26.11.2020
Магнитно-резонансная томография с аксиальной нагрузкой в диагностике нарушений статики поясничного отдела позвоночника
Диагностика нарушений статики позвоночника требует проведения исследования без аксиальной нагрузки и при ее воздействии.Стандартные мультисрезовая компьютерная (МСКТ) и магнитно-резонансная томографии (МРТ) ограничены исследованием пациента в положении лежа.
ВВЕДЕНИЕ
Деформации позвоночника как приобретенного, так и врожденного характера представляют сложную проблему с точки зрения диагностики. При планировании лечения требуется применение различных модальностей для оценки протяженности, степени и характера нарушения взаиморасположения функциональных элементов - позвоночно-двигательных сегментов. Данная информация полезна для планирования лечения и при необходимости оценки возможностей хирургической коррекции. Наиболее объективные данные о вышеуказанных характеристиках могут быть получены с помощью методов лучевой диагностики [1].
Традиционно методом выбора в определении характеристики нарушений статики была рентгенография и все возможные ее методики, в том числе и функционального характера, т.е. исследования в положении стоя, а также с пробами при сгибании, разгибании, наклонах [2]. Недостатками данного метода, а точнее его физическими особенностями, являются проекционные искажения и суммационный эффект. Эти характеристики в ряде случаев не позволяют достоверно судить о выявленных изменениях и способны привести к значительным погрешностям в измерениях.
Современные методики диагностики, использующие принципы классической рентгенографии, однозначно расширили возможности исследования позвоночника. При их выполнении возможно получение трехмерного изображения скелета, которое строится в виде компьютерной модели на основании референсных точек, вычисленных по двухплоскостным рентгенограммам [3,4].
Наиболее подробное и достоверное отображение структур позвоночника можно получить при помощи МСКТ и NIPT. Однако эти методы ограничены в оценке структур скелета при функциональной нагрузке, что обусловлено конструктивными особенностями аппаратуры [5, 6, 7, 8, 9,10].
Одним из способов решения данного вопроса была разработка низкопольных МР-томографов с возможностью вертикализации пациентов во время исследования, а также появление в клинической практике специализированных приставок, позволяющих имитировать вертикальное положение человека при исследовании лежа [11,12,13].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для изучения возможностей функциональных МР-методик проводилось исследование 124 пациентов с хроническим болевым синдромом в области поясницы. Возраст пациентов варьировал от 20 до 55 лет (женщины -56%, мужчины 44 %).
Перед МР-исследованиями с аксиальной нагрузкой пациентам проводилось клинико-инструментальное обследование, которое состояло из осмотра врачом клинической специальности (невролог, нейрохирург, ортопед), стандартной рентгенографии поясничного отдела позвоночника в прямой и боковой проекциях. При выявлении во время исследования смещений позвонков выполнялась рентгенография с функциональными пробами (максимальным сгибанием и разгибанием).
Исследование в вертикальном положении (п = 60, 48,4 %) проводилось на низкопольном (0,25 Тл) МР-томографе открытого типа G-Scan Brio (Esaote, Италия) (рис. 1, а). Методика исследования включала 2 этапа. На 1-м пациент исследовался в горизонтальном положении по стандартному протоколу. На 2-м производилась вертикализация с получением Т2-взвешенных изображений (ВИ) в 3-х плоскостях. Для получения максимально ооъективных данных о положении структур ПДС достигали угла > 84° по отношению к горизонтали.
Данный угол позволял перенести основную массу тела на позвоночник и при этом сохранить минимальную опору, что необходимо для сохранения неподвижности.
Для имитации вертикального положения (п = 64; 51,6 %) использовался аппарат с возможностью дозированнои аксиальной нагрузки DynaWell L-bpine (DynaWell Int AB, Швеция), совместимый с МР- и рентгеновскими компьютерными томографами. Данный аппарат состоял из 2 элементов - жесткого основания и мягких жилетов, которые соединены между собой ремнями, расположенными по боковым поверхностям. Жилеты имели различные размеры и подбирались в соответствии с телосложением исследуемых, так как плотное их прилегание позволяло оптимально распределить нагрузку на исследуемого, тем самым снизив неприятные ощущения. В жесткое основание аппарата дозированной аксиальной нагрузки встроены весы (отдельно для каждой нижней конечности), позволяющие получить информацию об оказываемой нагрузке и оценить ее симметричность).
МР-исследование проводилось на высокопольном (1,5 Тл) МР-томографе VANTAGE Atlas (Toshiba, Япония) (рис. 1, б). Методика проведения исследования включала 2 этапа. Вначале пациент исследовался без нагрузки с получением изображений по стандартному протоколу. Затем, во время воздействия дозированной аксиальной нагрузкой, получали Т2-ВИ во фронтальной, сагиттальной и аксиальной плоскостях. Согласно рекомендациям производителя и результатам многочисленных работ для адекватной имитации вертикального положения дозированная аксиальная нагрузка должна составлять 40-50 % от массы тела пациента. При этом экспозиция нагрузки до получения изображений с достоверными геометрическими характеристиками должна быть не менее 5 минут [7,14,15,16].
По результатам исследований оценивались ось позвоночника (ее отклонение в сагиттальной и фронтальной плоскостях) по методике Cobb - Lippmann (1974); взаиморасположение тел позвонков в соответствии с модифицированной классификацией Lambl - Meyerding (1932). При определении стабильности листе зов критерием был выбран показатель в 3 мм.
Так, при смещении позвонков во время функциональной нагрузки более чем на 3 мм оно считалось нестабильным. Референсным методам в оценке статики позвоночника была выбрана рентгенография в прямой и боковой проекциях, при наличии листе-зов - с использованием функциональных проб в положениях максимального сгибания и разгибания [16].
Для сравнения полученных в ходе рентгенографии и функциональных МР-методик данных рассчитывался коэффициент корреляции Пирсона и показатели диагностической эффективности (чувствительность, специфичность и точность).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Физиологической реакцией позвоночника на аксиальную нагрузку является увеличение угла шейного и поясничного лордозов и грудного кифоза. Данная реакция ожидаемо была отмечена у большинства пациентов (п = 109; 87,9 %) при функциональных МР-исследованиях поясничного отдела позвоночника как в вертикальном положении, так и при его имитации. На фоне дегенеративных изменений характер ответа поясничного отдела позвоночника на функциональную нагрузку мог быть аномальным. В 8,9 % (п = 11) наблюдений отмечалось уменьшение величины поясничного лордоза, в том числе с его выпрямлением и даже формированием патологического кифоза в 3,2 % (п = 4) (рис. 2, а - в). Изменения коррелировали с показателями, получаемыми у данных пациентов при проведении рентгенографии в вертикальном положении (г = 0,93).
При оценке смещений позвонков возможности МР-методик с аксиальной нагрузкой сравнивались с эталоном - стандартной рентгенографией поясничного отдела позвоночника с функциональными пробами (в положении максимального сгибания и разгибания). Листезы были выявлены у 19 (15,3 %) пациентов. У 1 (0,8 %) больного листез был лестничным - на уровне 2 тел позвонков, определялся только во время воздействия функциональной нагрузки.
Стабильные листезы или смещения с признаками гипермобильности определялись в 57,9 % (п = 11) наблюдений. При сравнении с данными рентгенографии с функциональными пробами показатели соответствовали друг другу в 90 % (п = 9), г = 0,88. Расхождение было выявлено в 1 (0,8 %) случае, когда при МРТ степень смещения находилась в пределах 2,5 мм (гипермобильность), а при рентгенографии достигала 3 мм (нестабильный листез).
Количество нестабильных смещений при сравнении данных рентгенографии и функциональных МР-методик соответствовали друг другу во всех наблюдениях (п = 9) (рис. 3, а - г). В то же время величина смещения позвонков при функциональной рентгенографии была более значимой - в 6 из 9 наблюдений.
Однако в ряде случаев (п = 10, 8,0 %) 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 59,7 % (п = 74) случаев. Данные, полученные в ходе рентгенографии, выполненной в вертикальном положении, были сопоставимы с результатами функциональных методик МРТ, г = 0,89 (табл. 1).
Сложности в оценке и значимые расхождения полученных данных возникали при сравнении выраженных деформаций позвоночника (п = 6, 4,8 %), которые сопровождались значительной торсией тел позвонков и латеролистезами (рис. 4, а, б).
У 17 пациентов вышесказанное потребовало коррекции нагрузки для снижения болевого синдрома. Так, при исследовании в вертикальном положении можно было уменьшать угол вертикализации и тем самым снижать аксиальную нагрузку. При имитации вертикального положения проблема была более сложной, т.к. дозированно уменьшить натяжение ремней ввиду особенностей конструкции аппарата было сложно. В то же время уменьшение нагрузки в большинстве случаев все же приводило к значимому снижению выраженности болевого синдрома с возможностью продолжения исследования.
ОБСУЖДЕНИЕ
Проблема оценки статики при деформациях позвоночника актуальна ввиду появления новых методик их коррекции и возникновения необходимости более точной и подробной оценки геометрических характеристик. Важность использования томографических методик неоспорима в предоперационной диагностике, так как позволяет более точно спланировать оперативное вмешательство [17].
Общеизвестными ограничениями рентгенографии являются выраженные суммационный и проекционный эффекты, которые снижают диагностическую эффективность полученных данных. Применение новых рентгенологических методик также до конца не решает всех проблем.
Выходом из данной ситуации является внедрение в арсенал исследований деформаций позвоночника методик лучевой диагностики без значимых эффектов суммации и проекционных искажений, на данный момент - это МСКТ и МРТ. При использовании совместно с функциональной нагрузкой они позволят не только более точно оценить геометрию костных и мягкотканных структур, но и дать информацию об их положении при функциональной нагрузке.
В нашей работе продемонстрированы возможности технологий МРТ с применением аксиальной нагрузки. Данные методы показали себя достаточно эффективно в определении всех характеристик статики позвоночника, в том числе и выраженных, со значительными углами искривления и смещениями позвонков на фоне дегенеративных изменений.
В то же время отмечены расхождения в оценке смещений позвонков при классической рентгенографии и функциональных МР-методиках при значительной корреляции полученных показателей. При функциональных МР-исследованиях реакция смещенных позвонков была ожидаемой: при стабильных смещениях - отсутствовала, при нестабильных прогрессировала. Данные характерные изменения также отмечались в ряде других работ [14,18,19, 20, 21]. Судить о диагностической эффективности полученных данных не представляется возможным ввиду ограниченной выборки пациентов с данной патологией.
Несмотря на эффективность и физиологичность МР-методик с аксиальной нагрузкой были расхождения в определении стабильности листезов. Отчасти это связано с особенностями функциональных рентгенологических методик. В последнем случае при оценке стабильности используется рентгенография с функциональными пробами со сгибанием и разгибанием туловища, т.е. при максимальной нагрузке на ПДС. При проведении вышепредставленных функциональных МР-методик мы ограничены сравнением исследования до и во время нагрузки. Рентгенография - это проекционный метод, и, следовательно, получаемые показатели имеют искажения в сторону увеличения.
Еще одной из важных проблем диагностики является сколиотическая деформация позвоночника. Для определения ее угла до сих пор используется рентгенография в прямой проекции в положении стоя. МРТ с функциональными пробами при исследовании во время аксиальной нагрузки способна предоставить аналогичную информацию. Метод не связан с лучевой нагрузкой, что особенно важно учитывать у пациентов молодого возраста, которым необходимо динамическое наблюдение. По данным Р. Wessberg et al. [22] и Р. Knott et al. [23], величина ошибки при измерении угла сколиоза по методике Cobb-Lippmann (1974) при классической рентгенографии и функциональной МРТ сопоставимы с ошибкой при повторной экспертной оценке рентгенограмм одного пациента другим специалистом. Это же подтверждается и в нашей работе, где рассчитайные показатели диагностической эффективности приближаются к референтному методу.
В то же время, оценка сложных деформаций позвоночника, сопровождающихся выраженной торсией тел позвонков, может быть затруднительна по плоскостным МР-изображениям. Отчасти эта проблема может быть решена при использовании мультипланарных реконструкций.
МРТ в вертикальном положении показала себя менее эффективной, что было связано с особенностями оборудования. Томограф имеет небольшую зону однородного магнитного поля, что приводило к искажениям нормальной геометрии по краям изображения и невозможности оценки истинной дуги искривления. При МРТ с аксиальной нагрузкой практически единственным ограничением была выраженная ротация позвонков и усиление лордоза, которые нельзя было устранить с помощью построения мультипланарных реконструкций [16].
Использование МРТ в оценке сколиотической деформации может иметь преимущество, т.к. приведет к снижению лучевой нагрузки на пациентов в результате исключения из алгоритма стандартного рентгенологического исследования, что особенно важно при необходимости динамического контроля у детей. При этом можно ограничиться получением только Т2-ВИ во фронтальной плоскости, что значительно сократит время повторного исследования.
Перспективным является использование имитации вертикального положения с использованием аппаратов дозированной аксиальной нагрузки при МСКТ. Данный метод обладает более высоким пространственным разрешением, а также практически не ограничен по протяженности зоны сканирования. Более того, получив изначально изображения с изотропным вокселем при МСКТ, мы имеем возможность выполнения трехмерной и мультипланарной реконструкции, что является очень важным в оценке сложных и выраженных деформаций позвоночника.
ВЫВОДЫ
МР-методики с аксиальной нагрузкой обладают сопоставимыми по диагностической эффективности возможностями в оценке деформаций позвоночника и смещений позвонков. Методики обладают рядом преимуществ - высокий мягкотканный контраст, отсутствие суммационного эффекта, не сопровождаются лучевой нагрузкой. Все это позволяет рекомендовать МР-методики с аксиальной нагрузкой для уточнения характера статических нарушений и деформаций позвоночника при необходимости динамического наблюдения, особенно у детей и при планировании лечения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Rothman-Simeone The Spine. 6th Ed. /Н. Heikowitz, S. Garfin, F. Eismont, G. Bell, R. Balderston. Philadelphia: Elsevier, 2011. 2096 p.2. Panjabi MM. Clinical spinal instability and low back pain // J. Electromvogr. Kinesiol. 2003. Vol. 13, No 4. P. 371-379. DOI: 10.1016/sl050-6411(03)00044-0.
3. Lumbar disc height assessment: a comparative study between EOS and digital radiography / V. Freire, M. Benhamou, F. Rannou, S. Poiraudeau, J.-L. Drape, A. Feydy// ECR (European Congress of Radiology). 2012. Poster No С-1178. DOI:10.1594/ecr2012/C-1178.
4. Assessing structural changes in axial spondyloarthritis using a low-dose biplanar imaging system/A. Molto, V. Freire, A. Feydy, S. Patemotte, W.P. Maksymowych, M. Benhamou, F. Rannou, M. Dougados, L. Gossec// Rheumatology' (Oxford). 2014. Vol. 53, No 9. P. 1669-1675. DOI: 10.1093/ rheumatology,keul43.
5. Spinal Imaging. Diagnostic Imaging of the Spine and Spinal Cord / Ed. by Van Goethem J.W.M., van den Hauwe L., Parizel P.M. Springer. 2007. 581 p.
6. Dynamic lumbar spinal stenosis: the usefulness of axial loaded MRI in preoperative ev'aluation/ K.C. Choi, J.S. Kim, B. Jung, S.H. Lee // J. Korean Neurosurg. Soc. 2009. Vol. 46, No 3. P. 265-268. DOI: 10.3340/jkns.2009.46.3.265.
7. The narrowing of the lumbar spinal canal during loaded MRI: the effects of the disc and ligamentum flavum / T. Hansson, N. Suzuki, H. Hebelka, A. Gaulitz //Eur. Spine J. 2009. Vol. 18, No 5. P. 679-686. DOI: 10.1007/s00586-009-0919-7.
8. Kinematic ev'aluation of the spine: a kinetic magnetic resonance imaging study' / Y. Morishita, H. Hymanson, M. Miyazaki, H.H. Zhang, W. He, G. Wu, M.H. Kong, J.C. Wang// J. Orthop. Surg. (Hong Kong). 2008. Vol. 16, No 3. P. 348-350. DOI: 10.1177,,230949900801600316.
9. Routine Upright Imaging for Evaluating Degenerative Lumbar Stenosis: Incidence of Degenerative Spondvlolisthesis Missed on Supine MRI /B. Segebarth, M.F. Kurd, P.H. Haug, R. Davis//J. Spinal. Disord. Tech. 2015. Vol. 28, No 10. P. 394-397. DOI: 10.1097.BSD.0000000000000205.
10. Body posture and backpack loading: an upright magnetic resonance imaging study of the adult lumbar spine/ S. Shymon, A.R. Hargens, L.A. Minkoff, D.G. Chang//Eur. Spine J. 2014. Vol. 23, No 7. P. 1407-1413. DOI: 10.1007/s(j0586-014-3247-5.
11. Magnetic resonance imaging (MRI) of the lumbar spine with dedicated G-scan machine in the upright position: a retrospective study and our experience in 10 years with 4305 patients / A. Splendiani, M. Pern, G. Grattacaso, V. Di Tunno, C. Marsecano, L. Panebianco, A. Gennarelli, V. Felli, M. Varrassi, A. Barile, E. Di Cesare, C. Masciocchi, M. Gallucci//Radiol. Med. 2016. Vol. 121, No 1. P. 38-44. DOI: 10.1007/sl 1547-015-0570-9.
12. Бажин A.B., Егорова E.A. Функциональные магнитно-резонансные исследования поясничного отдела позвоночника (обзор литературы) // Радиология - практика. 2015. № 4. С. 40-50.
13. Бажин А.В., Егорова Е.А. Функциональная магнитно-резонансная методика в оценке дегенеративных изменений поясничного отдела позвоночника// Медицинский вестник МВД. 2018. Т. 94, № 3. С. 54-59.
14. Effect of intervertebral disk degeneration on spinal stenosis during magnetic resonance imaging with axial loading / T.J. Ahn, S.H. Lee, G. Choi, Y. Ahn, W.C. Liu, H.J. Kim, H.Y. Lee//Neurol. Med. Chir. (Tokyo). 2009. Vol. 49, No 6. P. 242-247. DOI 10.2176/nmc.49.242.
15. Factors affecting disability and physical function in degenerative lumbar spondylolisthesis of L4-5: evaluation with axially loaded MRI / K. Y. Huang, R.M. Lin, Y.L. Lee, J.D. Li//Eur. Spine J. 2009. Ш. 18, No 12. P. 1851-1857. DOI: 10.1007/s00586-009-1059-9.
16. Бажин A.B. Возможности функциональных лучевых методик в исследовании дегенеративных изменений межпозвонковых дисков поясничного отдела позвоночника: дис... канд. мед. наук. М., 2015.140 с.
17. Губин А.В., Рябых С.О., Бурцев А.В. Ретроспективный анализ мальпозиции винтов после инструментальной коррекции деформаций грудного и поясничного отделов позвоночника// Хирургия позвоночника. 2015. Т. 12, № 1. С. 8-13.
18. Evaluation of intervertebral disc herniation and hypermobile intersegmental instability' in symptomatic adult patients undergoing recumbent and upright MRI of the cervical or lumbosacral spines/A. Ferreiro Perez, M. Garcia Isidro, E. Ayerbe, J. Castedo, J.R. I inkins// Eur. J. Radiol. 2007. Vol. 62, No 3. P. 444-448.
19. Repeat upright positional magnetic resonance imaging for diagnosis of disorders underlying chronic noncancer lumbar pain / J.W. Gilbert, G.R. Wheeler, M.P. Kreft, S.P. Upadhyay, B.B. Storey, J.R. Spitalieri, G.E. Mick, R.A. Gibbs Ц J. Manipulative Physiol. Ther. 2008. Vol. 31, No 8. P. 627-631. DOI: 10.1016/j.jmpt.2008.09.005.
20. Spondylolysis and spondylolisthesis: prevalence of different forms of instability and clinical implications / P. Niggemann, J. Kuchta, H.K. Beyer, D. Grosskurth, T. Schulze, K.S. Delank// Spine. 2011. Vol. 36, No 22. P. E1463-E1468. DOI: 10.1097/BRS.0b013e3181d47a0e.
21. Differences between supine and orthostatic positions in facet joint fluid and spondylolisthesis at lumbar-spine MRI / C. Ottonello, A. Giardino, P. Giuliani, C. Messina, G. Di Leo, F. Sardanelli // Insights Imag. 2015. No 6. P. 368.
22. Wessberg P, Danielson B.I., Willen J. Comparison of Cobb angles in idiopathic scoliosis on standing radiographs and supine axially loaded MRI // Spine. 2006. Vol. 31, No 26. P. 3039-3044. DOI: 10.1097/01.brs.0000249513.91050.80.
23. Comparing axial loaded MRI to standing radiographs in the evaluation of AIS / P. Knott, S. Mardjetko, R. Kim, T. Cotter, F. Techy, M. Rollet // Scoliosis. 2010. Vol. 5, No Suppl. 1. P. 012. DOI: 10.1186/1748-7161-5-S1-012.
СВЕДЕНИЯХ О АВТОРАХ:
1. Бажин Александр Владимирович, к. м. н.,
ГБУЗ г. Москвы «Городская поликлиника № 2 Департамента здравоохранения г. Москвы», г. Москва, Россия,
ГБУЗ г. Москвы «Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы», г. Москва, Россия,
ORCID ID 0000-0003-3198-1334, Researcher ID (WOS): P-6322-2017, SPIN-код: 6122-5786,
Email: avbazhm@yandex.ru
2. Егорова Елена Алексеевна, д. м. н., профессор,
ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России, г. Москва, Россия,
SPIN-код: 3771-3676, Researcher ID (WOS): 0-7304-2017,
Author ID (Scopus): 57196761433, ORCID: 0000-0003-2580-5692, Email: tylsit@mail.ru
3. Лежнев Дмитрий Анатольевич, д. м. н., профессор,
ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России, г. Москва, Россия,
SPIN-код: 6648-9613, Researcher ID (WOS): В-6854-2018,
Author ID (Scopus): 24468778600, ORCID: 0000-0002-7163-2553
4. Васильев Александр Юрьевич, д. м. н., профессор, член-корреспондент РАН,
ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России, г. Москва, Россия,
SPINko* 3519-0938, AuthorlD (РИНЦ): 242494,
Researcher ID (WOS): 0-8862-2017,
Author ID (Scopus): 7402046692, ORCID: 0000-0002-0635-4438
5. Трутень Виктор Павлович, д. м. н., профессор,
ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России, г. Москва, Россия
6. Смысленова Маргарита Витальевна, д. м. н., профессор, ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России
Теги: магнитно-резонансная томография
234567 Начало активности (дата): 26.11.2020 17:10:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова: магнитно-резонансная томография, нарушения статики, исследование с аксиальной нагрузкой
12354567899
Похожие статьи
Перелом малого вертела бедраРентген на дому 8 495 22 555 6 8
Наблюдение за больными после тотального эндопротезирования тазобедренного и ревизионные повторные операции при асептической нестабильности компонентов тотальных эндопротезов тазобедренного сустава
Смерть мозга
Тактика предоперационного планирования у детей с рецидивирующим вывихом надколенника тяжелой степени
