Костный мозг представляет собой четвертый по размерам орган в теле. Его главная функция - гемопоэтическая: он обеспечивает тело необходимым количеством эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов, чтобы поддерживать насыщение тканей кислородом, иммунитет и процессы регенерации.
Понимание характеристик MP-сигнала от костного мозга - основа интерпретации МРТ, поскольку костный мозг присутствует на изображениях любой области тела и должен всегда оцениваться, если отображается. Показано, что специальные исследования костного мозга полезны для определения стадии и динамического наблюдения его первичных и вторичных злокачественных инфильтративных поражений.
Преимущество МРТ над ПЭТ с 18FDG заключается в лучшем пространственном разрешении, позволяющем точнее локализовывать и определять протяженность поражений. ПЭТ с 18FDG обеспечивает лучший обзор и технически менее сложна, чем МРТ всего тела. Будущее развитие ПЭТ-КТ и ПЭТ-МРТ обещает возможность комбинировать преимущества обоих методов в каждом из этих сочетаний.
а) Катушки и плоскости. Для визуализации костного мозга в определенной анатомической области, как правило, используют поверхностные катушки. Исследование всего тела может быть выполнено с катушкой для тела и (или) поверхностными катушками, обеспечивающими сбор данных с большого FOV. Фронтальные срезы наиболее пригодны для визуализации длинных трубчатых костей, сагиттальные срезы предпочтительны для визуализации позвоночника.
Для оптимальной визуализации деталей могут быть добавлены аксиальные изображения. Если при другом исследовании, например при рентгенографии, уже обнаружены патологические изменения, эти результаты должны использоваться для планирования исследований.
б) ИП. Каждое исследование костного мозга должно включать нативные Т1в-ИП, а также STIR- и Т2в-ИП с подавлением сигнала от жировой ткани. Нативные Т1в-изображения отображают клеточность костного мозга, тогда как остальные названные ИП наиболее пригодны для выявления патологических изменений.
ИП STIR обладает преимуществом эффективного подавления сигнала от жировой ткани и высокой чувствительностью в выявлении патологических изменений костного мозга. Т2в-ИП с подавлением сигнала от жировой ткани обеспечивают более высокое соотношение С/Ш, но селективное подавление сигнала от жировой ткани более чувствительно к негомогенности магнитного поля, особенно при больших FOV.
Обычные SE или T2b-TSE без подавления сигнала от жировой ткани создают только небольшой контраст между гемопоэтическим и жировым костным мозгом и относительно нечувствительны к его патологическим изменениям, а поэтому уступают Т2в-ИП с подавлением сигнала от жировой ткани и STIR.
ИП с противоположной фазой сигналов от жира и воды позволяет создавать Т2в-изображения с подавлением сигнала от жировой ткани и характеристиками контраста, сходными со STIR, но с очень коротким временем сбора данных (несколько миллисекунд). Однако при таких ИП подавляется сигнал от жира только тканей, которые содержат протоны и жира, и воды (например, нормальный костный мозг, подвергшийся частичному жировому замещению).
«Островки» жира и нормальный костный мозг, подвергшийся полному замещению жиром (например, после облучения или химиотерапии), имеют при использовании ИП с противофазой высокий сигнал, сходный с сигналом от патологических тканей (например, метастазов).
При этом жир может быть принят за патологические изменения, которые также часто выглядят яркими при этих ИП. Дифференцировать их часто помогает сравнение с интенсивностью сигнала на Т1в-изображениях, на которых жировой костный мозг выглядит гиперинтенсивным, в то время как большинство патологических изменений - гипоинтенсивными.
Однако эту диагностическую проблему можно решить благодаря использованию различных вышеупомянутых Т2в-ИП.
ИП с диффузионной взвешенностью полезны при дифференциальной диагностике патологических переломов на почве остеопороза и злокачественных опухолей. «Доброкачественные» посттравматические и патологические переломы выглядят на таких изображениях гипоинтенсивными относительно нормального костного мозга или изоинтен-сивными ему, так как диффузия протонов в отечной ткани не ограничена.
Патологические переломы, обусловленные злокачественными опухолями или инфекционными воспалительными процессами, имеют высокую интенсивность сигнала, потому что они ограничивают диффузию внутриклеточных и внеклеточных протонов. Эти принципы применяют при дифференциальной диагностике перед терапией. У пациентов, подвергшихся лучевой или химиотерапии, развитие отека костного мозга может улучшать диффузию в злокачественных инфильтратах, что делает их неотличимыми от других поражений.
Недавно стало возможным РЭв-сканирование всего тела для уточненного распознавания стадии метастазирующих злокачественных опухолей. Сканирование всего тела позволяет получить характеристики изображений и информацию, сравнимые с результатами ПЭТ с 18FDG.
в) Контрастные средства. В большинстве случаев МРТ при заболеваниях костного мозга введение контрастного средства необязательно.
1. Хелаты гадолиния. На Т1в-изображениях с контрастированием, если не используется подавление сигнала от жировой ткани, как правило, труднее отличить очаги поражения с усилившимся сигналом от гиперинтенсивного костного мозга взрослых, чем на изображениях без контрастирования. В избранных случаях посредством инъекции низкомолекулярных хелатов гадолиния (например, Gd-DTPA, магневист, или Gd-DTPA ВМА, омнискан) можно определить васкуляризацию патологических тканей, особенно в случае использования Т1в-ИП с подавлением сигнала от жировой ткани.
Это может быть особенно полезным у пациентов с гипоцеллюлярным костным мозгом.
2. Частицы окиси железа. Введение USPIO (ферумокстран, синерем) может улучшить отображение патологических изменений в нормальном, клеточном гемопоэтическом костном мозге. Эти частицы концентрируются в нормальном костном мозге и обусловливают уменьшение интенсивности Т2в-сигнала, в то время как патологически измененный костный мозг не абсорбирует частицы окиси железа и отображается с более высокой интенсивностью сигнала.
Этот принцип сходен с использованием окиси железа в качестве контрастного средства при визуализации печени с той разницей, что в последнем случае используются более крупные суперпарамагнитные частицы окиси железа, например ферумоксид (эндорем) или ферукарботран (резовист). В противоположность этому для визуализации костного мозга применяют более мелкие частицы USPIO.
г) Нормальный костный мозг. Костный мозг состоит из трех компонентов:
- стабилизирующий компонент, представленный первичными и вторичными костными трабекулами;
- клеточный компонент, состоящий из кроветворных и жировых клеток, клеток РЭС и фибробластов;
- поддерживающий компонент, включающий сосуды, синусоиды и нервы.
От относительной пропорции этих компонентов в костном мозге зависит содержание в нем воды, жира, белка и костных трабекул, что в свою очередь определяет характеристики его МР-сигнала:
- Красный костный мозг характеризуется высоким содержанием клеток и гемопоэтической активностью. В нем содержится примерно 40% воды, 40% жира и 20% белка. Сигнал от красного костного мозга гипоинтенсивный на T1в-изображениях и гиперинтенсивный на STIR-изображениях.
- Желтый (жировой) костный мозг гемопоэтически неактивен или слабо активен и состоит примерно из 80% жира, 15% воды и 5% белка. Сигнал от желтого костного мозга гиперинтенсивный на Т1в-изображениях и гипоинтенсивный на STIR-изображениях.
1. Конверсия костного мозга. Состав костного мозга изменяется с возрастом: кроветворный, клеточный костный мозг, преобладающий у детей, постепенно замещается преимущественно желтым костным мозгом у взрослых.
Характерные признаки при МРТ:
- Процесс, называемый конверсией костного мозга, лучше всего отображается на Т1в-изображениях без контрастирования (рис. 1). У младенцев и маленьких детей костный мозг преимущественно кроветворный -изоинтенсивный или гипоинтенсивный относительно скелетных мышц на Т1в-изображениях.
Рисунок 1. Замещение костного мозга жировой тканью. Т1в-SE-изображения нормального поясничного отдела позвоночника в сагиттальной плоскости. Увеличение интенсивности сигнала от костного мозга с возрастом, обусловленное прогрессирующей конверсией высококлеточного кроветворного костного мозга в низкоклеточный жировой костный мозг.
- С возрастом кроветворный костный мозг подвергается постепенному замещению жировым костным мозгом, начиная с периферических костей, а затем и в аксиальном скелете. В процессе такого замещения постепенно повышается интенсивность сигнала от костного мозга на Т1в-изображениях (см. рис. 1).
2. Конверсия костного мозга. Конверсия начинается в эпифизах и апофизах длинных трубчатых костей, а затем распространяется на диафизы и позднее - на дистальные и проксимальные метафизы (рис. 2).
Рисунок 2. Схема распределения кроветворного костного мозга (темный) и жирового костного мозга (светлый) в различном возрасте.
В эпифизах конверсия распространяется от центра к периферии. В проксимальных эпифизах бедренных костей у детей может обнаруживаться узкое остаточное кольцо гемопоэтического костного мозга. В отличие от ранних проявлений асептического некроза на Т1в-изображениях это остаточное кольцо выглядит ярче, чем мышцы.
В костях таза замещение красного костного мозга желтым начинается с передних отделов подвздошных костей и вертлужных впадин и распространяется кзади. В телах позвонков конверсия начинается вокруг центрального венозного сплетения и медленно распространяется к периферии.
У взрослых интенсивность сигнала от костного мозга в костях конечностей очень высокая, эквивалентная жировой ткани, тогда как в осевом скелете (позвоночник, кости таза и проксимальный отдел бедренной кости) она часто более низкая. У пациентов в возрасте от 50 до 70 лет в телах позвонков могут содержаться участки остаточной кроветворной ткани рядом с конвертированным костным мозгом, создавая гетерогенность МР-сигнала на Т1в-изображениях, что не должно расцениваться как патологические изменения.
Полезное правило: нормальный костный мозг у пациентов старше 10 лет на Т1в-изображениях имеет более высокую интенсивность сигнала, чем мышцы и нормальные межпозвонковые диски.
2. Реконверсия костного мозга. Обстоятельства, предъявляющие повышенные требования к кроветворению - такие как анемия, сердечная недостаточность, длительное пребывание в высокогорной местности, интенсивное курение, кровопотеря, напряженные занятия спортом, химиотерапия и др. - могут снова привести к разрастанию кроветворного костного мозга. Этот феномен проявляется у детей отсутствием конверсии костного мозга, а у взрослых - обратным замещением желтого костного мозга красным (реконверсией) (рис. 3).
Рисунок 3. а, b Обратное замещение (реконверсия) красного костного мозга желтым костным мозгом. Реконверсия костного мозга происходит у пациентов с повышенными требованиями к кроветворению со стороны периферической крови, например, у профессиональных спортсменов (a1, а2) и у людей, злоупотребляющих курением (b). Красный костный мозг гипоинтенсивный на Т1в-изображениях (a1, b) и гиперинтенсивный на STIR-изображениях (а2).
2.1 Реконверсия. Последовательность реконверсии обратная конверсии в жировой костный мозг. Она начинается с костного мозга осевого скелета и распространяется на костный мозг периферических костей. В длинных трубчатых костях гемопоэтический костный мозг сначала активируется в метафизах, а затем в диафизах.
В эпифизах реконверсия происходит только в исключительных случаях. Это может помочь в дифференцировании реконверсии костного мозга от патологических процессов, при которых имеется тенденция к непрерывному распространению с начальным вовлечением в процесс эпифизов. Реконверсия в плечевых и бедренных костях, как правило, происходит симметрично.
Характерные признаки при МРТ:
- Реконвертированный костный мозг может стать гипоинтенсивным на Т1в-изображениях и гиперинтенсивным на Т2в-изображениях, что трудно отличить от диффузной злокачественной инфильтрации.
- В сомнительных случаях может помочь введение Gd-DTPA. Интенсивность сигнала от нормального клеточного кроветворного костного мозга может увеличиваться на 10% или меньше, в то время как неопластически инфильтрированного костного мозга повышается на 10% или больше. Однако неизвестно, какова специфичность этого правила. Оно также неприменимо у детей, у которых нормальный кроветворный костный мозг богато васкуляризирован, особенно в периферическом скелете, и может обнаруживаться очень значительное контрастное усиление его сигнала.
- Есть и другой выбор - введение контрастного средства USPIO (см. выше), которое уменьшает интенсивность сигнала от нормального красного костного мозга на Т2в-изображениях, но не вызывает такого эффекта при его диффузной злокачественной инфильтрации. Это отличный метод, чтобы отличить реконвертированный кроветворный костный мозг от его очаговых поражений. Он полезен также для дифференцирования нормального костного мозга от диффузной опухолевой инфильтрации в случаях с более чем 30% злокачественных клеток.
