ЛЕКЦИЯ 2
(Основные задачи комплексного лучевого исследования при остеопорозе, методы лучевой диагностики, их отличительные особенности и диагностическое значение, показания к их применению, базовый алгоритм лучевых исследований)
Отдавая должное при выявлении остеопороза значению биохимических и гистологических исследований, необходимо признать, что решающую диагностическую роль при этом играют методы лучевой диагностики, причем, как показывает практика, наиболее эффективно комплексное использование многочисленных диагностических возможностей лучевых методов исследования.
Учитывая изложенные выше этиологические, патогенетические и клинические особенности остеопороза, основные диагностические задачи при выявлении этой болезни можно сформулировать следующим образом:
1. Выявление патологического снижения минеральной плотности костной ткани и определение степени уменьшения костной массы.
2. Оценка структурных изменений костной ткани.
3. Оценка прочностных характеристик костей
4. Определение риска переломов.
5. Оценка системности и равномерности снижения минеральной плотности костной ткани.
6. Выявление состояний, предшествующих остеопорозу (ранняя диагностика).
7. Выявление результатов патологического снижения минеральной плотности костной ткани (остеопоротические переломы и др.).
8. Определение динамики патологических изменений и эффекта от проводимого лечения.
9. Дифференциальная диагностика остеопороза.
10. Диагностика причин вторичного остеопороза.
В целом эти задачи, разумеется, вытекают из определения, классификации остеопороза, известных данных об его этиологии и патогенезе.
1. Выявление патологического снижения минеральной плотности костной ткани является важной, но не единственной целью лучевого исследования. Основные данные о состоянии костной массы мы получаем сегодня с помощью абсорбциометрического исследования. В целом все виды денситометрии подразделяются на методы, рассчитанные на исследование аксиальных отделов скелета (количественная рентгеновская компьютерная томография – QCT (Рис.1, двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия - DXA) (Рис. 2) и методы, направленный на изучение периферической части костно-суставной системы – моноэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (MXA).
Рис.1. Количественная рентгеновская компьютерная томография
Суть этих методов точно отражена в их названии. Абсорбциометрия - измерение поглощения костной тканью энергии рентгеновских квантов, термин более точный, чем денситометрия - измерение плотности кости, поскольку поглощение энергии зависит не только от плотности, но и ряда других параметров. Ультразвуковая остеометрия не является абсорбциометрическим методом, поскольку не рассчитана на оценку плотности кости, а основана на определении звукопроводности костной ткани, преимущественно кортикальной ее части. В связи с этим бытующий на практике термин «ультразвуковая денситометрия» является принципиально неверным. Прямой зависимости между состоянием костной массы и звукопроводностью кости пока не выявлено.
Рис. 2. Двухзнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (DXA)
Существуют определенные различия между QCT и DEXA. Первый метод позволяет более точно определить костную массу, поскольку на его результаты не влияют плотности других тканей в зоне исследования. Он также дает возможность раздельно исследовать компактную и губчатую ткань тел позвонков, оценить структурные характеристики губчатой кости, определить минеральную плотность костной ткани в мг/мм куб. Вместе с тем, метод сопровождается существенной лучевой нагрузкой, имеет относительно высокую стоимость и не позволяет проводить исследование в проксимальных отделах бедренных костей. Этих недостатков лишена DEXA, однако, при этом методе на получаемые результаты влияют плотностные образования, находящиеся по краям тел позвонков, а также в паравертебральных мягких тканях (костные разрастания при остеохондрозе и спондилозе, обызвествления сосудистого характера и др.). Костная масса при DEXA оценивается в мг/ мм кв. Кроме того, в отличие от QCT, метод не позволяет оценить структурные особенности состояния костной ткани тел позвонков
Опыт показывает, что абсорбциометрия сегодня играет чрезвычайно важную роль как при диагностике остеопороза, так и при определении динамики заболевания и оценке эффективности проводимого лечения. Вместе с тем, категорически неверно считать, что диагноз остеопороза связан только с этим методом.
Не следует забывать о том, что любая рентгенограмма в своей основе также является денситограммой. Мы видим на снимке лишь то, что отличается по плотности от соседних тканей, то есть то, что обладает естественной контрастностью. Костная ткань в силу своей природы за счет минерализации обладает высокой естественной плотностью. В связи с этим остеопороз всегда сопровождается увеличением рентгенопрозрачности костной ткани и сужением кортикальных слоев кости, характерными изменениями костной структуры. Иногда приходится слышать в целом справедливое мнение о том, что на снимке можно зафиксировать уменьшение костной массы не менее чем на 20-25% от нормы. Но ведь именно таким минимальным снижением минеральной плотности костной ткани и характеризуется начальный остеопороз.
2. Важной частью диагностики остеопороза является оценка структурных изменений костной ткани, свойственных для этого заболевания. Без определения структурных особенностей кости диагноз остеопороза в соответствии с его определением невозможен. При остеопорозе, как известно, происходит уменьшение числа костных балок в единице объема кости. Оставшиеся костные элементы могут быть истончены, но в целом остаются неизмененными. Эта особенность связана с тем, что при остеопорозе, в результате искажения процесса ремоделирования, нарушается равновесие функции остеобластов и остеокластов в пользу последних. Однако ослабленная остеобластная функция протекает без нарушений, в силу чего образующаяся при этом в меньшем объеме, чем в норме, костная ткань имеет нормальные пластические характеристики, но меньшую механическую прочность. При этом в результате функциональной нагрузки возникают микроповреждения костных балок, приводящие, в конечном счете, к закономерным деформационным изменениям тел позвонков или к переломам других костей.
При остеомаляции, например, также снижается минеральная плотность костной ткани, но с другими закономерностями. При этом нарушается образование новой костной ткани, насыщение остеоида минеральными элементами происходит не в полной мере. Число костных балок может быть нормальным, однако их механические свойства остаются неполноценными. В результате увеличения пластичности балок их механических повреждений (микропереломов) не возникает, а развивается дугообразная деформация, приводящие к нарушению формы кости в целом.
Таким образом, основная цель при определении костной структуры заключается в оценке микроархитектоники кости. Рентгенография, благодаря своим особенностям, является наиболее оптимальным способом решения этой задачи. Количественная рентгеновская компьютерная томография, как уже отмечалось выше, также позволяет оценить костную структуру губчатой ткани тел позвонков.
3. Третьим обязательным компонентом диагностики остеопороза является определение риска развития переломов, или иными словами, оценка прочности костей. Прочность кости зависит от ряда параметров, прежде всего от ее размеров, формы и состояния костной структуры. Структурные особенности, имеющие отношение к ее прочности кости, связаны с соотношением кортикальной и губчатой костной ткани, состоянием костной архитектоники и с величиной костной массы. Определение риска переломов сегодня проводится только на основании величины минеральной плотности кости, по компьютерным программам, заложенным производителями абсорбциометрической техники. Эти данные, разумеется, не могут быть точными и полными, поскольку, как известно, существуют значительные отличия в величине нормальной минеральной плотности у представителей разных рас, в разных регионах мира и даже в разных районах одной страны. Оценка прочности на основании размеров кости, ее формы, состояния структурных параметров в настоящее время практически не проводится. Основой для такого исследования может быть рентгенография, позволяющая проанализировать не только размеры и форму костей, соотношение кортикальной и губчатой ткани, но и архитектонику кости. Особенно актуальны сегодня эти исследования для области проксимальных отделов бедренных костей, где, как известно, возникает наиболее грозное осложнение остеопороза в виде переломов шеечно-вертельной области. В настоящее время мы располагаем данными, которые позволяют проводить рентгеноморфометрическую оценку прочности проксимальных отделов бедренных костей.
4. Оценка распространенности, системности и равномерности патологических изменений при остеопорозе также важна. Как уже отмечалось, остеопороз системное заболевание, при котором в той или иной мере изменяются все отделы скелета. Практика показывает, однако, что снижение костной массы и связанные с этим изменения, могут проявляться неравномерно в различных отделах костно-суставной системы. Так, в частности, как считают, при первичном остеопорозе в большинстве случаев наиболее ранним и, в конечном счете, наиболее выраженным изменениям подвергаются аксиальные отделы скелета, то есть позвоночный столб, область проксимальных отделов бедренных костей. При вторичном остеопорозе нередко снижение минеральной плотности кости бывает более выраженным в периферических отделах. Более того, даже в пределах позвоночного столба уменьшение костной массы обычно протекает неравномерно. Считается, что наиболее ранние его проявления связаны с нижней половиной грудного отдела, а поясничная часть позвоночника изменяется на более поздних этапах болезни. Таким образом, оценка распространенности и равномерности изменений при остеопорозе может быть связана как с ранней его диагностикой, так и с оценкой дифференциально-диагностических признаков заболевания. Основным методом для определения этих проявлений, безусловно, является абсорбциометрия. Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (DEXA) и количественная рентгеновская компьютерная томография, как уже отмечалось выше, позволяют изучить состояние костной массы в аксиальных отделах костно-суставной системы, а также дают возможность оценить ее величину во всем скелете в целом (DEXA). Моноэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия служит для определения МПК в периферических отделах скелета, чаще в области лучезапястных суставов. На рентгенограммах различных отделов костно-суставной системы при остеопорозе, разумеется, также могут быть выявлены проявления уменьшения костной массы в виде увеличения рентгенопрозрачности костной структуры и истончения кортикальных слоев кости.
5. Снижение минеральной плотности при остеопорозе протекает постепенно, в течение продолжительного времени. Уменьшению костной массы, характерному для остеопороза (-2,5 SD и более по данным абсорбциометрии), предшествует менее выраженное ее снижение, которое определяется понятием «патологическая остеопения». Выявление изменений, предшествующих остеопорозу, то есть патологической остеопении, безусловно, имеет большую диагностическую значимость, поскольку дает возможность проводить более эффективное лечение на начальных этапах болезни. Выявление патологической остеопении сопровождается ее дифференциальной диагностикой с возрастным, естественным снижением костной массы. Ее диагностика связана с применением двух методов – абсорбциометрического (DEXA, QCT) и рентгеноморфометрического исследования позвоночного столба. При абсорбциометрии этому соответствует снижение минеральной плотности костной ткани на 1-2,5 SD по Z- критерию (в сравнении с возрастной нормой). При оценке костной массы по Т-критерию такое ее снижение в возрасте 50 лет и старше, скорее всего, будет соответствовать возрастной остеопении. Опыт, однако, показывает, что начальные остеопоротические изменения позвоночника развиваются неравномерно и бывают более выражены в нижней половине грудного отдела позвоночного столба, где проведение абсорбциометрии невозможно. В связи с этим неоценимое значение приобретает рентгеновская морфометрия с применением показателей оценки минимальных деформационных изменений, о которых речь пойдет ниже.
6. Выявление результатов патологического снижения минеральной плотности, то есть уменьшения прочности костей, является одной из наиболее важных диагностических целей при остеопорозе. В целом эта задача имеет два уровня оценки – определение начальных и умеренных проявлений снижения прочности, связанного с уменьшением костной массы, и диагностика осложнений остеопороза, то есть остеопоротических переломов. В этой связи целесообразно напомнить об уникальной роли позвоночного столба при остеопорозе, который является не только важным объектом патологических изменений, но и в силу своих анатомофункциональных особенностей представляет собой как бы своеобразный инструмент, с помощью которого можно выявить не только выраженные, но и начальные признаки уменьшения прочностных характеристик тел позвонков. В первую очередь это связано с тем, что тела позвонков состоят преимущественно из губчатой костной ткани, в силу чего они подвержены развитию постепенных, соответствующих степени снижения прочности, закономерных по характеру, глубине и распространенности, деформационных изменений. Объективная оценка этих деформаций, получаемая с помощью рентгеноморфометрического исследования позвоночного столба, позволяет выявить и оценить снижение прочности тел позвонков даже на начальных этапах болезни. Применение этого метода лежит также в основе определения наиболее выраженных деформаций, так называемых, остеопоротических переломов тел позвонков. (Детально эти вопросы будут обсуждены в соответствующей лекции). Для определения остеопоротических переломов других отделов скелета служит, разумеется, традиционная, классическая рентгенодиагностика. При оценке этих проявлений необходимо иметь в виду, что существуют наиболее типичные места возникновения таких повреждений. Это в первую очередь проксимальные отделы бедренной кости (область шейки и вертелов), дистальные отделы костей предплечья (перелом луча в типичном месте), проксимальные отделы плечевой кости (перелом шейки плеча). Общей особенностью таких переломов является то, что они возникают при падении с высоты собственного роста (неадекватные переломы), что и является результатом выраженного снижения прочности костей. Разумеется, остеопоротические переломы могут возникнуть и в других отделах скелета, но, как правило, для этого необходимо особое, нестандартное травматическое воздействие. При выявлении таких повреждений особенно ответственной задачей является их дифференциальная диагностика с другими патологическими переломами, прежде всего деструктивного происхождения.
7. Определение динамики остеопоротических изменений еще одна важная диагностическая задача. Дело в том, что при остеопорозе, как уже отмечалось выше, возможны две фазы течения болезни. Первая – при активном снижении минеральной плотности костной ткани и вторая – при отсутствии активного (патологического, неадекватного возрасту) уменьшения костной массы. Фаза активного снижения при постменопаузальном остеопорозе, например, чаще всего отмечается в возрасте 55-60 лет. По завершению этой фазы снижение минеральной плотности, разумеется, продолжается, но течет уже с обычной для этого возраста скоростью. Таким образом, в возрасте 65 лет и старше, то есть в период развития сенильного остеопороза, у таких пациентов, если остеопороз не был выявлен ранее, могут появиться диагностические сложности с определением формы заболевания и с ответом на вопрос: когда возникло выявленное снижение костной массы? Единственным путем решения этой задачи может быть выявление динамики снижения костной массы, то есть определение активности обменных процессов при остеопорозе. Если при этом будет определено патологическое уменьшение минеральной плотности, то, следовательно, речь идет о сенильной форме заболевания. Решение этой задачи имеет большое практическое значение, поскольку, тактика лечения, меры профилактики переломов будут отличаться как при постменопаузальном или сенильном остеопорозе, так и при активном или неактивном патологическом процессе. Основным путем решения этой задачи является контрольное абсорбциометрическое исследование, выполненное не ранее, чем через 12 месяцев после первого выявления снижения костной массы. Дело в том, что абсорциометрия, обладая высокой чувствительностью, имеет ошибку при измерениях не более 2-3%. При патологическом снижении минеральной плотности уменьшение костной массы в течение года может составить 8-10%. В случае отсутствия патологического снижения костной массы величина минеральной плотности костной ткани за время наблюдения не изменится или снизиться в пределах изменений при возрастной остеопении. Другой задачей при оценке динамики остеопороза является определение новых проявлений болезни, в первую очередь со стороны позвоночного столба. Новые деформационные изменения тел позвонков могут быть отмечены как в результате активного снижения костной массы, так и вследствие возникшей ранее стабильно низкой минеральной плотности кости. Основным путем решения этой задачи является рентгеновская морфометрия позвоночного столба, позволяющая объективно оценить как увеличение объема старых, так и появление новых деформаций тел позвонков.
8. Дифференциальная диагностика при остеопорозе имеет чрезвычайно большое диагностическое и клиническое значение. Это значение связано, прежде всего, с тем, что многие другие заболевания могут сопровождаться сходными с остеопорозом симптомами. В целом эта работа призвана провести межгрупповую и внутригрупповую дифференциацию остеопороза. В первом случае речь идет в основном о дифференциальной диагностике остеопороза и заболеваний или состояний иной этиологии и патогенеза, сопровождающихся деформационными изменениями тел позвонков: острая травмы, ее последствия, остеохондроз, последствия болезни Шоэрмана – Мау, деструктивные изменения опухолевого или воспалительного характера, аномальные изменения, ряд других.
Во втором случае дифференциация связана с отличиями остеопороза и иных разновидностей остеопатий и остеопений, которые, как и остеопороз сопровождаются снижением минеральной плотности костной ткани. В первую очередь к ним нужно отнести заболевания, связанные с остеомаляцией. Кроме того, определенное диагностическое значение имеет также дифференциальная диагностика различных форм как первичного, так и вторичного остеопороза, а также активного снижения минеральной плотности костной ткани или стабильного ее состояния.
9. Важной целью обследования при выявлении вторичного остеопороза является определение его причин, то есть тех заболеваний, которые сопровождаются системным снижением костной массы. Следует заметить, впрочем, что эта задача чаще всего больших сложностей не представляет, поскольку, как правило, вторичный остеопороз связан с яркой клинической картиной основного заболевания, при котором снижение минеральной плотности кости является одним из его синдромов. Исключением, пожалуй, можно считать лишь остеопороз при скрытно протекающих заболеваниях органов желудочно-кишечного тракта, болезнях крови. В этих случаях клиническая картина, свойственная снижению минеральной плотности кости, может быть первым проявлением основного заболевания.
Разумеется, диагностика очень широкого круга болезней, которые могут сопровождаться вторичным остеопорозом, невозможна без комплексного применения всего спектра методов лучевой диагностики, алгоритм которого определяется особенностями каждого конкретного случая в отдельности.
Таким образом, выявление остеопороза, безусловно, связано с комплексным использованием всего набора методов лучевой диагностики.
Стандартный, обязательный диагностический комплекс лучевых исследований при выявлении остеопороза, на наш взгляд, должен включать следующее:
1. Абсорбциометрическое исследование позвоночного столба и проксимальных отделов бедренных костей (DEXA) – определение минеральной плотности костной ткани, риск развития переломов по состоянию МПК.
2. Рентгенография грудного и поясничного отделов позвоночного столба – рентгеноморфометрическое исследование, оценка структурных изменений костной ткани тел позвонков, дифференциальная диагностика остеопороза позвоночного столба.
3. Рентгенография проксимальных отделов бедренных костей – оценка состояния костной структуры бедренных костей, оценка риска переломов проксимальных отделов бедренных костей, дифференциальная диагностика остеопороза.
Иногда приходится сталкиваться с мнением о том, что диагностика остеопороза невозможна без абсорбциометрии. Это мнение ошибочно. Разумеется, данные о точной величине минеральной плотности костной ткани имеют очень большое диагностическое значение, однако, при их отсутствии достаточная по объему информация может быть получена в результате рентгенодиагностических и рентгеноморфометрических исследований.