Мрт костей скелета и суставов

Именно поэтому оптические характеристики различных тканей в MP-изображениях резко отличаются от рентгенологического и КТ-изображений. Прежде всего, костная ткань, которая сильно поглощает рентгеновские лучи и выглядит на рентгенограммах и КТ-изображениях светлой, в MP-изображениях дает, напротив, низкий сигнал вследствие отсутствия в ней мобильных протонов. С другой стороны, жировая ткань, которая имеет низкую электронную плотность и в соответствии с этим низкие КТ-числа, при МРТ со спиновым эхо имеет яркий сигнал на Т1-взвешенных изображениях вследствие самого короткого времени Т1 из всех тканей, а также и на Т2 РХЕ-взвешенных изображениях за счет феномена сцепленности спинов. Яркое изображение костей на Т1 SE, Т1 FSE и на Т2 FSE-взвешенных изображениях обусловлено жировой тканью, содержащейся в костном мозге, тогда как кортикальный слой и костные трабекулы характеризуются низким сигналом.

Красный костный мозг содержит 40% жира, 40% воды и 20% белка, тогда как желтый — 80% жира, 15% воды и 5% белка.

Важную роль при исследовании ОДС играют импульсные последовательности с подавлением сигнала жировой ткани, интенсивность которого резко снижается в таких изображениях. К ним относят импульсные последовательности STIR (TIRM) и FSE со спектральным насыщением жировой ткани (FS-FSE). FS-FSE основано на различающейся частоте прецессии протонов жира и протонов воды, что эффективно выявляется на MP-томографах с высокой силой статического поля — начиная с 1,0 Тл и выше. На томографах со средним и низким полем для подавления сигнала жировой ткани используют STIR (TIRM). Т2-взвешенные изображения со спектральным подавлением сигнала жировой ткани и еще большая импульсная последовательность STIR (TIRM) чувствительны уже к небольшому увеличению содержания воды, и тем самым с их помощью легко обнаруживаются отек костного мозга и патологические ткани, замещающие костный мозг. Недостатком последовательности FS-FSE является недостаточно равномерное насыщение сигнала жировой ткани, в частности отсутствие насыщения на периферии поля обзора больших размеров, а также в участках с резкими изменениями магнитной восприимчивости, например на границах раздела между тканями и воздухом или при наличии металлических имплантатов. При последовательности STIR жировая ткань подавляется более равномерно, чем при FS-FSE, но имеются другие недостатки: ухудшение качества изображений вследствие более низких отношения сигнала к шуму и пространственного разрешения, что больше сказывается в низких полях- единственный тип взвешивания (на Т2) и неэффективность после введения контрастных средств. В последние годы стали использовать подавление жира посредством импульсных последовательностей, позволяющих получить изображения с противоположной фазой за один проход на основе градиентного эха, например последовательности IDEAL компании General Electric. При этом сохраняются высокое отношение сигнала к шуму и пространственное разрешение, а также равномерно подавляется сигнал жировой ткани по периферии больших полей обзора и в присутствии металлических имплантатов. Кроме того, такие последовательности могут с успехом применяться в низких полях.

Таким образом, если очаговое снижение плотности костей на рентгенограммах и при КТ означает разрушение костной ткани, то очаговые изменения MP-сигнала не обязательно указывают на костную деструкцию и могут быть обусловлены также отеком, инфильтрацией костного мозга и замещением жирового костного мозга кроветворным без убыли костной ткани. Именно поэтому для выявления костной деструкции используют рентгенографию, КТ, которые в этом отношении превосходят МРТ. Остеосклероз проявляется в MP-изображениях снижением интенсивности сигнала при всех импульсных последовательностях. В целом МРТ более чувствительна к остеосклерозу, чем рентгенография, но такое же снижение сигнала может быть вызвано разрастанием фиброзной ткани или отложением в костном мозге некоторых продуктов нарушенного обмена. Из сказанного следует, что рентгенография (или КТ) и МРТ — взаимодополняющие методы. В частности, именно рентгенография и еще лучше КТ позволяют установить деструкцию костной ткани и оценить снижение прочности кости, а тем самым и угрозу патологических переломов.

В последнее время начинает входить в практику МРТ всего тела, которую осуществляют с перемещениями стола томографа и получением изображений во время нескольких остановок. Помимо специальных систем для МРТ всего тела предлагаются также обычные томографы, позволяющие осуществлять такие исследования с приемлемым временем исследования и хорошим качеством изображений. Данный метод с использованием импульсных последовательностей Т1 FSE и STIR обладает более высокой чувствительностью и специфичностью, чем остеосцинтиграфия при выявлении метастазов в кости. Он также может применяться вместо широкого рентгенологического обзора скелета в диагностике миеломной болезни, костных поражений при лимфомах, а также для выявления неизвестной первичной опухоли у пациентов с подозреваемыми метастазами в кости или при полиоссальных доброкачественных заболеваниях костей, например лангергансоклеточном гистиоцитозе. Из-за отсутствия облучения он особенно предпочтителен при широкой визуализации скелета у детей и беременных женщин.

Важно представлять возрастное распределение костного мозга. У новорожденных имеется только кроветворный костный мозг, изоинтенсивный или гипоинтенсивный относительно мышц. С возрастом происходит его постепенное и прогрессирующее замещение жировым костным мозгом (конверсия костного мозга) начиная с костей конечностей, что сопровождается повышением интенсивности сигнала на Т1-взвешенных изображениях. Замещение происходит от дистальных отделов конечностей к проксимальным, а в каждой отдельной кости начинается с эпифизов и апофизов, затем захватывает диафизы и в последнюю очередь метафизы. В эпифизах и апофизах замещение костного мозга желтым происходит в течение 3-4 мес от появления центров окостенения. Поскольку у детей имеется смесь обоих видов костного мозга, интенсивность его сигнала на Т1-взвешенных изображениях может быть гетерогенной. Ко времени полового созревания только часть осевого скелета и проксимальные метафизы бедренных и плечевых костей содержат значительное количество красного костного мозга, хотя и в этих отделах скелета сигнал костного мозга на Т1-взвешенных изображениях более интенсивный, чем у маленьких детей, что отражает постепенное увеличение количества жировой ткани, продолжающееся и у взрослых.

В телах позвонков жировое замещение начинается уже у подростков, раньше всего вокруг центрального венозного сплетения, позднее — в виде полос жирового костного мозга по ходу замыкающих пластинок. В 50-70 лет MP-сигнал костного мозга в телах позвонков может быть негомогенным за счет участков остаточной кроветворной ткани на фоне жирового костного мозга. В еще более позднем возрасте он может стать гомогенно гиперинтенсивным.

В целом показателем нормального сигнала костного мозга в возрасте старше 10 лет является его более высокая интенсивность, чем мышц и межпозвоночных дисков, на Т1-взвешенных изображениях. У взрослых сигнал костного мозга в костях конечностей изоинтенсивен подкожному жиру на Т1-взвешенных изображениях, тогда как в осевом скелете он ниже.

Если наличного количества кроветворного костного мозга недостаточно для того, чтобы удовлетворить запросы организма, происходит обратное замещение жирового костного мозга красным костным мозгом (реконверсия). Это можно наблюдать при интенсивных занятиях спортом, в условиях высокогорья, у заядлых курильщиков, при ожирении, хронической анемии, после кровопотери.

Однако физиологическая реконверсия происходит в порядке, обратном нормальной конверсии: сначала в осевом скелете, а затем в костях конечностей — от проксимальных отделов к дистальным, начиная с метафизов, в отличие от непрерывного распространения злокачественной инфильтрации. Вновь появившиеся островки красного костного мозга имеют дольчатые очертания и не распространяются дистальнее лучезапястных и голеностопных суставов, а также на эпифизы и апофизы длинных костей (исключение — субхондральные области головок плечевых костей).

Суставные хрящи

Для изображения гиалиновых суставных хрящей их сигнал должен отличаться от сигнала как подлежащей костной ткани, так и внутрисуставной жидкости. На Т1-взвешенных изображениях хрящи имеют хороший контраст по отношению к жидкости, но плохой по отношению к жировому костному мозгу. На Т2-взвешенных изображениях соотношения противоположные.

Предпочтительными импульсными последовательностями (ИП) для изображения суставных хрящей являются PD-FSE и spoiled (с очищением) 3D-GRE. Суставной хрящ хорошо отображается в изображениях с контрастом по протонной плотности, в которых его сигнал более высокий, чем жидкости, и более низкий, особенно если использовать насыщение жировой ткани, по сравнению с субхондральной костной тканью. Метод чувствителен к ранним дегенеративным изменениям хряща, в том числе внутри хрящевого слоя. В изображениях с ИП 3D-FLASH (SPGR) или менее доступной ИП 3D-DESS с селективным возбуждением воды хрящ обладает очень высоким контрастом по отношению к темной жидкости и низкому, особенно при насыщении жировой ткани, сигналу костной ткани. Высокий контраст вместе с уменьшением частичного объемного эффекта, изображением непрерывных слоев и повышенным отношением сигнал-шум позволяет выявлять более мелкие дефекты поверхности хряща.

Однако эта ИП малочувствительна к изменениям внутри хряща, а также к ряду других важных патологических изменений. На томографах с низким статическим полем неприменимо спектральное насыщение жировой ткани, а получение изображений хорошего качества посредством 3D-GRE занимает слишком много времени. Именно поэтому используют 2D-GRE с Т2-взвешиванием, хотя чувствительность ее при распознавании поражений хряща невысокая. MP-сигнал хряща при использовании обычных ИП однородный.

При использовании специализированных ИП (Т2-взвешенные изображения с высоким разрешением) на наиболее совершенных томографах суставные хрящи имеют трехслойный вид вследствие низкого сигнала поверхностного и самого глубокого слоев и более высокого сигнала промежуточного слоя, что соответствует выделяемым гистологически зонам. Причиной трехслойности считают зональную разницу в Т2-спаде. Однако при этом могут играть роль эффект магического угла (усиление интенсивности сигнала в зависимости от направления волокон), эффекты компрессии хряща, артефакты усечения и др.

Синовиальная оболочка

Нормальная синовиальная оболочка слишком тонкая и не видна при МРТ, но в совокупности с более толстой суставной капсулой может выявляться как тонкая структура с низким сигналом. Сигнал ее не усиливается или только слабо усиливается после введения контрастного средства. Нормальные суставы, их карманы, синовиальные сумки и сухожильные влагалища обычно содержат незначительное количество синовиальной жидкости.

Фиброзный хрящ

Сигнал фиброзного хряща (внутрисуставных дисков, менисков, суставных губ), сухожилий, связок и фиброзной ткани низкий при всех импульсных последовательностях и практически одинаковый с костной тканью при импульсной последовательности SE.

Видео: Исследователи сделали МРТ хруста суставами пальцев

Структуры с волокнистым строением обладают анизотропными релаксационными свойствами: их время Т2 зависит от направления и несколько увеличивается, если они образуют угол 55° с направлением статического магнитного поля. При этом их сигнал может оказаться искусственно повышенным, и присущий им низкий сигнал заменяется на данном участке высоким сигналом. Такой угол получил название магического угла, а сам феномен магического угла может симулировать патологические изменения сухожилий.

МРТ с внутривенным контрастированием гадолиний содержащими препаратами используют в некоторых случаях опухолей и воспалительных заболеваний костей, суставов и мягких тканей. Роль МРТ с контрастированием в диагностике болезней ОДС значительно меньше, чем в других областях.

Патологические изменения, наблюдаемые при МРТ, можно разделить на изменения формы и изменения MP-сигнала. Изменения формы костей могут быть установлены рентгенографией и КТ, так что МРТ не вносит существенно новых данных. Важными для диагностики являются главным образом изменения MP-сигнала. Изображение костей обусловлено сигналом костного мозга, поэтому при МРТ отображаются прежде всего патологические процессы в костном мозге. Этим определяется важнейшее преимущество МРТ — выявление патологических изменений в костях в той стадии, в которой они ограничиваются костным мозгом и еще не привели к потере или приросту костной ткани в количестве, достаточном для выявления посредством рентгенографии и даже КТ. Именно поэтому МРТ раньше, чем другими методами, выявляют острый остеомиелит, метастазы рака в кости, поражения костей при миело- и лимфопролиферативных заболеваниях, асептические остеонекрозы. С другой стороны, собственно деструктивные изменения костной ткани лучше выявляются при КТ.

Вторая важная область применения МРТ — диагностика заболеваний суставов. Ни один другой метод визуализации не отображает с такой полнотой все элементы суставов вместе с окружающими связками, сухожилиями, мышцами и синовиальными сумками, как МРТ. При МРТ распознаются выпот в полость сустава, изменения суставных хрящей и суставных поверхностей костей, повреждения внутренних структур суставов, разрывы связок и сухожилий, внутрисуставные тела и др.

Расширить диагностические возможности МРТ при ряде поражений суставов позволяет МР-артрография, которая осуществляется двумя способами.

• Прямая МР-артрография с введением физиологического раствора или разведенного препарата гадолиния непосредственно в полость сустава. Предпочтителен гадолиний, поскольку по характеристикам сигнала он отличается от внутрисуставной жидкости. Одновременно с препаратами гадолиния может быть введен йодсодержащий препарат для рентгеноартрографии. Растяжение полости сустава контрастным средством способствует лучшей визуализации внутрисуставных структур и их патологических изменений. Метод показан главным образом для визуализации сложных анатомических структур, а также при недостаточной информативности обычной МРТ.
• Непрямая МР-артрография основана на внутривенном введении контрастного средства, которое выделяется синовиальной оболочкой в полость сустава, чему способствуют движения в исследуемом суставе. Данным методом контрастируют не только полость сустава, но и патологически измененные синовиальную оболочку, пери- и параартикулярные ткани. Однако он не позволяет растянуть полость сустава. Многие исследователи приходят к выводу, что диагностическое значение непрямой МР-артрографии в крупных суставах ограничено, зато метод предпочтителен при визуализации мелких суставов.

МРТ также является методом выбора при визуализации различных изменений мягких тканей ОДС, включая опухоли, воспалительные изменения, поражения мышц и т.д.