Малодозовая микрофокусная рентгенография в характеристике костной ткани (клинико-экспериментальное исследование)

В последние годы особенно пристальное внимание привлекает специальная методика рентгеновского исследования –малодозовая микрофокусная рентгенография с прямым многократным увеличением рентгеновского изображения [1, 5, 7]. Микрофокусная рентгенография уже приобрела важное значение в травматологии, ревматологии и стоматологии [3, 8, 9].

Отличительными особенностями данной методики являются более высокая информативность снимков, особенно это важно для выявления мелких и малоконтрастных деталей изображения, пониженная радиационная нагрузка на пациента и обслуживающий персонал[1, 2, 6, 10].

Цель:изучение возможностей малодозовой микрофокусной рентгенографии с цифровой регистрацией изо-

Материалы и методы

Для оценки возможностей микрофокусного способа получения изображений было проведено экспериментальное исследование. Исследовались анатомиче-ские препараты фрагментов диафиза бедренной кости у неопознанного трупа.

Проанализированы результаты комплексного клинического и лучевого ис-следования 43 пациентов с различными заболеваниями опорно-двигательного аппарата. Средний возраст пациентов составил 56,5 + 14 лет. При распределении по полу в исследуемом контингенте женщин было 30 (70 %) больных, мужчин – 13 (30 %).

Чаще встречались пациенты с механическими повреждениями и их осложнениями – 33 (77 %) больных. С опухолями опорно-двигательного аппарата – 10 (23 %) больных.

Лучевое исследование пациентов с заболеваниями и травмами опорно-двигательного аппарата включало в себя проведение следующих методов исследования: цифровой обзорной рентгенографии, цифровой микрофокусной рентгенографии, мультиспиральной компьютерной томографии.

Обзорная рентгенография выполнялась в двух стандартных проекциях на ап-парате Vertex фирмы Siemens с последующей цифровой обработкой изображения с помощью дигитайзера REGIUS-170.

Всем пациентам цифровая рентгенография с прямым многократным увеличением изображения выполнялась на портативном микрофокусном аппарате «Пардус–150» с использованием цифровой установки – дигитайзера REGIUS-170. Исследование проводилось в двух стандартных проекциях (прямой и боковой) с получением изображений с различным увеличением изображения (3-10 кратным увеличением).

Мультиспиральная компьютерная томография проводилась на компьютерных томографах Brillianсе 64 фирмы Philips в режиме мультиспирального сканирования толщиной среза 5 мм.

В ходе компьютерно-томографического исследования выполнялись мультипланарные и объемные (3D) реконструкции для оптимальной визуа-лизации зоны интереса и проведения анатомо-топометрических измерений.

Результаты и их обсуждение

Анатомический препарат представлял собой костный фрагмент диафиза бедренной кости длиной 3,3 см, толщина компактного слоя не равномерна (от 0,4 до 0, 7 см).

Надкостница была представлена тонкой полупрозрачной пластиной без особенностей. Губчатый слой развит слабо, представлен отдельными небольшими выступами, содержащий остатки костного мозга (рис. 1).

Анализ стандартной цифровой рентгенограммы с прямым увеличением в 1,5 раза показал снижение качества изображения за счет снижения его резкости при сохраненной контрастности.

Костные балки дифференцировались неотчетливо, контуры их размыты, взаимоотношение между ними фактически не дифференцировалось. Новых данных при исследовании коркового слоя получено не было (рис. 2).

На микрофокусных рентгенограммахс 7-кратным увеличением изображения начинает проявляться эффект «псевдо-объемного» изображения; хорошо визуализируется костная структура костно-мозгового канала, строение костных балок прослеживается на всем протяжении фрагмента.

При анализе коркового слоя в средней трети дополнительно отмечается участок перестройки костной ткани с зонами разрежения. В остальных отделах структура коркового слоя выглядит гомогенной (рис. 3).

При сравнительном анализе изобра-жений фрагментов бедренной кости, полученных на микрофокусных цифровых рентгенограммах по сравнению со стандартной цифровой рентгенографией костная структура лучше видна, костные балки и их взаимоотношения между собой прослеживаются отчетливо как в области костно-мозгового канала, так и в корковом слое кости.

В результате комплексного клинико-лучевого обследования 33 (77 %) больных с механическими повреждениями выявлено, что микрофокусная рентгенография обладает большей информативностью в выявлении мелких переломов, трещин у 13 (42 %) пациентов по сравнению со стандартной рентгенографией — у 9 (27 %) больных.

Увеличение изображения при микрофокусной рентгенографии позволило более детально проследить контуры костных отломков, их смещение, деформации и разрывы отдельных костных балок, прерывание кортикального слоя при мелких трещинах (рис. 4).

Если при изучении стандартных рентгенограмм установить нарушение целости кости не удавалось, несмотря на наличие клинических признаков перелома, то на снимках с 5-кратным увеличением линия перелома определялась отчетливо. В первую очередь это касалось трещин фаланговых костей, внутри суставных и краевых переломов коротких трубчатых костей без смещения отломков, выявления мелких костных фрагментов.

В 30 % наблюдений при микрофокусной рентгенографии были получены дополнительные данные уточняющего характера: изображение плоскости перелома более рельефное, точнее можно было судить о характере и степени смещения костных отломков.

При анализе цифровых микрофокусных рентгенограмм пациентов с травматическими повреждениями костной ткани выявлена более ранняя визуализация нежной тени первичной костной мозоли, по сравнению со стандартной рентгенографией. На микрофокусных рентгенограммах костная мозоль определялась у 7 (21 %) больных, на стандартных рентгенограммах — у 5 (15 %) пациентов.

Увеличение изображения при микрофокус-ной рентгенографии позволяло детально оценить структуру костной мозоли, наличие дополнительных малоконтрастных структур, не визуализируемых на стандартных рентгенограммах.У 19 (61 %) пациентов с хроническим остеомиелитом на цифровых микрофокусных рентгенограммах отмечались очаги деструкции с нечеткими неровными контурами, секвестры, остеосклероз, периостальные наслоения, изменения в мягких тканях.

На микрофокусных рентгенограммах деструкция костной ткани и остео-склероз отмечались у всех 19 (100 %) обследуемых больных хроническим остеомие литом, отдельно лежащие секвестры — у 10 (52 %) пациентов.

Периостальные наслоения, чаще всего слои-стые, визуализировались у 17 (89 %) больных. Изменения в мягких тканях, такие, как отек и инфильтрация, определялись при выраженной активности воспалительного процесса хронического остеомиелита у 15 (79 %) пациентов среди обследуемой категории больных.

У 1 (1 %) пациентки с посттравматическим костным анкилозом голеностопного сустава и предплюсневых суставов левой стопы микрофокусная рентгенография с увеличением изображения позволила проследить отдельные костные балки, переходящие с одной кости на другую, отсутствие замыкательных пластинок смежных суставных поверхностей и отсутствие рентгеновской суставной щели.

У 4 (13 %) пациентов с ложным суставом при цифровой микрофокусной рентгенографии определялось отсутствие костной мозоли, формирование замыкательных пластинок в месте перелома. Увеличение изображения позволило детально оценить контуры костных фрагментов, их структуру, наличие малоконтрастных структур в проекции перелома.

Анализ результатов рентгеновской компьютерной томографии при травмах костно-суставной системы показал низкую информативность в оценке трабекулярной структуры костной ткани по сравнению с микрофокусной рентгенографией. Большая информативность данного метода отмечалась в оценке сложных многооскольчатых переломов, политравмы. Нередко при КТ выявлялись дополнительные линии переломов и отломки у 4 (12 %) пациентов. МСКТ позволяло точно определить общую площадь суставной поверхности от-ломков, диастаз между ними, угловое и мультипланарное смещение, положение мелких осколков.

По результатам комплексного клинико-лучевого обследования 6 пациентов с доброкачественными образованиями костно-суставной системы остеомы выявлены у 5 (83 %) больных, остеохондрома — у 1 пациента.

Микро-фокусная рентгенография детально позволяла оценить структуру, форму, контуры, размеры доброкачественных опухолей, взаимоотношения с окружающими тка нями. С увеличением изображения идентификация костной структуры отчетливее по сравнению со стандартной рентгенографией. Анализ компьютерных томограмм показал неоспоримые преимущества данного метода в оценке локализации, объемной топографии, изменений в мягких тканях (рис. 5).

На микрофокусной рентгенограмме с 3-кратным увеличением изображения по задней поверхности левой большеберцовой кости на уровне проксимального эпиметафиза определялось костное образование неправильной формы, неоднородной структуры, связанное с костью широким основанием, окаймленное кортикальным слоем (рис. 5, а).Дополнительно данные мультиспиральной компьютерной томографии показали пространственную локализацию образования за счет отсутствия эффекта перекрывания. Построение трехмерных реконструкций позволило рельефно обрисовать поверхностные структуры и объяснить сложные трехмерные соотношения между костными фрагментами (рис. 5, б, в).

На микрофокусных рентгенограммах и компьютерных томограммах у пациентов с злокачественными заболеваниями опорно-двигательного аппарата во всех случаях у 4 пациентов отмечалась деструкция костной ткани с неровными нечеткими контурами. Отсутствие кор-тикального слоя, его прерывание определялись у 3 (75 %) больных.

Микрофокусная рентгенография с увеличением изображения позволила визуализировать отек и утолщение мягких тканей, нежные периостальные наслоения у 2 (50 %) больных.

На компьютерных томограммах отчетливо определялся мягкотканый компонент опухоли, возможно было произвести измерения, оценить степень инвазии в окружающие ткани, что не определялось на микрофокусных 

На микрофокусной рентгенограмме с 5-кратным увеличением, компьютерной томограмме во фронтальной проекции и в трехмерной реконструкции отмечается массивная деструкция левой пяточной кости с прерыванием кортикального слоя (рис. 6, а, б, в).

На компьютерной томограмме во фронтальной проекции дополнительно визуализируется мягкотканый компонент опухоли с инфильтрацией окружающих мягких тканей (рис. 6, б).

Выводы

1. Цифровая микрофокусная рентгенография является высокоинфор-мативным методом исследования в характеристике костной ткани. Результаты экспериментальных исследований позволяют утверждать, что за счет точечного фокусного пятна и расходящегося пучка рентгеновского излучения возможно получение объемных представлений об объекте, что чрезвычайно важно для использования этого эффекта в различных областях медицины.

2. Сочетание микрофокусной рентгенографии и цифровой радиографии позволяет выполнять коррекции ошибок экспозиции, улучшение изображения с помощью изменения контраста, яркости и пространственной фильтрации.

Метод позволяет четко различить изображение элементов костных структур и способствует выявлению минимальных отклонений от нормы за счет широкого динамического диапазона изображения.

3. При заболеваниях и травмах опорно-двигательного аппарата использование микрофокусной рентгенографии с прямым увеличением и цифровой обработкой изображения позволяет детально изучить трабекулярную структуру костной ткани, выявить мелкие и малоконтрастные структуры, начальные изменения при ранних стадиях заболевания, не определяемые при стандартной рентгенографии.

Список литературы

1.Васильев А. Ю.Рентгенография с прямым многократным увеличением в клинической практике. М.: ИПТК «ЛОГОС», 1998. 148 с.

2.Календер В. Компьютерная томография. «Техносфера», М.: 2006, С. 257–265.

3.Потрахов Н. Н.Микрофокусная рентгенография в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. СПб,: 2006. 198 с.

4.Buckland-Wright J. C., Bradshaw C. R.Clinical application of high-definition microfocal radiography // Br. J. of Ra-diol. 1989. V. 62. P. 209–217.

5.Buckland-Wright J. C., Lynch J. A., Bird C.Microfocal techniques in quan titative radiography: measure-ment of cancellous bone organization // Br. J. Rheumatol. 1996. Dec. 35. Suppl. 3.18–22.

7.Doi K., Imhof H. Noise reduction by radiographic magnification // Radio l . 1977. V. 122. P. 479–487.

8.Ely R. V.Microfocal Radiography // Academic Press. 1980.

9.Genant H. K., Doi K., Mall J. C., Sickles E. A. Direct radiographic magnification for skeletal radiography // Radiol. 1977. V. 123. P. 47–55.

10.Nicholl J. E., Spencer J. D., Buckland-Wright J. C. Pattern of scaphoid fractureunion detected by macroradiography // J. Hand Surg. (Br). 1995. Apr. 20 (2). 189–93.