebimi pokyčiai šiame darbe buvo mažesni nei 73% trabekulinio KMT sumažėjimas, užfiksuotas kitoje distalinės blauzdikaulio dalies dalyje. Tyrimo metu nustatyta, kad 6 vaikščiojimas su taku pagerina trabekulinį KMT distaliniame blauzdikaulyje, bet ne proksimaliniame blauzdikaulyje. 8 Kaulų mineralų kiekis distaliniame gale yra apie 50% to, esančio proksimaliniuose galuose, ir kadangi tiek proksimalinė, tiek distalinė metafizės yra kraunamos pirmiausia suspaudžiant, tikėtina, kad distalinio blauzdikaulio padermės bus atitinkamai didesnės, galbūt tai paaiškina didesnė distalinio kaulo jautrumas mechaninio dirgiklio nebuvimui.

Tyrime buvo ištirtos dvi atskiros BSI tiriamųjų grupės: asmenys, turintys ūmių traumų (48 mėn.). Dauguma reikšmingų pokyčių buvo pastebėti lėtinėje grupėje. Tačiau ateityje būtų įdomu išplėsti šį darbą BST dalykams, plačiau paskirstant laikotarpius nuo sužalojimo, kad būtų galima ištirti šių struktūrinių pokyčių eigą.

Apibendrinant galima pasakyti, kad SCI tiriamiesiems buvo pastebėti blauzdikaulio struktūrinių ir medžiagų savybių pokyčiai. Visų trijų lygių žievės tapo plonesnės; inercijos momentas diafizėje sumažėjo AP kryptimi, ir tai lydėjo sumažėjęs KMT priekiniame kaulo kvadrante. Trabekulinis KMT pasikeitė tiek proksimaliniu, tiek distanciniu lygmenimis, tačiau pokyčio mastas buvo didesnis distališkai, galbūt tai paaiškinama didesnėmis deformacijomis, atsirandančiomis distaliniu būdu dėl mažesnio kaulų mineralų kiekio. Manome, kad šie struktūriniai kaulų pokyčiai yra svarbus padidėjusios kaulų lūžių rizikos aspektas.