КОМПЛЕКСНАЯ ЛУЧЕВАЯ ДИАГНОСТИКА ЗАБОЛЕВАНИЙ СУСТАВОВ У ПАЦИЕНТОВ С САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ

ВВЕДЕНИЕ

Сахарный диабет (СД) является группой метаболических заболеваний, в основе патогенеза которых лежит нарушение секреции и/или действия инсулина, которое приводит к развитию хронической гипергликемии [1]. По данным Международной федерации диабета (International Diabetes Federation, IDF), количество пациентов с СД в мире в 2024 г. достигло 589 млн, что опередило ранее прогнозируемые темпы прироста на 25 лет, а к 2050 г. ожидается увеличение распространенности заболевания на 44,8 %, до 853 млн человек [2]. В РФ в соответствии с данными Федерального реестра СД, в режиме онлайн на 11.05.2025 на учете состоит 5 540 205 пациентов. Среди пациентов с сахарным диабетом распространенность болевого синдрома в 1,7–2,1 раза выше, чем у лиц без диабета. При сахарном диабете 2-го типа частота осложнений со стороны опорно-двигательного аппарата выше, чем при СД 1-го типа (37,4 против 17,2 %) [3].

Ранняя диагностика и своевременная терапия заболеваний опорно-двигательного аппарата улучшают качество жизни диабетических пациентов. Распространены следующие осложнения сахарного диабета со стороны опорно-двигательного аппарата [4][5]:

1) поражение мягких тканей – синдром ограниченной подвижности суставов (хироартропатия, синдром диабетической скованности рук); синдром запястного канала, стенозирующий тендовагинит, контрактура Дюпюитрена, адгезивный капсулит (плечелопаточный периартериит);

2) поражение мышц – диабетическая амиотрофия (диабетическая саркопения), диабетический инфаркт мышц (диабетический мионекроз);

3) поражение периферических нервов – диабетическая полинейропатия;

4) поражение суставов – диабетическая нейроартропатия (артропатия Шарко), остеоартроз, адгезивный капсулит;

5) поражение костей – остеопороз и диффузный идиопатический гиперостоз скелета.

Ряд осложнений со стороны опорно-двигательного аппарата характерен только для СД (например, диабетическая нейроартропатия), однако также в классификацию включены поражения мягких тканей, суставов, костей и мышц, характерных для общей популяции, но имеющих большую частоту в популяции пациентов с СД как 1-го, так и 2-го типа [6–8]. Факт того, что СД является независимым фактором риска развития остеоартроза, был подтвержден в двух метаанализах и экспериментальной модели СД in vivo у крыс [9–11].

Эпидемиологически заболевания опорно-двигательного аппарата являются одним из осложнений СД, способствуют существенному ухудшению качества жизни [5]. Кроме того, клинические проявления заболеваний опорно-двигательного аппарата, в частности суставов, также могут повлиять на возможность контролировать и корректировать уровень глюкозы в крови у пациентов, что приводит к их быстрой инвалидизации [6]. Своевременная диагностика заболеваний опорно-двигательного аппарата у пациентов с сахарным диабетом позволит улучшить прогноз и повысит эффективность их терапии [12]. Течение сахарного диабета может маскировать и изменять классическую картину суставных патологий. Кроме того, на различных стадиях заболеваний суставов изменяется информативность методов инструментальной, в частности лучевой диагностики [13].

Цель – на основании литературных данных изучить возможности лучевых методов в ранней диагностике заболеваний суставов при сахарном диабете на основании патогенетического течения.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Поиск литературных данных для проведения актуализирующего анализа проводился в библиографической базе национальной медицинской библиотеки США (US National Library of Medicine) PubMed, базах данных Scopus, Google Scholar, РИНЦ. В качестве поисковых выражений использовали комбинации ключевых слов (заболевания суставов, рентгенография, сахарный диабет, ультразвуковая диагностика, патогенез, лучевая диагностика, магнитно-резонансная томография и др.). Глубина поиска составила 10 лет. В анализ включили 50 публикаций с 2011 по 2025 г.

Получено согласие этического комитета Сургутского государственного университета на публикацию материала.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Основными заболеваниями суставов, которые характеризуются как осложнения СД, являются более часто встречающиеся в диабетической популяции остеоартроз, специфическая диабетическая нейроартропатия (артропатия Шарко) и адгезивный капсулит. Для понимания особенностей лучевой диагностики необходимо изучить основные патогенетические механизмы развития и прогрессирования данных нозологических форм поражений суставов, а также их клинические проявления.

Патофизиологические основы поражения суставов при СД. На настоящий момент точный механизм развития заболеваний суставов при СД не ясен. Известно, что при СД происходят хронические необратимые повреждения и деструктивные изменения в опорно-двигательном аппарате и соединительных тканях, при этом выраженность этих изменений связана с тяжестью и продолжительностью сахарного диабета и, в первую очередь, с его неконтролируемым течением и недостижением целевых показателей глюкозы крови [14], а также выраженностью метаболического синдрома и ожирения [15]. Хроническая гипергликемия, характерная для СД, рассматривается как ведущий фактор, индуцирующий различные патологические механизмы, способствующие повреждению суставов [16]. При повышенном внеклеточном уровне глюкозы повышается концентрация транспортеров глюкозы (glucose transporters, GLUT), в первую очередь GLUT-1, на мембране суставных клеток и хондроцитов, что сопровождается увеличением транспорта глюкозы в цитоплазму клеток и приводит к глюкотоксичности [9] и, как следствие этого, происходит повышение синтеза провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин (interleukin) 1β, трансформирующий фактор роста β1 (transforming growth factor; TGF-β1), матриксных металлопротеиназ (matrix metalloproteinase, MMP) 1, 7, 8, 9, 10 и 12 [17–19]. Повреждающее действие на хрящ при гипергликемии также оказывает прогрессирующее неферментативное гликозилирование в соединительной ткани [8][20][21] и аномальное отложение коллагена в околосуставных соединительных тканях, что способствует изменению структурной матрицы и механических свойств суставов [22]. Также известно, что накопление продуктов гликозилирования в клетках и тканях индуцирует развитие окислительного стресса и провоспалительных состояний, оказывающих повреждающее действие на суставы [23]. Также хроническая гипергликемия снижает потенциал стволовых клеток к дифференцировке [9].

Вторым фактором, оказывающим существенный вклад в патогенез заболеваний суставов при СД, является инсулинорезистентность в связи с тем, что человеческие фибробластоподобные синовиоциты экспрессируют инсулиновые рецепторы. При взаимодействии с ними инсулин в норме ингибирует синтез фактора некроза опухоли альфа (tumor necrosis factor α, TNF-α). Вследствие инсулинорезистентности у пациентов происходит увеличение продукции TNF-α, который совместно с IL-1β (его продукция усиливается при гипергликемии) запускают лизосомальный каскад изменений в клетке, ведущий к избыточной выработке оксида азота и пероксидных радикалов, запуская реакции окислительного стресса, а также увеличение синтеза провоспалительных цитокинов. Это приводит к повреждению дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и апоптозу хондроцитов. Кроме того, они активируют ферментный комплекс, в который входят MMP, разрушающие межклеточный матрикс хрящевой ткани (протеогликаны, коллаген) [9][24][25]. Также при СД вследствие повышения выработки провоспалительных цитокинов (IL-1, IL-6, TNF-α) происходит увеличение продукции макрофагами активных форм кислорода (АФК) [24]. В хондроцитах АФК активируют сигнальный путь MAPK (англ. mitogen-activated protein kinase) и ядерный фактор каппа би (nuclear factor κB, NF-κB), которые в свою очередь также индуцируют синтез провоспалительных цитокинов [24][26].

Кроме того, установлено, что инсулин подавляет аутофагию, снижая уровень легкой цепи иммуноглобулинов 3, связанной с микротрубочками (Light Chain 3 II, LC3 II) и увеличивая фосфорилирование Akt, а также экспрессию rpS6 (рибосомального белка малой субъединицы) [24]. В эксперименте при обработке хондроцитов инсулином наблюдалось разрушение протеогликанов и увеличение уровней MMP-13 и IL-1. Активация аутофагии с помощью рапамицина блокировала эти эффекты. Хондроциты, полученные от пациентов с сахарным диабетом, имели пониженный уровень LC3 и повышенную экспрессию rpS6 по сравнению со здоровыми добровольцами. Это свидетельствует о том, что подавление аутофагии может быть механизмом, через который диабет влияет на разрушение хряща [24][26].

Непосредственно патогенез сахарного диабета приводит к значительным изменениям в суставах, обусловленным потерей влаги и амортизирующей способности хряща. Эти изменения способствуют увеличению нагрузки на суставные поверхности, что в свою очередь вызывает их уплотнение, деформацию и разрастание краевых остеофитов [1]. Кроме того, нейропатия, являющаяся еще одним осложнением СД, также оказывает негативное влияние на состояние суставов, вызывая их дестабилизацию и прогрессирование остеоартроза [23].

Основные клинические проявления поражения суставов при СД. Остеоартроз и СД имеют следующие общие факторы риска: возраст, пол, раса, наличие метаболического синдрома, проявляющегося ожирением, гипертонией и дислипидемией [27][28]. По другим данным, остеоартроз и СД развиваются независимо, но для обеих нозологий ведущим фактором риска и фактором, влияющим на прогрессирование заболевания, является индекс массы тела [29]. Остеоартроз проявляется появлением болей в суставе при нагрузке [3], повреждением суставного хряща, образованием остеофитов и воспалением синовиальной оболочки. При этом преимущественно поражаются коленный, тазобедренный суставы, суставы кисти и позвоночника. Наиболее значимым для пациента при остеоартрозе является болевой синдром [28].

Диабетическая нейроартропатия (артропатия Шарко) – безболевая, прогрессирующая деструкция одного или нескольких суставов стопы на фоне нейропатии при СД. В первую очередь при диабетической нейроартропатии поражаются голеностопный сустав и суставы стопы. Клиническими проявлениями являются появление отечности, эритемы и локальной гипертермии в области сустава, появление нестабильности и деформация пораженных суставов. Осложнением диабетической нейроартропатии вследствие деформации стопы, изменения нагрузки на нее и травматизации является развитие диабетической стопы [5][30]. Соответствие клинических проявлений и рентгенографической картины в зависимости от этапов развития заболевания приведено в табл. 1.

Также существует классификация диабетической нейроартропатии в соответствии с клинической картиной заболевания и данными магнитно-резонансной томографии (МРТ). В данной классификации предложено всего 2 стадии заболевания – активная (А) и неактивная (В). Отличие стадий – в наличии или отсутствии отека костного мозга. Для оценки состояния костей также предложены степени 0 и I, которые определяются, соответственно, как отсутствие или наличие хотя бы одного кортикального перелома в анамнезе [13].

Адгезивный капсулит выявляют у 5–30 % пациентов с СД. Заболевание характеризуется появлением ограничения объема движений в суставе и выраженным болевым синдромом [32][33]. По мере прогрессирования заболевания уменьшается выраженность болевого синдрома и увеличиваются локальная скованность и тугоподвижность («замороженное плечо») [7]. Характеристика стадий заболевания приведена в табл. 2.

При СД наблюдается двухстороннее поражение суставов в раннем возрасте (до 40 лет), длительность болевого периода до 1 года и отсутствие полного регресса заболевания при проведении терапии [7].

Диагностика остеоартроза при СД. До настоящего времени стандартная рентгенография остается первоначальным лучевым методом выбора для диагностики и оценки динамики развития заболеваний суставов при СД [35][36]. С его помощью можно определить сужение суставной щели, субхондроидальную перестройку костной ткани, оценить суставные поверхности и наличие остеофитов. Однако данные проявления относятся к поздним стадиям остеоартроза. Непосредственная оценка суставного хряща классической рентгенографией затруднительна. Кроме того, рентгенологически не удается выявить локальные зоны хондромаляции, соответствующие начальным стадиям заболевания, а при вальгусной или варусной деформации коленного сустава охарактеризовать суставной хрящ дегенеративно измененной суставной щели вообще не представляется возможным [37].

Ультразвуковое исследование (УЗИ) является дополнительным инструментом к классической рентгенографии в диагностике остеоартроза. Сообщается, что в коленных суставах и суставах кисти УЗ-визуализация является перспективной для обнаружения остеофитов, воспаления суставов, выпячивания мениска и локализованного повреждения хряща (особенно в области медиального мыщелка бедренной кости и борозды). Новые технические разработки могут даже повысить диагностическую ценность УЗИ в будущем [38].

Высокоинформативным методом оценки состояния хряща при остеоартрозе является МРТ, позволяющая выявить 4 степени тяжести патологического процесса:

1-я степень – повышение интенсивности МР-сигнала от суставного хряща на Т2- и протонно-взвешенных [PD] изображениях;

2-я степень – истончение хряща менее 50 % толщины;

3-я степень – истончение хряща более 50 % толщины;

4-я степень – локальный или распространенный дефект хряща с обнажением субхондральной кости [37].

По различным данным чувствительность МРТ в диагностике остеоартроза варьирует от 31 до 100 % (1-я степень – 32 %; 2-я – 72 %, 3-я – 94 %, 4-я – 100 %). На сегодня существует несколько МРТ-методик, позволяющих проводить количественную оценку состояния суставного хряща и его матрикса на биохимическом уровне. Наиболее популярными техниками являются: картирование суставного хряща Т2 и T1, количественное измерение толщины и объема суставного хряща, отсроченное МР-контрастирование суставного хряща препаратами гадолиния. Сравнительная характеристика данных методов приведена в табл. 3 [37].

Компьютерная томография (КТ) является широкодоступным методом визуализации и считается одним из самых надежных методов оценки костей и в частности остеоартроза [39]. КТ часто используется для оценки структурных изменений, связанных с костями при остеоартрозе. Эти структурные изменения включают остеофиты, субхондральные кисты и субхондральный склероз кости. Изменения в суставном пространстве между костями также можно рассматривать как структурные. Визуализация этих структурных изменений на КТ превосходит таковую других инструментов визуализации, таких как рентгенография и МРТ, и поэтому КТ рекомендуется, если есть необходимость в анализе структурных изменений при остеоартрозе [38–40]. На рис. 1 представлены изображения диагностированного остеоартроза коленного сустава, полученные различными методами лучевой диагностики.

Диагностика диабетической нейроартропатии при СД. Для диагностики диабетической нейроартропатии на начальных этапах применяется классическая рентгенография стопы. Ранним признаком заболевания на рентгенограмме является очаговая остеопения. Однако чувствительность рентгенографии в острой стадии диабетической нейроартропатии низка и составляет, по различным данным, не более 50 %. Отсутствие отклонений на первоначальных рентгенограммах не обязательно исключает наличие диабетической нейроартропатии. Следовательно, для подтверждения диагноза могут потребоваться дополнительные исследования с помощью визуализации. По данным рентгенографии стопы с опорой на весовую нагрузку, дорзоплантарные и латеральные, часто выявляют несколько характерных признаков диабетической нейроартропатии – боковое смещение тарзометатарзальных суставов от второго до пятого луча, а также фрагментацию костей и коллапс средней части стопы, приводящий к классической деформации стопы-качалки. Кроме того, часто наблюдается тяжелая артропатия костей предплюсны с разрушением сустава, сопровождающаяся диффузным костным склерозом и ремоделированием [41][42]. КТ имеет более широкие возможности диагностики острой стадии диабетической нейроартропатии, однако имеет ограничения в возможности выявления изменений в суставах, мягких тканях и костном мозге. Это не позволяет данному методу стать приоритетным в диагностике острой стадии диабетической нейроартропатии. Методом выбора диагностики острой стадии диабетической нейроартропатии является МРТ. Данный метод позволяет выявить характерные для данной нозологии множественные изменения в суставах среднего отдела стопы, отек костного мозга (ОКМ) и мягких тканей, также возможна диагностика микропереломов. ОКМ, как правило, не ограничивается одной или двумя костями, а виден во всем среднем отделе и характеризуется низким уровнем сигнала на Т1-взвешенных изображениях и высоким уровнем сигнала на Т2 ВИ. ОКМ визуализируется в области сочленений, что свидетельствует об их поражении. По мнению ряда авторов, МРТ является оптимальным методом диагностики в острой стадии рентгенонегативной диабетической нейроартропатии [13][42].

В хронической стадии диабетической нейроартропатии диагностическая ценность рентгенографии возрастает в сравнении с острой стадией заболевания. Классическая рентгенография позволяет визуализировать патологические переломы, вывихи и подвывихи костей среднего или переднего отдела стопы, крупные и множественные остеофиты во всех отделах стопы, остеопороз среднего и переднего отделов стопы, кальцифицированные сосуды и наличие язв и свищей, не редко на боковых поверхностях стопы, а также ремоделирование стопы по типу «пресс-папье». Это приводит к тому, что кубовидная кость становится основной костью, на которую приходится вес всего тела. В этот момент она часто находится в положении подвывиха и заостренным концом упирается в мягкие ткани подошвенной поверхности стопы, что приводит к формированию мозоли, а затем и изъязвления мягких тканей подошвенной поверхности стопы. На рентгенографии в этой стадии можно выявить все вышеописанные признаки, однако в рамках предоперационной подготовки целесообразнее использование КТ. При этом КТ предпочтительнее, чем МРТ, в связи с преимущественно большей возможностью получить контрастное изображение костей [42].

Таким образом, в рамках диагностики диабетической нейроартропатии целесообразно использовать различные методы лучевой диагностики. При этом возможно использовать три алгоритма. Первый алгоритм включает в себя практически все доступные методы диагностики: МРТ (первичная оценка в острой стадии); КТ (предоперационное планирование, хроническая стадия); рентгенографию (постоперационный контроль); позитронно-эмиссионную томографию/КТ (в случае сложностей с дифференциальной диагностикой нейроартропатии и остеомиелита). Второй алгоритм доступнее и эффективнее и применим в качестве рутинного: МРТ (первичная оценка в острой стадии); КТ (предоперационное планирование в хронической стадии, оценка состояния костей после стихания активной фазы); рентгенография (контроль); при необходимости – повторная МРТ. Третий алгоритм отличается высокой доступностью, небольшой стоимостью, однако его точность и эффективность значительно ниже первых двух: рентгенография (первичная оценка); КТ (повторная оценка и предоперационное планирование); рентгенография (контроль) [42]. Использование ультразвукового исследования в диагностике диабетической нейроартропатии неоспоримо в случаях отсутствия других методов визуализации патологического процесса либо когда полученные результаты неубедительны [43][44]. На рис. 2 представлены изображения диагностированной стопы Шарко, полученные различными методами лучевой диагностики, где A – костная консолидация, фрагментация субхондральной кости, переломы, вывихи, подвывихи, остеопения и остеолизис; B – деформация коромысла, вывих предплюсне-плюсневых суставов от второго до пятого луча, а также костная фрагментация и коллапс средней части стопы; C – T1 быстрое спин-эхо – отек костного мозга характеризуется низкой интенсивностью сигнала; D, E – 3D быстрое очищенное градиентное эхо + C – отек субхондрального костного мозга, выпоты в суставах и воспалительные изменения мягких тканей; F, G – вывихи, фрагментация костей и структурные деформации.

Диагностика адгезивного капсулита при СД. Рентгенография может быть полезна для исключения других патологий плечевого сустава, таких как запущенный артрит плечевого сустава, патологический перелом, аваскулярный некроз, но недостаточно информативна для диагностики патологии капсулы суставов, поскольку она состоит из мягких тканей и поэтому не визуализируется. Наиболее точным методом диагностики адгезивного капсулита является МРТ. В случае адгезивного капсулита плечевого сустава использование МРТ позволяет визуализировать утолщение капсулы, клювовидно-плечевой связки, инфильтрацию подклювовидной жировой клетчатки в области ротаторов и утолщение подмышечного кармана [45–49]. На рис. 3 представлены изображения адгезивного капсулита, полученные по результатам МРТ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленный анализ литературных данных подчеркивает значимость своевременной и точной лучевой диагностики заболеваний суставов у пациентов с сахарным диабетом, учитывая особенности патогенеза и клинического течения, а также специфику различных нозологий, таких как остеоартроз, диабетическая нейроартропатия (артропатия Шарко) и адгезивный капсулит. Осложнения сахарного диабета, влияющие на опорно-двигательный аппарат, требуют индивидуального подхода к выбору метода лучевой диагностики. Традиционная рентгенография, обладая доступностью, может быть недостаточно информативной на ранних стадиях, особенно в оценке хрящевой ткани и мягких тканей, поэтому этот метод больше используют для контроля эффективности терапии. Более современные методы, такие как УЗИ, КТ и МРТ, предоставляют более детализированную информацию о структурных изменениях суставов, позволяя выявлять патологические изменения на ранних стадиях и дифференцировать различные заболевания суставов, протекающие на фоне сахарного диабета (наиболее информативно применение МРТ в острой стадии, при планировании оперативного лечения, в хроническую стадию – КТ).

Комплексное использование различных методов лучевой диагностики с учетом стадии заболевания, особенностей патогенеза и клинических проявлений позволяет повысить эффективность выявления заболеваний суставов у пациентов с сахарным диабетом и оптимизировать выбор терапии. Исключением остается адгезивный капсулит, при котором наиболее информативным методом является МРТ, а использование стандартной рентгенографии неинформативно.

Выбор оптимального алгоритма лучевой диагностики заболеваний суставов должен определяться доступностью методов, стадией заболевания и необходимостью дифференциальной диагностики. Использование этих алгоритмов на практике, в свою очередь, может улучшить качество жизни и снизить риск инвалидизации данной категории пациентов. Дальнейшие исследования, направленные на разработку и внедрение алгоритмов лучевой диагностики, учитывающих специфические изменения в суставах при сахарном диабете, а также на оценку эффективности различных методов визуализации в динамике, представляются перспективным направлением для улучшения клинической практики.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.