Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса о лучевой диагностике дегенеративных изменений поясничного отдела позвоночника (обзор литературы) 13
1.1. Эпидемиология и классические методики лучевой диагностики 13
1.2. Физиологическая реакция мягкотканных структур позвоночно-двигательных сегментов и применение функциональных лучевых методик в ее изучении 18
1.3. Нерешенные вопросы 27
Глава 2. Характеристика материала и методики его оценки 29
2.1. Характеристика и методики исследования клинического материала 29
2.2. Методика проведения магнитно-резонансной томографии в вертикальном положении 37
2.3. Методика проведения магнитно-резонансной томографии с аксиальной нагрузкой
2.4. Используемое программное обеспечение и особенности протокола описания функциональных исследований 48
2.5. Статистическая обработка данных 50
Глава 3. Физиологическая реакция структур позвоночно двигательных сегментов во время исследований с дозированной аксиальной нагрузкой и в вертикальном положении 53
Глава 4. Функциональные магнитно-резонансные методики в исследовании дегенеративных изменений межпозвонковых дисков поясничного отдела позвоночника 67
4.1. Результаты функциональных магнитно-резонансных исследований в оценке статики поясничного отдела позвоночника 67
4.2. Результаты функциональных магнитно-резонансных исследований в оценке грыж и протрузий межпозвонковых дисков поясничного отдела позвоночника 81
4.3. Результаты функциональных магнитно-резонансных исследований в оценке площади позвоночного канала и межпозвонковых отверстий позвоночно-двигательных сегментов поясничного отдела позвоночника 87
4.4. Значимость функциональных методик и алгоритм диагностики пациентов с дегенеративными изменениями поясничного отдела позвоночника 97
Заключение 101
Выводы 117
Практические рекомендации 118
Список литературы 119
- Физиологическая реакция мягкотканных структур позвоночно-двигательных сегментов и применение функциональных лучевых методик в ее изучении
- Нерешенные вопросы
- Методика проведения магнитно-резонансной томографии с аксиальной нагрузкой
- Результаты функциональных магнитно-резонансных исследований в оценке грыж и протрузий межпозвонковых дисков поясничного отдела позвоночника
Физиологическая реакция мягкотканных структур позвоночно-двигательных сегментов и применение функциональных лучевых методик в ее изучении
Дегенеративные изменения поясничного отдела позвоночника наиболее часто проявляются болью в спине (Iatridis J. C. et al., 2009; Huang K. Y. et al., 2009; Щедренок В. В. и др., 2011; Di Tunno V. et al., 2015). По данным эпидемиологических исследований в течение жизни хотя бы один эпизод люмбалгии переносят 60–80 % взрослого населения Российской Федерации (Себелев К. И., 2012; Гусев Е. И. и др., 2015), что является одной из самых частых причин обращения к врачам различных специальностей: невропатологам, ортопедам, хирургам, терапевтам (Щедренок В. В. и др., 2011; Kapural L. et al., 2011). Так, боль в спине – вторая по частоте причина обращения к врачу после респираторных заболевания и третья причина госпитализации пациентов (Щедренок В. В. и др., 2011; Себелев К. И., 2012). Учитывая, что наиболее часто клинически данная группа заболеваний проявляется у людей молодого и среднего возраста – 20–60 лет (чаще 30–50 лет), трудопотери от этой патологии, занимают одно из ведущих мест (Morishita Y. et al., 2008; Щедренок В. В. и др., 2011). По данным министерства здравоохранения Российской Федерации, в 2012 г. зарегистрировано 6 829 426 больных, страдающих деформирующими дорсопатиями (4773,9 на 100 тыс. населения), при этом количество впервые заболевших составило 1 030 338 пациентов (720,2 на 100 тыс. населения) (Александрова Г. А. и др., 2013).
Острая боль в спине у 10–20 % пациентов трансформируется в хроническую. Именно эта группа характеризуется неблагоприятным прогнозом в плане выздоровления и высокой долей инвалидизации. При этом затраты на их лечение достигают 80 % всех расходов здравоохранения на терапию болей в спине (Гусев Е. И. и др., 2015).
Актуальность данного вопроса и его значимость определяются необходимостью комплексного подхода в изучении различных аспектов, как диагностики, так и лечения дегенеративных изменений поясничного отдела позвоночника. Это особенно важно на фоне высокого процента неудачных результатов хирургических вмешательств с рецидивированием корешковых болей, что привело к появлению специфического термина «синдром неудачно оперированного позвоночника» (Щедренок В. В. и др., 2011).
До 10 % больных, из общего числа страдающих дегенеративными заболеваниями позвоночника, становятся инвалидами, причем среди оперированных больных общий уровень утраты трудоспособности составляет не менее 70 %. Даже после микродискэктомий не более 61 % могут возвратиться к прежней работе (Щедренок В. В. и др., 2011). Проблемы, связанные с распространенностью дегенеративных изменений, инвалидизацией трудоспособного населения и высоким процентом послеоперационного рецидивирования боли в спине, поднимают задачу о возможности максимальной объективизации клинических проявлений. Лучевая диагностика на данный момент является относительно безопасным и доступным для пациента средством визуализации анатомических структур позвоночника и их дегенеративных изменений.
До настоящего времени стандартная рентгенография позвоночника в прямой и боковой проекциях является методикой выбора первичного обследования пациентов с болью в спине (Winn H. R. et al., 2011). Важной особенностью при визуализации дегенеративных заболеваний позвоночника является определение истинных характеристик статики, именно поэтому исследование должно проводиться в вертикальном положении (Browner B. D. et al., 2009; Herkowitz H. N. et al., 2011; Kapural L. et al., 2011). Повсеместному распространению данной методики способствуют широкое внедрение оборудования и использование общепринятых укладок. При помощи стандартной рентгенографии можно определить ряд важных характеристик позвоночника, таких, как форма, размеры и взаиморасположение позвонков, наличие костных посттравматических и деструктивных изменений. В оценке последних 2 пунктов возможности методики значительно ограничены в силу сложности анатомического строения позвоночника, суперпозиции органов брюшной полости и забрюшинного пространства, что приводит к выраженному суммационному эффекту. Методика сопряжена с лучевой нагрузкой, что немаловажно в силу попадания в зону исследования критичных органов, таких, как гонады. Это необходимо учитывать, при исследовании молодых пациентов, страдающих хроническим болевым синдромом в спине. Более того, степень дегенеративных изменений, выявляемых при стандартной рентгенографии, плохо коррелирует с выраженностью клинической картины, что ограничивает данную методику (Kapural L. et al., 2011). Отчасти это связано с низкой чувствительностью ее к изменениям мягких тканей, а соответственно отсутствием достоверной визуализации таких структур, как МПД, связки, нервы и паравертебральные ткани (Winn H. R. et al., 2011).
Внедрение в практику МСКТ изменило ситуацию в диагностике патологии костных структур в общем и позвоночника в частности. Высокое контрастное и достаточное для большинства ситуаций пространственное разрешение позволяет с высокой достоверностью высказываться о наличии структурных изменений скелета. Эти преимущества делают данную методику «золотым стандартом» в выявлении костных посттравматических и деструктивных изменений. Из-за высокого контрастного разрешения МСКТ позволяет определять изменения и мягкотканных структур, таких, как МПД и связочный аппарат, которые являются важной составляющей ПДС (Browner B. D. et al., 2009; Naidich T. et al., 2010; Herkowitz H. N. et al., 2011; Winn H. R. et al., 2011).
Однако МСКТ характеризуется высокой лучевой нагрузкой, которая ограничивает ее применение. Более того, в ряде случаев контрастного разрешения данной методики недостаточно для достоверной визуализации взаимоотношения МПД, связочного аппарата, дурального мешка и невральных структур. Это значительно ограничивает ее возможности в оценке выраженности изменений и их значении в клинической картине. Поэтому основным показанием для выполнения МСКТ в диагностике дегенеративных изменений поясничного отдела позвоночника является наличие противопоказания для проведения МРТ (металлические инородные тела, кардиостимуляторы, клаустрофобия, ожирение и т.д.) (Browner B. D. et al., 2009; Naidich T. et al., 2010; Herkowitz H. N. et al., 2011; Kapural L. et al., 2011; Winn H. R. et al., 2011).
Нерешенные вопросы
При выявлении листезов для уточнения наличия или отсутствия нестабильности структур ПДС 19 (15,8 %) пациентам была выполнена рентгенография с функциональными пробами (в положении максимального сгибания и разгибания поясничного отдела позвоночника). Признаком нестабильности считались изменения положения позвонков относительно друг друга более чем на 3 мм. Физико-технические характеристики, используемые для получения рентгенограмм с функциональными пробами, представлены в таблице 2.3. Таблица 2.3
Методика функционального исследования в вертикальном положении проводилась на низкопольном, постоянном МР-томографе открытого типа с возможностью поворота деки стола G-Scan Brio (Esaote, Италия) с напряженностью магнитного поля 0,25 Тл. Использовалась 4-канальная катушка для сканирования позвоночника (Multichannel Coil – Spine). Исследование состояло из 2 этапов. На 1-м этапе пациент исследовался без нагрузки в положении лежа с получением изображений по стандартному протоколу. На 2-м этапе во время вертикализации получали Т2-ВИ во фронтальной, сагиттальной и аксиальной плоскостях.
Изначальное положение стола томографа горизонтальное. Пациент укладывался, ноги его плотно соприкасались с нижним упором стола. Для фиксации пациента использовались специальные ремни, поддерживающие его при вертикализации. На область интереса устанавливалась объемная катушка для сканирования позвоночника. Для планирования основных ИП использовались предварительные изображения в 3 взаимно перпендикулярных плоскостях. После получения диагностических изображений в положении лежа, вертикализация пациента осуществлялась с помощью поворота стола томографа. Характеристики импульсных последовательностей указаны в таблице 2.4.
Для получения объективных данных изменений структур ПДС необходимо достигнуть угла 84 по отношению к горизонтали (рисунок 2.7, а, б). Данный угол достаточен для переноса основной массы тела пациента на поясничный отдел позвоночника и позволяет сохранить минимальную опору, что важно, учитывая длительность исследования в вертикальном положении.
Перед вертикализацией пациент предупреждался о возможном усилении болевого синдрома во время изменения положения тела, о чем он должен был информировать оператора. Это важно, так как исследование с выраженным болевым синдромом недопустимо, в том числе и за счет появления динамических артефактов, что приводит к снижению диагностической эффективности исследования или невозможности их оценки.
При появлении болевого синдрома вертикализация прекращалась, у пациента уточнялось его самочувствие, затем решалась возможность продолжения исследования. Если на фоне возникшего болевого синдрома пациент не мог сохранять неподвижность, угол наклона уменьшался до достижения удовлетворительного состояния пациента, если таковое не наступало исследование прекращалось.
Перед началом исследования в вертикальном положении требовалось повторное получение предварительных изображений, так как изменения статики могут значительно смещать структуры ПДС. Параметры основных ИП, получаемых в вертикальном положении, представлены в таблице 2.5.
МР-томограф G-Scan Brio имеет низкую напряженность и небольшую зону однородности магнитного поля, а следовательно, величину возможной области сканирования. Перечисленные характеристики накладывали ограничения на объем, продолжительность исследования и качество получаемых томограмм, из-за более низкого соотношения сигнал/шум. В то же время программное обеспечение томографа позволяло получать изотропные изображения поясничного отдела позвоночника во фронтальной и аксиальной плоскостях с возможностью дальнейшей их мультипланарной реконструкции практически без потери их качества. Это позволяло уделять меньше времени планированию исследования в данных плоскостях.
Методика функционального исследования с имитацией вертикального положения проводилась на стандартном высокопольном сверхпроводящем МР-томографе закрытого типа VANTAGE Atlas (Toshiba, Япония) с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл. Для исследования использовалась 16-канальная катушка для сканирования позвоночника, встроенная в деку стола. Исследование состояло из 2 этапов. В начале пациент исследовался без нагрузки с получением изображений по стандартному протоколу. Затем – во время воздействия дозированной аксиальной нагрузки получали Т2-ВИ во фронтальной, сагиттальной и аксиальной плоскостях.
Для имитации вертикального положения использовался аппарат, способный создавать дозированную аксиальную нагрузку, – DynaWell L-Spine (DynaWell Int. AB, Швеция). Данный аппарат состоит из твердого пластикового основания и компрессионного жилета, который надевался на надплечье и грудную клетку пациента и присоединялся к основной части устройства боковыми ремнями.
В основание встроены индикаторы, раздельно показывающие нагрузку, передаваемую через правую и левую нижние конечности, что позволяет отрегулировать симметричность компрессии (рис 2.8, а, б).
В комплектацию устройства входят жилеты различного размера, подходящие для пациентов разной комплекции (рисунок 2.9). Использование соответствующего размера жилета позволяет перенести часть нагрузки с надплечья на грудную клетку пациента, что минимизирует неприятные ощущения во время исследования. Это положительно сказывается на качестве получаемых изображений за счет снижения вероятности появления динамических артефактов.
Методика проведения магнитно-резонансной томографии с аксиальной нагрузкой
Для функциональных исследований в первую очередь были характерны изменения статики позвоночника. В норме во время вертикализации отмечалось усиление физиологического лордоза, что является отражением нормальной реакции на возрастающую аксиальную нагрузку.
При дегенеративных изменениях из-за нарушения функции стабилизирующих систем поясничного отдела позвоночника реакция его на нагрузку отличалась от нормальной. В ряде случаев (9,2 %, n = 11) во время функциональной нагрузки величина физиологического лордоза уменьшалась, что приводило к его выпрямлению, а в 3,3 % (n = 4) отмечалась тенденция к формированию патологического кифоза (рисунок 4.1, а – е). Данные изменения подтверждались рентгенограммами поясничного отдела позвоночника в вертикальном положении. При определении статики поясничного отдела на изображениях, полученных в ходе МРТ в вертикальном положении, возникали сложности, связанные с ограничением зоны однородности магнитного поля и существенными искажениями нормальной геометрии по краям зоны интереса.
Рентгенограммы в боковой проекции (а, г) и МР-томограммы (T2-ВИ) поясничного отдела позвоночника в сагиттальной плоскости: б, д – в положении лежа; в – в вертикальном положении; е – во время аксиальной нагрузки. Во время функциональной нагрузки отмечается выпрямление физиологического лордоза (в, е). Степень изменений при МРТ с функциональной нагрузкой сопоставима с показателями стандартной рентгенографии (а, г) «Золотым стандартом» в определении признаков стабильности листезов позвонков на данный момент является стандартная рентгенография поясничного отдела позвоночника в боковой проекции с функциональными пробами (в положении максимального сгибания и разгибания). МРТ до появления методик исследования в вертикальном положении и с дозированной аксиальной нагрузкой, была лишена возможности оценки статики позвоночника в общем и степени листезов в частности. Оценка стабильности ПДС по данным МРТ была возможна только по косвенным признакам, основным из которых являлась гипертрофия желтых связок. В то же время определение данных признаков в расслабленном положении не могло предоставить достоверную информацию (Herkowitz H. N. et al., 2011; Winn H. R. et al., 2011).
Из 120 пациентов у 19 (15,8 %) выявлялись листезы позвонков (рисунок 4.2). В 1 (0,8 %) случае листез был лестничным – на уровне 2 тел позвонков и определялся только во время функционального исследования. 6 2 n = 1
Критерием стабильности листеза при рентгенологическом исследовании являлось изменение степени смещения позвонка более чем на 3 мм. Данный показатель перенесен без изменений на функциональные МР-исследования. Так, при сравнении исследования в положении лежа и с функциональной нагрузкой при изменении степени более чем на 3 мм листез считался нестабильным (рисунок 4.3). Всем пациентам со смещениями позвонков, обнаруженных при МРТ с функциональной нагрузкой, выполнялась рентгенография с функциональными пробами. n =ll n =ll
В 9,2 % (n = 11) случаев при сравнении исследования в положении лежа и с функциональной нагрузкой величина смещения не изменялась или была в пределах 2,5 мм, что говорило в первом случае о стабильности листеза, а во втором о наличии признаков гипермобильности. В 90 % (n = 9) наблюдений данные коррелировали с результатами рентгенографии с функциональными пробами (рисунок 4.4, а – д). В 1 (0,8 %) случае при МРТ степень смещения находилась в пределах 2,5 мм (гипермобильность), а при рентгенографии достигала 3 мм (нестабильный листез).
Рентгенограммы поясничного отдела позвоночника в боковой проекции: а – в положении максимального разгибания; б – в нейтральном положении; в – в положении максимального сгибания. МР-томограммы (T2-ВИ) поясничного отдела позвоночника в сагиттальной плоскости: г – в положении лежа; д – во время вертикализации. Антероспондилолистез L4 1-й степени. МРТ с функциональной нагрузкой: отмечается увеличение смещения более на 5,3 мм, что указывает на нестабильность (г, д). При рентгенографии с функциональными пробами также отмечаются признаки нестабильности (а, б, в) Расхождения в определении стабильного листеза возникли из-за особенностей выполнения функциональных рентгенограмм, которые проводились в положении сгибания и разгибания, т.е. максимальной нагрузки на ПДС. МРТ с функциональными пробами в данном случае ограничивалась сравнением исследований в положении лежа и во время аксиальной нагрузки. Следовало учитывать сложности оценки изображений при стандартной рентгенографии, которые были связаны с суммационным эффектом и проекционными искажениями, что могло привести к ошибкам в измерениях.
Несмотря на то что в группе нестабильных листезов расхождений в заключении между функциональными рентгенограммами и МРТ с нагрузкой не было, необходимо констатировать, что степень смещения при данных исследованиях не совпадала. В результате указанных причин чаще всего (в 6 из 9 наблюдений) исследование в положениях максимальных разгибания и сгибания приводили к большей динамике листезов.
Оценка истинного угла сколиотической деформации была возможна только в вертикальном положении, что значительно ограничивало диагностическую ценность стандартных методик МРТ. Это было особенно важно при нефиксированных сколиозах и нестабильных листезах, степень которых сильно варьировалась при исследованиях в различных положениях, при этом данные изменения были клинически значимы.
Отсутствие, в отличие от стандартной рентгенографии, значимого суммационного эффекта при МРТ и высокий контраст мягких тканей позволяют оценить не только наличие сколиотической деформации, но и особенности взаиморасположения тел позвонков и невральных структур ПК (рисунок 4.6, а, б).
Однако в ряде случаев (n = 9, 7,5 %) отсутствие суммационного эффекта, наоборот, затрудняло интерпретацию изображений, что связано со сложностями оценки степени торсии тел позвонков и необходимости учета величины лордоза. Последнее требовало дополнительной обработки изображений с получением мультипланарных реконструкций для более достоверной оценки деформации оси позвоночника.
Сколиотическая деформация более 5 выявлялась в 60,8 % (n = 73) случаев. Данные, полученные в ходе рентгенографии в вертикальном положении, были сопоставимы с результатами функциональных методик МРТ (таблица 4.1). Это преимущество может привести к снижению лучевой нагрузки на пациентов в результате исключения из алгоритма стандартного рентгенологического исследования, что особенно важно при необходимости динамического контроля. При этом можно ограничиться получением только Т2-ВИ во фронтальной плоскости, что значительно сокращало время повторного исследования.
Результаты функциональных магнитно-резонансных исследований в оценке грыж и протрузий межпозвонковых дисков поясничного отдела позвоночника
Необходимо учитывать, что подобные проявления возникали во время вертикализации или ее имитации. При аксиальной нагрузке происходило максимально равномерное распределение ее по позвоночнику и его структурным элементам. В отличие от этого, совершение работы (поднятие тяжести, наклоны и т.д.) может приводить к значительному (в несколько раз) превышению данной величины (D. G. Strange et al., 2010; J. P. Little et al., 2010; Martins N. et al., 2015). Соответственно изменения размеров грыж и протрузий могут значительно превышать показатели, полученные при функциональных исследованиях, приводя к повреждению фиброзного кольца и прогрессированию нестабильных грыж. Этот фактор необходимо учитывать при определении тактики лечения пациентов, максимально ограничивая нагрузку при наличии нестабильных МПД.
Большинство (n = 54, 45 %) грыж отвечали на функциональную нагрузку в пределах физиологической нормы, что говорило о стабильности данных структур. Причина этого может быть связана с полной потерей подвижности пульпозного ядра в результате его фиброза либо стабилизацией ПДС за счет других образующих его структур (например, МПС) (рисунок 4.15, а, б). МР-томограммы (T2-ВИ) поясничного отдела позвоночника в аксиальной плоскости: а – в положении лежа; б – во время аксиальной нагрузки. При сравнении исследований определяется увеличение сагиттальных размеров и протяженности грыжевого выпячивания МПД на уровне ПДС L4–5
Реакция грыж МПД практически никак не зависела от их исходного размера. Так, грыжи, выступающие в позвоночный канал на 8–10 мм, могли никак не реагировать на нагрузку, в то время как небольшие протрузии значимо увеличивали свои сагиттальные размеры и протяженность.
При наличии у одного и того же пациента изменений на уровне нескольких ПДС динамика их могла быть различной, что зависело от степени дегенеративных изменений и ригидности МПД и соответствовала степени их стабильности (рисунок 4.16, а, б).
При функциональных исследованиях происходило смещение суставных отростков друг относительно друга, что связано с изменением взаиморасположения ПДС во время нагрузки.
Из-за подвижности суставов в 60,8 % (n = 73) наблюдений синовиальная жидкость во время функционального исследования смещалась в их передние отделы (рисунок 4.17, а, б). а б
Рисунок 4.17. МР-томограммы (T2-ВИ) поясничного отдела позвоночника в сагиттальной плоскости: а – в положении лежа, б – во время аксиальной нагрузки. Во время функционального исследования отмечается перемещение синовиальной жидкости в передние отделы левого МПС в ПДС L4–5
Ответом МПС на чрезмерную, нехарактерную для них нагрузку являлись их дегенеративные изменения. Спондилоартроз в результате нестабильности, повреждения капсулы сустава и чрезмерного образования синовиальной жидкости приводил к формированию синовиальной кисты.
Синовиальные кисты были выявлены у 5 (4,1 %) пациентов. В данных наблюдениях при функциональном исследовании значимого изменения размеров кист не происходило (рисунок. МР-томограммы (T2-ВИ) поясничного отдела позвоночника в сагиттальной (а, в) и аксиальной (б, г) плоскостях: а, в – в положении лежа; б, г – в вертикальном положении. На уровне правого латерального канала в МПД в сегменте L4–5 определяется синовиальная киста, не изменяющая свои размеры во время функционального исследования
Результаты функциональных магнитно-резонансных исследований в оценке площади позвоночного канала и межпозвонковых отверстий позвоночно-двигательных сегментов поясничного отдела позвоночника
Увеличение сагиттальных размеров МПД приводило к значимому снижению его высоты, а следовательно, и нагрузки на другие структуры ПДС. В результате комплексной реакции мягкотканных структур и изменения взаиморасположения позвонков происходило уменьшение площади поперечного сечения ПК и МПО. Особенно важным это было при наличии нестабильности МПД и увеличении толщины желтых связок. Значительная динамика размеров структур ПДС вызывала формирование динамического стеноза, что изменяло расположение невральных структур и питающих их сосудов и приводило к компрессии и возникновению болевого синдрома.
ПК значимо изменял свою площадь только на уровне мягкотканных структур – в месте сочленения позвонков. На данном уровне в передних своих отделах он ограничен МПД, а в задних и боковых – желтыми связками. За счет реакции данных структур на нагрузку при функциональных МР-исследованиях и происходило уменьшение площади ПК.
Превосходящее физиологическую реакцию сокращение площади ПК было выявлено у 34 (28,3 %) пациентов. В 19 (15,8 %) случаях основной вклад в сокращение площади ПК вносили желтые связки из-за увеличения своей толщины во время функционального исследования. Отсутствие реакции МПД в данных случаях может быть связано с выраженными снижением высоты и дегенеративными изменениями и при этом сохранении подвижности задних отделов ПДС (рисунок 4.19, а – г).
Изменения МПД в 12,5 % (n = 15) наблюдений приводили к уменьшению площади ПК и формированию динамического стеноза, что связано с сохранением подвижности и соответственно возникновением нестабильности данной структуры (рисунок 4.20, а – г). Выраженность изменений в 12 (из 15) случаях была менее значимой, чем при избыточной реакции желтых связок. Объяснялось это анатомическими особенностями расположения данных структур. МПД расположен только в передней части ПК, в то время как желтые связки охватывают его на большем протяжении – по заднебоковым поверхностям.