1-2 курс / луч / Методы лучевого исследования костей и суставов

Методы лучевого исследования костей и суставов

Для коррекции базисных знаний воспользуйтесь учебниками по анатомии человека. Например:

Привес М.Г., Лысенков Н.К., Бушкович В.И. Анатомия человека.- С-П.,2002, С.37-104, 489-553.

После освоения необходимых базисных знаний- умений переходите к изучению темы.

 

Теоретические вопросы к теме:

1. Методы лучевого исследования костей и суставов: рентгенография, КТ, сцинтиграфия, МРТ

2. Методы лучевого исследования ЦНС: КТ, МРТ.

3. Лучевая анатомия костей и суставов

Литература:

1. Линденбратен Л.Д., Королюк И.П. Медицинская рентгенология и радиология.- М., 2000.- С.385-393, 408-413, 426-433, 469-474.

2. Граф логической структуры темы (приложение 8).

 

 

Лучевые методы исследования костей и суставов

         Опорно-двигательный аппарат состоит из костей, между которыми есть непрерывные соединения в виде синдесмозов синхондрозов, синостозов и прерывные соединения или суставы, составляющие пассивную часть опорно-двигательного аппарата,   активную часть его составляют мышцы.

         Все эти анатомические образования можно исследовать  лучевым методам.

         Основным методом рентгенологического исследования костей и суставов является рентгенография, выполняется, как правило, в двух проекциях. Она позволяет увидеть кость на фоне менее интенсивных мягких тканей.

Все кости скелета человека по их форме и размерам, а также строению разделяют на:

- трубчатые (длинные: плечевая, кости предплечья, бедренная, кости голени; короткие: ключицы, фаланги, кости пясти и плюсны);

-губчатые (длинные: ребра, грудина; короткие: позвонки, кости запяс­тья, плюсны и сесамовидные);

-плоские (кости черепа, таза, лопатки);

-смешанные (кости основания черепа) кости.

         При обследовании скелета необходимо оценивать:

1. Форму кости.

2. Контуры кортикального слоя.

3. Структуру костной ткани.

4. Форму и ширину суставной щели.

5. Состояние росткового хряща и зон роста у молодых лиц.

6. Состояние окружающих мягких тканей.

Положение, форма и величина всех костей четко отражаются на рент­генограммах. Поскольку рентгеновское излучение поглощается главным образом минеральными солями, на снимках видны преимущественно плот­ные части кости, т.е. костные балки и трабекулы. Мягкие ткани -- надкост­ница, эндост, костный мозг, сосуды и нервы, хрящ, синовиальная жид­кость --- в физиологических условиях не дают структурного рентгеновского изображения, равно как окружающие кость фасции и мышцы.

На рентгенограммах трубчатых костей различаются эпифизы,  ме­тафизы, апофизы  и диафизы, (рис.1 ). 

 

Рис.1     Рентгенограмма и схема строения кости на распиле

1- эпифиз, 2- метафиз, 3- апофиз, 4- губчатое вещество, 5- диафиз,

6- компактное вещество, 7- костномозговая полость.

Диафиз -- это тело кости. В нем на всем протяжении выделяется костномозговой канал. Он ок­ружен компактным костным веществом, которое обусловливает интен­сивную однородную тень по краям кости -- ее кортикальный слой, ко­торый постепенно истончается по направлению к метафизам. Наруж­ный контур кортикального слоя резкий и четкий, в местах прикре­пления связок и сухожилий мышц он неровный. Некоторые из этих не­ровностей (например, бугристость большеберцовой кости) развивают­ся из самостоятельных ядер окостенения и до момента синостозирования с диафизом отделены от последнего светлой полоской апофизарного росткового хряща. Внутренний контур кортикального слоя срав­нительно ровный, но от него могут отходить отдельные костные балки в сторону костномозгового канала. Участки кости, в которых теряется изображение костномозгового канала, состоят преимущественно из губ­чатой кости и носят название «метафизы». У детей они отделены от суставного конца кости -- эпифиза -- светлой полоской эпиметафизарного росткового хряща. Кортикальный слой по направлению к эпи­физу истончается и в области суставной поверхности превращается в очень тонкую замыкающую пластинку.

Апофиз -- это выступ кости вблизи эпифиза, имеющий самостоя­тельное ядро окостенения; он служит местом начала или прикрепления мышц. Суставной хрящ на рентгенограммах не дает тени. Вследствие этого между эпифизами, т.е. между суставной головкой одной кости и суставной впадиной другой кости, определяется светлая полоса, назы­ваемая рентгеновской суставной щелью.

Рентгеновское изображение плоских костей существенно отличается от картины длинных и коротких трубчатых костей. В своде черепа хорошо дифференцируется губчатое вещество (диплоический слой), окаймленное тонкими и плотными наружной и внутренней пластинками. В костях таза выделяется структура губчатого вещества, покрытого по краям довольно выраженным кортикальным слоем. Смешанные кости в рентгеновском изо­бражении имеют различную форму, которую можно правильно оценить, производя снимки в разных проекциях.

Рентгеноскопия дает лишь представление о грубом строении кости, т.к. тонкая структура за экраном не видна. Она применяется при локализации инородных тел; выяснения правильной репозиции отломков, определения свищевого хода при зондировании.          Рентгенография с прямым увеличением изображения позволяет получить изображение тонких анатомических структур костной системы в увеличенном виде. Это возможно при применении специальной рентгеновской аппаратуры или путем изменения расстояния между объектом исследования и пленкой.

Для детализации структуры костной ткани крупных объектов возможно применение методики послойного исследования - томографии.

Для  исследования ранних изменений в замыкающих пластинках эпи­физов и субхондральном слое кости выполняют снимки с прямым увеличени­ем рентгеновского изображения. При исследовании сложно устроенных от­делов скелета (череп, позвоночник, крупные суставы) большую пользу при­носит обычная (линейная) томография ( рис. 2).

Рис. 2. Послойная рентгеновская томография (через височно-нижнечелюстной сустав).

1 -- суставной отросток нижней челюсти; 2 -- сустав­ной бугорок; 3 -- наружное слуховое отверстие.

Среди контрастных методов исследования применяется пневмоартрография - введение газов в полость сустава и фистулография - контрастирование патологических ходов и полостей.

Возрастными особенностями скелета ребенка являются - широкая суставная щель, наличие зон роста и ядер окостенения, преобладание органической основы над минеральной, отсутствие физиологических изгибов позвоночника.          Для скелета пожилого человека характерно преобладание минеральной основы по сравнению с  органической, физиологический остеопороз, некоторое сужение межпозвонковых и суставных щелей.

Компьютерная томография    (КТ)

Особенностью КT является изображение костей и суставов в аксиаль­ной проекции. Кроме того, на компьютерных томограммах получают отобра­жение не только кости, но и мягкие ткани; можно судить о положении, объеме и плотности мышц, сухожилий, связок, наличии в мягких тканях скоплений гноя, опухолевых разрастаний и т.д.( рис.3, 4)

Рис. 3. Аксиальная компьютерная томограмма: срез на уровне поясничного позвонка

Рис.4. Аксиальные КТ-срезы L_IV  позвонка

Двухчастное пульпозное ядро (1) межпозвонкового диска создает две вмятины (2) в каудальной замыкательной пластинке тела вышележащего позвонка.

Количественная компьютерная томография служит для определения ми­нерализации скелета, в основном позвоночника, предплечья и больше бер­цовой кости. Принципиальной особенностью метода является возможность определения минерализации губчатой кости, которая, как известно, наибо­лее рано рассасывается при остеопорозе.

При исследовании мягких тканей опорно-двигательного аппарата применяется МРТ и сонография.           Магнитно-резонансная томография оказалась самым ценным методом исследования костного мозга, так как открыла пути обнаружения отека, некроза и инфарк­та костного мозга и тем самым начальных проявлений патологических про­цессов в скелете. Кроме того, магнитно-резонансная томография и спектро­метрия дали врачу возможность прижизненно изучать морфологию и биохи­мию хрящей и мягкотканных образований опорно-двигательной аппарата (рис. 5)

Рис. 5. Срединные сагиттальные МРТ пояснично-крестцового отдела позвоночника.

а-Т2-ВИ;б-Т1-ВИ.

1 -- конус спинного мозга; 2 -- конский хвост спинного мозга; 3 -- субарахноидальное пространство; 4 -- дуральный мешок; 5 -- терминальная нить; 6 -- эпидуральное пространство; 7 -- тело Sp 8 -- пуль­позное ядро межпозвонкового диска; 9 -- фиброзное кольцо межпозвонкового диска; 10 -- каналы бази-вертебральных вен; 11 -- остистый отросток L_IV

Рис. 6. МРТ изображение височно-нижнечелюстного сустава в норме.

1 -- суставной отросток нижней челюсти; 2 -- суставной бугорок; 3 -- наружное слуховое отверстие; 4а -- переднее утолщение сустав­ного диска; 46 -- заднее утолщение суставно­го диска; 5 -- биламинарная зона

   

Рис.7. МРТ изображения стопы в сагиттальной плоскости и  малого таза и тазобедренных суставов во фронтальной плоскости.

 

На представленных МРТ изображениях определяется дифференцированное изображение всех анатомических элементов, включая сухожилия, мышцы, фасции (рис.6, 7).

Новые пути диагностики заболеваний опорно-двигательной системы открыла и сонография.

Сонография является эффективным методом исследования мышц и связочного аппарата конечностей  для диагностики разрывов сухожилий, поражения их манжет, скопления жидкости в суставе, пролиферативных изменений синовиальной обо­лочки и синовиальных кист, абсцессов и гематом в мягких тканях  (рис. 8, 9 ).

Рис. 8. Сонограмма плечевого сустава. Разрыв ротатора.

Рис. 9.  УЗИ локтевого сустава (11--12 лет), латеральный доступ во фронтальной плоскости.

1 -- ядро апофиза латерального надмыщелка; 2 -- латеральный мыщелок плеча; 3 -- головка лучевой кости; 4 -- лучевая коллатеральная связка; 5 -- зона роста между апофизом и латеральным надмыщелком.

 

Количественное измерение минерализации скелета с помощью ультразву­ковой биолокации позволяет определять уникальные параметры кости, в частности ее архитектурные свойства, такие как эластичность, усталость трабекул, анизотропию костной структуры.

Сцинтиграфия оказалась эффектив­ным способом исследования метаболических процессов в костях и суста­вах, поскольку обеспечила возможность изучения активности минерально­го обмена в костной ткани и синовиальной оболочке суставов.

Особо нужно остановиться на родионуклидной визуализации скелета. Ее выполняют путем внутривенного введения меченных технецием фосфат­ных соединений (""Тс-пирофосфат, *^9юТс-дифосфонат и др.). Интенсив­ность и скорость включения РФП в костную ткань зависят от двух основ­ных факторов -- величины кровотока и интенсивности обменных процес­сов в кости. Как увеличение, так и снижение кровообращения и метаболиз­ма неизбежно отражаются на уровне включения РФП в костную ткань, поэтому находят свое отображение на сцинтиграммах.

У здорового человека РФП сравнительно равномерно и симметрично накапливается в скелете (см. рис. 10). Его концентрация выше в зонах роста костей и области суставных поверхностей. Кроме того, на сцинтиграммах появляется тень почек и мочевого пузыря, так как около 50 % РФП в эти же сроки выводится через мочевую систему.

 

Рис.  10.   Сцинтиграмма скелета после введения  РФП:

а - равномерное накопление РФП; б - локальное повышение накопления  в области левого тазобедренного сустава

Снижение концентра­ции РФП в костях наблюдается при аномалиях развития скелета и наруше­ниях обмена веществ. Отдельные участки слабого накопления («холодные» очаги) обнаруживаются в области костных инфарктов и асептического не­кроза костной ткани.

Локальное увеличение концентрации РФП в кости («горячие» очаги) на­блюдается при ряде патологических процессов -- переломах, остеомиели­тах, артритах, опухолях, но без учета анамнеза и клинической картины бо­лезни расшифровать природу «горячего» очага обычно невозможно. Таким образом, методика остеосцинтиграфии характеризуется высокой чувстви­тельностью, но низкой специфичностью.

В заключение следует отметить, что в последние годы лучевые методы широко используют как составную часть интервенционных вмешательств. К ним относятся биопсия костей и суставов, включая биопсию межпозво­ночных дисков, подвздошно-крестцового соединения, периферических костей, синовиальных оболочек, околосуставных мягких тканей, а также инъекции лечебных препаратов в суставы, костные кисты, гемангиомы, аспирация отложений извести из слизистых сумок, эмболизация сосудов при первичных и метастатических опухолях костей.

 

Лучевые методы исследования суставов

На  примере коленного сустава  рассмотрим возможности лучевых методов исследования крупных суставов.

         Для оценки суставных поверхностей представленными костями наиболее информативным является метод рентгенографии. Он,  как правило,  выполняется в прямой и боковой проекциях,  и при необходимости,  проводится сравнение с рентгеновскими изображениями противоположной стороны.

         Коленный сустав образуют дистальный эпифиз бедренной кости и проксимальный эпи­физ большеберцовой кости. В состав его также входит надколенник, сочленяющийся с пере­дней поверхностью эпиметафиза бедренной кости. Дистальный эпифиз бедренной кости глу­боким межмыщелковым углублением разделен на два отдела -- медиальный и латеральный мыщелки.      Суставные поверхности, покрытые гиалиновым хрящом, имеют передние, ниж­ние и задние поверхности мыщелков, межмыщелковое углубление выстлано волокнистым хря­щом. Фронтальный и сагиттальный размеры обоих мыщелков одинаковые, вертикальный раз­мер несколько больше у медиального мыщелка.

         Вследствие неравенства высот медиального и латерального мыщелков суставная поверх­ность дистального эпифиза бедренной кости в целом имеет косое направление (во фронталь­ной плоскости) при угле наклона к горизонтальной плоскости около 8--10°, открытом латерально. Это косое положение суставной поверхности эпифиза бедренной кости обусловлива­ет наличие физиологического вальгусного отклонения голени на ту же величину.

         Проксимальный эпифиз большеберцовой кости имеет значительно меньший вертикаль­ный размер. В центральной части его проксимальной поверхности располагается межмы­щелковое возвышение, состоящее из двух бугорков и разделяющее эпифиз на два отдела -- медиальный и латеральный мыщелки. Во фронтальной плоскости суставная поверхность эпифиза большеберцовой кости расположена горизонтально, в сагиттальной -- косо при угле наклона к горизонтальной плоскости 15--20°, открытом дорсально. На передней поверхности метафиза большеберцовой кости имеется мощная бугристость, к которой прикрепляется собственная связка надколенника. Надколенник имеет приближенно треугольную форму, верхняя его часть -- основание -- более широкая, нижняя -- верхушка -- сглаженная. Дор­сальная поверхность надколенника покрыта гиалиновым хрящом (кроме краевых отделов), вентральная поверхность выпуклая и бугристая. Суставные поверхности эпифизов бедренной и большеберцовой костей инконгруэнтны, так как вогнутость суставных впадин меньше выпуклости мыщелков бедренной кости. Инконгруэнтность эта компенсируется медиаль­ным и латеральным менисками, состоящими из волокнистого хряща. Головка малоберцо­вой кости в состав коленного сустава не входит. На медиальной ее стороне имеется сустав­ная поверхность межберцового сустава. На рентгенограмме в задней проекции полностью сформированного коленного сустава можно оценить прежде всего соотношение простран­ственных положений бедра и голени, которое характеризуется величиной угла, образующе­гося при пересечении продольных осей бедренной и большеберцовой костей. В норме угол открыт в латеральную сторону и равняется 175--170°.

         Критерием правильности анатомических соотношений во фронтальной плоскости явля­ются равномерная высота рентгеновской суставной щели и расположение на одной вертикаль­ной прямой латеральных краев суставных поверхностей бедренной и большеберцовой костей. Критерием правильности анатомических соотношений в горизонтальной плоскости являет­ся проекционное наложение головки малоберцовой кости на латеральные отделы метафиза большеберцовой кости не более чем на 1/₃ ее поперечного размера.

         На рентгенограмме в боковой проекции возможна оценка следующих показателей: форма, размеры, контуры и структура дистального метафиза бедренной кости, проксимального эпи­физа большеберцовой, надколенника и головки малоберцовой кости; размеры, формы и кон­туры мыщелков бедренной кости (анализ их структуры затруднен из-за проекционного нало­жения друг на друга); физиологическое состояние рентгеновской щели  коленного сустава (ромбо­видное пространство); анатомические соотношения в коленном суставе в сагиттальной и горизонтальной плоскостях. Критерии правильности анатомических соотношений в горизон­тальной плоскости такие же, как на рентгенограмме в задней проекции,-- наложение голов­ки малоберцовой кости на задние отделы метафиза большеберцовой не более чем на 1/3 шири­ны головки (при той же оговорке в отношении действительности критерия только при усло­вии правильности укладки во время рентгенографии). Критериями правильности анатомических соотношений в боковой проекции служат параллельность заднего кон­тура межмыщелкового углубления и переднего контура межмыщелкового возвышения и расположение на одном уровне передних краев названных контуров (рис.11,12,13 )

Рис. 11. Рентгенограмма коленного сустава, 10 лет.

1 -- эпифиз бедренной кости (медиальный мыщелок); 2 -- эпифиз большеберцовой кости; 3 -- эпифиз малоберцовой кости; 4 -- ла­теральный мыщелок бедренной кости (область прикрепления су­хожилия m. popliteus); 5 -- зона роста; 6 -- надколенник; 7 -- межмыщелковое возвышение большеберцовой кости.

Рис. 12. Рентгенограмма коленного сустава (12 лет).

Рис. 13. Рентгенограмма коленного сустава взрослого человека. Отсутствие зон роста.

         В коленном суставе кроме костных структур имеется ряд крупных наружных и внутренних структур, поддерживающих его стабильность, а также создающих эффект аморти­зации. К ним относят:

         мениски коленного сустава. Они представляют собой полулунной формы фиброзно-хрящевые пластинки, кото­рые во многом компенсируют несоответствия между суставными поверхностями мыщелков бедра и суставной поверхностью большеберцовой кости. Они защищают их от локального по­вышения давления, равномерно перераспределяя массу тела на большую площадь. У взрос­лого человека в положении стоя 40--60% массы тела передается через мениски, что уменьша­ет компрессию суставного хряща (рис. 14, 15).

         Все мягкотканые образования, включая мениски возможно детально изучить при МРТ. Это хорошо представлено на представленных изображения МРТ в различных плоскостях сечения.

Рис. 14. Схема расположения менисков и связок коленного сустава в аксиальной плоскости.

1 -- передняя крестообразная связка; 2 -- задняя крестообразная связка; 3 -- латеральный мениск; 4 -- медиальный мениск; 5 -- мениско-фемораль-ная связка.

Рис. 15. Схема расположения менисков и связок коленного сустава в аксиальной плоскости на уровне связки надколенника.

1 -- передняя крестообразная связка; 2 -- задняя кре­стообразная связка; 3 -- латеральный мениск; 4 -- медиальный мениск; 5 -- мениско-феморальная связ­ка; 6 -- передняя межменисковая связка; 7 -- связка надколенника; 8 -- инфрапателлярное жировое тело (жировое тело Гоффа).

         На серии МРТ изображений представлены варианты строения внутри - и внесуставных образований сустава, сухожилий  и прилегающих мышц (рис.16,17,18)     

Рис. 16. МРТ коленного сустава.

а -- 11 лет. Срединная сагиттальная плоскость (Т1-ВИ): 1 -- эпифиз бедренной кости; 2 -- эпифиз большеберцовой кости; 3 -- задняя крестообразная связка; 4 -- метадиафиз бедренной кости; 5 -- зона роста; 6 -- надколенник; 7 -- ин-фрапателлярное жировое тело; 8 -- бугристость большебер­цовой кости; 9 -- волокна собственной связки надколенни­ка; 10 -- m. popliteus.

б -- МРТ коленного сустава взрослого. Парасагиттальная плоскость:

1 -- задний рог медиального мениска; 2 -- эпифиз бедренной кости; 3 -- суставной хрящ; 4 -- заднебоковой отдел капсулы сустава; 5 -- оссифицированная зона роста, в -- 11 лет. Парасагиттальная плоскость через латеральный мениск (Т2-ВИ):

1 -- эпифиз малоберцовой кости; 2 -- малоберцово-больше-берцовый сустав; 3 -- эпифиз большеберцовой кости; 4 -- латеральный мениск (передний рог); 5 -- сухожилие т. popliteus; 6 -- эпифиз бедренной кости; 7 -- надколенник; 8 -- зона роста.

Рис. 17. МРТ коленного сустава.

а -- 14 лет. Фронтальная   плоскость (Т2-ВИ):

1 -- тело медиального мениска; 2 -- медиальная коллатеральная связка; 3 -- тело латерального мениска; 4 -- латеральная коллатеральная связка (фрагментарно); 5 -- зона роста. б -- МРТ коленного сустава взрослого. Фронтальная плоскость (кпереди):

1 -- передний рог латерального мениска; 2 -- мыщелки (эпифиз) бедренной кости; 3 -- передний рог ме­диального мениска; 4 -- межмыщелковое возвышение; 5 -- задние отделы инфрапателлярного жирового тела; 6 -- tractus iliotibialis.

в -- МРТ коленного сустава взрослого. Аксиальная плоскость:

1 -- lig.patellae; 2 -- медиальная коллатеральная связка; 3 -- сухожилие m. popliteus; 4 -- retinaculum patellae mediale; 5 -- retinaculum patellae laterale; 6 -- передняя крестообразная связка; 7 -- m. biceps femoris. г -- МРТ коленных суставов. Аксиальная плоскость:

1 -- надколенник и связка надколенника; 2 -- медиальный мыщелок; 3 -- латеральный мыщелок; 4 -- медиальная коллатеральная связка; 5 -- инфрапателлярное жировое тело; 6 -- передняя крестообразная связка; 7 -- m. biceps femoris; 8 -- задняя крестообразная связка; 9 -- m. plantaris; 10 -- т. gastrocnemius.

         В коленном суставе имеются несколько синовиальных сумок (см. рис. 18), зале­гающих по ходу мышц и сухожилий. 

Рис. 18. Синовиальные сумки коленного сустава.

1 -- bursa suprapatellaris (сообщается с суставом); 2 -- bursa prepatellaris; 3 -- bursa infrapatellaris profunda; 4 -- bursa infrapatellaris subcutanea; 5 -- bursa semimemranosus; 6 -- bursa semimemranosus; 7 -- pes.auserini bursa.

         Сонография в меньшей мере дает возможность изучить мягкотканые образования коленного сустава (19,20,21 ). 

Рис. 19. УЗИ коленного сустава. Супрапателлярное пространство коленного сустава.

1 -- незаполненная жидкостью область супрапател-лярного пространства (бурсы); 2 -- надколенник; 3 -- сухожилие m. quadriceps femoris; 4 -- верхнее жиро­вое тело; 5 -- контур диафиза бедренной кости; 6 -- контур надколенника.

Рис. 20. УЗИ коленного сустава взрослого.

Продольное сканирование области

«ромбовидного пространства».

1 -- надколенник; 2 -- собственная связка надко­ленника; 3 -- инфрапателлярное жировое тело.

Рис. 21. УЗИ коленного сустава взрослого. Визуализация передней крестообразной связки.

1 -- собственная связка надколенника; 2 -- инфра­пателлярное жировое тело; 3 -- большеберцовая кость; 4 -- передняя крестообразная связка.

         В ряде случаев для детализации некоторых видов переломов или поражения костей прибегают к КТ, особенно таких костей, которые имеют сложную конфигурацию строения, например позвонки, тазовая кость, кости основания черепа.

 

 

Для проверки уровня подготовки к занятию выполните задания.