Компьютерная томография коленного сустава что показывает


описание процедуры, какие болезни она позволяет выявить?

Показания к КТ коленного сустава

Целью томографии является визуализация тканей сустава и определение структурных изменений. На основании поставленного по итогам КТ коленных суставов диагноза будет назначено эффективное лечение. Часто заключение специалиста гласит об артрите, артрозе, наличии новообразований или травм конечности, гематомах, вывихах или различных воспалительных процессах. КТ – один из самых безопасных методов исследования, ее можно пройти в любом диагностическом центре.

Боли в коленном суставе или в мягких тканях вокруг него

Этот симптом является причиной, по которой лечащий врач направляет пациента на процедуру КТ. Если беспокоит коленный сустав, томография необходима для исследования всех изменений в нем и определения причины неприятных ощущений. Нередко боль связана с травмой или воспалением.

Травматические повреждения любой сложности

Повреждения могут быть совершенно разными по степени тяжести. К травмам можно отнести ушиб коленного сустава, образование гематом, повреждения менисков, разрывы связок, перелом надколенника и вывихи. Недостаточно одного лишь осмотра поврежденной конечности доктором для установления диагноза. Нужно детально изучить полученные по результатам снимки, после чего будет установлен диагноз и назначено лечение, а при необходимости – оперативное вмешательство.

При подозрении на переломы

Диагностировать переломы достаточно трудно, поскольку часто они совпадают с проявлениями разрыва связки. В обоих случаях больной не может удержать ногу в выпрямленном состоянии, испытывает боли при прикосновении к ноге, а сама травма сопровождается появлением кровоподтеков и гематом.

При подозрении на вывихи в коленном суставе или смещение надколенника

Вывих и смещение надколенников являются одними из травматических повреждений. Диагностика смещения возможна лишь при выполнении КТ коленного сустава, потому что при пальпации можно только примерно определить степень и направленность вывиха. Для сравнения часто выполняется КТ обоих колен.

Для диагностики жидкости внутри сустава

Это заболевание иначе называется синовитом, развивается зачастую вследствие травм. Но причиной могут быть аллергия, гемофилия, инфекция или артрит. Основной отличительный признак при синовите – существенное увеличение колена в размерах. Определить наличие избыточной жидкости поможет КТ, и если процедура подтвердит синовит, то в полость сустава будет введен специальный шприц с тонкой иглой, а лишняя жидкость – удалена. После этого в сустав могут вводиться антибиотики, в зависимости от подозрений на инфицирование.


Какой врач назначает данную процедуру?

Как правило, при выявлении заболеваний коленного сустава назначается компьютерная томография ортопедом-травматологом. Этот врач по итогам процедуры и заключению радиолога поставит диагноз и будет заниматься дальнейшим лечением пациента с больным коленом.

Подготовка в процедуре

Готовиться к процедуре не нужно, если речь не идет о КТ с введением контрастного вещества. Во втором случае нужно будет отказаться от пищи за 6 часов до начала КТ. По прибытию в клинику пациенту необходимо будет переодеться в медицинскую одежду и убрать все металлосодержащие гаджеты и аксессуары, что поспособствует точным результатам томографии.

Как проходит КТ?

Если вам предстоит данная процедура, стоит ознакомиться с тем, как проходит КТ коленного сустава. Для начала исследования пациенту нужно будет лечь на специальный стол, который задвигается в аппарат КТ. Все остальные части тела, которые не будут подвергаться обследованию, как правило, накрывают специальным фартуком. Это позволяет отразить лишнюю радиацию. Длится КТ всего несколько минут, если же применялся контраст, длительность может увеличиться до пятнадцати минут. Важно не шевелиться в процессе обследования, чтобы снимки получились четкими.

Противопоказания

Есть определенные ограничения, которые следует учитывать. К ним относится беременность на любом сроке, а также недостаточный возраст пациента (младше 14 лет). Однако в некоторых случаях процедура может проводиться с участием пациентов, не достигших 14-летнего возраста, если польза от исследования значительно выше вероятных рисков. Если планируется введение контраста, противопоказаний становится больше. Такая процедура противопоказана людям с болезнями эндокринной системы, аллергией на контраст и болезнями почек.

При наличии металлических элементов как на теле, так и внутри организма

О возможности проведения КТ в таком случае лучше всего посоветоваться с лечащим врачом.

Если у пациента вживлены в организм электронные приборы

Запретов на проведение процедуры КТ при наличии в организме электронных приборов нет. Такое исследование при наличии, к примеру, кардиостимулятора является обычным делом. Для того чтобы узнать, что показывает КТ коленного сустава в вашем случае и успешно пройти процедуру, нужно предупредить врача о наличии искусственного водителя ритма. Доктор сможет настроить аппарат соответствующим образом, чтобы не возникло перегрузки механизма.

Когда пациент страдает клаустрофобией (исключением являются открытые аппараты)

Если у вас клаустрофобия, прохождение данного вида диагностики может вызвать у вас стресс. Однако, как правило, приступов клаустрофобии аппарат не провоцирует, поскольку он выглядит как узкое кольцо размером около полуметра.

При избыточном весе

Если вам нужно узнать, что показывает томография коленного сустава, но вы страдаете от избыточного веса, придется остановиться на другом виде исследования. Все аппараты рассчитаны на вес пациента не более 150 кг. Ваш лечащий врач сможет учесть эту особенность и подберет более подходящий метод диагностики.


Последние достижения в вычислительной механике коленного сустава человека

Вычислительная механика развита во всех областях ортопедической биомеханики. Цель данной статьи - дать общий обзор вычислительных моделей, используемых для анализа механической функции коленного сустава при различных нагрузках и патологических состояниях. Сначала резюмируются основные обзорные статьи, опубликованные в смежных областях. Для облегчения понимания моделирования суставов кратко обсуждаются конститутивные модели мягких тканей колена.Далее представлен подробный обзор моделей тибио-бедренного сустава. Также обсуждаются процедуры восстановления геометрии, а также некоторые важные вопросы конечно-элементного моделирования. Вычислительное моделирование может быть надежным и эффективным методом исследования механического поведения коленного сустава, если модель построена правильно. Однофазные модели материала использовались для прогнозирования мгновенной реакции на нагрузку для здоровых коленей и восстановленных суставов, таких как полные и частичные менискэктомии, реконструкции ПКС и ПКС, а также замены суставов.Недавно были предложены поромеханические модели, учитывающие повышение давления жидкости в мягких тканях для изучения вязкоупругой реакции здоровых и поврежденных коленных суставов. В то время как конститутивное моделирование значительно продвинулось на уровне ткани, многие проблемы все еще существуют в применении хорошей модели материала к трехмерному моделированию суставов. Полная проверка модели на совместном уровне в настоящее время кажется невозможной, поскольку экспериментально могут быть получены только простые данные. Таким образом, проверка модели может быть сосредоточена на основных законах с использованием нескольких механических испытаний тканей.Обширные проверки модели на совместном уровне по-прежнему имеют решающее значение для точности моделирования.

1. Введение

человеческое колено является самым крупным совместным в костно-мышечной системе, которая поддерживает вес тела и облегчает передвижение. Колено состоит из двух различных сочленений: бедренно-большеберцового и надколенниково-бедренного суставов [1]. Бедренно-большеберцовый сустав - одно из самых сложных сочленений человеческого тела, его основными тканями являются бедренная кость, большеберцовая кость, малоберцовая кость, суставные хрящи, мениски и связки.Бедренно-большеберцовый сустав обеспечивает относительное движение бедренной и большеберцовой кости, чему способствует механический контакт между хрящами и менисками [2]. Чтобы понять распространенные травмы и развитие остеоартрита (ОА), были проведены обширные экспериментальные и вычислительные исследования этого сустава и его отдельных тканей. Среди вычислительных подходов широко используется метод конечных элементов (МКЭ) для исследования биомеханики коленного сустава на клеточном, тканевом и суставном уровнях.

Самое раннее применение МКЭ в биомеханике относится к 1972 году [3], всего через десять лет после того, как МКЭ был представлен как мощный инструмент структурного анализа. С тех пор FEM используется в различных областях биоинженерии. В 1983 г. первая обзорная статья по применению МКЭ в ортопедической биомеханике была опубликована Хьюискесом и Чао [4]. В 1992 г. Клифт рассмотрел применение МКЭ в биомеханике хряща и исследовании ОА [5]. Позже Goldsmith и соавторы сделали обзор анализа напряжения суставного хряща при сжимающей нагрузке в 1996 г. [6].Однофазные и двухфазные аналитические модели суставного хряща и их модели FE обсуждались в их статье наряду с экспериментальными исследованиями. В обзоре Hasler и соавторов обсуждались экспериментальные методы и теоретические модели суставного хряща, а также обобщались свойства материала для нормальных, патологических и восстановленных хрящей [7]. Knecht и соавторы проанализировали исследования механических свойств суставного хряща и предоставили справочные данные о свойствах хряща при преостеоартрите; представленные данные могут быть использованы при изучении дегенерации хрящевой ткани и диагностике остеоартрита [8].

В последнее десятилетие многие обзоры были посвящены конститутивному моделированию отдельных тканей колена. Уилсон и соавторы рассмотрели вычислительные и аналитические модели суставного хряща, предложенные для изучения механического поведения и механизмов повреждения. Рассмотренные ими модели включали набухание и химическое расширение [9]. Тейлор и Миллер обобщили макроскопические и микроструктурные конститутивные модели хрящевой ткани [10]. На макроскопическом уровне, как в однофазных и двухфазных моделях, основное механическое поведение хряща обсуждалось без учета микроструктурных компонентов ткани (таких как фибриллы коллагена).Микроструктурные модели включают модели, армированные фибриллами, и модели набухания, как обсуждается в обзоре. van Donkelaar и Schulz [11] обсудили патенты на механическую стимуляцию трансплантатов хряща и нагруженных хондроцитами каркасов с использованием биореакторов. Хотя в статье не обсуждается конститутивное моделирование, она предоставляет полезную информацию для моделирования хрящей тканевой инженерии с помощью КЭ. Ву и соавторы рассмотрели математические модели связок, уделяя особое внимание вязкоупругим моделям.В частности, они сравнили теорию квазилинейной вязкоупругости (QLV) с единой интегральной моделью конечных деформаций [12]. Вайс и соавторы оценили вычислительные модели связок в одномерном и трехмерном масштабах с акцентом на взаимосвязь микроструктур и механического поведения континуума [13, 14]. Помимо численных аспектов, в их работе также обсуждались экспериментальные исследования свойств материала связок [13]. Провенцано и соавторы повторно исследовали нелинейные вязкоупругие модели связок на основе существующих экспериментальных данных и оценили их способность предсказывать зависимость от амплитуды и частоты деформации [15].

Несмотря на обширные аналитические и вычислительные исследования коленного сустава человека, в литературе доступно мало обзорных статей в этой области. Hefzy et al. рассмотрели аналитические модели коленного сустава, используемые для описания кинематики и кинетики коленного сустава [16], а затем обновили обзор [17]. Эти аналитические модели используют механику твердого тела и обычно игнорируют деформацию тканей, таких как хрящи и мениски. Пенья и соавторы рассмотрели вычислительные модели коленных и височно-нижнечелюстных суставов человека, уделяя основное внимание вязко- / гиперупругому конститутивному поведению мягких тканей, включая мышцы, связки, сухожилия и суставные хрящи как однофазные материалы [18].Elias и Cosgarea рассмотрели различные вычислительные аспекты пателлофеморального сустава, включая методы моделирования, например, индивидуальное моделирование пациента и клинические приложения [19]. Mackerle опубликовал библиографию по моделированию и симуляции в ортопедии за 1998–2005 годы. Библиография предоставляет обширный список публикаций в различных областях вычислительной биомеханики, включая коленные и тазобедренные суставы [20].

Цель этой статьи - предоставить общий обзор вычислительных моделей коленного сустава, предлагаемых для различных биомедицинских / клинических приложений.Для краткости в нашей статье будут рассмотрены FE-модели тибиофеморальных суставов с некоторыми примерами пателлофеморальных суставов. Кратко обсуждаются конститутивные модели мягких тканей колена. Также рассматриваются процедуры восстановления геометрии, а также некоторые вопросы моделирования методом конечных элементов. После этого представлен подробный обзор опубликованных совместных моделей. Рассмотрены репрезентативные статьи по различным аспектам биомеханики коленного сустава, включая общее контактное поведение, реконструкцию ПКС и ПКС, менискэктомию, замену коленного сустава и экспериментальную проверку.Наконец, обсуждаются оставшиеся проблемы и возможные направления на будущее в этой области.

2. Конститутивное моделирование тканей

Было разработано несколько конститутивных моделей для моделирования механической реакции отдельных тканей колена в 1D или 2D геометрии. Эти модели могут обеспечить соотношение напряжения и деформации для трехмерных исследований колена. Мы не собираемся проводить обзор конститутивных моделей тканей, но даем краткое изложение конститутивного описания, чтобы облегчить наш обзор вычислительных исследований коленного сустава.

Среди всех мягких тканей коленного сустава большой интерес вызывает суставной хрящ из-за значительного влияния ОА на качество жизни. Хрящ состоит из пористой матрицы, насыщенной водой. Около 68–85% веса хряща составляет вода [21]. Пористый матрикс состоит из хондроцитов, коллагеновых волокон (в основном типа II) и отрицательно заряженных протеогликанов. Коллаген и протеогликаны составляют около 50–70% и 30–35% сухой массы матрикса, соответственно. Ориентация волокон в зрелом хряще варьируется в зависимости от глубины: параллельно суставной поверхности в поверхностной зоне, беспорядочно в средней зоне и перпендикулярно границе раздела костей в глубокой зоне [7, 22].

За последние четыре десятилетия были проведены обширные исследования для понимания сложного поведения суставного хряща и улучшения конститутивного моделирования. Ранние конститутивные модели суставного хряща были однофазными, то есть рассматривалась только твердая фаза ткани [23–28]. Эти модели имеют ограниченные возможности в описании зависящей от времени реакции хряща, которая в основном связана с потоком интерстициальной жидкости, когда ткань находится в состоянии сжатия. В некоторых из этих моделей учитывалась вязкоупругость для описания зависимой от времени реакции хряща [24, 25, 27].Однако однофазные вязкоупругие модели не описывают поток жидкости в ткани. Влияние давления жидкости на жесткость ткани включается в общий модуль Юнга, часто называемый эффективным модулем, который, естественно, выше, чем у дренированной ткани [29, 30]. Получение эффективного модуля упругости часто является сложной задачей, поскольку давление зависит от времени и скорости деформации [31–33].

Пороупругие и двухфазные модели, которые учитывали как твердую, так и жидкую фазы, были вторым поколением конститутивных моделей, предложенных для учета эффектов повышения давления жидкости.Пороупругие модели были основаны на теории консолидации почвы Био [34, 35] и впервые были использованы в биомеханике для моделирования черепа и других костных структур [36–38]. В 1980 году линейная двухфазная теория была предложена для суставного хряща [39] и затем доработана для включения переменной проницаемости [40] и большой деформации [41, 42]. Хотя уравнения поля в линейной двухфазной теории отличаются от уравнений пороупругости, было доказано, что обе линейные теории эквивалентны для случая невязких жидкостей [43].Однако сообщалось о некоторых несоответствиях в корреляции свойств материалов, определенных в этих двух теориях [44]. И пороупругие, и двухфазные модели имели ограниченные возможности для описания кратковременного, зависящего от времени отклика, когда скорость деформации сжатия была высокой. Одна из причин заключается в том, что давление жидкости было относительно высоким по сравнению с сжимающим напряжением в тканевом матриксе [45, 46]. Тестирование суставного хряща показало, что эффективный модуль упругости при быстром сжатии может быть на порядок выше, чем при медленном [31].

Армированные фибриллами модели были предложены для учета высокого давления жидкости в ткани [47, 48] и могут рассматриваться как третье поколение конститутивных моделей хряща. В отличие от пороупругой / двухфазной модели, не армированной фибриллами, модель, армированная фибриллами, может разумно предсказать напряжения в хряще при быстром сжатии [33]. Фибриллярная нелинейность была важным фактором при моделировании сжатия суставного хряща с высокой скоростью деформации; линейной модели, армированной фибриллами, недостаточно для описания реакции хряща на нагрузку при быстром сжатии.

Трехфазные модели были предложены для учета ионной фазы в матриксе протеогликана как третьей фазы в дополнение к жидкой и твердой фазам [49]. Общие отрицательные заряды протеогликанов способствуют набуханию хряща и повышают жесткость ткани [49, 50]. Позже трехфазная теория была расширена для учета мультиэлектролитов и поливалентных ионов Гу и соавторами [51]. Хотя трехфазные модели предоставляют более конкретные данные о свойствах хряща, двухфазные и армированные фибриллами модели все еще широко используются в литературе для моделирования хряща.

Связки ограничивают движение сустава для стабилизации сустава. Эти ткани состоят из протеогликановой матрицы, усиленной коллагеновыми волокнами (в основном типа I) и эластином. Примерно 60–70% веса связки составляет вода [13]. Пучки коллагена в основном выровнены в продольном направлении, чтобы обеспечить высокую жесткость связок. Содержание эластина обычно составляет около 1% от общего веса связок и обеспечивает эластическое восстановление ткани [52, 53].

Были предложены обширные вычислительные модели для связок и сухожилий.Поскольку в механической реакции связок преобладают коллагеновые волокна, большинство предложенных моделей сосредоточено на конститутивном поведении коллагена для прогнозирования реакции связок. Фунг предложил одномерную конститутивную модель, основанную на экспоненциальной зависимости напряжения от деформации, учитывающей нелинейное поведение связки при конечных деформациях [54]. Позднее Хильдебрандт и соавторы распространили модель Фунга на двухосные и трехмерные случаи [55]. Были предложены некоторые другие модели, предполагающие независимость скорости деформации и незначительный эффект гистерезиса; то есть не учитывалась зависимость от времени и предполагалась эластичность.В этих одномерных исследованиях пучки линейных упругих элементов использовались для моделирования связок. Чтобы уловить нелинейное поведение ткани, отдельные линейные эластические волокна в связке считались слабыми, когда связка не была нагружена извне, и постепенно задействовали их для сопротивления повышенному натяжению [56–61].

Энергия деформации и гиперупругость использовались при исследовании связок [62–68]. Ланир предложил метод, основанный на энергии деформации, для описания трехмерного поведения связки [62].Ответ матрицы был упрощен как гидростатическое давление, и большая часть общей энергии деформации была вызвана растяжением коллагеновых волокон. Вайс и соавторы предложили гиперупругие континуальные модели связок, основанные на предположении о несжимаемости [64, 67]. При их моделировании коллагеновые волокна, матрица основного вещества и взаимодействие между волокном и матрицей внесли свой вклад в реакцию ткани. Несжимаемость была обеспечена в их моделях на основе предположения, что жидкость задерживается в ткани во время нагрузки, и поэтому экссудации жидкости не происходит.

Из-за присущей коллагеновым волокнам вязкоупругости и экссудации жидкости из твердого матрикса реакция связки зависит от времени. Во многих исследованиях вязкоупругость связок рассматривалась с использованием моделирования пружинно-дроссельной заслонки [57, 58, 69, 70], предполагая матрицу волокон и трение между волокнами [71] или используя подход механики сплошной среды [72–75]. Среди всех предложенных моделей квазилинейная теория вязкоупругости (QLV), разработанная Фангом [54, 72, 76], широко использовалась в вычислительных исследованиях, вероятно, из-за ее простоты.Поток жидкости был включен в несколько исследований с использованием теории пороупругости

.

Компьютерная томография (КТ)

Компьютерный томограф груди.
Кредит: Джон Бун, Калифорнийский университет в Дэвисе

Выделенный компьютерный томограф груди: NIBIB финансирует исследования по разработке специального компьютерного томографа груди, который позволяет визуализировать грудь в 3D и может помочь рентгенологам выявлять труднодоступные места. -найти опухоли. Сканер производит дозу облучения, сравнимую с дозой стандартной рентгеновской маммографии, и не требует сдавливания груди. В этом компьютерном томографе груди женщина лежит ничком на специально разработанном большом столе, а ее грудь подвешена в специальном отверстии на сканирующей кровати.Сканер вращается вокруг груди, не проходя через грудную клетку, тем самым уменьшая излучение, которое могло бы попасть в грудную клетку в обычном компьютерном томографе. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о специальной компьютерной томографии груди или послушать подкаст о сканере.

Снижение радиации при рутинных КТ-сканированиях: NIBIB обратился к исследователям с призывом представить новаторские идеи, которые помогут радикально снизить количество излучения, используемого при КТ-сканировании. Благодаря этой новой возможности финансирования ведется работа над пятью новыми проектами, представляющими творческие, новаторские, междисциплинарные подходы, которые иначе не получили бы финансирования.Подробнее о них вы можете прочитать ниже:

Индивидуальная визуализация
Web Stayman, Университет Джона Хопкинса
Количество излучения, необходимое для компьютерной томографии, зависит от ряда переменных, включая размер пациента, сканируемую часть тела и диагностическую задачу под рукой. Например, меньшим пациентам требуется меньше облучения, чем большим пациентам, а сканирование более плотных частей тела, таких как мягкие ткани около таза, требует большего облучения, чем сканирование легких.Кроме того, диагностические задачи, требующие высокой четкости изображения, такие как обнаружение слабой опухоли, обычно требуют большего облучения. Целью этого проекта является изменение как аппаратного, так и программного обеспечения современных компьютерных томографов, чтобы устройство могло адаптировать форму, положение и интенсивность рентгеновского луча к конкретному сценарию визуализации. В исследовании используются анатомические модели для конкретных пациентов и математические модели характеристик визуализации, чтобы направлять рентгеновские лучи туда, где они необходимы, и, следовательно, избегать или ограничивать рентгеновское облучение там, где оно не требуется.Это поможет максимизировать качество визуализации для конкретных диагностических задач при минимальном облучении.

Создание инструментов для исследователей
Синтия МакКоллоу, Mayo Clinic

Целью этой работы является разработка ресурсов, которые позволят исследовательскому сообществу легко создавать и сравнивать новые подходы к снижению дозы облучения при рутинных компьютерных томограммах без ущерба для диагностической точности. До сих пор это повлекло за собой создание библиотеки необработанных данных компьютерной томографии пациентов, которыми исследователи могут манипулировать для проверки новых подходов, и разработку компьютерных методов оценки новых подходов, чтобы исследователям не приходилось полагаться на радиологов, которые могут быть дорогостоящим и трудоемким.Используя эти ресурсы, исследователи продемонстрировали, что существует значительный потенциал для снижения дозы облучения при КТ-исследованиях брюшной полости, которые являются одними из самых высоких доз КТ-исследований, обычно используемых в клинической практике.

Более быстрая обработка
Джеффри Фесслер, Мичиганский университет
Чтобы снизить уровень радиации, но при этом получить КТ-изображения хорошего качества, необходимы более сложные методы обработки необработанных данных, поступающих от КТ-системы. Эти передовые методы, называемые алгоритмами реконструкции изображений, могут потребовать нежелательно долгого времени вычислений, поэтому в настоящее время их можно использовать только для некоторых пациентов.Цель этого проекта - разработать достаточно быстрые алгоритмы, позволяющие использовать КТ с малой дозой для каждого пациента.>

Комплексный подход
Норберт Пелк, Стэнфордская медицинская школа
На каждом этапе разработки компьютерных томографов есть возможности внести изменения, снижающие дозу облучения. Поскольку эти изменения взаимосвязаны, цель этого проекта - применить комплексный подход, исследуя такие подходы, как модификация детектора счета фотонов (часть компьютерного томографа, которая обнаруживает рентгеновские лучи), динамическое рентгеновское освещение (регулировка количество излучения, использованного на протяжении сканирования), а также методы восстановления изображения.Они будут протестированы с использованием настольной экспериментальной системы. Исследователи считают, что эти комбинированные стратегии могут привести к снижению дозы облучения на 80% по сравнению с сегодняшними типичными системами, а также обеспечить получение изображений с более высоким разрешением.

SparseCT
Рикардо Отазо и Дэниел Содиксон, Медицинский факультет Нью-Йоркского университета
Исследователи из Медицинского факультета Нью-Йоркского университета, Бригама и женской больницы, а также специалисты Siemens Healthineers работают вместе над разработкой нового КТ сверхмалой дозы методика SparseCT.Ключевая идея SparseCT состоит в том, чтобы блокировать большую часть рентгеновских лучей при компьютерной томографии до того, как они достигнут пациента, но делать это таким образом, чтобы сохранить всю важную информацию об изображении. Подход сочетает в себе новое устройство блокировки рентгеновского излучения с математикой сжатого зондирования, которая позволяет восстанавливать изображения из сокращенных наборов данных. Определение степени сжатия можно сравнить со съемкой фильма с помощью очень быстрой, но малопиксельной камеры, а затем с использованием математики для преобразования изображения в качество высокой четкости.

.

Боль в коленях и проблемы | Johns Hopkins Medicine

Боль в коленях - распространенная жалоба среди взрослых и чаще всего связана с общим износом от повседневных действий, таких как ходьба, наклоны, стояние и подъем. Спортсмены, которые бегают или занимаются спортом, предполагающим прыжки или быстрое вращение, также чаще испытывают боли в коленях и проблемы. Но независимо от того, вызвана ли у человека боль в колене старением или травмой, в некоторых случаях она может быть неприятной и даже изнурительной.

Краткая анатомия колена

Колено - это уязвимый сустав, который испытывает большую нагрузку от повседневных действий, таких как поднятие тяжестей и стоя на коленях, а также от интенсивных нагрузок, таких как бег трусцой и аэробика.

Колено состоит из следующих частей:

  • Большеберцовая кость. Это кость голени или большая кость голени.

  • Femur. Это бедренная кость или кость верхней части ноги.

  • Пателла . Это коленная чашечка.

Каждый конец кости покрыт слоем хряща, который поглощает удары и защищает колено. По сути, колено - это две длинные кости ног, скрепленные мышцами, связками и сухожилиями.

В колене задействованы 2 группы мышц, включая четырехглавые мышцы (расположенные на передней части бедер), которые выпрямляют ноги, и мышцы подколенного сухожилия (расположенные на задней стороне бедер), которые сгибают ногу в коленка.

Сухожилия - это жесткие тканевые связки, соединяющие мышцы с костями. Связки - это эластичные ленты из ткани, которые соединяют кость с костью. Некоторые связки на колене обеспечивают стабильность и защиту суставов, в то время как другие связки ограничивают движение вперед и назад большеберцовой кости (голени).

Как диагностируются проблемы с коленями?

В дополнение к полной истории болезни и физическому осмотру, другие тесты на проблемы с коленями могут включать:

  • Рентген. В этом тесте используются невидимые лучи электромагнитной энергии для создания изображений внутренних тканей, костей и органов на пленке.

  • Магнитно-резонансная томография (МРТ). В этом тесте используются большие магниты, радиочастоты и компьютер для получения подробных изображений органов и структур внутри тела; часто может определять повреждение или заболевание окружающей связки или мышцы.

  • Компьютерная томография (также называемая компьютерной томографией или компьютерной томографией). В этом тесте используются рентгеновские лучи и компьютерные технологии для создания горизонтальных или осевых изображений (часто называемых срезами) тела. КТ показывает подробные изображения любой части тела, включая кости, мышцы, жир и органы. КТ более детализирована, чем обычная рентгенография.

  • Артроскопия. Малоинвазивная процедура диагностики и лечения суставов. В этой процедуре используется небольшая светящаяся зрительная трубка (артроскоп), которая вводится в сустав через небольшой разрез в суставе.Изображения внутренней части сустава проецируются на экран; используется для оценки любых дегенеративных или артритных изменений сустава; для выявления заболеваний и опухолей костей; для определения причины боли и воспаления в костях.

  • Радионуклидное сканирование костей. Метод ядерной визуализации, при котором используется очень небольшое количество радиоактивного материала, который вводится в кровоток пациента для обнаружения сканером. Этот тест показывает приток крови к кости и активность клеток в кости.

Лечение проблем с коленями

Если первоначальные методы лечения не приносят облегчения, а рентген показывает разрушение сустава, ортопед может порекомендовать полную замену сустава коленного сустава, также называемую заменой колена.

.

Остеоартрит: дегенерация хряща и боли в суставах

Используйте ссылки ниже, чтобы перейти к часто задаваемым вопросам об остеоартрите и к дополнительному контенту.

Что такое остеоартрит?

Остеоартрит (ОА), также известный как дегенеративное заболевание суставов, является наиболее распространенной формой артрита. Это болезненное состояние, которое возникает, когда хрящ внутри сустава со временем изнашивается. Чаще всего такой износ возникает в результате использования в течение всей жизни, и люди получают его, когда достигают преклонного возраста.Однако молодые люди могут заболеть этим заболеванием на ранней стадии в результате травмы сустава.

Остеоартрит отличается от менее распространенной, но часто более серьезной формы артрита, известной как воспалительный артрит. Это группа аутоиммунных заболеваний, таких как ревматоидный артрит и подагра. Воспалительный артрит вызван проблемами с иммунной системой и обычно вызывает воспаление во многих суставах по всему телу одновременно. С другой стороны, остеоартрит обычно поражает только один сустав.

Видео: Обзор остеоартроза и когда обратиться к врачу

Дегенерация хряща

Хрящ - это губчатая ткань, которая покрывает концы костей, где они встречаются, образуя суставы. В суставах, таких как локти, колени, плечи, лодыжки и суставы, хрящ действует как амортизатор, смягчая кости и предотвращая соприкосновение их концов во время движения тела. Это позволяет человеку скручиваться, сгибаться, поворачиваться и иметь широкий диапазон движений.Чем старше мы становимся, тем сильнее разрушается наш хрящ, особенно в суставах, которые мы используем чаще всего. Когда хрящ разрушается, кости не амортизируются должным образом, и сустав повреждается. Это приводит к боли, скованности и уменьшению диапазона движений.

Остеоартрит чаще всего встречается в крупных суставах, несущих нагрузку, таких как бедра или колени. При этом типе артрита боль обычно усиливается во время активности и уменьшается во время отдыха. Симптомы часто ухудшаются к концу дня.

Каковы симптомы остеоартрита?

Боль - самый частый симптом. Боль обычно возникает при движении сустава, а не в состоянии покоя. Однако утром или после других длительных периодов бездействия некоторые люди с ОА могут испытывать чувство скованности. Этот симптом (известный как «феномен гелеобразования» или «феномен гелеобразования») обычно сохраняется в пораженном суставе менее 20 минут. Это вызвано временным сгущением (или «гелеобразованием») естественных жидкостей внутри сустава.

Боль, ощущаемая при движении сустава, часто сопровождается треском или скрежетом, называемым «крепитацией». Некоторые люди с остеоартритом могут чувствовать небольшую боль или не чувствовать ее по неизвестным причинам. Уровень боли, которую испытывает каждый человек с ОА, может зависеть от многих факторов, включая стадию заболевания, то, как мозг человека обрабатывает сообщения о боли, культурные, гендерные и психологические различия.

Остеоартрозом чаще всего поражаются суставы:

  • Бедро
  • Колено
  • Последний и средний суставы пальцев
  • Сустав между большим пальцем и запястьем
  • Шея (суставы шейного отдела позвоночника)
  • Нижняя часть спины (суставы поясничного отдела)

Остеоартрит - это , а не , связанный со следующими симптомами.Если у вас есть эти симптомы, у вас какая-то форма воспалительного артрита:

  • опухоль, покраснение или тепло в суставах, где вы чувствуете боль
  • лихорадка
  • необъяснимая потеря веса
  • тяжелая атрофия (ослабление) мышц
  • симптомы на обеих сторонах тела (колени или бедра и т. Д.)

Что подвергает меня риску остеоартрита?

  • Возраст: чем дольше человек использует суставы, тем выше вероятность возникновения остеоартрита.
  • Генетика: Некоторые виды остеоартроза могут передаваться по наследству.
  • Гормоны: снижение уровня эстрогена у женщин после менопаузы может ускорить ОА. Заместительная гормональная терапия может помочь защитить женщин от развития остеоартрита.
  • Травма (острая травма) - особенно травмы колена: например, травмы передней крестообразной связки (ACL) и / или мениска увеличивают вероятность остеоартрита в более позднем возрасте.
  • Повторяющееся стрессовое повреждение: Рабочие, которые постоянно используют определенные суставы, могут подвергаться большему риску.Примеры включают операторов отбойного молотка (запястья, руки и локти), шахтеров (колени), сборщиков хлопка (пальцы) и фермеров (бедра).
  • Ожирение или избыточный вес: это особенно актуально при остеоартрите тазобедренных и коленных суставов, поскольку лишний вес со временем создает нагрузку на эти несущие нагрузку суставы.
  • Проблемы с питанием и витаминным абортом: У людей, находящихся на ранних стадиях остеоартрита и имеющих дефицит витамина D, болезнь может прогрессировать быстрее.
Видео - Добавки от остеоартрита: что я должен знать?

Можно ли предотвратить остеоартроз?

Не существует волшебной формулы, позволяющей избежать дегенерации суставов.Однако при остеоартрите, поражающем колени и бедра (которые являются двумя суставами, наиболее часто поражающимися), поддержание идеального веса или потеря лишнего веса могут помочь предотвратить остеоартрит в этих областях или снизить скорость его прогрессирования.

Как узнать, что у меня остеоартрит?

Есть три ключевых элемента для постановки точного диагноза остеоартрита:

  • полное обследование и медицинский осмотр врачом
  • Радиологические исследования (рентген и / или другие изображения)
  • лабораторные исследования

Медицинский осмотр

Ваш врач поговорит с вами, чтобы узнать вашу историю болезни и симптомы, а затем проведет медицинский осмотр для оценки:

  • уровни боли
  • общий диапазон движений
  • Сила мышц в пораженной области
  • Наличие припухлости или болезненности сустава
  • походка (то, как вы ходите), если заболевание находится в бедре или колене

Радиологические исследования

Когда физикальное обследование предполагает, что у человека может быть остеоартрит, для подтверждения диагноза и определения степени дегенерации сустава могут потребоваться различные формы визуализации.

Imgaing для диагностики запущенного остеоартроза

Рентген очень полезен при диагностике остеоартроза на поздних стадиях, поскольку пораженный сустав будет иметь определенные характеристики:

  • Кости, расположенные ближе друг к другу, чем должны: по мере износа хряща суставная щель может сужаться.
  • Кисты: Когда организм реагирует на разрушение хряща и пытается стабилизировать сустав, в кости могут образовываться кисты или полости, заполненные жидкостью.
  • Повышенная плотность костей или неровные суставы: когда кости больше не покрываются хрящом, они могут тереться друг о друга, создавая трение.Организм в ответ откладывает больше костей, увеличивая плотность костей. Увеличенная кость создает неровные поверхности суставов и остеофиты (костные шпоры) вокруг краев суставов.


Рентгеновский снимок тазобедренного сустава, показывающий остеоартроз и сужение суставной щели между бедренной костью и тазом.


Рентгеновский снимок тазобедренного сустава, показывающий сильное сужение суставной щели и большие остеофиты

Визуализация для диагностики остеоартроза на ранних стадиях

Подтвердить раннее начало остеоартрита сложнее, потому что его признаки гораздо менее заметны.Госпиталь специальной хирургии разработал специальные рентгеновские снимки, которые повышают чувствительность обычных рентгеновских лучей, позволяя обнаруживать ранние изменения в суставе до того, как они будут очевидны на обычном рентгеновском снимке.

В некоторых случаях одного рентгеновского снимка недостаточно, чтобы показать меньшие различия, связанные с ранним началом артрита. В этом случае используются другие специализированные технологии диагностической визуализации. К ним относятся:

  • КТ (компьютерная томография, иногда называемая «компьютерной томографией»): КТ-исследование отлично подходит для демонстрации образования остеофитов (костных шпор) и того, как они влияют на окружающие мягкие ткани сустава.
  • Ультразвук: Эта чувствительная технология визуализации полезна для выявления синовиальных кист, которые могут образовываться при остеоартрите. Ультразвук также можно использовать для визуализации суставного хряща у пациентов, которые не могут пройти МРТ из-за определенных заболеваний.
  • Визуализация в ядерной медицине, например радионуклидное сканирование костей: сканирование костей очень чувствительно и может показывать аномалии в костях и суставах, еще не видимые на рентгеновских снимках. Их также можно использовать для получения изображения всего скелета за одно обследование, чтобы продемонстрировать, есть ли у пациента остеоартрит в нескольких частях тела.
  • МРТ (магнитно-резонансная томография): МРТ является очень хорошим при выявлении тонких изменений в обеих костных и мягких тканях опорно-двигательного аппарат. МРТ может продемонстрировать реактивный отек кости или мягких тканей, а также небольшие хрящевые или костные фрагменты в суставе. В HSS используются специальные компьютерные программы для выявления ранних признаков дегенерации хряща
.

Смотрите также