medvisМедицинская визуализацияMedical Visualization1607-07632408-9516RDS-Media Ltd.10.24835/1607-0763-2017-5-131-141medvis-481Research ArticleКОСТИ И СУСТАВЫBONES AND JOINTSКолебания проекционной минеральной плотности в перипротезной зоне после эндопротезирования тазобедренного сустава (клиническое наблюдение)Oscillations of Bone Mineral Density in Peri-Prosthetic Zone after Total Hip Arthroplasty (Case Report)АврунинА. С.AvruninA. S.

доктор мед. наук, старший научный сотрудник научного отделения диагностики заболеваний и повреждений опорно-двигательного аппарата РНИИТО им. Р.Р. Вредена, Санкт-Петербург

doct. of med. sci., senior researcher of the diagnosis and treatment of musculoskeletal system diseases and injuries department of “Vreden Russian Research Institute of Traumatology and Orthopedics”, St-Petersburg

ПавлычевА. А.PavlychevA. A.

доктор физ.-мат. наук, профессор кафедры электроники твердого тела физического факультета СПбГУ, Санкт-Петербург

199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9. ФГБОУ ВПО “Санкт-Петербургский Государственный Университет”, кафедра электроники твердого тела физического факультета. Тел.: 8-812-428-43-54

doct. of phys.-math. sci., professor of Solid State Electronics Department of St-Petersburg State University, St-Petersburg

7/9 Universitetskaya Emb., St Petersburg 199034, Russia. Saint Petersburg University, solid state electronics department, faculty of physics. Phone: 812-428-43-54

Andrey.Pavlychev@gmail.comДокторовА. А.DoctorovA. A.

доктор мед. наук, профессор, заведующий отделом морфологии ФГБНУ “Всероссийский институт лекарственных иароматических растений” ФАНО России, Москва

doct. of med. sci., professor the Head of Morphology Department of All-Russian Research Institute of Medical and Aromatic Plant, Moscow

КорниловН. Н.KornilovN. N.

доктор мед. наук, профессор кафедры травматологии и ортопедии РНИИТО им. Р.Р. Вредена, заведующий травматологическим отделением № 17 РНИИТО им. Р.Р. Вредена, Санкт-Петербург

doct. of med. sci., professor of Chair of Traumatology and  Orthopaedics, Leading Scientific Worker of the Knee Pathology  Department, the head of the Knee Surgery Department N 17 of Vreden Russian Research Institute of Traumatology and Orthopaedics, St-Petersburg

КарагодинаМ. П.KaragodinaM. P.

врач-рентгенолог рентгенологического отделения РНИИТО им. Р.Р. Вредена, Санкт-Петербург

roentgenologist of roentgenologic department of Vreden Russian Research Institute of Traumatology and Orthopedics, St-Petersburg

ФГБУ “Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена” Минздрава РоссииРоссияVreden Russian Research Institute of Traumatology and OrthopedicsRussian FederationФГБОУ ВО “Санкт-Петербургский государственный университет”РоссияSt. Petersburg State UniversityRussian FederationЦентр биомедицинских технологий Всероссийского института лекарственных и ароматических растенийРоссияAll-Russian Research Institute on Medicinal and Aromatic PlantsRussian Federation20172810201705131141Copyright © Аврунин А.С., Павлычев А.А., Докторов А.А., Корнилов Н.Н., Карагодина М.П., 20172017Аврунин А.С., Павлычев А.А., Докторов А.А., Корнилов Н.Н., Карагодина М.П.Avrunin A.S., Pavlychev A.A., Doctorov A.A., Kornilov N.N., Karagodina M.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://medvis.rdsmedia.ru/jour/article/view/481

Число ежегодно выполняемых в мире эндопротезирований тазобедренного сустава (ЭТБС)  исчисляется сотнями тысяч, при этом частота ревизионных вмешательств достигает 10%.  Одним из методов динамического контроля интеграции ножки эндопротеза с костными  структурами является двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия, позволяющая  количественно оценивать проекционную минеральную плотность костной ткани (ПМПКТ)  при незначительной лучевой нагрузке, малых трудозатратах и относительно небольшой  стоимости исследования. Обычно при динамическом контроле интервал между  исследованиями составляет месяц и более. Подобный подход не позволяет оценивать  активность и направленность краткосрочных, имеющих околонедельную периодичность  обменных процессов, развивающихся в перипротезной зоне. Настоящее исследование  представляет результаты впервые проведенного хронобиологического изучения ПМПКТ в  перипротезной зоне после ЭТБС, иллюстрирующее возможности использования подобного  подхода для оценки местной реакции организма на имплант. Показано, что  хронобиологический подход открывает новые возможности для прогноза особенностей течения структурно-функциональной реорганизации скелета в перипротезной зоне после  ЭТБС, что требует проведения дальнейших исследований с детальным анализом их результатов.

The hundreds thousands total hip arthroplasties (THA) annually  performed around the world with the number of revision procedures  estimated around 10%. Dual-energy X-ray absorptiometry (DEXA)  allows to control projectional bone mineral density (BMD) around hip stem dynamically with minor radiation exposure and in a cost-effective way. In routine practice there is a monthly interval between investigations that does not allow to evaluate activity and trends in  short weekly oscillations of bone metabolism in peri-prothetic areas.  Projectional BMD oscillations in peri-prosthetic zone after total hip  arthroplasty in chrono-biological manner evalua ted for the first  time. Therefore chronobiologic approach opens new opportunities for prognosis of tendencies in structural and functional skeleton  reorganization in peri-prothetic zone after THA but there is need in  further research that could give more insight.

минеральная плотность костной тканиэндопротезирование тазобедренного суставабиоритмы минерального обменазоны Груенаbone mineral densitytotal hip replacementbiorhythms of a mineral exchangeGruen zonesReferencesAng К.С., das De S., Goh J.С.H. et al. Periprosthetic bone remodelling after cementless total hip replacement. A prospective comparison of two different implant designs. J. Bone J. Surg. (Br.). 1997; 79-B: 675–679.Ang К.С., das De S., Goh J.С.H. et al. Periprosthetic bone remodelling after cementless total hip replacement. A prospective comparison of two different implant designs. J. Bone J. Surg. (Br.). 1997; 79-B: 675–679.Boden H., Adolphson P. No adverse effects of early weight bearing after uncemented total hip arthroplasty. A randomized study of 20 patients. Acta Orthop. Scand. 2004; 75 (1): 21–29.Boden H., Adolphson P. No adverse effects of early weight bearing after uncemented total hip arthroplasty. A randomized study of 20 patients. Acta Orthop. Scand. 2004; 75 (1): 21–29.Boden H.S.G., Sköldenberg O.G., Salemyr M.O.F., Lundberg H.-J., Adolphson P.Y. Continuous bone loss around a tapered uncemented femoral stem. A long-term evaluation with DEXA. Acta Orthopaedica. 2006; 77 (6): 877–885.Boden H.S.G., Sköldenberg O.G., Salemyr M.O.F., Lundberg H.-J., Adolphson P.Y. Continuous bone loss around a tapered uncemented femoral stem. A long-term evaluation with DEXA. Acta Orthopaedica. 2006; 77 (6): 877–885.Аврунин А.С., Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Ганева М.П., Плиев Д Г., Попов В.В., Товпич И.Д. Ошибка воспроизводимости метода двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии при исследовании перипротезной зоны вокруг бедренного компонента клиновидной формы типа SPOTORNO (экспериментальное исследование). Травматология и ортопедия России. 2009; 52 (2): 89–95.Avrunin A.S., Tikhilov R.M., Shubniakov I.I., Ganeva M.P, Pliev D.G., Popov V.V., Tovpich I.D. Reproducibility error of DERA metod in PBMD measurement around a noncemented “SPOTORNO” stem (experimental research). Travmatologya i ortopediya Rossii. 2009; 2: 89–95. (In Russian)Venesmaa P.K., Kröger H.P.J., Jurvelin J.S. et al. Periprosthetic bone loss after cemented total hip arthroplasty. A prospective 5-year dual energy radiographic absorptiometry study of 15 patients. Acta Orthop. Scand. 2003; 74 (1): 31–36.Venesmaa P.K., Kröger H.P.J., Jurvelin J.S. et al. Periprosthetic bone loss after cemented total hip arthroplasty. A prospective 5-year dual energy radiographic absorptiometry study of 15 patients. Acta Orthop. Scand. 2003; 74 (1): 31–36.Cohen B., Rushton N. Accuracy of DEXA measurement of bone mineral density after total hip arthroplasty. J. Bone J. Surg. (Br.). 1995; 77-B: 479–483.Cohen B., Rushton N. Accuracy of DEXA measurement of bone mineral density after total hip arthroplasty. J. Bone J. Surg. (Br.). 1995; 77-B: 479–483.Аврунин А.С., Тихилов Р.М., Остеоцитарное ремоделирование костной ткани: история вопроса, морфологические маркеры. Морфология. 2011; 1: 86–94.Avrunin A.S., Tikhilov R.M. History and morfologic markers of osteocyte remodelling. Morphologiya. 2011; 1: 86–94. (In Russian)Baud C.A. Morphologie et structure inframicroscopique des osteocytes. Acta Anat. 1962; 51: 209–225.Baud C.A. Morphologie et structure inframicroscopique des osteocytes. Acta Anat. 1962; 51: 209–225.Belanger L.F., Migicovsky B.B. Histochemical evidence of proteolysis in bone: the influence of parathormone. J. Histochem. Cytochem. 1963; 11: 734–737.Belanger L.F., Migicovsky B.B. Histochemical evidence of proteolysis in bone: the influence of parathormone. J. Histochem. Cytochem. 1963; 11: 734–737.Belanger L.F., Robichon J. Parathormone-induced osteolysis in dogs: a microradiographic and alpharadiographic survey. J. Bone J. Surg. 1964; 46-A (5): 1008–1012.Belanger L.F., Robichon J. Parathormone-induced osteolysis in dogs: a microradiographic and alpharadiographic survey. J. Bone J. Surg. 1964; 46-A (5): 1008–1012.Belanger L.F., Drouin P. Osteolysis in the frog. The effects of parathormone. Canadian J. Physiol. Pharmacol. 1966; 44: 919–922.Belanger L.F., Drouin P. Osteolysis in the frog. The effects of parathormone. Canadian J. Physiol. Pharmacol. 1966; 44: 919–922.Belanger L.F. Resorption of cementum by cementocyte activity (Cementolysis). Calc. Tiss. Res. 1968; 2: 229–236.Belanger L.F. Resorption of cementum by cementocyte activity (Cementolysis). Calc. Tiss. Res. 1968; 2: 229–236.Belanger L.F. Osteocytic osteolysis. Calc. Tiss. Res. 1969; 4: 1–12.Belanger L.F. Osteocytic osteolysis. Calc. Tiss. Res. 1969; 4: 1–12.Tazawa K., Hoshi K., Kawamoto S. et al. Osteocytic osteolysis observed in rats to which parathyroid hormone was continuously administered. J. Bone Miner. Metab. 2004; 22 (6): 524–529.Tazawa K., Hoshi K., Kawamoto S. et al. Osteocytic osteolysis observed in rats to which parathyroid hormone was continuously administered. J. Bone Miner. Metab. 2004; 22 (6): 524–529.Lane N.E., Yao W., Balooch M. Nalla R.К., Balooch G., Habelitz S., Kinney J.H., Bonewald L.F. Glucocorticoidtreated mice have localized changes in trabecular bone material properties and osteocyte lacunar size that are not observed in placebo-treated or estrogen- deficient mice. J. Bone Miner. Res. 2006; 21 (3): 466–476.Lane N.E., Yao W., Balooch M. Nalla R.К., Balooch G., Habelitz S., Kinney J.H., Bonewald L.F. Glucocorticoidtreated mice have localized changes in trabecular bone material properties and osteocyte lacunar size that are not observed in placebo- treated or estrogen-deficient mice. J. Bone Miner. Res. 2006; 21 (3): 466–476.Frost H.M. Muscle, bone, and the Utah paradigm: A 1999 overview. Med. Sci. Sports. Exerc. 2000; 32 (5): 911–917.Frost H.M. Muscle, bone, and the Utah paradigm: A 1999 overview. Med. Sci. Sports. Exerc. 2000; 32 (5): 911–917.Frost H.M. New targets for the studies of biomechanical, endocrinologic, genetic and pharmaceutical effects on bones: bone's “nephron equivalents”, muscle, neuromuscular physiology. J. Musculoskeletal. Res. 2000; 4 (2): 67–84.Frost H.M. New targets for the studies of biomechanical, endocrinologic, genetic and pharmaceutical effects on bones: bone's “nephron equivalents”, muscle, neuromuscular physiology. J. Musculoskeletal. Res. 2000; 4 (2): 67–84.Dempster D.W. Ремоделирование кости. В кн.: Остеопороз, этиология, диагностика, лечение. СПб.: БИНОМ, Невский диалект, 2000: 85–107.Dempster D.W. Bone remodeling. In book: Osteoporosis. An aetiology, diagnostics treatment. SPb.: BINOM, Nevskiy dialekt, 2000: 85–107. (In Russian)Корнилов Н.В., Аврунин А.С. Адаптационные процессы в органах скелета. СПб.: Морсар А.В., 2001. 296 с.Kornilov N.V., Avrunin A.S. Adaptational processes in bone tissue. SPb.: Morsar A.V., 2001. 296 p. (In Russian)Swinson D.R., Tam C.S., Reed R. Bone growth kinetics. 4. A preliminary investigation on a biorhythm in human osteogenesis. J. Pathol. 1975; 106 (1): 13–16.Swinson D.R., Tam C.S., Reed R. Bone growth kinetics. 4. A preliminary investigation on a biorhythm in human osteogenesis. J. Pathol. 1975; 106 (1): 13–16.Деряпа Н.Р., Мошкин М.П., Постный В.С. Проблемы медицинской биоритмологии. М.: Медицина, 1985. 206 с.Deryapa N.R., Moshkin M.P., Postnyy V.S. Problems of medical biorhythmology. M.: Meditsina, 1985, 206 p. (In Russian)Аврунин А.С., Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Емельянов В.Г. Оценивает ли двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия параметры физиологического обмена минерального матрикса? Гений ортопедии. 2008; 1: 41–49.Avrunin A.S., Tikhilov R.M., Shubniakov I.I., Emelianov V.G. Does double-energy roentgen absorbtiometry allow estimation of mineral matrix physiological metabolism? Geniy ortopedii. 2008; 1: 41–49. (In Russian)Аврунин А.С., Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Емельянов В.Г. Неинвазивный клинический метод оценки остеоцитарного ремоделирования. Новые возможности двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии. Ортопедия, травматология и протезирование. 2008; 2: 67–74.Avrunin A.S., Tikhilov R.M., Shubniakov I.I., Emelianov V.G. Non-invasive clinical method of osteocyte remodeling evaluation. New perspectives of dual-energy roentgen absorptiometry (DEXA) Ortopediya, travmatologiya i protezirovaniye. 2008; 2: 67–74. (In Russian)Аврунин А.С., Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Емельянов В.Г. Позволяет ли метод двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии выявить быстрые колебания проекционной минеральной плотности костной ткани в поясничном отделе позвоночника? Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2008; 3: 47–52.Avrunin A.S., Tikhilov R.M., Shubniakov I.I., Emelianov V.G. Does the method of dual-energy roentgen absorption (DERA) allow estimating of quick rippling bone mineral density in lumbar vertebras? Vestnik travmatologii i ortopedii im. N.N.Priorova. 2008; 3: 47–52. (In Russian)Аврунин А.С., Тихилов Р.М., Шубняков И.И. Динамическая оценка остеоцитарного ремоделирования костной ткани при использовании неинвазивного метода. Морфология. 2009; 2: 66–73.Avrunin A.S., Tikhilov R.M., Shubniakov I.I. A non-invasive method of dynamic estimation of bone tissue osteocyte remodeling. Morphologiya. 2009; 2: 66–73. (In Russian)Аврунин А.С., Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Плиев Д.Г., Попов В.В., Емельянов В.Г. Минимально необходимое количество исследований ПМПКТ методом ДЭРА при индивидуальной диагностике остеопороза и мониторенге состояния скелета по дистальному отделу предплечья (предварительные рекомендации). Ортопедия, травматология и протезирование. 2009; 1: 49–56.Avrunin A.S., Tikhilov R.M., Shoubniakov I.I., Pliev D.G., Popov V.V., Emelianov V.G. Distal area of forearm bones. Minimally necessary number of PMBD measurements with DERA in individual diagnosis of osteoporosis and skeletal state monitoring (preliminary recommendations). Ortopediya, travmatologiya i protezirovaniye. 2009; 1: 49–56. (In Russian)Аврунин А.С., Голиков В.Ю., Сарычева С.С., Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Ганева М.П., Товпич И.Д., Плиев Д.Г. Дозы облучения пациентов при использовании рентгеновского денситометра PRODIGY для индивидуального мониторинга плотности костной ткани . Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2009; 54 (4): 32–37.Avrunin A.S., Golikov V.Yu., Sarycheva S.S., Tikhilov R.M., Shoubniakov I.I., Ganeva M.P, Tovpich I.D., Pliev D.G. Radiation doses of patients at using of x-ray densitometr prodigy for individualmonitoring of bone tissue density. Medical radiology and radiation. 2009; 54 (4): 32–37. (In Russian)Bonnick S.L., Lewis L.A. Bone densitometry for technologists. Humana Press Inc. Totowa, New Jersey, 2006. 416 p.Bonnick S.L., Lewis L.A. Bone densitometry for technologists. Humana Press Inc. Totowa, New Jersey, 2006. 416 p.Крыжановский Г.Н. Биологические ритмы и закон структурно-функциональной дискретности биологических процессов. В кн.: Биологические ритмы в механизмах компенсации нарушенных функций. М.: Медицина, 1973: 20–34.Kryzhanovskiy G.N. Biological rhythms and the law of structural and functional discreteness in biological processes In: Biologiches rhythms in mechanisms of indemnification of the broken functions. M.: Medicina, 1973: 20–34. (In Russian)Крыжановский Г.Н. Расстройство нервной регуляции. В кн.: Патология нервной регуляции функций. М., 1987: 5–42.Kryzhanovskiy G.N. Disorder of the nervous regulation. In: Pathology of nervous regulation of functions. M.: Medicina, 1987: 5–42. (In Russian)Pavlychev A.A., Avrunin A.S., Vinogradov A.S., Fila tova E.O., Doctorov A.A., Krivosenko Yu.S., Samoilenko D.O., Svirskiy G.I., Konashuk A.S., Rostov D.A. Local electronic structure and nanolevel hierarchical organization of bone tissue: theory and NEXAFS study. Nanotechnology. 2016; 27 ( 50): 4002 (8pp). DOI:10.1088/0957-4484/27/50/504002.Pavlychev A.A., Avrunin A.S., Vinogradov A.S., Fila tova E.O., Doctorov A.A., Krivosenko Yu.S., Samoilenko D.O., Svirskiy G.I., Konashuk A.S., Rostov D.A. Local electronic structure and nanolevel hierarchical organization of bone tissue: theory and NEXAFS study. Nanotechnology. 2016; 27 ( 50): 4002 (8pp). DOI:10.1088/0957-4484/27/50/504002.Аврунин А.С., Павлычев А.А., Докторов Ю.И., Виноградов А.С., Самойленко Д.О., Свирский Г.И. О влиянии иерархической организации скелета на электронное состояние ионов минерального матрикса. Травматология и ортопедия России. 2016; 22 (4): 88–97. DOI: 10.21823/2311-2905-2016-22-4-88-97.Avrunin A.S., Pavlychev A.A., Doctorov A.A., Vinogradov A.S., Samoilenko D.O., Svirsky G.I. Influence of the skeleton hierarchical organization on electronic state of ions in bone matrix. Travmatologya i ortopediya Rossii. 2016; 22 (4): 88–97. (In Russian) DOI: 10.21823/2311-2905-2016-22-4-88-97.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.