а) Визуализация инфекции. Инфекции костно-мышечной системы поражают кости, мягкие ткани и суставы. Инфекции часто рассматривают как состояния, требующие неотложной консервативной терапии. МРТ — эффективный инструмент, позволяющий продемонстрировать наличие или отсутствие заболевания и его протяженность.
Зону исследования при МРТ определяют на основании клинических данных или отклонений, обнаруженных с помощью других визуализационных методов исследования. Для каждого участка тела используют разные катушки, разные положения пациента и разные плоскости изображения.
• Катушки и положение пациента. Как правило, пациент располагается в магните в положении лежа на спине, если только основная часть пораженной области не располагается в мягких тканях задней поверхности тела, например в области ягодиц или задней поверхности грудной клетки.
Катушку для позвоночника с фазовой решеткой используют для визуализации любых отделов позвоночника; катушку для тела или, предпочтительнее, катушку с большим полем обзора с фазовой решеткой — для визуализации грудной клетки, таза и бедренных костей; более мелкие поверхностные катушки — для визуализации других конечностей и суставов.
• Ориентация изображения. Для визуализации позвоночника лучше всего подходят сагиттальная и аксиальная проекции, для визуализации таза предпочтительнее использовать корональную и аксиальную проекции. Аксиальную и корональную проекции, как правило, используют для визуализации патологических очагов рядом с тазобедренным суставом, стопой, плечевым суставом и лучезапястным суставом.
Патологические очаги, располагающиеся вблизи коленного, голеностопного и локтевого суставов, лучше всего исследовать в аксиальной и сагиттальной проекциях.
• Пульсовые последовательности и области интереса. Если область интереса располагается в позвоночнике, используют Т1-ВИ, Т2-ВИ в последовательности «быстрое спиновое эхо», а также Т1-ВИ с контрастированием гадолинием в сагиттальной проекции или 3D-реконструкцию аксиальных срезов.
Для исследования таза и конечностей мы, как правило, применяем протоколы Т1, последовательность STIR и Т1-ВИ с контрастированием гадолинием. При исследовании позвоночника толщина среза составляет 4 мм, при исследовании таза — 5 мм, при исследовании конечностей — 4 мм (или больше, в зависимости от охватываемого объема).
• Контрастирование. Для диагностики инфекций костно-мышечной системы используют, как правило, гадолиний в/в. Это позволяет отличить абсцесс от целлюлита или флегмоны мягких тканей или абсцесс от отека костного мозга в костномозговом канале. Кроме того, при использовании гадолиния более четко выделяются наружные свищи и секвестры.
MPT-признаки опухолей нервных оболочек МРТ при инфекциях костно-мышечной системы:
1. Последовательности:
• Т1.
• STIR или Т2 в последовательности «быстрое спиновое эхо».
• Т1 с контрастированием в режиме подавления сигнала от жировой ткани.
2. Проекции:
• Позвоночник: аксиальная и сагиттальная.
• Таз, тазобедренный сустав, плечевой сустав, лучезапястный сустав: аксиальная и корональная.
• Коленный сустав, голеностопный сустав, локтевой сустав: аксиальная и сагиттальная.
• Стопа: аксиальная, сагиттальная и корональная
б) Определение терминов. Секвестр — некротизированный (омертвевший) фрагмент кости, отделенный от живой ободком грануляционной ткани. На рентгенограмме плотный костный фрагмент (секвестр) окружен зоной просветления (грануляционной тканью). На МРТ-изображениях секвестр в последовательностях Т1, Т2 и STIR выглядит как гипоинтенсивная структура.
Окружающая его грануляционная ткань на Т1-ВИ выглядит как структура с промежуточной или низкой интенсивностью сигнала, а в последовательности STIR или на Т2-ВИ — как гиперинтенсивная (рис. 1). После введения гадолиния грануляционная ткань накапливает контрастный препарат, а секвестр остается гипоинтенсивным.
Рисунок 1. Остеомиелит. Секвестр, абсцесс, клоака, периостальный остеогенез. А — Т2-ВИ верхней трети плеча в последовательности спинового эха в аксиальной проекции. От костномозговой полости плечевой кости (m) определяется гиперинтенсивный сигнал, обусловленный остеомиелитом. Гипоинтенсивный секвестр (наконечник стрелы) окружен зоной гиперинтенсивного сигнала от грануляционной ткани и гноя (изогнутая стрелка). В утолщенной кортикальной пластинке определяется клоака (прямая стрелка). B — Т2-ВИ верхней трети плеча в последовательности спинового эха в аксиальной проекции. На срезе, выполненном рядом со срезом, представленным в пункте А, обнаруживается значительно утолщенная кортикальная пластинка (между наконечниками стрел). Эта кортикальная пластинка, образовавшаяся в результате периостальной реакции, охватывает лежащую под ней обычную кортикальную пластинку. Кроме того, через кортикальную пластинку проходит гиперинтенсивная линейная клоака (стрелка)
Оболочка — толстостенная волнообразная муфта, образовавшаяся в результате периостальной реакции вокруг кортикальной пластинки инфицированной трубчатой кости. Нередко обнаруживается при остеомиелите у детей грудного и более старшего возраста. Если инфекция ограничивается, омертвевшую кортикальную пластинку охватывает оболочка. Таким образом формируется утолщенная кортикальная пластинка (см. рис. 1).
На MPT-изображениях оссифицированный периост и некротизированная кортикальная пластинка во всех пульсовых последовательностях — гипоинтенсивные. На Т2-ВИ и в последовательности STIR периостальная реакция и кортикальная пластинка, пока не охватываются оболочкой, отделены линейной зоной промежуточной или высокой интенсивности сигнала (рис. 2).
Рисунок 2. Остеомиелит: оболочка. Т2-ВИ голени в аксиальной проекции в последовательности «быстрое спиновое эхо» в режиме подавления сигнала от жировой ткани. Инфицированная малоберцовая кость ребенка. Периостальная реакция (оболочка) в виде гипоинтенсивной линии (наконечник стрелы) и гипоинтенсивный кортикальный слой кости (стрелка) разделены гиперинтенсивным гноем
Клоака — отверстие в периосте, через которое гной выходит из инфицированной кости в мягкие ткани. На Т2-ВИ гипоинтенсивная линия периоста, приподнятая над неизмененной или утолщенной кортикальной пластинкой, прерывается гиперинтенсивной щелью (клоакой) (см. рис. 1). На Т2-ВИ можно увидеть гиперинтенсивный гной, который выходит из клоаки в мягкие ткани и может формировать наружный свищ или абсцесс.
Наружный свищ/внутренний свищ. Наружный свищ — канал между инфицированной костью и поверхностью кожи, а внутренний свищ (фистула) — канал между двумя внутренними органами. Наружные и внутренние свищи выстланы сосудистой грануляционной тканью и служат «трубопроводами», через которые гной выходит из инфицированной кости. На Т1-ВИ внутренние и наружные свищи выглядят как линейные гипоинтенсивные образования.
При отсутствии отека подкожной жировой клетчатки они видны более четко. На Т2-ВИ канал из-за грануляционной ткани и гноя выглядит как гиперинтенсивная линия (рис. 3). После в/в введения гадолиния грануляционная ткань накапливает контрастный препарат. Наиболее четко канал виден на постконтрастных препаратах Т1-ВИ в режиме подавления сигнала от жировой ткани.
Рисунок 3. Остеомиелит: наружный свищ. Изображение голени в последовательности STIR в аксиальной проекции. Определяется линейный гиперинтенсивный канал (между наконечниками стрел), который проходит через кортикальную пластинку большеберцовой кости и открывается на поверхности кожи
Абсцесс/флегмона. Абсцесс — полость, заполненная гноем, окруженная капсулой и выстланная грануляционной тканью, флегмона — солидное образование, состоящее из воспалительной ткани. Абсцесс может быть в костномозговой полости, кортикальном слое кости, мягких тканях или одновременно в нескольких из перечисленных компонентов (рис. 4).
Рисунок 4. Остеомиелит: абсцесс. А и B — абсцесс костного вещества. А — Т2-ВИ голени в последовательности спинового эха в аксиальной проекции. Определяется диффузный гиперинтенсивный сигнал от костномозгового канала большеберцовой кости. B — Т1-ВИ голени с контрастным усилением в аксиальной проекции. Вокруг гипоинтенсивного скопления гноя в абсцессе костномозговой полости определяется тонкая линия ткани, накапливающей контрастный препарат (наконечники стрел). C и D — кортикальный абсцесс. В — изображение голени в последовательности STIR в аксиальной проекции. В задней кортикальной пластинке большеберцовой кости определяется округлый гиперинтенсивный очаг (стрелка), представляющий собой кортикальный абсцесс. Костномозговой канал также гиперинтенсивный, поскольку поражен воспалительным процессом. Надкостница смещена кнаружи (наконечники стрел) от кортикальной пластинки. D — Т1-ВИ голени с контрастным усилением в аксиальной проекции. Периферические отделы кортикального абсцесса гиперинтенсивны, а центральные, содержащие гной, — гипоинтенсивны. Костномозговой канал и мягкие ткани накапливают контрастный препарат, следовательно, признаки абсцесса отсутствуют, и есть только воспалительная гиперемия. E — абсцесс мягких тканей. Т2-ВИ бедра в последовательности спинового эха в аксиальной проекции. В костномозговом канале бедренной кости определяется гиперинтенсивный очаг. Этот очаг представляет собой абсцесс с клоакой, открывающейся в кортикальной пластинке латерального отдела бедренной кости (между наконечниками стрел). Кроме того, имеется скопление жидкости, окружающее большой участок бедренной кости (стрелки) и представляющее собой абсцесс мягких тканей
На Т1-ВИ для абсцесса и флегмоны характерна промежуточная или низкая интенсивность сигнала, а на Т2-ВИ — высокая. Контрастирование гадолинием позволяет отличить флегмону от абсцесса. После в/в введения гадолиния край вокруг абсцесса накапливает контрастный препарат, а центр, содержащий гной, остается гипоинтенсивным. При этом воспалительная ткань флегмоны накапливает контрастный препарат диффузно.
Симптом пенумбры (перифокальное воспаление). Симптомом пенумбры называют признак, который обнаруживается при использовании визуализационных методов исследования и, как отмечается, помогает отличить подострый или хронический абсцесс от опухоли. Изначально этот симптом описывали при подостром остеомиелите, однако обнаружилось, что он помогает идентифицировать и абсцессы мягких тканей.
Симптом заключается в том, что на Т1-ВИ определяется тонкий ободок с промежуточной интенсивностью сигнала по периферии костного или мягкотканного абсцесса (рис. 5). Хотя такая картина неспецифична для абсцесса, она указывает на него с высокой степенью вероятности. Видимо, это объясняется слоем грануляционной ткани вдоль стенок абсцесса.
Рисунок 5. Абсцесс: симптом пенумбры. Т1-ВИ коленного сустава в аксиальной проекции. Пациент страдает пиомиозитом. В латеральной головке икроножной мышцы определяется небольшой абсцесс (А). Обратите внимание на ободок промежуточной интенсивности сигнала (стрелка) (симптом пенумбры) вокруг гипоинтенсивной жидкости, располагающейся в центре
Определение терминов:
- Клоака —дефект периоста, образовавшийся в результате инфекции.
- Оболочка — толстостенная муфта, образовавшаяся путем периостального остеогенеза и окружающая омертвевшую кортикальную пластинку.
- Наружный свищ— канал, идущий от кости к поверхности кожи. Выстлан грануляционной тканью.
- Внутренний свищ (фистула) — канал между двумя внутренними органами.
в) Пути инфицирования. Остеомиелит может развиваться тремя путями:
1. Гематогенная диссеминация.
2. Распространение инфекции из прилегающих тканей (контагиозно).
3. Прямое проникновение микроорганизмов.
1. Гематогенная диссеминация. Локализация очагов при гематогенной диссеминации определяется кровоснабжением тканей. У некоторых пациентов может быть несколько очагов. При гематогенном остеомиелите инфицирование может начинаться с костного вещества, а уже затем через кортикальную пластинку проникать в прилегающие мягкие ткани.
В позвоночнике нередко сначала поражается субхондральная часть кости вдоль замыкательной пластинки тела позвонка, которая кровоснабжается питающими артериолами. В конечном итоге процесс доходит до диска (спондилодисцит). У детей сосудистые каналы перфорируют замыкательные пластинки позвонков. Благодаря этому микроорганизмы напрямую проникают в межпозвоночный диск (дисцит) без первоначального инфицирования тел позвонков.
С возрастом расположение сосудов в трубчатых костях изменяется — у младенцев, детей более старшего возраста и взрослых она разная. Описанными различиями в распределении сосудов и объясняется различная локализация очагов в разных возрастных группах.
Проявления остеомиелита у детей грудничкового возраста (0— 1 год) связаны с распределением сосудов, которое характерно для плода и сохраняется до 1 года. Сосуды метафиза и диафиза через зону роста доходят до эпифиза. В связи с описанными анатомическими особенностями у детей грудного возраста инфекция поражает прежде всего эпифиз и зону роста.
Для этого проявления характерно образование очень толстой оболочки. Это объясняется тем, что периост очень легко приподнимается над костью, а также его богатым кровоснабжением. Кроме того, часто развиваются абсцессы мягких тканей и поражаются суставы. В грудном возрасте остеомиелит чаще всего вызывается стрептококком группы А.
Детские проявления наблюдают в возрасте от 1 года до возраста, в котором закрываются зоны роста (рис. 6). Сосуды метафиза становятся концевыми разветвлениями питающих артерий, а капилляры формируют в метафизе большие синусоидальные озера.
Рисунок 6. Остеомиелит: гематогенное распространение. Изображение коленного сустава в корональной проекции в последовательности STIR. У ребенка открыты зоны роста. В области дистального метафиза бедренной кости определяется очаг с неоднородной интенсивностью сигнала (наконечники стрел), возникший в результате гематогенного распространения инфекции в область концевых разветвлений артерий. Кроме того, у пациента был обнаружен септический артрит коленного сустава, развившийся в результате распространения инфекции из кости
Медленный кровоток в данной области способствует повышенной частоте возникновения метафизарного остеомиелита у детей. Позже процесс через прилегающие ткани может распространиться в эпифиз. Часто формируются оболочка, секвестр и абсцесс. В местах, где зона роста располагается интраартикулярно, например в тазобедренном, локтевом и плечевом суставах, патологический процесс распространяется на область сустава (септический артрит).
При детской форме остеомиелита плоских костей, например костей таза, отмечают предрасположенность к локализации патологического процесса в участках кости, эквивалентных метафизам поблизости от апофизов (например, в области подвздошных гребней) и эквивалентных эпифизам поблизости от суставного хряща (например, вокруг Y-образного хряща) (рис. 7). У детей возбудителями остеомиелита чаще всего являются золотистый стафилококк (80%) и стрептококк группы А.
Рисунок 7. Остеомиелит: таз. А—изображение таза в корональной проекции в последовательности STIR. Мальчик 12 лет обратился с жалобами на боли в правом тазобедренном суставе. Определяется выпот в правом тазобедренном суставе. Кроме того, определяется отек костного вещества в области вертлужной впадины на границе с Y-образным хрящом (стрелка). B — изображение правой вертлужной впадины в последовательности STIR. Вдоль задней части крыши вертлужной впадины определяется небольшой субартикулярный абсцесс (стрелка). К заднему краю абсцесса примыкает часть Y-образного хряща (наконечники стрел)
Взрослую форму гематогенного распространения остеомиелита наблюдают после закрытия зоны роста. Диафизарные и метафизарные сосуды пенетрируют закрывшуюся зону роста, поэтому инфекция локализуется в субхондральных зонах (эпифизах). Эпифизарный остеомиелит может осложняться септическим артритом. Чаще всего инфекция поражает позвоночник, таз, а также мелкие кости кистей и стоп.
2. Распространение из прилегающих тканей. Если инфекция первоначально поражает мягкие ткани, а затем неконтролируемо распространяется в прилегающие костные структуры, то это рассматривают как инфицирование путем местного распространения (рис. 8). Такой путь распространения инфекции чаще всего наблюдают у ослабленных пациентов, у лиц с сахарным диабетом, а также у тех, кто получает кортикостероиды.
Рисунок 8. Остеомиелит: распространение в прилегающие ткани. T1-ВИ коленного сустава в корональной проекции. Пациент перенес ампутацию ниже уровня коленного сустава. В мягких тканях дистального отдела конечности вокруг большеберцовой кости сформировалось гнойное воспаление. Инфекция из абсцесса в мягких тканях (наконечники стрел) через надкостницу и кортикальную пластинку распространилась в костномозговой канал, где на данный момент определяется остеомиелит (стрелка)
Инфекция из мягких тканей проникает в костный мозг, прогрессируя от целлюлита к периоститу, остеиту и остеомиелиту. Наличие остеита свидетельствует о поражении кортикальной пластинки. При распространении инфекции из кортикальной пластинки в костномозговую полость развивается остеомиелит. При инфицировании путем местного распространения инфекции в прилегающие ткани события развиваются в последовательности, обратной той, которую наблюдают при гематогенном остеомиелите.
При гематогенном остеомиелите сначала поражается костный мозг, затем разрушается кортикальная пластинка, инфекция распространяется в периост, и наконец развивается целлюлит, флегмона мягких тканей или абсцесс.
3. Прямое проникновение. Как правило, инфицирование тканей путем прямого проникновения инфекционных агентов происходит при колотых ранах, инородных телах, открытых переломах и хирургических вмешательствах. Кроме того, причиной прямого проникновения инфекции нередко становятся укусы человека (S. aureus, Bacillus fusiformis) и животных (Pasteurella multocida, S. aureus и Staphylococcus epidermidis) (рис. 9).
Рисунок 9. Остеомиелит: прямое проникновение. А — Т1-ВИ пальца в сагиттальной проекции. За 6 мес до исследования пациента укусила собака. В проекции костного вещества дистального отдела проксимальной фаланги определяется зона патологического сигнала промежуточной интенсивности. Кроме того, в этом месте разрушена кортикальная пластинка (стрелка). Описанные отклонения соответствуют остеомиелиту. B — Т1-ВИ пальца в сагиттальной проекции в режиме подавления сигнала от жировой ткани после в/в введения гадолиния. Определяется интенсивное диффузное накопление контрастного препарата в костномозговой полости и прилегающих мягких тканях. C — Т1-ВИ пальца в аксиальной проекции. На этом уровне определяются диффузный отек пальца и локальное разрушение дорсальной кортикальной пластинки (стрелка)
Инфекция начинает развиваться в месте имплантации — мягких тканях, периосте, кортикальной пластинке или губчатой кости. В патологический процесс почти всегда вовлекаются мягкие ткани (рис. 10).
Рисунок 10. Остеомиелит: прямое проникновение. Т1-ВИ голени в аксиальной проекции. В мягких тканях и кортикальной пластинке по переднемедиальной поверхности большеберцовой кости определяется абсцесс с разрушением кортикальной пластинки и объемным образованием мягких тканей (стрелки). Абсцесс развился в результате прямого проникновения бактерий в результате травмы лопатой, когда она прошла через кожу и воткнулась в кость
Пути инфицирования кости:
1. Гематогенный:
• Младенцы (<1 года):
• Метафиз/эпифиз.
• Дети (от 1 года до закрытия зон роста):
• Метафиз.
• Взрослые:
• Эпифиз.
3. Распространение из прилегающих тканей:
• Инфекция начинается с мягких тканей ↓.
• Периостит (поражение надкостницы) ↓.
• Остеит (поражение кортикальной пластинки) ↓.
• Остеомиелит (поражение костного вещества).
• Порядок распространения инфекции, обратный тому, который наблюдают при гематогенном остеомиелите.
г) МРТ-картина при остеомиелите. Остеомиелит традиционно разделяют на три стадии: острую, подострую и хроническую. Стадию определяют на основании клинической картины, продолжительности заболевания и изменений, обнаруженных в результате применения визуализационных методов исследования.
