Клинические аспекты современной лучевой диагностики в травматологии и ортопедии

Общеизвестно, что прогресс в науке обусловлен прогрессом методов исследования. Совершенствование методов диагностики, несомненно, привело к открытию новых закономерностей возникновения и развития патологического процесса, выявлению более точных и ранних симптомов заболеваний, определению более тонких механизмов влияния лечебных мероприятий. Классическая рентгенология дополнилась такими современными методами визуализации, как ультразвуковая диагностика, компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, фотоэмиссионная и позитронноэмиссионная томография, интервенционная радиология [1, 13, 40-42]. Глубина и точность исследований, на которые способны современные методы лучевой диагностики, не могут не пора- жать, поскольку лучевая диагностика перешагнула границу анатомических понятий и достаточно широко выявляет биохимические и функциональные расстройства в различных органах. Одной из самых первых и наиболее тесно связанных с лучевой диагностикой дисциплин является травматология и ортопедия, развитие и совершенствование которой без применения современных методов исследования невозможно. Разработка и совершенствование диагностических алгоритмов при заболеваниях и повреждениях опорно-двигательного аппарата основаны на комплексном подходе к выбору методов и методик лучевого обследования, заключающемся в сочетании классических и современных, радиационных и нерадиационных методов диагностики, позволяющем оптимизировать диаг- ностический процесс с точки зрения безопасности для пациента и эффективности для врача. Учитывая неодинаковую чувствительность и специфичность различных методов медицинской визуализации в отображении патологических изменений в костных, хрящевых и мягкотканных структурах, современная лучевая диагностика позволяет более точно охарактеризовать морфологические особенности и распространенность патологических процессов, способствует уточнению патогенеза, совершенствует семиотику заболеваний и повреждений опорно-двигательного аппарата. Новые диагностические технологии и алгоритмы позволяют осуществлять мониторинг эффективности этапов лечения и конечного результата, способствуют совершенствованию имеющихся и созданию новых методов лечения [7, 24-27, 29-31].

В ФГУ РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова используется практически весь спектр диагно- стических процедур, однако применение современных методов исследования в их стандартном варианте не всегда решает проблемы чрескост-ного остеосинтеза, в связи с чем постоянно возникает необходимость усовершенствования и разработки новых вариантов той или иной методики или способов обработки полученных данных.

За последние десять лет в ФГУ РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова предложено пять новых диагностических алгоритмов, которые утверждены в МЗ РФ в качестве новых медицинских технологий.

Цель работы: показать возможности современной лучевой диагностики и усовершенствованных методик в повышении эффективности диагностического процесса и улучшении результатов лечения больных с заболеваниями и повреждениями опорно-двигательной системы.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для разработки и усовершенствования новых методов лучевой диагностики в травматологии и ортопедии методом рентгенографии, УЗИ, КТ, МРТ обследовано 1310 больных с различными повреждениями и заболеваниями опорно-двигательной системы (табл. 1).

Исследования проведены на разрешенном к применению на территории РФ оборудовании:

рентгеновские аппараты: “Bicki Diagnost” Philips, “Clinomat” Jtalrag;

компьютерные томографы: Somatom AR-MP, Toshiba Aquilion-64, GE Lihgt Speed VCT;

ультразвуковые сканеры: Sonoline SI – 450, Voluson-730, LOGIQ S6;

костный денситометр фирмы Lunar – General Electric Medical Systems США;

магнитно-резонансный томограф Siemens Magnetom Symphony, мощностью 1,5 Тл.

Таблица 1

Распределение больных по характеру патологии и методам исследования

Характер патологии	Объект исследования	Кол-во больных	Методы исследования
Врожденные и приобретенные укорочения и деформации нижних конечностей	Дистракционный регенерат	96	Рентгенография, КТ, МРТ денситометрия
Болезнь Эрлахера -Блаунта	Метаэпифизарная зона большеберцовой кости	80	Рентгенография, КТ
Ахондроплазия	Мягкие ткани нижних конечностей	84	Рентгенография, КТ, МРТ, УЗИ, денситометрия
Хронический остеомиелит бедренной кости	Бедренная кость	109	Рентгенография, КТ
Аномалии развития, дефекты заднего отдела стопы, деформации стоп, Hallux valgus	Кости стопы, дистракционный регенерат, контактный регенерат	79	Рентгенография, КТ
Последствия витамин D-дефицитного рахита и витамин D-резистентного рахита	Метаэпифизарная зона большеберцовой и бедренной костей	92	Рентгенография, КТ, МРТ
Гонартроз, закрытые повреждения без перелома костей, образующих коленный сустав, внутрисуставные переломы	Коленный сустав (до и после артроскопии)	150	Рентгенография, УЗИ, МРТ
Переломы грудного и поясничного отдела позвоночника	Грудной и поясничный отдел позвоночника (до и после лечения)	67	Рентгенография, КТ
Остеопороз позвоночника у женщин в менопаузе	Поясничный и грудной отдел позвоночника	220	Рентгенография, КТ, денситометрия
Ахондроплазия	Бедренная, большеберцовая и малоберцовая кости до и после удлинения	71	Рентгенография, КТ
Остеоартроз тазобедренного и коленного суставов	Тазобедренный и коленный сустав	125	Рентгенография, КТ, МРТ
Переломы костей голени	Зона сращения перелома	53	Рентгенография, КТ, МРТ
Диспластический коксартроз	Тазобедренный сустав	35	Рентгенография, КТ, МРТ
Последствия гематогенного остеомиелита	Тазобедренный, коленный, плечевой суставы	28	Рентгенография, КТ, МРТ
Деформирующий артроз тазобедренного и коленного суставов	Сосуды шеи, нижних конечностей	21	Эхокардиография, УЗДГ

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В ФГУ РНЦ «ВТО» разработаны новые способы диагностики хронического остеомиелита, количественная оценка репаративного остеогенеза при удлинении конечностей и лечении переломов, способы оценки дистракционного регенерата, новые методы количественной и качественной диагностики состояния мягких тканей, состояние костей при системных заболеваниях скелета, деформирующем артрозе, которые защищены 23 патентами РФ. Также создано 6 программ для ЭВМ, имеющих регистрацию Российского агентства по патентам и товарным знакам [33-36].

На основе комплекса современных методов лучевой диагностики изучены стадии патологического процесса для определения тактики и метода лечения больных витамин D-резистентным рахитом и больных с последствиями витамин D-дефицитного рахита. До лечения у больных витамин D-резистентным рахитом отмечалось неравномерное отложение остеоида в метаэпифи-зарных отделах бедренной и большеберцовой костей, которое впервые при МРТ выявлено как неминерализованные участки ростковых зон в виде неопределенной причудливой формы образований, которые особенно хорошо визуализировались на Т1FL2D FS в корональной плоскости. В аксиальной плоскости в медиальных отделах метаэпифизарных зон определялись глыбчатые образования ячеистого характера [6]. У 14 больных витамин D-резистентным рахитом рентгенологические изменения зоны перестройки кортикального слоя и прилежащих костных структур проявлялись в виде зон резорбции (лоозеровские зоны). После устранения деформаций у больных наблюдалось закрытие лоозеровских зон. В возрасте 12-16 лет зоны Лоозера были наиболее выражены, плотность их составляла 549,4±78 HU. После лечения плотность кости в зоне перестройки у больных в возрастной группе старше 30 лет была не менее 1416±83 HU [16, 17, 30].

На основании комплексного рентгенологического исследования с использованием компьютерной томографии коленных суставов изучена динамика диспластической деструкции внутреннего мыщелка большеберцовой кости у больных с болезнью Эрлахера-Блаунта с учетом стадии, типа течения заболевания, возраста пациента. Разработана схема видов и причин ре-цидивирования деформаций после лечения больных с болезнью Эрлахера-Блаунта и предложены меры по их профилактике [2, 31].

В динамике изучена рентгеновская семиотика дистракционного регенерата и разработаны параметры и объективные критерии качественной и количественной оценки репаративного процесса у больных с врожденными и приобретенными укорочениями и деформациями нижних конечностей:

во время дистракции плотность соединительнотканной прослойки не превышает 50 % от плотности дистракционного регенерата в целом, процентное соотношение площади «зоны роста» к общей площади дистракционного регенерата не должно быть более 30 %.

во время фиксации соотношение площади соединительнотканной прослойки к общей площади регенерата должно уменьшаться от 24 % до 0, а снижение общей плотности дистракционного регенерата в периоде фиксации и после снятия аппарата должно сопровождаться параллельным возрастанием плотности кортикальных пластинок новообразованной кости и материнских участков кости не менее, чем на 300-400 HU.

полная органотипическая перестройка завершается через 1-3 года с формированием в метафизе характерной мелкоячеистой структуры, а в диафизе – костномозгового канала и кортикальных пластинок. Разработан новый способ прогнозирования перестройки дистракционного регенерата методом компьютерной томографии [10, 19, 27, 28].

Предложены новые приемы и способы исследования мышц методами ультрасонографии и компьютерной томографии. Разработаны критерии оценки состояния мышц в процессе удлинения для прогнозирования исходов оперативного удлинения нижних конечностей. Адаптационно-компенсаторные и восстановительные процессы в мышцах бедра и голени после их удлинения завершаются формированием новых мышечно-сухожильных соотношений, приближающихся по своим параметрам к соответствующим возрастным нормам. У детей 7-13 лет восстановительный период занимает меньше времени, чем в возрасте 14-17 лет. Комплексная оценка состояния мышц нижних конечностей у больных ахондроплазией перед началом очередного этапа удлинения включает определение индекса мышечного брюшка (ИМБ), коэффициента контрактильности (К 1 ). Сохранение кон-тратильной реакции мышц (коэффициент контрактильности) в пределах 60 % и уменьшение плотности не более чем на 10 % является хорошим прогностическим признаком для восстановления функции ягодичных мышц и тазобедренного сустава [5, 21-23, 38, 39].

Изучены особенности формирования дистракционного регенерата и перестройка костной ткани при устранении деформаций и удлинении костей стопы с количественной оценкой процессов дистракционного остеогенеза. Вне зависимости от формы регенерата выявлено два его типа: с явно выраженной «зоной роста» (участки просветления треугольной формы) и непрерывным расположением костных трабекул. Плотность регенерата в области пяточной и таранной костей в периоде дистракции была ниже, чем в длинной кости и составляла 45-70 HU. Перестройка костной ткани в зоне сформировавшегося дистракционного регенерата происходила более медленно. Регенерат приобретал мелкоячеистое строение через 2-2,5 года, проходя стадии груботрабекулярного и крупнопетлистого. Разработан новый способ прогнозирования перестройки дистракционного регенерата методом компьютерной томографии для определения сроков дополнительной фиксации стопы [25].

Проведенные нами исследования показали, что описанные ранее некоторые классические признаки остеоартроза при количественной их оценке не нашли своего подтверждения. Найдено, что характерным признаком количественного изменения плотности костной ткани у больных деформирующим артрозом является общее ее снижение с относительным увеличением плотности субхондрального слоя, которые при исследовании методом КТ выявляются гораздо раньше. У больных гонартрозом в возрасте 1835 лет отмечено общее снижение плотности мыщелков бедренной и большеберцовой костей и постепенное повышение плотности медиального мыщелка большеберцовой кости, а также относительное уплотнение кости в субхондральной зоне (150-170HU), что не свидетельствует в пользу субхондрального склероза. Результаты работы показали, что рентгеноанатомические изменения в тазобедренном суставе сопровождаются изменением показателей плотности головки бедренной кости, достоверно уменьшающиеся в области центрального сегмента головки и внутренних отделов ее при сравнении в возрастных группах 18-35и 55-60 лет и без достоверных отличий у больных в возрасте 35-55 и 56-60 лет. Во всех группах больных отмечено снижение плотности всех костных отделов тазобедренного сустава в сравнении с возрастной нормой. Значение плотности субхондральных отделов лонной и седалищной костей значительно ниже плотности костей тазобедренного сустава в норме, что свидетельствует об относительном повышении плотности субхондрального слоя, а не об истинном субхондральном склерозе [11].

Найдено, что основными проявлениями гнойно-деструктивного поражения диафиза бедренной кости при хроническом гематогенном остеомиелите являются сочетание крупной центральной полости деструкции с мелкоочаговой деструкцией кортикального слоя (59,3 %), одиночная полость деструкции (14,8 %), сотовидная или множественно -очаговая деструкция (14,8 %) и резорбирующая деструкция (11,1 %). Трансформация ассимилированных периостальных наслоений в губчатую кость позволяет прогнозировать течение остеомиелита по неблагоприятному для лечения множественно -очаговому типу. КТ позволила определить кри- терии посттравматического некроза свободных костных отломков и концевых отделов основных костных фрагментов при хроническом посттравматическом и послеоперационном остеомиелите [3, 4].

Изучение параллелей при использовании рентгенографии и КТ при лечении переломов позвоночника показало, что чувствительность метода КТ-морфометрии в определении деформации тел позвонков и межпозвонковых дисков равна 92,3 %, при рентгеноморфометрии по спондилограммам - 74,7 %. Доказано, что аппарат наружной транспедикулярной фиксации может быть демонтирован, если показатель плотности составляет 301-400 HU и более, что соответствует костному блоку [18, 32].

Результаты исследования коленного сустава методом МРТ и УЗИ показали, что для оценки эффективности артроскопических операций у больных с травмами коленного сустава структуру связок, состояние менисков, суставного хряща и структуру кости в зоне перелома целесообразно изучать, применяя МРТ. УЗ-метод предпочтительнее использовать в отдаленном послеоперационном периоде у больных с внутрисуставными переломами для динамического наблюдения и оценки результатов лечения, а также у пациентов, страдающих остеоартрозом коленных суставов, как до, так и после оперативного лечения. МРТ целесообразно проводить в остром периоде после травмы пациентам с внутрисуставными переломами и закрытыми повреждениями без перелома костей, образующих коленный сустав. По данным МРТ , в зоне перелома у больных с полной репозицией костных фрагментов под контролем артроскопа через 1-2 года практически отсутствуют участки фиброза и склероза костного мозга, тогда как при сохранении диастаза ремоделирование кости в зоне перелома продолжается 3-4 года [15].

Изучение позвоночника у больных ахондроплазией до и после удлинения конечностей показало, что у 76 % детей, больных ахондроплазией, выявлена кифотическая деформация позвоночника и у 17 % - сколиоз I-II степени. В процессе удлинения отмечено уменьшение минеральной плотности костной ткани в поясничных позвонках больных ахондроплазией с достоверным отличием для L I . Фронтальный и сагиттальный размеры позвоночного канала у больных ахондроплазией уменьшаются в каудальном направлении с явными признаками стеноза его у 9 % детей [12, 20]. При удлинении бедра и голени у больных с дисплазиями скелета на первом и втором этапах лечения сохраняется возрастная динамика развития зон роста, что позволяет считать возможным проводить удлинение в любом возрасте. Во время первого этапа лечения и в промежутке между первым и вторым этапами неудлиненные сегменты имеют бóльшие потенции к росту, чем удлиненные.

Полная перестройка костной ткани в зоне удлинения (дистракционные регенераты) после первого этапа удлинения происходит в интервале от 6 до 12 месяцев [14].

Данные денситометрии и КТ у женщин с менопаузальным остеопорозом показали, что у пациенток без компрессионных переломов позвонков остеопения и остеопороз определялись в 80 % при ранней менопаузе и в 74,3 % при хирургической. По результатам количественной компьютерной томографии больных с компрессионными переломами позвонков плотность губчатой кости у пациенток 40-49 лет составила 111,44 мг/см3, 50-59 лет - 79,03мг/см3, 6069 лет 72,85мг/см3. Плотность компактной кости в указанных возрастных группах была соответственно 241,78 мг/см3, 208,99 мг/см3 и 185,83 мг/см3, достоверно уменьшалась с возрастом больных, оказывая влияние на снижение прочности позвонков. Разработанный алгоритм лучевой диагностики способствует ранней диагностике остеопороза у женщин в группах риска, выявлению позвонков с высоким риском перелома и применению малоинвазивных технологий для лечения и профилактики остеопо-ротических переломов позвонков [29]

Результаты изучения показали, что последствия гематогенного остеомиелита в области проксимального конца бедренной кости проявляются комплексом рентгеноморфологических изменений, которые обусловлены степенью поражения тазобедренного сустава (анкилоз, частичный или полный лизис головки и шейки), ограничением функции конечности.

У больных с диспластическим коксартрозом выраженные рентгено-морфологические изменения наблюдались как в бедренном, так и тазовом компоненте сустава. У пациентов с вывихом бедра определялось равномерное снижение плотности головки бедра, у больных с подвывихом более высокие значения отмечались в наиболее нагружаемых отделах – центральных и заднемедиальных. У пациентов с подвывихом бедра снижение плотности лонной кости на стороне поражения было менее выражено, чем у пациентов с вывихом бедра. Хирургическое вмешательство в травматологии сопровождается часто развитием осложнений, особенно со стороны сердечно-сосудистой системы, так как большинство пациентов старшей возрастной группы имеют сердечно сосудистую патологию. Диастолическая дисфункция левого желудочка, выявленная при эхокардиографии, является ранним признаком нарушения диастолической функции сердца при сохраненной систолической функции у больных с гипертонической болезнью 1-3 степени в возрасте старше 55 лет, что является предиктором повышенного сердечно-сосудистого риска, требует адекватно подобранной терапии для предупреждения возникновения сердечнососудистых осложнений в периоперационном периоде. Методом ультразвуковой диагностики выявлено широкое распространение латентно протекающего атеросклеротического поражения артерий у больных старше 55 лет с артериальной гипертонией (90,5 %).

ВЫВОДЫ показатель плотности составляет 301-400 HU и более, что соответствует костному блоку.

• 7.    КТ позволила определить количественные критерии плотности кости при посттравматическом некрозе свободных костных отломков и концевых отделов основных костных фрагментов при хроническом посттравматическом и послеоперационном остеомиелите.

• 8.    При удлинении бедра и голени у больных с дисплазиями скелета на первом и втором этапах лечения сохраняется возрастная динамика развития зон роста, что позволяет проводить удлинение в любом возрасте. Во время первого этапа лечения и в промежутке между первым и вторым этапами неудлиненные сегменты имеют бóльшие потенции к росту, чем удлиненные.

• 9.    Найдено, что характерным признаком количественного изменения плотности костной ткани у больных деформирующим артрозом является общее ее снижение с относительным увеличением плотности субхондрального слоя, которые при исследовании методом КТ выявляются гораздо раньше.