Автореферат и диссертация по медицине (14.00.19) на тему:Магнитно-резонансная томография в диагностике травматических поражений коленного сустава у детей при спортивной и бытовой травме

В социальном и медицинском плане изучение травматизма в детском возрасте является важной государственной проблемой [29, 47, 51]. На основании причинно-следственных факторов выделяют несколько его видов: бытовой (60%), уличный (15%), спортивный (9%), школьный (8%) и прочий [67]. Травматические повреждения коленного сустава в детском возрасте разнообразны и существенно отличаются по клинико-рентгенологической картине от повреждений у взрослых, что зависит от анатомических и физиологических особенностей костной системы ребенка [3, 32,47, 67, 88, 95, 104, 114, 121, 123, 141, 164]. Травма коленного сустава, по данным литературы, стоит на втором месте после повреждений локтевого сустава. При ней нередки случаи неблагоприятных исходов лечения. Социальная значимость проблемы повреждений коленного сустава у детей состоит в том, что главным осложнением является возникновение нарушений в росте конечности [29, 31, 32,47, 51, 67].

Ранняя и точная диагностика дает возможность своевременно начать лечение и, следовательно, предотвратить такие осложнения при травме коленного сустава у ребенка, как нарушение роста кости в длину, процессов заживления (замедленное образование костной мозоли, формирование ложного сустава или избыточной костной мозоли), остеомиелит, посттравматические контрактуры, деформирующие остеоартрозы [3, 8, 23, 27, 32, 42, 47, 49, 50, 67].

Для диагностики заболеваний коленного сустава в настоящее время применяются различные методы исследования: рентгенография, артроскопия, компьютерная томография, MP томография, метод ультразвукового исследования, сцинтиграфия [7, 17, 19, 32, 42]. Диагностика осуществляется с учетом жалоб больного, анамнеза, клинических проявлений, данных лабораторного исследования. Несмотря на большое количество диагностических методов, основная роль в диагностике заболеваний коленного сустава принадлежит традиционной рентгенографии [13, 21, 23, 24, 27, 53, 60].

Обладая рядом несомненных достоинств (доступность, простота исследования, экономичность), традиционная рентгенография уже не может полностью удовлетворять потребности современной медицины в диагностике травматических повреждений коленного сустава ребенка. Как известно, рентгенография в большинстве случаев позволяет определить поражение коленного сустава при вовлечении в патологический процесс костных элементов, и зачастую, эти изменения уже необратимы и трудны для лечения [7, 14, 32].

В последнее время интенсивно развивается методика магнитно-резонансной томографии (МРТ) костно-суставной системы. Преимуществом MP томографии коленного сустава у детей является отсутствие лучевой нагрузки на пациента, неинвазивность, возможность визуализации мягкотканых, хрящевых и костных компонентов сустава, позволяющая выявить признаки поражений, которые практически не определяются на рентгенограммах [17, 19, 32, 45, 65, 92, 104, 122, 141, 151, 164, 168].

В литературе дается высокая оценка методу MP томографии при травме коленного сустава [32, 40, 135, 139, 156, 162]. В работах отечественных и зарубежных авторов, подробно описываются MP признаки травматических, воспалительных и дистрофических заболеваний коленного сустава у взрослых [7, 32, 72, 80, 85, 120]. Однако детально не описана MP анатомия, MP семиотика травматических и дистрофических поражений коленного сустава у детей, не определены показания к проведению MP томографии у детей.

Таким образом, остаются недостаточно изученными вопросы возрастной нормальной MP анатомии коленного сустава, MP семиотики переломов и повреждений мягкотканых компонентов коленного сустава у детей в зависимости от давности травмы, особенности повреждений при спортивной и бытовой травме. Не установлена эффективность MP томографии при повреждениях коленного сустава у детей, не определены показания и место MP томографии в первичной диагностике при травме и контроле за консолидацией переломов коленного сустава у детей.

Цель работы. Повысить эффективность диагностики травматических повреждений коленного сустава у детей с использованием MP томографии.

Задачи исследования.

1. Определить показания и разработать алгоритм МРТ исследования коленного сустава у детей адаптированный к травме.

2. Изучить нормальную MP анатомию коленного сустава у детей.

3. Изучить MP томографическую семиотику повреждений костных и мягкотканых компонентов коленного сустава у детей при бытовой и спортивной травме.

4. Определить эффективность MP томографии в диагностике повреждений коленного сустава у детей.

Научная новизна работы. Впервые дано системное описание MP симптомов повреждений костей и мягких тканей коленного сустава у детей при свежей, несвежей и застарелой травме.

Получены знания об MP картине консолидации переломов костей и изменений мягких тканей коленного сустава при динамическом наблюдении.

При помощи MP томографии выявлено, что у детей переломы костей коленного сустава сопровождаются повреждением мягкотканых компонентов. Повреждения мягких тканей коленного сустава встретились у всех обследованных детей с травмой.

Установлено, что MP симптоматика переломов и мягкотканых повреждений коленного сустава не зависит от вида травмы (спортивная, бытовая). Свежие и несвежие повреждения коленного сустава у спортсменов сочетаются с дистрофическими изменениями в мягких тканях.

Практическая значимость работы.

1. Определены диагностические возможности MP томографии при свежей, несвежей и застарелой травме костей и мягких тканей коленного сустава у детей.

2. Описана MP картина консолидации переломов при динамическом наблюдении.

3. Описаны нормальная MP анатомия н MP семиотика повреждений костных н мягкотканых компонентов коленного сустава у детей при бытовой и спортивной травме.

4. Определены показании, разработан н внедрен в практику собственный алгоритм МРТ исследования коленного сустава у детей при травме.

5. Внедрены способы получения MP изображения переднем и задней крестообразных связок коленного сустава (патенты №2169522 от И -05.01. и №2573952 от 07,09.01.).

6. Разработана схема лучевого обследования детей при травме коленного сустава с применением MP томографии.

Основные положении, выносимые на mutiny,

L MP томография является эффективной методикой диагностики травм коленного сустава у детей,

2. MP симптоматика повреждений костных и мягкотканых компонентов коленного сустава позволяет установить вид травматического повреждения и его давность.

3. MP томография может использоваться для динамического контроля при лечении травматических повреждений коленного сустава у детей.

Внедрение результатов работы в практику здравоохранения. Разработанные «Способ получения изображения передней крестообразной связки коленного сустава при магнитно-резонансной томографии» и «Способ получении изображения задней крестообразной связки коленного сустава при магнитно-резонансной томографии», а также результаты исследования внедрены в практику работы центра лучевой диагностики МЛГТУ «Городская клиническая больница №1>к г, Новокузнецка; Краевой клинической больницы г. Красноярска; областного кардиологического диспансера г. Кемерово.

Материалы исследования используются в процессе обучения курсантов на кафедрах лучевой диагностики, травматологии и ортопедии ГОУ ДПО НГИУВ Росздрава, Государственной Красноярской медицинской академии.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на: II Региональной конференции «Достижения современной лучевой диагностики в клинической практике». - Томск, 2002;

Юбилейной конференции, посвященной 75-летию Новокузнецкого государственного института усовершенствования врачей и кафедры лучевой диагностики. - Новокузнецк, 2002:

- Международной конференции в честь открытия лаборатории рентгеновской компьютерной томографии НИИ Кардиологии ТНЦ СО РАМН. Перспективные методы томографической диагностики. Разработка и клиническое применение. Томск, 26-27 июня 2003 г.;

- Невском радиологическом форуме: «Из будущего в настоящее». -Санкт-Петербург, 2003;

4-м Российском научном форуме: «Радиология - 2003». - Москва, 2003; неоднократно на заседаниях областных обществ лучевых диагностов в г. Кемерово и городского общества в г. Новокузнецке (2002-2005 г).

Публикация результатов исследования По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ. Подготовлено и издано четыре учебно-методических пособия для врачей курсантов, практических врачей лучевых диагностов и травматологов-ортопедов. Получено два патента на изобретения №2169522 от 11.05.01. «Способ получения изображения передней крестообразной связки коленного сустава при магнитно-резонансной томографии» и №2173952 от 07.09.01. «Способ получения изображения задней крестообразной связки коленного сустава при магнитно-резонансной томографии».

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 142 страницах компьютерного текста, содержит 18 таблиц, 76 иллюстраций и состоит из введения, обзора литературы, характеристики материала и методов исследования, 3 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и библиографического указателя, включающего 69 работ отечественных и 101 работу зарубежных авторов.

Результаты исследования внедрены в практику работы: центра лучевой диагностики МЛПУ «Городская клиническая больница Лс1» г, Новокузнецка:

Краевой клинической больницы г, Красноярска; областного кардиологического диспансера г. Кемерово: в процесс обучения курсантов на кафедрах лучевой диагностики, травматологии и ортопедии ГОУ ДПО НГМД У В Росэдрава; Государственной Красноярской медицинской академии.

128

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной целью нашего исследования явилось повышение эффективности диагностики травматических повреждении коленного сустава у детей с использованием MP томографии.

Для достижения указанной цели были решены следующие задачи:

1. Определены показания и разработан алгоритм МРТ исследования коленного сустава у детей адаптнрованнвай к травме.

2. Изучена нормальная MP анатомия коленного сустава у детей,

3. Изучена MP томографическая семиотика повреждений костных н мяг-котканых компонентов коленного сустава у детей прн бытовой и спортивной травме.

4 Определена эффективное™ MP томографии при повреждениях коленного сустава у детей.

В соответствии с поставленными задачами определены показания для MP томографии при повреждениях коленного сустава у детей:

- переломы, видимые рентгенологически;

- подозрение на внутрисуставной перелом;

• ушиб коленного сустава с сохраняющимися в течение двух недель болями н выпотом;

- повреждения внутри- и внесу ставных мягкотканных компонентов коленного сустава: хронический носттравматическнй синовит;

- после оперативных вмешательств на коленном суставе, сопровождающихся болями И СННОВИТОМ

Стандаргные протоколы МРТ исследования коленного сустава в ходе работы модифицированы таким образом, что позволили получить компромисс между максимально возможным качеством изображения, полнотой и достоверностью информации о состоянии исследуемой зоны и минимальным временем исследования, что особенно актуально для детей младшего возраста и детей с выраженным болевым синдромом, MP томография коленного сустава выполнялась но стандартной методике, включающей в себя исследование в 3 плоскостях с получением TI и Т2-взвешенных изображений в импульсных последоватедьностях спнн-дхо (SE) н градиент-эхо (GRF,), Вели при проведении стандартного исследования не получали четкого изображения ПКС или ЗКС, производили переориентированные косо-сагиттальные МРТ (получены патенты №2169522 от 11,05,01 - н №2173952 от 7,09.01. совместно с Кузиной И,Р.).

Обследовано 196 пациентов (144 основной и 52 кон (рольной групп) в возрасте от 2 до 18 лет. Мальчиков было 106 (54,1%), девочек 90 (45,9%). I to возрастам дети были разделены на группы: 0-6 дет - 13 (6.6%); 7-9 дет - 20 (10,2%); 1014 лет - 64 (32,7%); 15-18 лет - 99 (50,5%). Группа спортсменов получивших травму составила 52% (75) человек, детей с бытовой травмой - 48% (69).

Выполнено 258 МРТ, (из них 27 - контроль в сроки от 2 до 20,5 месяцев, 35 - крестообразных связок). КТ - 21. Изучено 392 рентгенограммы коленного сустава. Группу с повреждениями коленного сустава составил и 144 пациента; 52 - вошли в контрольную группу, где была изучена нормальная анатомия.

По давности травмы, на основании классификации Бабнча Б.К, (1968), дети были разделены на 2 группы:

1-ая группа состояла из 31 (21,5 %) пациента со свежей (до 3 суток) и несвежей (до 4 недель) травмой сустава;

2-ая группу - из 113 (78,5 %) пациентов с застарелой травмой давностью более 4 недель.

Травматические повреждения коленных суставов независимо от давности наиболее часто выявлялись в возрасте 15-18 лет - 59,7% (86). Из 144 пациентов с травмой мальчиков было 52,8% (76), девочек 47г2% (68).

Свежие л несвежие повреждения у спортсменов сочетались с дистрофическими изменениями (100%), у детей с бытовой травмой - дистрофические процессы в костных и мягкотканых компонентах казенного сустава отсутствовал и. Прн застарелой травме дистрофический фон был выявлен у 100% спортсменов и 82% детей с бытовой травмой, у 18% детей прн давности травмы от 4 до 8 недель дистрофические изменения в коленном суставе отсутствовали

Г1рн MP томографии выявлено 156 переломов (51 - прн свежей и несвежей 1равме, 105 - при застарелой) и 309 повреждение мягких тканей. Нюлнроваиное повреждение мягких тканей коленного сустава выявлено у 32.6% детей с травмой, у 67,4% обнаружены переломы костей коленного сустава. Переломы в 100% сочетались с повреждениями мягкот каных компонентов коленного сусгава.

Независимо от давности травмы у спортсменов и детей, не занимающихся спортом, в структуре переломов преобладали: ушиб костного мозга (20,5%), микропереломы и зинфнзеолнз (по 19,9%), остеоэпнфнэеолиз (12,8%) и краевые переломы (9,6%), Ос кольчатые, многооскольчатые и нмпресснонно-ос кольчатые переломы вместе составили 173%- У спортсменов чаще выявлялся зплфн-зеолнз (31.6%), у детей с бытовой травмой - ушиб костного мозга н мнкропере

При бытовой и спортивной травме переломы чаще выявлялись в БК (54%). Количество переломов преобладало при бытовой травме (63.5%), лис-трофические изменения мягкотканых компонентов коленного сустава - у спортсменов (56,7%).

Сопоставлена информативность MP томографии н рентгенографии у 144 папистов: при рентгенографии выявлено 35 переломов костей коленного сустава, при MP томографии - 156, Сравнительный анализ эффективности рентгенографии и MP томографии показал преимущество последней по всем параметрам: чувствительность (98,7% и 22,4%), специфичность (96,3% и 83,9%) и точность (98,1% и 39,9%). Прогностнчность положительного результата составила 98,7% и 77,8%; прогностнчность отрицательного результата - 96,3% н 30.1%, соответственно.

Повреждения внутрисуставных мягких тканей были выявлены в 62.1% ((92). внесуспшных - 37,9% (117) случаев. У 31(21,5%) ребенка со свежей и несвежей травмой выявлено 33,7% (104) повреждений мягких тканей, у 78,5% (113) нацистов с застарелой травмой - 66,3% (205) повреждений. Независимо от давности травмы в структуре повреждений преобладали разрывы менисков (27,8%) и крестообразных связок (16,7%), Среди разрывов менисков чаше выявлялось повреждение медиального (62,1%), горизонтальный разрыв встретился в 60.2%. Среди повреждений крестообразных связок разрывы ПКС встретились в 71%, ннугрнсвязочные разрывы в 59,7%. У спортсменов преобладали разрывы менисков (53,4%), у детей с бытовой травмой разрывы крестообразных связок (56,5%).

У 75 спортсменов выявлено 56,7% (166) дистрофических изменений в мягкотканых компонентах холенного сустава, у 69 детей с бытовой травмой - 43,3% (127). Дистрофия ПКС прн спортивной травме встретилась в 13,9%, при бытовой в 19,7%, ЗКС в 10.8% н 13.4% соответственно. Прн спортивной травме дистрофия менисков была выявлена в 37.3%, при бытовой - в 26,0%. ДОЛ выявлен у 53,3% спортсменов н 15,9% детей с бытовой застарелой травмой

Н динамике, независимо от типа травмы, отек костного мозга, внутри- К внесуставных мягких тканей на MP томограммах определялся в течение 8 недель; склероз костного мозга выявлялся прн ушибе и микропереломах, не ранее 7 недель, MP признаки консолидации переломов - через 2,5-12 месяцев после поврежления

Гемоенновнт определялся у 35,5% детей с острой травмой сроком до 7 суток, у 64,5% был выявлен снновнт (выраженный - 55%, умеренный 45%). У пациентов с застарелой травмой снновнт выявлялся в 68,1%, из них выраженный - в 16,8%. умеренный в 51,3%.

При изучении MP симптоматики переломов и мягкотканых повреждений мы основывались на морфологических изменениях, возникающих в костях прн травмах. Различий в MP картине повреждений костных и мягкотканых структу р коленного сустава у спортсменов и детей, не занимающихся спортом не установлено,

При давности травмы до 4 недель MP семиотика свежих и несвежих переломов характеризовалась наличием насыщенно гипоннтененвного в режиме TI и гиперннтененвиого в режиме Т2 сигнала от отека костного мозга и тканевой жидкости, скапливающейся в плоскостях переломов и травматических костных полостях, синовиальной жидкости - в дефектах субхондральньгх пластинок. При нмпресснонных переломах определялась деформация зпнфнза и суб-хокдратькой пластинки в сочетании с гипсрннгснсншш.м сигналом от отека костного мозга в травмированном мыщелке. Эпнфнзеолнз независимо от типа импульсной последовательности проявлялся расширением сигнала, идущего от разорванной части ростковой зоны: гнпоинтенсивного - в режиме Т1, гиперинтенсивного - в режиме Т2.

При застарелой травме давностью более 28 суток MP каршна консолидирующихся переломов в режиме Т2 характеризовалась сочетанием сигналов различной интенсивности: гннерншснсивного - от сохраняющегося отека костного мозги н жидкости в плоскостях переломов н гиноннтенсивного - от участков склероза в области консолидации. При эпнфнзеолнзе поврежденная часть ростковой зоны а режиме TI давала гнпонитенемвный, в режиме Т2- неоднородный гнпер-, гипоинтснсияный сигнал, обусловленный сохраняющимся отеком и склерозом костного мозга, свидетельствующим об нлушей консолидации.

Консолидированные переломы в режиме Т1 и Т2 визуализировались гн-поинтенсивным сигналом от участков склероза костного мозга в области бывших переломов, Консолидированный эпнфнзеолнз определялся в виде более широкого, чем в негранмнрованнон части, гипоинтенеявного в режиме TI и Т2 сигнала с зазубренными контурами. При остеоэпнфнчеолизс от поврежденной ростковой зоны в эпифиз и метафиз в виде лучей отходили гнпоннтенсивныс сигналы. обусловленные склерозом в сросшейся части перелома.

Избыточная жидкость в полости коленного сустава в первые 12-24 часа после травмы представлена преимущественно кровью, затем появляется синовиальный выпот На Т2 ВИ в период до 2 суток после травмы наличие крови в суставной полости проявлялось неоднородностью содержимого (на фоне гнне-рннтененнного сигнала от суставной жидкости выявлялись гнпопнтснсивныс включения), TI ВИ были не информативны, так как сигнал от крови в этот период имеет низкую интенсивность, При давности травмы от 2 до 7 суток геморрагическое содержимое а режиме TI имело гнлерннтенсивный сигнал и при наличии большого количества крови выявлялось в виде горизонта;! ьного уровня на фоне ппюннтененвного сигнала от выпота. В режиме Т2 гнпернптснсивнмй сигнал от скопления крови сливался с аналогичным сигналом от суставной ж ид кости и не определялся.

MP изображение повреждений внутри- и внесуставных мягких тканей коленного сустава при свежен и несвежей травме складывалось из отека и разрывов. при застарелой травме - из отека, разрывов и дистрофических изменений. Выявлялись повреждения менисков, внутри- и внесуставных связок, крыловидных складок, суставной капсулы и хрящей, сухожилия четырехглавой мьшшы бедра, мыпщ и их флецнн, синовиальных сумок, подкожной клетчатки.

Выянлено три вида разрывов связок полный поперечный, продольный вну трнсвязочный и частичные краевые надрывы. При полных разрывах связки определялись в виде двух фрагментов- От области дефекта связки, выполнениего суставной жидкостью, на TI ВИ неходил шпоинтенсивный сигнал. В режиме Т2 на фоне гиперинтененвного сигнала, идущего от енновпльного выпота, умеренно гипоинтенснвныс фрагменты связки визуализировались более четко.

При частичных краевых надрывах крестообразные связки имели нечеткие, неровные конту ры и давали умеренно пщонитенснвный сигнал на TI и Т2-взвешенныч томограммах, Внутрисвязочные разрывы в режиме Т2 выявлялись и виде гниершггекенвного сигнала линейной формы. При застарелых разрывах внутри связки определялись кисты, которые в режиме Т2 имели насыщенно гн-ггеринтененвный сигнал, в режиме Т1 были не внлны.

Застарелые разрывы связок сочетались с удлинением, истончением и дистрофическим процессом, который проявлялся в виде сочетания неяркого гнпе-рннтененвного в режиме TI и нзоинтснснвного в режиме Т2 сигнала.

Повреждения менисков у детей были представлены горизонтальными, вертикальными и лоскутными разрывами. Горизонтальные разрывы II и III степени на неизмененном фоне выявлялись у детей со свежей и несвежей бытовой травмой. При застарелой травме у спортсменов и детей, не занимающихся спортом разрыв мениска определялся на фоне дистрофических изменений. Горизонтальный разрыв на Т2-взаеикнных изображениях определялся в виде линейного участка с ярким гнпернптененаным сигналом различной величины, расположенным внутри мениска нлн достигающим его контуров. На Т1-нзвешенных изображениях сигнал от разрыва был менее ппюннтененвным, чем от неизмененной части мениска и по интенсивности соответствовал суставной жидкости. Внутри- и параменисковые кисты визуализировались в виде округлого, окруженного капсулой, образования дающего в режиме Т2 гииерннтсн-енвный. в режиме Т1 умеренно гигюинтененвный сигнал.

Вертикальные разрывы менисков обычно возникали во время занятии спортом в результате форсированной ротации голени кнаружи (медиальный мениск) нлн кнутри (латеральный мениск) при фиксированной стоне, выявлялись в виде вертикального линейного насыщенно гнперинтенсивного в режиме Т2. умеренно гнлеринтененвного о режиме Т1 сигнала между фрагментами неизмененного мениска.

Лоскутный разрыв мениска на ТЕ и Т2-взвешенных томограммах выявлялся в виде нескольких гнлоннтснсивных фрагментов неправильной формы между которыми в режиме Т2 выявлялся гиперишененвный сигнал от суставной жидкости.

Разрыв суставного хряща (грамматическая хондромаляиня) без повреждения субхондральной пластинки визуализировался в виде дефекта заполненного суставной жидкостью, от которой в режиме TI исходил г и п о и итен сивный, в режиме Т2 гнпершггенсивный сигнал. Прн застарелой травме сигнал от поврежденного суставного хряша становился неоднородным за счет гнноннгененв-ных в режимах TI н Т2 участков обызвествления.

Разрыв крыловидных складок прн свежей и несвежей травме на Т1 В И характеризовался фрагментацией крыловидных складок с затеком гилоинтсн-сннной суставной жидкости между гнперинтенсивными жировыми фрагментами. На Т2 ВИ между гнпонптененвиымн жировыми дольками определялись насыщенно с нпери I! гене 11 вные затеки сустанной жидкости линейной н неправильной формы. При застарелой травме на TI и Т2 ВИ в крыловидных складках выявлялся гнпоннтенеивный сигнал линейной и неправильной формы, обусловленный соединительной тканью вызывающей рубцевание складок.

Разрывы параартикулирных мягких тканей при свежей и несвежей травме характеризовались образованием полости, которая в режиме Т! выявлялась в виде гнпоннтснснвной, в режиме Т2 гнперннтснснвной зоны с четкими неровными контурами

MP контроль 27 пациентов с травмой позволил нам проследить динамику консолидации переломав. В области бывшего передома происходило восстановление костной структуры или появлялся склероз, лающий в TI; Т2 режиме гипонигененвный сигнал и жировая ткань, визуализирующаяся слабо гнперин-тенсивным на Г1 н неярким гнпоинтененвным на Т2 В И сигналом. Сран|енис перелома не происходило, если в его полость, через дефект субхондральной пластинки поступала синовиальная жидкость. В оперированных суставах по ходу операционного доступа в костях, пери- и ннтраартнкулярных мягких тканях, выявлялся насыщенно гипоннтснснвный в режиме Т1 и Т2 сигнал, обусловленный разрастанием соединительной тканн.

Таким образом, с помощью разработанной нами методики MP томографии удалось выявить переломы костей и повреждения мягких тканей, установить отсутствие различий в MP симптоматике повреждений у спортсменов и детей, не занимающихся спортом, определить давность переломов, проследить динамику консолидации и развитие дистрофических процессов в мягких тканях коленного сустава у детей.