Стандартным тестом для определения риска переломов костей при остеопорозе является измерение костной минеральной плотности, которое основывается на количественной КТ или биэнергетической рентгеноабсорбциометрии. Однако в последние годы МРТ также стала признанным методом оценки костной плотности и структуры.
а) Определение времени Т2*-релаксации. Этот метод основан на ИП GRE с углом возбуждающих импульсов менее 90°. В отличие от спинового эха не используются рефокусирующие импульсы 180°. Это вызывает ускорение поперечной релаксации, которая описывается временем Т2* (рис. 1).
Рисунок 1. а-d Остеопороз: определение времени Т2*-релаксации. GRE-изображения проксимального отдела бедренной кости в парафронтальной плоскости у женщины 58 лет. Интенсивность сигнала от проксимального отдела бедренной кости уменьшается с увеличением ТЕ. Время Т2* определяется по графику спада интенсивности сигнала. Чем меньше плотность трабекулярной сети, тем медленнее спад интенсивности сигнала. Это означает, что поротичная кость имеет более длинное время Т2*.
На время Т2* влияет ряд факторов, включая негомогенность главного магнитного поля и эффекты восприимчивости. Трабекулярная структура губчатой костной ткани создает локальные негомогенности магнитного поля, обусловленные магнитной восприимчивостью на границах между костными трабекулами и костным мозгом.
Чем плотнее трабекулярная сеть, тем больше эффекты восприимчивости и короче время Т2*. Тем самым пораженная остеопорозом кость имеет более длинное время Т2*-релаксации, в то время как более плотная нормальная кость - более короткое время Т2*.
Этот эффект измеряется посредством ИП GRE с отличающимися значениями ТЕ, принимая во внимание эффекты химического сдвига между протонами воды и жира. Время Т2* рассчитывается по падению интенсивности сигнала в зависимости от времени эха и представляет собой полезный параметр для диагностики остеопороза в проксимальном конце бедренной кости (Link et al., 1998b), позвоночнике и дистальном конце лучевой кости.
Исследования показали, что время Т2* коррелирует с костной минеральной плотностью и до некоторой степени зависит от костной структуры. Так как эффекты восприимчивости коррелируют с силой магнитного поля, измерения Т2* должны выполняться на MP-томографах с высоким полем.
б) Высокоразрешающая МРТ для анализа трабекулярной структуры. Современные высокопольные томографы, быстрое переключение градиентов и поверхностные катушки с высоким соотношением С/Ш могут обеспечить пространственное разрешение в диапазоне 0,15-0,20 мм и толщину слоя 0,5-1 мм. Такое пространственное разрешение создает возможность оценки трабекулярной структуры кости in vivo (диаметр трабекул 0,08-0,2 мм).
Это значительно выше, чем пространственное разрешение изображений, полученных на обычных рентгеновских компьютерных томографах (примерно 0,4 мм с толщиной слоя 1 мм), и сравнимо с достигнутым на новых мультидетекторных томографах (примерно 0,25 мм с толщиной слоя 0,5 мм). МР-изображения получают при помощи трехмерных ИП SE и GRE со временем сбора данных примерно 10-15 мин. Так как за это время возникают артефакты от движений, сканирование ограничено периферическим скелетом конечностей, включая пяточную кость (Link et al., 1998а) (рис. 2), и дистальным концом лучевой кости (Link et al., 2002).
Рисунок 2. а, b Остеопороз: отличительные особенности структуры в дистальной части лучевой кости. МРТ дистального суставного конца лучевой кости у женщины с остеопоротическими переломами тел позвонков (а) и в контроле у женщины того же возраста без остеопороза (b). Исследования выполнены при помощи 3D T2в-GRE с высоким разрешением в аксиальной плоскости.
Необходимо наличие жирового костного мозга в исследуемой кости, увеличивающего контраст между трабекулами и костным мозгом; остаточный кроветворный костный мозг в позвоночнике уменьшает контраст. Нужно упомянуть ряд технических факторов, таких как постоянное TR, ТЕ и FOV. Новые MP-томографы с интенсивностью поля 3 Тл могут обеспечить более высокое пространственное разрешение, что еще больше улучшит разрешение трабекулярной структуры (рис. 3).
Рисунок 3. а, b Остеопороз: визуализация трабекулярной структуры пяточной кости при 1,5 и 3Тл. Сравнение Т1в-изображений, полученных при использовании ИП 3D-GRE с высоким разрешением при интенсивности поля 1,5 Тл (а) и 3 Тл (b). Изображения при 3 Тп обеспечивают лучшую визуализацию деталей костной структуры.
В качестве второго шага МР-изображения подвергаются количественному анализу трабекулярной структуры. Это предполагает расчет структурных параметров, аналогичных тем, которые используются при стандартной гистоморфометрии костей.
