Магнитно-резонансная и рентгеновская компьютерная томография в диагностике повреждений костных элементов коленного сустава


boat

Травмы опорно двигательного аппарата занимают одно из ведущих мест в структуре заболеваемости и инвалидизации населения и имеют тенденцию к постоянному росту. В настоящее время в большинстве развитых стран мира частота этих травм у взрослого населения составляет 10–11 случаев на 100 человек. Наиболее часто повреждается коленный сустав (КС).

В распознавании травматических повреждений КС широко используется рентгенография (РГ). Однако ее чувствительность при визуализации таких анатомических структур, как связочный аппарат, фиброзный и гиалиновый хрящи, мышечная и жировая ткани, а также синовиальные оболочки, неудовлетворитель на [1, 2, 3, 4]. Более того, как показали наши исследования, чувствительность РГ оказалась недостаточной для диагностики таких повреждений, как контузионные изменения губчатого вещества без нарушения кортикальной пла стинки, импрессионные, краевые оскольчатые и авульсивные переломы.

В последние годы возможности лучевой диагностики указанных повреждений существенно расширились благодаря внедрению в медицинскую практику компьютерной томографии (КТ) и магнитно резонансной томографии (МРТ).

Открылись ранее недоступные возможности диагностики травматических изменений костных структур КС [4, 5, 6].

Как известно, костные повреждения возникают при резком механическом воздействии,сила которого превышает порог эластической прочности кости, вследствие чего происходит нарушение целостности кортикальной пластинки. Если прилагаемая сила недостаточна для разрушения кортикальной пластинки,то возникает локальное повреждение субкор
тикального губчатого вещества, проявляющееся в нарушении целостности костных балок и посттравматическом (контузионном) отеке костного мозга.

В структуре минимальных костных повреждений выделяют две основные группы.

В первую группу входят все контузионные изменения губчатого вещества кости без нарушения целостности замыкательной кортикальной пластинки.

Во вторую включены повреждения костей, сопровождающиеся нарушением целостности кортикальной пластинки.

В зависимости от вида изменений кортикальной пластинки различают импрессионные, оскольчатые и авульсивные переломы,выражающиеся в отрыве костных фрагментов в области фиксации связок и сухожилий.

1. Контузионные изменения костных элементов КС

Как указано выше, контузионные изменения костей заключаются в посттравматическом отеке губчатого вещества кости.

Основными причинами контузионных изменений костей являются как прямое внешнее травматическое воздействие, так и соударение самих костей при гиперэкстензии или гиперфлексии сустава. Кроме того, характерные контузионные изменения внутренней фасетки надколенника и наружного мыщелка бедренной кости могут возникать вследствие транзиторного наружного подвывиха надколенника. Во многих случаях, зная локализации участков отека костного мозга, можно определить механизм предшествующей травмы, который в свою очередь позволяет предсказать возможные сочетанные повреждения мягкотканных компонентов сустава.

Рентгенография позволяет выявлять лишь грубые повреждения кости в виде явного перелома, тогда как детализация внутриструктурных изменений остается за пределами возможности метода.

В 1989 г. Mink J.H. и Deutsch A.L., используя возможности МРТ, идентифицировали четыре типа повреждений суставных отделов костей,образующих КС, которые не определялись на обычных рентгенограммах. Авторы впервые сформулировали понятие ушиба или контузионных изменений губчатого вещества костей.

Также было отмечено, что МРТ позволяет визуализировать субхондральные, стрессовые и надмыщелковые переломы как бедренной, так и большеберцовой костей [7]. Основным проявлением контузионных изменений служит субкортикальный отек губчатого вещества,выражающийся преимущественно в изменении МР сигнала диффузного характера,а именно в повышении его интенсивности на Т2ВИ и понижении – на Т1ВИ.

При КТ, в зависимости от степени выраженности отека, определяется умеренное понижение плотности (градиент плотности 80–150 ед.Н) губчатого вещества кости. Часто столь низкая разница в плотности костной ткани не позволяет заподозрить патологические изменения губчатого вещества. И лишь зная результаты предварительно проведенного МР исследования, можно обратить внимание  на зону интереса и выявить данные изменения.

Таким образом, МРТ благодаря своей способности давать дифференцированное изображение структур костной ткани, является единственным методом визуализации данного повреждения.

При МР исследовании 62 больных мы выявили посттравматический отек губчатого вещества костей в виде локального негомогенного повышения МР сигнала на Т2ВИ.

В 28 случаях при этом не было нарушения целостности костной кортикальной пластинки,а в 34 – отек сочетался с переломом, как правило, импрессионным, который не отмечался при РГ. Чаще всего контузионные изменения были обнаружены в области задне наружного угла плато большеберцовой кости, наружного мыщелка бедренной кости и внутренней фасетки надколенника.

В качестве примера контузионных изменений губчатого вещества кости приводим следующее клиническое наблюдение (рис. 1).



Больной А., 29 лет. Во время игры в футбол произошло столкновение с игроком в тот момент, когда левая нижняя конечность была опорной и согнутой в КС. Произошел прямой удар в область внутренней поверхности сустава. При РГ по месту первичного обращения изменения костных структур не было обнаружено. Ввиду продолжающихся болей в суставе,спустя 12 дней после травмы больной направлен для дообследования в Диагностический консультативный центр (ДКЦ No 1), где ему была выполнена МРТ КС.

При МРТ в губчатом веществе внутреннего мыщелка и проксимального метадиафиза бедренной кости определяется зона негомогенно измененного МР сигнала (отмечено стрелками). Интенсивность МР сигнала соответствует отеку губчатого вещества кости (высокоинтенсивный на Т2 ВИ и низкоинтенсивный на Т1 ВИ). Костная кортикальная пластинка(линейный низкоинтенсивный МР сигнал)без признаков нарушения ее целостности.

Таким образом, при МРТ определялась зона негомогенно повышенного МР сигнала на Т2ВИ и пониженного на Т1ВИ, локализующаяся во внутреннем мыщелке бедренной кости, характерная для контузионных изменений костного мозга.

Ввиду отсутствия нарушения целостности костной кортикальной пластинки КТ не проводилась.

Как указывалось выше, транзиторный наружный подвывих (дислокация) надколенника сопровождается характерной локализацией контузионных изменений костей (рис. 2).


На рисунке заштрихованные участки соответствуют типичным областям контузии костной ткани, охватывающим внутреннюю фасетку надколенника и наружные отделы латерального мыщелка бедренной кости. При этом виде травмы часто происходит разрыв (стрелка) или выраженное растяжение внутренней пателло феморальной связки, образующей центральную и частично проксимальную порции внутреннего поддерживателя надколенника. Дислокация является обычно транзиторной; надколенник затем спонтанно возвращается к своему нормальному анатомическому положению. Во многих случаях пациент может не помнить или не осознавать случившейся травмы, и единственным признаком истинного характера повреждения служат характерные зоны локализации отека костного мозга, которые могут быть выявлены только при МР исследовании [9].

В качестве примера приводим следующее клиническое наблюдение.

Больная Л., 26 лет, получила травму КС при выходе из легковой автомашины. В тот момент, когда она переносила вес тела на опорную конечность и выпрямляла ее, возникла резкая боль после ощущения щелчка в суставе.

Затем быстро развился отек сустава и из за боли стало невозможно согнуть ногу. По рентгенограммам не было обнаружено признаков повреждения костей, образующих КС. При обращении больной в ДКЦ No 1 на первом этапе обследования ей была выполнена МРТ КС(рис. 3а).



При МРТ установлено, что в костном губчатом веществе внутренней фасетки надколенника и наружного мыщелка бедренной кости определяются зоны негомогенно повышенного МР сигнала (отмечено стрелками).

Костная кортикальная пластинка прослеживается на всем протяжении. В области внутренней фасетки надколенника (рис. 3б) виден дефект суставной поверхности и костно хрящевой фрагмент, располагающийся в непосредственной близости от него (головка толстой стрелки).

МРТ позволила установить субхондральный оскольчатый перелом внутренней фасетки надколенника, являющийся следствием его транзиторного подвывиха. В целях уточнения состояния кортикальной пластинки исследование было дополнено КТ.

При КТ КС по внутренней поверхности надколенника определялся дефект суставной поверхности (тонкие стрелки) и рядом расположенный костно хрящевой фрагмент (головка толстой стрелки), образовавшийся в результате соударения внутренней фасетки и наружной поверхности латерального мыщелка бедренной кости вследствие его наружного подвывиха (рис. 3в и 3г).

Таким образом, при проведении комплексного лучевого обследования больной Л., кроме контузионных изменений костей пателло феморального сустава (ПФС) вследствие транзиторного наружного подвывиха надколенника,был установлен субхондральный перелом его внутренней фасетки, который не определялся при РГ.

2. Импрессионные переломы

Импрессионные переломы обуславливают характерное нарушение целостности замыкательной кортикальной пластинки суставных поверхностей костей с сопутствующей компрессионной деформацией субкортикальных отделов губчатого вещества.

Чаще всего данный вид повреждения возникает при гиперэкстензии или гиперфлексии в суставе. Возникшие изменения локализуются в плато больше  берцовой кости, преимущественно в центральных отделах мыщелков или же в области задне наружного угла латерального мыщелка.

По нашим данным, импрессионные переломы являются рентгенонегативными. При МР исследовании кортикальный слой костей всегда дает гипосигнал, независимо от применяемой взвешенности и последовательности,и визуализируется как однородная структура линейной формы, отграничивающая кость по периферии. Вдавление кортикальной пластинки с признаками нарушения ее целостности и перифокальным субкортикальным отеком губчатого вещества, выражающимся в изменении МР сигнала, интенсивность которого зависит от типа применяемой взвешенности (Т1 или Т2) и последовательности, являются основными МР признаками импрессионных переломов.

В случаях выявления при МРТ характерного субкортикального отека губчатого вещества кости с признаками импрессионной деформации кортикальной пластинки следующим этапом диагностического поиска была КТ с толщиной сканируемого слоя 3 или 5 мм. Затем в случае необходимости выполняли стандартную и 2D реконструкцию данных аксиального сканирования с выделением слоя любой толщины (обычно 1–2 мм).

Вышеуказанные опциональные методики используемой аппаратуры позволяли выявить минимальные изменения кортикальной пластинки.

В качестве примера приводим следующее клиническое наблюдение (рис. 4).

Больная Н., 29 лет. Травма произошла при катании на горных лыжах.

Рентгенография,выполненная по месту первичного обращения, не выявила костно деструктивных изменений. С заключением “ушиб мягких тканей”больная была отправлена домой с рекомендацией бинтовать КС эластичным бинтом и не нагружать конечность в течение двух недель.

Спустя две недели после травмы, ввиду продолжающихся болей, больная была доставлена в ДКЦ No 1, где на первом этапе ей была выполнена МРТ КС (рис. 4а).

В губчатом веществе задне наружного угла плато большеберцовой кости определяется зона негомогенно измененного МР сигнала (отмечено стрелками). Интенсивность МР сигнала соответствует отеку губчатого вещества кости (высокоинтенсивный на Т2ВИ и низко  интенсивный на Т1ВИ). Костная кортикальная пластинка (линейный низкоинтенсивный МР сигнал) с признаками импрессионной деформации, более выраженной в центральных отделах мыщелка. Таким образом, после проведения МРТ КС возникло подозрение на импрессионный перелом задне наружного угла плато большеберцовой кости.

Исследование было дополнено КТ. На серии аксиальных срезов в центральных отделах латерального мыщелка определяется импрессионная деформация губчатого вещества кости округлой формы, с продолжением линии перелома на кортикальную пластинку передней поверхности большеберцовой кости(рис. 4б).

Таким образом, благодаря комплексному использованию КТ и МРТ у больной Н. удалось обнаружить повреждение костной ткани по типу импрессионного перелома, ранее не найденного при РГ.

Повторим, что в наших наблюдениях из 62 случаев, выявленных при комплексном лучевом исследовании костных повреждений различного характера, в 26 были переломы импрессионного типа.

 Но даже при ретроспективном изучении рентгенограмм нам не удалось на них обнаружить нарушение целостности кортикальной пластинки, хотя была известна точная локализация повреждения, установленная при комплексном лучевом исследовании.

3. Оскольчатые переломы

Оскольчатый перелом является результатом физического воздействия, превышающего механическую прочность кости. Обычно в точке приложения силы компактный слой с подлежащим губчатым веществом фрагментируется на один или более осколков.

Чаще всего при травме КС такого типа переломы встречаются в надколеннике.

Сложность интерпретации рентгеновской картины оскольчатых переломов, особенно надколенника и задних отделов плато больше  берцовой кости, объясняется эффектом “суммации”, то есть наслоением на рентгенограмме изображений различных отделов костей.Особые трудности возникают при выявлении оскольчатых переломов надколенника, если линия перелома имеет вертикальное направление.

 В этих случаях приходится проводить дифференциальную диагностику между patel lae bi и tripartitа (врожденной патологией, заключающейся в неслиянии точек окостенения), которая встречается достаточно часто(по литературным данным, до 1%), и истинным переломом надколенника, особенно если в анамнезе имеется травма. Чаще всего остаются отделенными от остальной кости верхний и наружный углы надколенника. Отличить“свежий” перелом надколенника от указанной аномалии легко, так как patella bipartita бессимптомна [9].

Деформация и нарушение целостности кортикальной пластинки с перифокальным субкортикальным отеком губчатого вещества, приведшем к изменению МР сигнала, интенсивность которого зависит от типа применяемой взвешенности и последовательности,а также визуализация костного фрагмента,по форме соответствующего выявленному дефекту основной кости, являются основными МР признаками оскольчатых переломов костных элементов КС.

В подобных случаях следующим этапом диагностического поиска служит использование КТ в режиме спирального сканирования,с толщиной слоя 3 или 5 мм. Затем, как и в случаях выявления импрессионных переломов, выполняют стандартную, а также 2D и 3D реконструкции данных аксиального сканирования, что позволяет обнаружить минимальные нарушения целостности кортикальной пластинки.

В качестве примера приводим клиническое наблюдение (рис. 5).