МР-диагностика остеонекроза у водолазов различных квалификаций

Дисбарический остеонекроз - немикробное поражение тканей кости, возникающее в результате нарушения кровоснабжения и сопровождающееся их омертвением, а также частичным или полным разрушением. Патологические изменения в костях при этом заболевании развиваются на фоне изменения давления внешней среды, встречающегося у водолазов, дайверов, рабочих, дышащих сжатым воздухом или искусственной газовой смесью, а также при аварийных ситуациях на подводных лодках и нарушениях в работе барокамер и барокомплексов [1, 2].

На основании результатов научных исследований можно утверждать, что дисбарический остеонекроз представляет собой терминальную стадию развития любых дисбарогенных изменений в костях и является одним из специфических заболеваний водолазов, которое в перспективе существенно влияет на трудоспособность и общее качество жизни.

По данным литературных источников встречаемость дисбарического остеонекроза в различных странах сильно варьирует. Это связано, в первую очередь, с различными диагностическими возможностями медицины, использованием небезопасных методов выполнения водолазных спусков и отличающимися социально-экономическими условиями. Так, например, дайверы-рыбаки, собирающие с донного грунта различных моллюсков, морских ежей и губок, выполняют спуски под воду с исполь- зованием вентилируемого водолазного снаряжения, когда постоянная подача воздуха по шлангу с поверхности позволяет неограниченное время находится под водой. В связи с этим погоня за коммерческой выгодой часто приводит к превышению безопасного времени пребывания на глубине, количества повторных водолазных спусков и к несоблюдению существующих оптимальных режимов декомпрессии. В целом дисбарический остеонекроз чаще всего встречается у дайверов-рыбаков и составляет от 50% до 77%, у коммерческих водолазов - от 16% до 55%, у кессонных рабочих - от 25% до 35%, среди военных водолазов западных стран - от 2% до 5%, что коррелирует с имеющимися статистическими данными других литературных источников [3-6].

Наиболее частая локализация дисбарического остеонекроза - проксимальные метаэпифизы плечевых костей и метаэпифизы бедренных костей, кроме того он может поражать диафизы бедренной и проксимальные метаэпифизы большеберцовой кости. Нередко очаги имеют мультифокальное распределение [4, 7].

Большинство исследователей выделяют декомпрессионное газообразование в организме водолаза в качестве ключевого патогенетического фактора дисбарического остеонекроза. Согласно данным литературных источников, декомпрессионное газообразование вызывает газовую эмболизацию внутрикостных кровеносных сосудов пузырьками азота, что приводит к формированию зон ишемии костной ткани. Также повреждение эндотелиальных клеток кровеносных сосудов пузырьками свободного газа провоцирует развитие воспалительного процесса и активацию процессов гиперкоагуляции с последующим тромбозом внутрикостных сосудов, что приводит к образованию новых очагов ишемии в структурных элементах кости [5, 8].

Некоторые учёные в своих исследованиях указывают на то, что образование пузырьков свободного газа внутри костного мозга вызывает его механическое повреждение, сопровождающееся развитием отёка. Возникающая при этом компрессия венозной синусоидальной системы приводит к снижению скорости кровотока, увеличению вязкости крови, формированию венозного стаза, увеличению периферического сосудистого сопротивления и, как следствие, усугублению отёка и ишемии. Это приводит к дальнейшему росту внутрикостного давления, создавая условия для развития компартмент-синдрома и формирования порочного круга, усиливающего ишемические процессы в тканях. Помимо этого, повреждение адипоцитов кости пузырьками свободного газа может вызвать жировую эмболию внутрикостных сосудов [9-12].

Магнитно-резонансная томография (МРТ), являющаяся неинвазивным и высокоспецифичным методом лучевой диагностики, при наличии соответствующих анамнестических данных и клинической симптоматики рассматривается как диагностический метод выбора для выявления в костях зон ишемии и участков остеонекроза. Анализ данных научных исследований свидетельствует о том, что магнитно-резонансная томография превосходит другие лучевые методы диагностики по информативности в выявлении дисбарического остеонекроза и признана «золотым стандартом» его визуализации на ранних стадиях. Согласно имеющимся данным, частота выявления дисбарического остеонекроза при использовании МРТ достигает 97,7%, а чувствительность метода в диагностике ранних стадий заболевания составляет 94,7%. Данный метод обеспечивает точное определение локализации, размеров и структурных особенностей костных дефектов, а также позволяет анализировать функциональные характеристики и визуализировать результаты в формате трёхмерной модели. Кроме того, применение МРТ позволяет выявить в костях области остеосклероза и остеопороза, кисты, в том числе расположенные субкортикально, а также участки жировой дегенерации и отёка костного мозга, который визуализируется как зона сниженного МР-сигнала на Т1-взвешенных изображениях и повышенного сигнала на Т2-взвешенных последовательностях [13-15].

Цель исследования: изучить МР-семиотику дис-барического остеонекроза у водолазов.

Материалы и методы

Исследование проводили на высокопольных магнитно-резонансных томографах «Ingenia» (Philips, Нидерланды) и Magnetom Symphony (Siemens, Германия) с индукцией магнитного поля 1,5 Тесла. При выполнении МРТ коленных суставов с захватом дистальной трети диафиза бедренной кости и проксимальной части диафиза большеберцовой кости, а также плечевых суставов с захватом верхней трети диафиза плечевой кости использовали соответствующие специальные радиочастотные катушки для суставов. МР-сканирование тазобедренных суставов проводили с применением поверхностной катушки для тела.

Для проведения МРТ-исследований суставов обследуемый располагался на столе томографа в горизонтальном положении (лёжа на спине), центра-ция с помощью лазерного визира осуществлялась по изоцентрам радиочастотных катушек. МР-томограммы получали по стандартным протоколам в корональной, сагиттальной, аксиальной, косо-корональной и косо-сагиттальной плоскостях с толщиной среза 4-10 мм. Для визуализации патологических изменений использовали режимы МР-сканирования с получением Т1-взвешенных, Т2-взвешенных и PD-взвешенных изображений, а также импульсные последовательности с использованием эффекта подавления сигнала от жировой ткани (PD-FS-ВИ).

Всего были проанализированы результаты МР-исследований 54 водолазов с различными дополнительными водолазными квалификациями, из них 22 водолаза выполняли глубоководные водолазные спуски на глубины более 60 метров (водолазы-глубоководники (акванавты)), 19 - водолазные спуски на глубины до 60 метров и 13 - спуски в условиях нормального давления (гидронавты).

Индивидуальное количество водолазных спусков составило от 1 до 20 и более. Непрерывный профессиональный стаж - от 5 до 30 лет, от 500 до 13 000 спусковых часов. В группе водолазов-глубоководников (акванавтов) 14 (64%) человек имеют в анамнезе минимум один эпизод декомпрессионной болезни лёгкой или средней степеней тяжести.

Оценку структуры костных тканей осуществляли с использованием Т1-взвешенных изображений (Т1-ВИ), позволяющих выявлять зоны остеосклероза и трабекулярного отёка костного мозга, которые, в отличие от жировой ткани, имеющей гиперинтенсивный МР-сигнал, выглядят более тёмными (гипоинтенсивный МР-сигнал). Компактное вещество кости имеет гипо-интенсивный сигнал на МР-томограммах всех импульсных последовательностей. На Т2-взвешенных изображениях вода даёт гиперинтенсивный сигнал, а жировая ткань костного мозга демонстрирует промежуточную интенсивностью МР-сигнала. Изображения, взвешенные по протонной плотности с подавлением сигнала от жировой ткани (PD-FS-ВИ), показали высокую эффективность в оценке состояния костного мозга и суставного хряща, а также являются информативными для диагностики других мягкотканных структур. Применение методики подавления МР-сигнала от жировой ткани обеспечивало точную интерпретацию признаков патологии костного мозга. На PD-ВИ с жироподавлением костный мозг и жировая ткань характеризовались МР-сигналом низкой интенсивности, что позволяло дифференцировать их от свободной жидкости, отёка и других патологических изменений, имеющих гиперинтенсивный сигнал.

Данные о исследуемых, результаты клинических и лучевых исследований вносились в специально разработанную базу данных.

Обработка данных производилась на персональном компьютере на базе операционной системы Windows 11 с использованием пакета программного обеспечения Microsoft Office 2016 и специальной программы постпроцессорной обработки получаемых МРТ-изображений на ПК - RadiAnt DICOM Viewer.

Результаты и обсуждение

В настоящее время общепризнанной считается классификация дисбарического остеонекроза Британского медицинского научно-исследовательского совета по декомпрессионной болезни (Medical Research Council Decompression Sickness Panel in Britain, MRC DSPB) (табл.1). В её основе лежат данные рентгенологических исследований пациентов, страдающих этой патологией и имеющие соответствующие изменения в костях различной локализации. В связи с этим при интерпретации полученных результатов МРТ-исследований водолазов мы использовали данную классификацию только для описания локализации специфических патологических изменений [3, 16].

Таблица 1. Классификация дисбарического остеонекроза (MRC DSPB) Table 1. Classification of dysbaric osteonecrosis (MRC DSPB)

Шифр по МКБ	Юкстаартикулярные поражения эпифиза
А1	Плотные участки с интактным суставным кортексом
А2	Сферические сегментные затемнения
А3	Линейные затемнения
А4	Разрушение костной структуры
	а	Субкортикальная полоска просветления
	b	Разрушение (коллапс) суставного кортекса
	c	Секвестрация (части) кортекса
А5	Вторичный дегенеративный остеоартрит
Поражение метафиза, диафиза
В1	Плотные участки (без костных островков)
В2	Неравномерно кальцифицированные участки
В3	Участки просветления и кисты
В4	Кортикальное утолщение

По результатам проведённых МРТ-исследований у водолазов выявлены множественные скрытые и клинически значимые патологические изменения костей. Были визуализированы костные кисты, очаги дисбарического остеонекроза и участки остеосклероза как возможный исход ранее перенесённого заболевания. Патологические изменения дисбаро-генного характера располагались как юкстаартику-лярно (А-поражения), так и на отдалении от суставных поверхностей (В-поражения).

Учитывая то, что костные кисты и изолированные участки остеосклероза могут возникать по различным причинам и не являются специфичными признаками дисбарической природы, мы провели оценку патологических изменений костей, характерных только для дисбарического остеонекроза с указанием их локализации в соответствии с классификацией MRC DSPB (табл. 2).

На полученных МР-томограммах юкстаартику-лярно расположенный дисбарический остеонекроз (А-поражение) характеризуется следующими патогномоничными признаками: наличие чётко очерченного некротического очага в субхондральном отделе кости с вариабельной интенсивностью МР-сигнала, серповидная гипоинтенсивная полоса по периферии очага на Т1-взвешенных изображениях и визуализация на PD-FS-ВИ характерного симптома «двойной линии», где внутренняя полоса представлена грануляционной тканью и имеет гиперинтенсивный МР-сигнал, а наружная полоса гипоинтенсивная за счёт остеосклероза на PD-FS-ВИ.

В-поражения (дисбарический остеонекроз в области метадиафизов и диафизов) демонстрируют характерную МРТ-картину, отражающую их пато-морфологические особенности. Центральная зона поражений этой локализации может иметь участки с гиперинтенсивным МР-сигналом на Т1-ВИ и Т2-взвешенных изображениях, что соответствует некротизированной жировой ткани. На Т1-взвешенных изображениях зона некроза окружена характерным гипоинтенсивным ободком остеосклероза в виде линии серпигинозного характера, морфологически представляющим реактивное костеобразование. На полученных МР-томограммах между центральной некротической зоной и остеосклеротическим ободком визуализируется чётко дифференцируемые линейные участки фиброваскулярной ткани, проявляющиеся гипоинтенсивным МР-сигналом на Т1-взвешенных изображениях и гиперинтенсивным МР-сигналом на Т2- и PD-FS-взвешенных изображениях.

При обоих типах поражений расположенные по периферии очага остеонекроза отделы костного мозга характеризуются повышенной интенсивностью МР-сигнала на Т2-ВИ и PD-FS-взвешенных изображениях, что патогенетически связано с развитием перифокального отёка костного мозга.

Морфологическая картина дисбарического остеонекроза значительно варьирует и имеет различные конфигурации, что определяется как объёмом поражения, так и его топографо-анатомической локализацией.

На основании полученных данных можно утверждать, что наиболее частая локализация юкстаарти-кулярного дисбарического остеонекроза (А-поражение) - проксимальный метаэпифиз плечевой кости (n = 5). Кроме того, А-поражения были выявлены в проксимальном метаэпифизе бедренной кости (n = 3) и дистальном метаэпифизе бедренной кости (n = 2). В-поражения чаще определялись в дистальном метадиафизе бедренной кости (n = 5), чем в проксимальном метадиафизе большеберцовой кости (n = 3) и проксимальном метаэпифизе плечевой кости (n = 3). Костные кисты в подавляющем большинстве были выявлены в области проксимального метаэпифиза плечевой кости (n = 27). Основная локализация определяемых участков остеосклероза -метаэпифизы костей нижних конечностей. Полученные методом магнитно-резонансной томографии результаты коррелируют с имеющимися данными мировой научной литературы по локализации дис-барического остеонекроза.

Также мы провели сравнение количества выявленных случаев дисбарического остеонекроза у водолазов в зависимости от рабочих глубин водолазных спусков и наличия в анамнезе острой декомпрессионной болезни (табл. 3).

Таблица 2. Патологические изменения в костях и их локализация, выявленные у водолазов по данным МРТ-исследований Table 2. Pathological changes in bones and their localization, identified in divers according to MRI studies

Анатомическая область	ДОН, А-поражение |	ДОН, В-поражение	Костные кисты	Остеосклероз
Проксимальный метаэпифиз плечевой кости	5	1	27	6
Проксимальный метаэпифиз бедренной кости        |	3	—	10	4
Дистальный метадиафиз бедренной кости	-	5	—	3
Дистальный метаэпифиз бедренной кости           |	2	—	7	7
Проксимальный метаэпифиз большеберцовой кости	—	3	2	5
Всего	10	9	46	25

Таблица 3. Встречаемость дисбарического остеонекроза у водолазов в зависимости от глубины водолазных спусков и наличия в анамнезе острой декомпрессионной болезни

Table 3. Incidence of dysbaric osteonecrosis in divers depending on the depth of diving and the presence of a history of acute decompression sickness

Тип патологического изменения	Количество выявленных патологических изменений
	Всего у водолазов (n = 54)	Водолазные спуски на глубину > 60 м (n = 22)		Водолазные спуски на глубину до 60 м (n = 19)		Гидронавты (n = 13)
		c ДКБ (n =14)	без ДКБ (n = 8)	c ДКБ (n = 2)	без ДКБ (n = 17)	c ДКБ (n = 0)	без ДКБ (n = 13)
ДОН, А-поражения	10	9	—	1	—	—	—
ДОН, В-поражения	9	9	—	—	—	—	—
Всего	19	18	—	1	—	—	—

По данным таблицы 3 видно, что дисбарический остеонекроз был выявлен в подавляющем большинстве случаев у водолазов, выполнявших глубоководные водолазные спуски на глубины более 60 м (водолазы-глубоководники (акванавты)) и имеющих в анамнезе острую декомпрессионную болезнь.

Характерные патологические изменения костей дисбарического генеза различной локализации проиллюстрированы результатами МРТ-исследований приведённых ниже.

На рисунке 1 показаны характерные изменения в головке правой плечевой кости водолаза, имеющего 500 часов пребывания под водой, максимальную глубину погружений до 20 м в воде и до 100 м в условиях барокамеры, а также один эпизод острой декомпрессионной болезни в анамнезе. При проведении МРТ-исследования правого плечевого сустава в области головки правой плечевой кости бы- ли визуализированы патологические изменения, связанные с суставной поверхностью и имеющие характерные признаки субхондрального дисбари-ческого остеонекроза (А-поражение).

На рисунке 2 представлены результаты МРТ-исследования левого плечевого сустава водолаза-глубоководника (акванавта). Водолаз имеет 10 000 часов пребывания под водой, несколько водолазных спусков методом длительного пребывания под повышенным давлением, максимальная глубина погружения в условиях гидробарокомплекса составляет 500 м, один эпизод острой декомпрессионной болезни в анамнезе. На изображениях в проксимальном метафизе левой плечевой кости определяется зона дисбарического остеонекроза с характерным симптомом «двойной линии», склеротическим ободком и перифокальным трабекулярным отёком (В-поражение).

A                                    B                                    C

Рисунок 1. МРТ правого плечевого сустава: А. Т1-ВИ в косо-корональной плоскости. Определяется область некроза, связанная с суставной поверхностью плечевой кости и имеющая специфичный остеосклеротический ободок по периферии с гипоинтенсивным МР-сигналом. B. PD-FS-ВИ в аксиальной плоскости. Визуализируется характерный симптом «двойной линии» по периферии очага остеонекроза с перифокальным трабекулярным отёком костного мозга, имеющим гиперинтенсивный МР-сигнал. C. PD-FS-ВИ в косо-сагиттальной плоскости

Figure 1. MRI of the right shoulder joint: A. T1-WI in the oblique-coronal plane. An area of necrosis is identified, connected to the articular surface of the humerus and having a specific osteosclerotic rim around the periphery with hypointense MR signal. B. PD-FS-WI in the axial plane. The characteristic "double line" sign is visualized along the periphery of the osteonecrosis focus with perifocal trabecular bone marrow edema, which has a hyperintense MR signal. C. PD-FS-WI in the oblique-sagittal plane

A

B

C

Рисунок 2. МРТ левого плечевого сустава: А. PD-FS-ВИ в косо-корональной плоскости. В области метафиза визуализируется МР-признаки, характерные для дисбарического остеонекроза: специфичный симптом «двойной линии» по периферии очага с различной интенсивностью МР-сигнала, а также перифокальный трабекулярный отёк костного мозга, дающий гиперинтенсивный сигнал. B. Т1-ВИ в аксиальной плоскости. Перифокальный трабекулярный отёк костного мозга, очаг остеонекроза и склеротическим имеют гипоинтенсивный МР-сигнал. С. PD-FS-ВИ в аксиальной плоскости

Figure 2. MRI of the left shoulder joint: A. PD-FS-WI in the oblique-coronal plane. In the metaphyseal region, MR signs characteristic of dysbaric osteonecrosis are visualized: a specific "double line" sign along the periphery of the focus with varying MR signal intensity, as well as perifocal trabecular bone marrow edema, giving a hyperintense signal. B. T1-WI in the axial plane. Perifocal trabecular bone marrow edema, the focus of osteonecrosis and sclerotic rim have hypointense MR signal. C. PD-FS-WI in the axial plane

Кроме того, на МР-томограммах у данного водолаза в дистальной трети диафиза левой бедренной кости также определяются патологические изменения, соответствующие дисбарическому остеонекрозу. Данные изменения характеризуются наличием типичного склерозированного ободка по периферии очага, чётко визуализируемого на Т1-взвешенных изображениях. Зона некроза демонстрирует более выраженную визуализацию на PD-FS-взвешенных изображениях, где она представлена вариабельной интенсивностью МР-сигнала из-за чередования фиброзножировой и грануляционной ткани, а также наличием специфичного симптома «двойной линии» по периферии очага (В-поражение) (рис. 3).

На МР-томограммах правого коленного сустава у водолаза-глубоководника, имеющего в анамнезе около 5000 часов пребывания под водой с максимальной глубиной водолазного спуска до 300 м и несколькими эпизодами острой декомпрессионной болезни в анамнезе, в области дистального метадиафиза бедренной кости визуализируется патологическое образование неправильной геометрической формы (рис. 4). Патологические изменения имеют патогномоничные для дисбарического остеонекроза МР-признаки: гипоинтенсивный МР-сигнал от всей площади очага с наличием склеротического ободка по периферии на Т1-ВИ, а также симптом «двойной линии» и перифокальный трабекулярный отёк костного мозга в виде линейных участков с гиперинтенсивным МР-сигналом (В-поражение).

На рисунке 5 представлены результаты МР-сканирования тазобедренных суставов у водолаза-глубоководника (акванавта). В анамнезе максимальная глубина погружений до 450 м, 5000 часов водолазных работ, выполнение водолазных спусков методом длительного пребывания под повышенным давлением и несколько эпизодов острой декомпрессионной болезни.

A                                   B                                C

Рисунок 3. МР-томограммы левого коленного сустава: А – Т1-ВИ в сагиттальной плоскости; B – Т1-ВИ в сагиттальной плоскости; C – PD-FS-ВИ в корональной плоскости

Figure 3. MR tomograms of the left knee joint: A – T1-WI in the sagittal plane; B – T1-WI in the sagittal plane; C – PD-FS-WI in the coronal plane

A                                   B                                C

Рисунок 4. МР-томограммы правого коленного сустава: А – PD-FS-ВИ в корональной плоскости; B – Т1-ВИ в корональной плоскости; C – PD-FS-ВИ в сагиттальной плоскости

Figure 4. MR tomograms of the right knee joint: A – PD-FS-WI in the coronal plane; B – T1-WI in the coronal plane; C – PD-FS-WI in the sagittal plane

A

Рисунок 5. МР-томограммы тазобедренных суставов: А. В аксиальной плоскости на Т1-ВИ в правой головке бедренной кости определяется зона дисбарического остеонекроза, охватывающая всю ширину суставной поверхности (А-поражение). B. Т1-ВИ в корональной плоскости. С. PD-FS-ВИ в корональной плоскости

Figure 5. MR tomograms of the hip joints: A. In the axial plane on T1-WI, a zone of dysbaric osteonecrosis is identified in the right femoral head, covering the entire width of the articular surface (A-lesion). B. T1-WI in the coronal plane. C. PD-FS-WI in the coronal plane

B

C

На МР-томограммах всех импульсных последовательностей определяется деформация формы головки правой бедренной кости и уплощение её верхнего края в результате разрушения костных трабекул и субхондральной костной ткани, что является осложнением юкстаартикулярно расположенного дисбарического остеонекроза. На Т1-ВИ в области эпифиза визуализируется зона дисбариче-ского остеонекроза с гипоинтенсивным МР-сигналом и ободком остеосклероза по периферии. На PD-FS-взвешенных изображениях визуализируется костное ложе с различной интенсивностью МР-сигнала и характерной «двойной линией» по периферии, а также ободок перифокального трабекулярного отёка костного мозга, имеющий гиперинтенсивный МР-сигнал.

Заключение

По результатам выполненных МРТ-исследований у водолазов различных квалификаций были обнаружены множественные специфичные изменения костей дисбарогенного характера. Обнаруженные патологические изменения костей в виде дисбари-ческого остеонекроза по локализации коррелируют с данными литературных научных источников: чаще всего они визуализировались в проксимальных метаэпифизах плечевой кости и головках бедренных костей.

Полученные данные исследований показывают, что среди водолазного состава дисбарический остеонекроз чаще встречается у водолазов, выполнявших водолазные спуски на глубины более 60 метров (водолазы-глубоководники, акванавты), в то время как у всех обследованных гидронавтов (водолазов, выполняющих подводные спуски в условиях нормобарии) не было выявлено характерных патологических изменений. Кроме того, результаты МР-исследований подтверждают имеющиеся в литературных источниках данные о том, что наличие в анамнезе острой декомпрессионной болезни значительно повышает риск развития дисбарического остеонекроза. Отмеченное выше указывает на необходимость выполнять водолазам, относящимся к группе риска (осуществляющим глубоководные водолазные спуски более 60 м) и имеющим в анамнезе эпизоды острой ДКБ), регулярные обследования костно-суставной системы методом МРТ.

Выявленные у водолазов на МР-томограммах очаги дисбарического остеонекроза характеризуются значительным морфологическим разнообразием и имеют различную конфигурацию: линейную, округлую, овальную, а также неправильную геометрическую. Патологические изменения в виде некротизированной, фиброзно-жировой и грануляционной ткани в полостях деструкции, наружной линии остеосклероза по периферии очага остеонекроза серпигинозного характера, а также перифокального отёка костного мозга, не могут быть выявлены с помощью рентгенологических методов лучевой диагностики. Таким образом, требуется разработка новой классификации дисбарических изменений костей на основе результатов МРТ.

Магнитно-резонансная томография позволяет детально оценить локализацию, форму, степень выраженности и распространения патологического процесса, что даёт возможность подобрать оптимальный метод лечения (консервативная терапия или выполнение хирургического вмешательства), а также провести прогностическую оценку развития осложнений.