Діагностика травматичних ушкоджень менісків та зв"язок колінного суглоба за допомогою ультранизькопільної магніто-резонансної томографії - Автореферат

Проблема діагностики й лікування травматичних ушкоджень колінного суглоба залишається гострою дотепер. У клінічній діагностиці ушкоджень колінного суглоба є ряд проблем, про що свідчать 42,5% неправильних доопераційних діагнозів розриву меніска (З.С. У нашій країні інтерес до діагностики травматичних пошкоджень суглобів і коліна в тому числі, за допомогою магніто-резонансної томографії (МРТ) виник відразу після початку її клінічного використання. Діагностика травм колінного суглоба була обєктом уваги на Всеукраїнській науковій конференції "Діагностика та лікування пошкоджень і захворювань колінного суглоба", яка відбувалась у вересні 1999 року в Запоріжжі. Дисертація є частиною наукової роботи, що виконується на кафедрі променевої діагностики Запорізького інституту удосконалення лікарів “Діагностика травматичних ушкоджень колінного суглоба за допомогою магніто-резонансної томографії в ультранизькому полі (0,04Тс)”, № державної реєстрації 0198 V 002576.

За темою дисертації опубліковано 7 наукових робіт, в тому числі дві - в “Українському радіологічному журналі”, одна - в журналі “Ортопедия, травматология и протезирование”, дві в збірках Асоціації радіологів України, по одній - в збірнику молодих вчених України, журналі “Придніпровський науковий вісник”. Додатково результати дисертаційної роботи відображені в 2-х тезах доповідей конференції та конгреса Асоціації радіологів України.

Структура і обсяг роботи.

Дисертація містить вступ, огляд наукової літератури, чотири розділи власних досліджень, заключення, висновки, практичні рекомендації, список використаних наукових джерел (221 найменування). Робота викладена на 179 сторінках машинописного тексту, включає 22 таблиці та 45 рисунків.

1. Основний зміст роботи магнітний резонансний томографія меніск травма

Матеріали і методи дослідження.

МРТ обстеження було виконано у 201 пацієнта з травмою колінного суглоба. Пацієнти були в віці від 14 до 74 років, з них 66 (33% ) жінок та 135 (67%) чоловіків.

До контрольної групи увійшло 30 осіб відповідного до групи спостереження віку.

Обстеження хворих включало опитування, облік обєктивних та лабораторних (у разі госпіталізації) даних, місцевого статусу. В 47 випадках (24%) була виконана стандартна рентгенографія колінного суглоба в 2-х проекціях. В подальшому проводилося МРТ дослідження.

Після відповідної підготовки, 96 пацієнтам виконано артротомію пошкодженого суглоба. Оперативне втручання здійснювалось в терміни від 1 доби до 2-х тижнів після томографії. Інформація з протоколів операцій порівнювалась з даними клінічного обстеження та МРТ дослідження.

Обстеження проводились на магніто-резонансному томографі “Magnaview” (“Instrumenta-rium”, Фінляндія) з напруженістю магнітного поля 0,04 Тесла. Застосовувалась поверхнева колінна котушка.

Спеціально був розроблений протокол МРТ обстеження хворих з травмою колінного суглоба, в якому фігурувала лише одна імпульсна послідовність - PS2D. За рахунок 2DFT методу реконструкції вона виявилась "найшвидшою" з тих, що були в програмному забезпеченні томографа. Контрастність зображення оптимізувалась шляхом вимірювання різниці в інтенсивностях сигналу від води, хрящової, кісткової, жирової та мязової тканин на сагітальних МР томограмах при різних показниках TR/TE. Співвідношення інтенсивності сигналу до шуму (SNR) покращувалось при збільшенні кількості повторень, просторове розрізнення - при маніпулюванні показником поля зору (FOV).

В остаточному вигляді протокол МРТ обстеження мав такий вигляд (табл. 1): Таблиця 1. Базовий протокол дослідження колінного суглоба

TR/TE* Проекція сканування Тип зображення Ас FOV(%) T (хв:сек) Кількість зрізів

1100/60 Сагітальна Т2 ЗЗ 3 60 14:04 9

650/40** Сагітальна PD ЗЗ 3-4 60 8:19 8

125/40 Аксіальна Т1 ЗЗ 4-5 60 2:04-2:40 1

250/40 Фронтальна Т1 ЗЗ 3-5 60 3:12-5:20 3

Примітка: * при ІП PS2D;

** в частині спостережень замість Т2 зваженого зображення (ЗЗ), використовувались PDЗЗ.

Загальний час (Т) для одного пацієнта складав 27 ± 2 хвилини (на виконання протоколу дослідження колінного суглоба запропонованого фірмою-виробником томографа використовувалось близько 60 хвилин).

Результати дослідження та їх обговорення.

Нормальна МРТ анатомія вивчалась за даними обстеження контрольної групи (30 осіб з нормальним колінним суглобом).

Найбільш інформативною для вивчення менісків виявилась сагітальна проекція. Одержані результати МРТ та МР томометрії свідчили про різницю в формі та розташуванні латерального і медіального менісків.

Повна картина про стан хрестоподібних звязок складалась після вивчення томограм в 3-х проекціях. МРТ відображувало екстрасиновіальне та інтраартикулярне розташування хрестоподібних звязок. За допомогою МР томометрії виявлено, що товщина в фронтальній проекції передньої хрестоподібної звязки (ПХЗ) дорівнювала 7,3 ± 0,7 мм, а задньої хрестоподібної звязки (ЗХЗ) - 11,8 ± 0,75 мм. ПХЗ утворює кут з горизонтальною площиною в 55-65° та рівнобіжна дну міжвиросткової виразки. В ЗХЗ створюється кут між двома її порціями, який в нормі дорівнює 120-135°.

Фронтальної та аксіальної проекцій було достатньо для оцінки бокових звязок. На томограмах вони мали екстраартикулярну локалізацію. МР томометрія показала, що товщина великогомілкової бокової звязки (ВБЗ) та малогомілкової бокової звязки (МБЗ) дорівнює відповідно 4,63 ± 0,41 мм та 4,4 ± 0,67 мм.

Дослідження довело, що внутрішньосуглобова рідина є важливим компонентом МРТ зображення колінка. Складено спеціальну схему її накопичень, які найчастіше зустрічались.

На сагітальних томограмах через латеральний меніск рідина визначалась біля його переднього рогу (50% спостережень), між надколінком і блоком стегнової кістки (30%), а також між заднім рогом і капсулою суглоба (33,3%).

На томограмах виконаних через медіальний виросток стегна рідина спостерігалась рідше. Вона визначалась під заднім рогом медіального меніска (20%).

На сагітальних зрізах через хрестоподібні звязки колінного суглоба в 6,6%, у місця прикріплення ЗХЗ до в/г кістки визначалось невелике накопичення рідини неправильної овальної форми.

Рідкістю була наявність рідини в верхньому заверті (10%).

Із 201 пацієнта з травмою колінного суглоба, що були обстежені на МРТ, метод надав змогу виявити ізольовані пошкодження медіального меніска в 57 спостереженнях (28,4%), латерального - в 40 (19,9%), обох менісків - в 27 (13,4%), звязок - в 43 (21,4%). У 24 (12%) пацієнтів патологія за допомогою МРТ не була виявлена. В 10 випадках (5,9%) знайдені ознаки іншої патології.

Для візуалізації розривів менісків використовувались уже відомі прямі МРТ ознаки цієї травми: - лінійний гіперінтенсивний сигнал (ЛГС), що йде через речовину меніска і перетинає його зверху вниз;

- зміщення пошкодженого фрагмента.

Досвід роботи показав, що вищевказаних симптомів недостатньо і потрібні додаткові критерії розриву меніска. Особливо це стосувалось паракапсулярних пошкоджень. Ретроспективний аналіз томограм вже прооперованих хворих дозволив запропонувати ще одну пряму та три непрямі МРТ ознаки розриву менісків.

Було помічено, що при трансхондральних пошкодженнях задніх відділів менісків, ЛГС може бути відсутнім в разі різноманітних зміщень і зсувів пошкоджених часток хряща. При цьому на розрив вказував запропонований нами ледь помітний “зубець” на нижній поверхні заднього рога.

Непрямі ознаки - Маркер-1, Маркер-2, симптом “капсули”, кіста підколінної ямки зустрічались як при трансхондральних, так і при паракапсулярних розривах.

На Т2 ЗЗ, внутрішньосуглобова гіперінтенсивна рідина накопичувалась в нетипових місцях, відіграючи роль "маркера" (симптом Маркер-1). Вона часто вказувала на локалізацію пошкодження. Порівнюючи стан суглоба із схемою нормального розподілу рідини, була змога визначати її патологічні накопичення. Чим свіжішою була травма, тим виразнішою була ця ознака.

Симптом Маркер-2 характеризувався відсутністю на PD ЗЗ чіткої поверхневої межі гіалінового хряща (ГХ) до суглобової поверхні стегнової кістки, його локальне стовщення та підвищення інтенсивності сигналу над місцем ймовірного розриву.

Симптом “капсули” візуалізувався в випадках, коли під час пошкодження латерального меніска, на томограмах будь-якої зваженості, прилегла порція капсули суглоба була переривчастою або не візуалізувалась зовсім. Ця ознака вказувала на пошкодження капсули. Впевненості в цьому надавала наявність позасуглобової рідини.

Ще одним непрямим МРТ симптомом пошкодження менісків була кіста підколінної ямки.

За даними МРТ, латеральний хрящ травмувався менше, ніж медіальний (відповідно 41,2 та 68,8%). Для медіального меніска типовими були трансхондральні розриви, а для латерального - паракапсулярні.

Розрив “дугоподібного типу” в медіальному меніску відбувався в 2 рази частіше, ніж в латеральному. Цей тип пошкодження вперше встановлювався тільки на етапі МРТ. При цьому МРТ семіотика мала особливості і була представлена ознаками зміщення пошкодженого фрагмента (симптоми подвійної задньої хрестоподібної звязки, високого переднього та низького заднього рогів).

Виявилось, що зниження висоти травмованого заднього рога латерального меніска дає можливість виразити це за допомогою спеціального коефіцієнта висоти менісків (К), запропонованого нами. У контрольній групі цей коефіцієнт коливався в межах 0,22-1,2, а при вказаній патології - 0,85-3,5 (р 0,05).

Для визначення ефективності запропонованих нами непрямих МРТ ознак пошкодження менісків були проведені обчислення за допомогою ROC кривих. Одержані результати довели, що МРТ інформативність при ізольованих пошкодженнях менісків зростає після використання непрямих ознак розриву, а саме: при застосуванні лише прямих МРТ симптомів, ймовірність точного визначення патології у випадково вибраній парі двох зображень становить 94%, а із застосуванням прямих та непрямих ознак - майже 98%.

Показники інформативності клінічного обстеження при ізольованих та сполучених менісках помітно поступались даним МРТ, особливо при розривах латерального меніска. МРТ семіотика пошкоджень менісків при сполученій травмі не відрізняється від симптомів характерних для ізольованих пошкоджень. Так, для пошкоджень латерального меніска чутливість МРТ складала 85% (клінічного обстеження - 45%), специфічність - 84% (78%), точність - 83% (67%). При травмі медіального меніска ці показники дорівнювали відповідно - 86% (83%), 81% (71%), 83% (79%).

За даними МРТ, у 81,4% хворих з травмою звязкового апарата коліна були також виявлені й розриви менісків. Пошкодження медіального хряща візуалізувались частіше, ніж латерального.

Внаслідок виразної реакції синовіальної оболонки МРТ діагностика розривів менісків при комбінованій травмі помітно ускладнювалась. Чутливість МРТ дослідження розривів менісків при комбінованій травмі, була аналогічною цієї ж величині у попередній групі розривів. Для обох хрящів вона становила 85%. Специфічність методу знизилась, так у групі травм латерального меніска вона стала дорівнювати 77%, а для медіального хряща - 69%. Нижчою виявилася і точність - 79% для латерального та медіального менісків.

Ще більшим було зниження інформативності при клінічному обстеженні хворих з комбінованою травмою. На фоні пошкодження звязки майже неможливим було визначення розривів латерального меніска. Чутливість становила тільки 14%, для медіального - 66%; специфічність - 74% та 69% відповідно; точність 62% та 68%.

Серед обстежених хворих, частість розривів звязок колінного суглоба становила майже чверть - 21,4%. Виявилось, що травма звязок колінного суглоба, це звичайно комбіновані пошкодження, а ізольоване пошкодження цих структур - досить рідкісна річ (9%).

Для дослідження хрестоподібних звязок інформативними були сагітальні Т2ЗЗ, а для бокових звязок - фронтальні Т1ЗЗ. Аксіальні Т1ЗЗ дозволяли одержувати додаткову інформацію.

Розриви хрестоподібних звязок становили 79% від усіх пошкоджень звязкового апарата. ПХЗ травмувалась в 6 разів частіше, ніж ЗХЗ. Її розриви поділялись на два типи, кожному з яких відповідали свої МРТ ознаки: для повного розриву - заміщення гіпоінтенсивної звязки гіперінтенсивним сигналом від внутрішньосуглобової рідини, для часткового пошкодження - витончення звязки. Непрямі симптоми зазвичай стосувались повного розриву. На гострій стадії травми спостерігалась контузія латерального виростку стегна та в/г кістки. При застарілому пошкодженні візуалізувалась тільки гіперфлексія ЗХЗ. При травмах ЗХЗ визначалась відсутність або переривчастість звязки.

За нашими даними, бокові звязки травмувались в 32,5% випадках усіх пошкоджень звязкового апарата, так великогомілкова бокова звязка (ВБЗ), була пошкоджена в 64% спостережень, а малогомілкова бічна звязка (МБЗ) в 34% випадків.

Показники інформативності клінічного обстеження при розривах звязок поступались даним МРТ. Виявилось, що чутливість МРТ при пошкодженні ПХЗ дорівнювала 92% (для клінічного обстеження - 69%), специфічність - 90% (86%), точність - 91% (81%), а при травмі ЗХЗ ці показники складали відповідно 100% (80%), 99% (98%) та 99% (97%). При цій травмі, на відміну від визначення розривів менісків, на діагностику майже не впливала кількість внутрішньосуглобової рідини. При визначенні розривів ВБЗ, інформативність методу становила: чутливість - 89% (для клінічного обстеження - 63%), специфічність - 99% (86%), точність - 98% (85%). Для малогомілкової бокової звязки чутливість дорівнювала 80% (40%), специфічність - 98% (88%), а точність - 97% (85%). Обмеженість непрямих ознаках при пошкодженнях бокових структур вплинула на чутливість методу, яка була нижчою на відміну від аналогічного показника для хрестоподібних звязок (92% та 100%).

Аналіз МРТ зображень дозволив встановити звязок між кількістю внутрішньосуглобової рідини, пошкодженими структурами коліна та часом, що пройшов з моменту травми.

Були розроблені 4 ступеня випоту: - 1 - товщина накопичення рідини в верхньому або задньому заворотах від 5 до 10 мм;

- 2 - накопичення рідини від 10 до 15 мм в усіх відділах суглоба та поява рідини в просторі між хрестоподібниими звязками;

- 3 - від 15 до 20 мм - деформація суглоба;

- 4 - більше ніж 20 мм - виразна деформація та дислокаційні зміни в суглобі.

Відсутність рідини в верхньому заверті, або її товщина до 5 мм вважалась нормальною.

Кількість внутрішньосуглобової рідини в першу чергу залежала від часу, який пройшов після травми. Залежність ступеня випоту від характеру пошкоджень була виражена менше.

На базі одержаних даних запропоновано алгоритм застосування МРТ в комплексному обстеженні хворих з травмою колінного суглоба (табл. 2).

Таблиця 2. Алгоритм застосування магніто-резонансної томографії під час обстеження хворих з травмою колінного суглоба

Етап обстеження Мета дослідження Метод дослідження Показники, що визначаються

1 Попереднє визначення обсягу травми колінного суглоба, на які структури в подальшому слід орієнтувати радіолога Загальноклінічний Клінічні симптоми пошкодження звязок та менісків (Байкова, Мс Murray, “сходів”, передньої та задньої висувної шухляди і т.д.)

2 Оцінка стану кісткових структур суглоба Рентгенографія в 2-х стандартних проекціях (в разі потреби додатково виконують аксіальну рентгенограму суглоба) Наявність лінії перелому, вільних внутрішньосуглобових остеохондральних тіл. Визначення ступеню люксації великогомілкової кістки та стояння надколінки

3 Визначення стану мякотканинного компонента суглоба, ступеня випоту МРТ Наявність ЛГС в речовині меніска, переривчастість капсули суглоба або звязки, дислокацій структур, потовщень суглобового хряща.

Висновки

1. Розроблена методика МРТ колінного суглоба за допомогою ультранизькопільної техніки передбачає застосування імпульсної послідовності PS2D у трьох проекціях. Тривалість одного обстеження скорочена з 60 до 27 хвилин, зменшена ймовірність рухових артефактів, збільшена пропускна спроможність МРТ кабінету.

2. Запропонована МРТ анатомія колінного суглоба, яка базується на 10 мм зрізах, виконаних в 3-х проекціях. Методом МР томометрії визначена різниця між менісками колінного суглоба (висота рогів, внутрішній діаметр), довжина, товщина та кути нахилу хрестоподібних і бокових звязок.

3. МРТ семіотика пошкоджень менісків доповнена прямим (симптом “зубця”,) та непрямими (симптоми Маркер-1, Маркер-2, “капсули”) ознаками. На підставі проведених МР томометричних досліджень запропоновано коефіцієнт висоти менісків (К), який при розривах латерального меніска збільшується. Застосування непрямих МРТ ознак підвищує ефективність МРТ дослідження з 94 до 98% (р < 0,01).

4. Визначено, що внутрішньосуглобова рідина - невідємна частина МРТ зображення. Обгрунтовані та наведені ступені посттравматичного випоту колінного суглоба. Доведено, що його виразність залежить, в першу чергу, від часу, що пройшов з моменту травми та, в меншій мірі, від типу пошкодження в суглобі.

5. МРТ семіотика пошкоджень звязок, яка використовується для високорозрізненної високопільної техніки корисна в умовах ультранизькопільних томографів.

6. Чутливість ультранизькопільної МРТ при розриві латерального меніска дорівнювала 85%, специфічність - 81%, точність - 83%. При розривах медіального меніска чутливість була рівною 86%, специфічність - 81%, точність - 83%.

7. При розриві передньої хрестоподібної звязки чутливість МРТ становила 92%, специфічність - 90%, точність - 91%; а при розриві задньої хрестоподібної звязки відповідно 100%, 99%, та 99%. Чутливість для великогомілкової бокової звязки дорівнювала 89%, специфічність - 90%, точність - 98%. Для малогомілкової бокової звязки відповідно 80%, 98% та 97%.

8. Томографи з напруженістю магнітного поля нижче 0,1 Тс відрізняють економічність та невибагливість в експлуатації, що дозволяє знизити вартість обстеження та зробити його максимально доступним для більшості хворих. За інформативністю ультранизькопільна техніка значно переважає клінічне обстеження і хоча поступається більш потужним високо- та середньопільним томографам, може використовуватись для діагностики розривів звязок та менісків колінного суглоба.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Гавриленко Б.С. Можливості ультранизькопільної МР томографії у діагностиці травматичних ушкоджень колінного суглоба // Український радіологічний журнал. - 1998. - т.4 - С. 259-261.

2. Гавриленко Б.С. Ультранизькопільна МРТ в діагностиці ушкоджень передньої хрещатої звязки колінного суглоба // Український радіологічний журнал. - 1998. - т.4 - С. 262-264.

3. Гавриленко Б.С., Мягков О.П., Чемерис А.Й., Чорний В.М. Діагностичне значення синовіту у хворих з травмою колінного суглоба (аналіз МРТ досліджень) // Ортопедия, травматология и протезирование. - 1999. - №3. - С. 30-33.

4. Гавриленко Б.С., Мягков О.П. К вопросу о качестве изображения коленного сустава при работе на ультранизкопольном МР томографе // Придніпровський науковий вісник. - 1997. - № 3. - С.41-47.

5. Гавриленко Б.С. Возможности ультранизкопольной МР томографии в диагностике повреждения менисков коленного сустава // Збірник наукових праць молодих вчених “Актуальні проблеми сучасної медицини”. Під ред. проф. Р.М. Портуса. - Запоріжжя.: - 1997.-С.104-107.

6. Гавриленко Б.С. Методические аспекты исследования коленного сустава на ультранизкопольном МР томографе // “Променева діагностика, променева терапія”. Збірка наукових робіт Асоціації радіологів України. - Вип.2-К.: - 1998. - С.102-104.

7. Гавриленко Б.С. Особенности МРТ-анатомии менисков коленного сустава // “Променева діагностика, променева терапія”. Збірка наукових робот Асоціації радіологів України. - Вип. 3. - К.: - 1998. - С.88-90.

8. Гавриленко Б.С., Мягков О.П. МРТ діагностика розривів менісків колінного суглоба // “Променева діагностика, променева терапія”. Збірка наукових робіт Асоціації радіологів України. - Вип.4. - К.: - 1999, - С.10-11.

9. Гавриленко Б.С. Возможности ультранизкопольного магнитно-резонансного томографа в исследовании коленного сустава // Тези доповідей. Український конгрес радіологів (УКР" 2000). Київ, 2000. - С. 64-65.