Остеоартрит (ОА) — это инвалидизирующее заболевание, связанное с возникновением боли в суставах и, как следствие, ограниченной подвижностью, особенно распространено у пожилых людей. Тем не менее, существует посттравматический ОА (ПТОА), способный поражать людей любого возраста, данное заболевание может быть инициировано травмой сустава, например, разрывом хрящевой ткани, мениска или связок. Такие травмы обычно требуют артроскопического вмешательства, являющегося распространенной медицинской практикой. Однако обычная артроскопия основана на качественной визуальной и тактильной оценке, что делает методику субъективной, субоптимально надежной. Это подчеркивает потребность в новых количественных артроскопических методах, в число которых входит ближняя инфракрасная спектроскопия (NIRS). В настоящее время отсутствуют количественные артроскопические инструменты для оценки хряща и субхондральной кости, поэтому хирурги-ортопеды вынуждены проводить субъективную визуальную оценку тяжести травмы и прощупывать ткани с помощью металлического крючка. Для диагностики повреждений суставов широко используются КТ и МРТ, но эти методы нельзя использовать во время артроскопических восстановительных операций. В результате представленный в настоящее время зонд NIRS (рис.1) может быть использован для точной локализации дефектов хряща и кости, а также распространения дегенерации тканей в результате травмы во время артроскопии, что потенциально может привести к лучшему результату восстановления ткани. По результатам исследований, прогнозы, основанные на спектрах, собранных во время артроскопии in vivo (рис.2) смогли различить здоровую и посттравматическую ткань. Эти данные свидетельствуют о том, что NIRS является многообещающим методом оценки свойств суставного хряща и субхондральной кости in vivo [1].
Рис.1. Новый оптоволоконный зонд в коленном суставе лошади
Группой ученых-исследователей были изучены механизмы, участвующие в дегенерации суставного хряща, и в нескольких исследованиях были высказаны предположения, что в свойствах субхондральной кости могут возникать дегенеративные изменения, способствующие возникновению и прогрессированию ОА. Кроме того, субхондральная кость подвержена морфологическим и композиционным деформациям из-за изменений в распределении нагрузки.
Рис. 2. Нормализованный (a) и предварительно обработанный (b) спектры, полученные in vivo и in vitro с помощью двух отдельных спектрометров
NIRS — это неразрушающий оптический метод, при котором образец облучается светом, а рассеянный и отраженный свет собирается. Этот метод позволяет быстро оценить ткани in vivo и исключает необходимость инвазивного, деструктивного, к тому же довольно медленного химического анализа. NIRS позволяет быстро оценить биомеханические свойства хряща, состав, а также структуру субхондральной кости. Спектральный диапазон от 0,4 до 2,5 мкм позволяет проводить оценку в разных слоях ткани из-за глубины проникновения, зависящей от длины волны. Более короткие длины волн проникают через хрящевую матрицу в субхондральную и губчатую кость, тогда как более длинные волны (ближе к средней инфракрасной области) ограничиваются поверхностным слоем хряща. Следовательно, предполагается, что артроскопическая NIRS позволит надежно одновременно оценивать суставной хрящ и субхондральную кость in vivo посредством адаптации ИНС. Помимо проникновения и рассеяния света внутри субхондральной кости, часть света рассеивается на границе раздела хрящ-кость и, вероятно, является функцией шероховатости границы раздела. Таким образом, этот параметр потенциально может предоставить информацию о субхондральных остеофитах и может быть индикатором ОА, который запускает ремоделирование субхондральной кости и образование остеофитов [2].
Этот оптический метод способен одновременно характеризовать суставной хрящ и субхондральную кость, целостность здоровых и больных суставов человека. Это представляет собой значительный потенциал для расширения возможностей традиционной артроскопии при клинической оценке дефектных суставов, например, для определения серьезности и степени дегенерации суставной ткани, что позволяет оптимально диагностировать состояние суставов и поддерживает обоснованное решение о лечении. Этот оптический метод может облегчить неразрушающую артроскопическую оценку изменений субхондральной кости, которые происходят в процессе развития остеоартрита, в реальном времени.
- 1. Sarin, J. K., te Moller, N. S. R, Mancini, I. A. D., Brommer, H., Visser, J., Malda, J, René van Weeren, P, Afara, I. O. & Töyräs, J. Arthroscopic near infrared spectroscopy enables simultaneous quantitative evaluation of articular cartilage and subchondral bone in vivo. Scientificreports | (2018) 8:13409 | DOI:10.1038/s41598-018-31670-5.
- 2. Afara, I. O., Florea, K., Olumegbon, I. A., Eneh, C. T., Malo, M. K. H., Korhonen, R. K. & Töyräs, J. Characterizing human subchondral bone properties using near-infrared (NIR) spectroscopy. Scientificreports | (2018) 8:9733 | DOI:10.1038/s41598-018-27786-3.
