Способ диагностики огнестрельных ранений позвоночника с помощью магнитно-резонансной и рентгеновской компьютерной томографии

Данное изобретение относится к области медицины, а именно к лучевой диагностике.

Огнестрельные ранения позвоночника принадлежат к наиболее тяжелым сочетанным травмам, находящимся в области интереса нейрохирургии, травматологии и лучевой диагностики, так как дают смертность, достигающую 70% и приводят к выраженной инвалидизации пострадавших [Aryan, Н.Е. Gunshot wounds to the spine in adolescents. Division of Neurosurgery, University of California, San Diego, California, USA / H.E. Aryan, A.P. Amar, В.M. Ozgur et al. // Neurosurgery. 2005. - Vol. 57, №4. - P. 74852; Kathleen A. McCarroll Imaging traumatic brain injury, II Российско-Американская конференция «Актуальные вопросы нейрохирургии, нейроанестезиологии и реаниматологии» 2003, 67-70].

Распространенность данной травмы в мирное время составляет около 29,4 на 10.000.000 населения в развитых странах и до 50 на 1.000.000 - в развивающихся. В условиях вооруженных локальных конфликтов частота огнестрельных повреждений позвоночника и спинного мозга во время локальных вооруженных конфликтов возрастает в 4-5 раз, достигая 3,5% [Kathleen A. McCarroll Imaging traumatic brain injury, II Российско-Американская конференция «Актуальные вопросы нейрохирургии, нейроанестезиологии и реаниматологии» 2003, 67-70].

Тактика ведения таких пациентов определяется характером ранения, степенью сдавления и уровнем повреждения позвоночника и спинного мозга, наличием сочетанных повреждений прилежащих органов и тканей [Труфанов Г.Е. Лучевая диагностика травм головы и позвоночника 2006; 193-202; Левчук А.Л. Огнестрельные торакоспинальные ранения: диссертация 2007; 80-118; Мохаммед, К.М. Елхаж Огнестрельные ранения позвоночника и спинного мозга: диссертация 2010; 43-47]. Качественная диагностика позволяет выбрать наиболее оптимальную тактику оперативного и консервативного лечения, тем самым значительно повысить эффективность лечения и избежать тяжелых последствий [Alan, М. Levine Spine trauma. Epidemiology perspective problem / M. Alan // Polytrauma patient. Philadelphia: WB Saunders, 1998. -P. 668; Ackery, A. Global Perspective on Spinal Cord Injury Epidemiology / A. Ackery, C. Tator, A. Krassioukov // J neurotrauma. 2004. - Vol. 21, №10. - P. 1355-1370]. Отсутствие необходимых сведений перед операцией может повлечь за собой грозные осложнения [Reinke, М. Brown-Sequard syndrome caused by a high velocity gunshot injury: a case report / M. Reinke, Y. Robinson, W. Ertel et al. // Spinal cord. 2007. - Vol.45, №8. - P. 579-82].

Основным прогностическим критерием для таких раненых является анатомическая целостность спинного мозга [Alan, М. Levine Spine trauma. Epidemiology perspective problem / M. Alan // Polytrauma patient. Philadelphia: WB Saunders, 1998. -P. 668].

Известен метод рентгенографии грудной клетки [Левчук А.Л. Огнестрельные торакоспинальные ранения: диссертация 2007; 80-118; Мохаммед, К.М. Елхаж Огнестрельные ранения позвоночника и спинного мозга: диссертация 2010; 43-47], при котором можно получить первичные данные о возможном повреждении позвоночника на основании выявления инородных тел в непосредственной близости от него или же в самом позвоночном канале. Однако, эти данные не конкретизируют характер повреждений, не всегда удается выявить травматические повреждения костных структур, точно определить анатомическое положение и глубину расположения костных отломков и инородных тел, а также установить траекторию ранящего снаряда. Огнестрельные ранения являются сочетанными травмами, сопровождающимися травматизацией соседних органов и тканей.

Также известен метод [Aryan Н.Е., Amar А.Р., Ozgur В.М. et al. Gunshot wounds to the spine in adolescents. Neurosurgery. 2005; 57] рентгеновской компьютерной томографии (PKT) позвоночника, который позволяет проводить различные виды обработки изображений, получать нужные проекции и строить трехмерные модели, оценивать состояние всех органов и тканей, интересующей области, давая тем самым исключительно достоверную информацию о состоянии костных и прилежащих структур. В то же время этих данных недостаточно для оценки состояния спинного мозга и его оболочек, за исключением случаев гематомиелии.

Объективная визуализация позвоночника производится с помощью целого ряда различных методов исследования.

Аналогом заявляемого способа является магнитно-резонансная томография (МРТ) позвоночника [Общие рекомендации первичных и повторных описаний КТ, МРТ, рентгенологических исследований; Шаблоны протоколов описаний радиологических исследований. Том 2. Компьютерная томография; The "Management of Radiology Report Templates" (MRRT) - RSNA's Reporting Initiative (http://www.radreport.org)]. Стандартный протокол MP-исследования позвоночника включает получение Т1-взвешенных изображений (Т1ВИ) и Т2-взвешенные изображений (Т2 ВИ) в сагиттальной (SAG) и аксиальной (АХ) плоскостях, а также, серию снимков в корональной плоскости с использованием импульсной последовательности (ИП) с подавлением сигнала от жировой ткани путем короткого времени инверсии-восстановления (STIR).

В Таблице 1 представлен стандартный протокол МРТ-исследования позвоночника (шейный, грудной, пояснично-крестцовый отделы).

Недостатком данного метода является плохая визуализация оболочек и корешков спинного мозга, раневого канала, а также, невозможность выявления воспалительных изменений.

Ближайший аналог заявляемого способа описан в работе [Ульянова В.А. Магнитно-резонансная томография в диагностике огнестрельных ранений позвоночника // Медицинская визуализация. 2015. 3. С. 10-16]. В данной работе оценивается информативность выполнения магнитно-резонансной томографии (МРТ) с контрастным усилением (КУ) для диагностики воспалительных изменений у пациентов с огнестрельными ранениями. В ходе выполнения работы показано, что введение контрастного вещества позволяет выявить нарушения гематоэнцефалического барьера, а также динамическое наблюдение воспалительного процесса. Указаны некоторые, расширяющие стандартный протокол МРТ-исследования, импульсные последовательности, формирующие Т1ВИ с КУ, Т2ВИ с КУ с использованием функции жироподавления FatSat (FS), STIR. Однако данный способ обладает рядом недостатков, в частности, он не обеспечивает возможности обнаружения металлических объектов в теле пациента, которые необходимо удалить для безопасного выполнения МРТ-исследования. Кроме того, в прототипе не указана последовательность проведения диагностических мероприятий, которую необходимо соблюдать при анализе состояния пациента от момента поступления до послеоперационного этапа, и не представлены режимы регистрации объемных изображений в аксиальной плоскости, обладающие высоким пространственным разрешением и дифференцировкой тканей, в том числе невральных структур, и позволяющие выявить воспалительные изменения.

Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, состоит в разработке единого стандарта диагностики пациентов с огнестрельными ранениями позвоночника на рентгеновском компьютерном и магнитно-резонансном томографе (МРТ), в том числе с КУ, с оценкой повреждения невральных структур спинного мозга.

Достигаемым техническим результатом является создание универсального стандартизированного протокола исследования, дающего возможность снизить влияние артефактов от металлических объектов, наилучшим образом визуализировать спинной мозг, его оболочки и корешки, выявить изменения воспалительного характера, позволяя тем самым выбрать наиболее оптимальную тактику оперативного и консервативного лечения, значительно повысить эффективность лечения и избежать тяжелых последствий.

Заявляемый способ представляет оптимальный диагностический алгоритм при поступлении пациентов с огнестрельными ранениями позвоночника и содержит универсальный стандартизированный протокол MP-исследования.

Заявленный технический результат обеспечивается разработанным алгоритмом диагностических мероприятий, выполняемых при поступлении пациента с огнестрельным ранением позвоночника в стационар, и достигается за счет следующих существенных признаков, отличающих заявляемое изобретение от указанных выше аналогов:

- разделение этапов исследования пациента на следующие: поступление, дооперационный, предоперационный, постоперационный,

- проведение на этапе поступления РКТ в режиме «всего тела» и МРТ,

- проведение на дооперационном этапе МРТ с КУ с целью динамического наблюдения,

- проведение на предоперационном этапе РКТ области интереса,

- проведение на послеоперационном этапе РКТ области интереса и МРТ с КУ,

- выполнение МРТ с соблюдением порядка ИП, включающих стандартную часть исследования и специальную (на каждом этапе алгоритма диагностических мероприятий, кроме предоперационного), включающую список ИП, обеспечивающих получение следующих изображений:

1. Т1ВИ в сагиттальной плоскости с селективным подавлением сигнала от жировой ткани по химическому сдвигу на основе метода Диксона (T1 SAG Dixon) или FatSat (T1 SAG FS);

2. Т1ВИ с подавлением сигнала от жировой ткани в трех плоскостях после проведения МРТ с КУ (T1 SAG Dixon (/FS) с КУ, T1 COR Dixon (/FS) с КУ, T1 AX Dixon (/FS)cKY);

3. Объемные Т2ВИ в аксиальной плоскости 3D-Fiesta - SSFP (FIESTA) AX, где SSFP - Steady State Free Precession, FIESTA - Fast Imaging Employing Steady-state Acquisition.

Получение изображений Т1ВИ в сагиттальной плоскости и с контрастным усилением частично используется в прототипе, но существенно, что в заявляемом изобретении данные изображения получают в определенной последовательности и используют селективное подавление сигнала от жировой ткани по химическому сдвигу на основе метода Диксона.

На Фиг. 1 схематически представлен алгоритм последовательности диагностических мероприятий при поступлении пациентов с огнестрельными ранениями позвоночника. Способ осуществляется следующим образом:

1. При поступление пациенту с огнестрельным ранением позвоночника проводится:

- РКТ в режиме «всего тела»

Все инородные тела металлической плотности, представленные ранящими снарядами в виде пуль и осколков мин, обнаруженные на РКТ, удаляются до проведения МРТ.

- модифицированный протокол МРТ, т.е. протокол, включающий в себя стандартную часть и специальную.

При модифицированном протоколе МРТ проводится оценка состояния невральных структур, межпозвонковых дисков, паравертебральных мягких тканей. Модифицированный протокол МРТ сканирования включает:

a. Получение локаторов в трех взаимно перпендикулярных плоскостях (SAG -сагиттальной, COR - корональной, АХ - аксиальной) - стандартная часть протокола.

b. Получение серии снимков в ИП STIR в корональной плоскости - стандартная часть протокола.

c. Получение Т2ВИ в сагиттальной и аксиальной плоскости - стандартная часть протокола.

d. Получение Т2-взвешенных объемных изображений в аксиальной плоскости -специальная часть протокола.

e. Получение Т1ВИ с селективным подавлением сигнала от жировой ткани по химическому сдвигу на основе метода Диксона или FatSat в сагиттальной плоскости для оценки воспалительных изменений (Tl SAG Dixon (/FS)) до проведения КУ.

f. Получение постконтрастных Т1ВИ в сагиттальной, аксиальной и корональной плоскостях в режиме жироподавления на основе метода Диксона или FatSat (Tl SAG Dixon (/FS) с КУ, T1 COR Dixon (/FS) с КУ, T1 AX Dixon (/FS) с КУ) -специальная часть протокола.

2. На дооперационном этапе необходимо выполнение только МРТ с КУ с целью динамического наблюдения до стабилизации воспалительного процесса. МРТ с КУ выполняется с использованием модифицированного протокола МРТ сканирования.

3. На предоперационном этапе при планировании хирургического вмешательства проводится только РКТ области интереса.

4. На послеоперационном этапе выполняется:

- РКТ с целью оценки состояния костных структур и стабилизирующих металлических конструкций (при их наличии)

- МРТ с КУ с целью оценки целостности дурального мешка, культи спинного мозга, корешков и спинномозговых нервов, а также, поствоспалительных изменений. МРТ с КУ выполняется с использованием модифицированного протокола МРТ сканирования.

В Таблице 2 представлен модифицированный протокол МРТ сканирования позвоночника (шейный, грудной, пояснично-крестцовый отделы).

Технические параметры ИП, используемых в вышеописанном варианте осуществления заявляемого изобретения, представлены ниже.

В Таблице 3 представлены технические параметры ИП, формирующей Т2ВИ в сагиттальной плоскости. В Таблице 4 представлены технические параметры ИП, формирующей Т1ВИ с селективным подавлением сигнала от жировой ткани в сагиттальной плоскости. В Таблице 5 представлены технические параметры STIR ИП в сагиттальной плоскости.

Таким образом, способ осуществления изобретения в предпочтительном варианте состоит в следующем:

Всем пациентам на этапе поступления в стационар выполняют РКТ в режиме «всего тела». Все инородные тела металлической плотности, представленные ранящими снарядами в виде пуль и осколков мин, обнаруженные на РКТ, удаляют до проведения МРТ сканирования.

При этом РКТ исследования проводятся на мультисрезовом рентгеновском компьютерном томографе (Toshiba Aquilion 64). На всех этапах диагностики, кроме предоперационного, проводят МРТ на аппарате с индукцией магнитного поля 1,5 Тл (Toshiba Atlas) со стандартной матричной 16-канальной приемно-передающей катушкой для поясничного отдела позвоночника с применением модифицированного протокола МРТ сканирования.

Укладка пациента в положении лежа на спине, центрация лазерного луча на область пупка.

В качестве контрастного вещества используются полумолярный гадолиний содержащий препарат - гадодиамид, в концентрации 0,5 ммоль/мл из расчета 0,2 мл/кг массы тела.

Начинают МРТ-исследование с получения локаторов в трех взаимно перпендикулярных плоскостях (SAG - сагиттальной, COR - корональной, АХ -аксиальной).

Задают модифицированный протокол МРТ сканирования, состоящий из стандартной и специальной части.

Выполняют стандартную часть протокола, включающую получение серий снимков ИП STIR в корональной плоскости и ИП, формирующей Т2ВИ в сагиттальной и аксиальной плоскости.

Включают в протокол сканирования специальные ИП, используемые для получения Т2-взвешенных объемных изображений в аксиальной плоскости, Т1ВИ с селективным подавлением сигнала от жировой ткани по химическому сдвигу на основе метода Диксона или FatSat в сагиттальной плоскости, а также, постконтрастные изображения в сагиттальной, аксиальной и корональной плоскостях в режиме жироподавления по методу Диксона или FatSat.

Для оптимальной визуализации невральных структур применяют Т2-взвешенные объемные изображения в аксиальной плоскости - 3D-Fiesta, которые обладают высоким пространственным разрешением и отличной дифференцировкой тканей, в том числе невральных структур, а также, позволяют выявить воспалительные изменения. Блок срезов устанавливается по полученным изображениям в сагиттальной или в корональной плоскости. При построении трехмерных реконструкций невральные структуры отчетливо визуализируются на фоне гиперинтенсивного ликвора. Постпроцессинговая обработка позволяет получать объемные изображения в новых ортогональных плоскостях.

Используют ИП, формирующие Т1ВИ, с селективным подавлением жировой ткани по химическому сдвигу на основе метода Диксона или FatSat с целью подавления сигнала от жировой ткани, уменьшения артефактов химического сдвига, улучшения визуализации контрастного усиления и дифференцировки тканей. При исследовании кровоизлияний, а также, при проведении МРТ с КУ предпочтительнее делать выбор режима жироподавления в пользу метода Диксона, чем FatSat. Недостатками ИП FatSat являются большая чувствительность к неоднородности магнитного поля, неравномерное подавления сигнала от жировой ткани при большом поле обзора, вне центра изображения и в присутствии металлических инородных тел. Подавление сигнала от жира на основе продольного времени релаксации (STIR ИП) менее предпочтительно в виду различных значений Т1 геморрагического компонента в зависимости от прошедшего от ранения времени, а КУ способно накапливаться в неизменной жировой ткани.

Таким образом, получение серий снимков Т1ВИ с подавлением сигнала от жировой ткани по химическому сдвигу в сагиттальной плоскости до проведения контрастного усиления (Т1ВИ SAG Dixon (/FatSat)) и в трех ортогональных плоскостях - после введения контрастного вещества (Tl SAG Dixon (/FS) с КУ, T1 COR Dixon (/FS) с КУ, T1 AX Dixon (/FS) с КУ), позволяет выявить воспалительные изменения. Патологическое усиление MP-сигнала на постконтрастных снимках может быть первым, а иногда и единственным, проявлением эпидурита, спондилита и дисцита.

Постконтрастные снимки в трех плоскостях позволяют также оценить конфигурацию и структуру раневого канала (пульсирующая зона, зона грануляций, активно копящих контрастный препарат).

Ниже приведены примеры использования заявляемого способа, подтверждающие его диагностическую эффективность.

Пример №1

Пациент N, 31 год, огнестрельное пулевое сквозное проникающее ранение живота.

При поступлении пациенту, согласно алгоритму (Фиг. 1), была выполнена РКТ в режиме «всего тела», позволившая достоверно подтвердить отсутствие инородных тел металлической плотности до проведения МРТ.

С помощью МРТ проводился анализ скрытых повреждений невральных структур. Оценивалось состояние вещества спинного мозга, с акцентом на проксимальные отделы, его целостность, наличие очагов миелопатии, состояние спинномозговых нервов, а также, целостность дуральной оболочки. Был установлен ушиб корешков «конского хвоста» тяжелой степени, разрыв связок, фрагментация и дислокация межпозвонковых дисков.

Так как огнестрельные ранения относятся к высокоэнергетическим травмам, кроме зоны повреждения снарядом, ранение сопровождалось повреждением тканей боковой ударной волной и наличием обширной зоны молекулярного сотрясения. В связи с чем оценивалось состояние проксимальных и дистальных, от уровня непосредственного повреждения снарядом, межпозвонковых дисков.

МРТ позволила оценить состояние паравертебральных мягких тканей, в том числе массивных жидкостных затеков из-за ликвореи, преимущественно на импульсных последовательностях с подавлением сигнала от жировой ткани, а также провести динамическое наблюдение после пункции затеков.

На дооперационном этапе необходимо проведение только МРТ с КУ до стабилизации воспалительного процесса. Проведение оперативного вмешательства на позвоночнике до стабилизации воспалительных изменений нецелесообразно, а оценить данные изменения позволяет только МРТ с КУ. Воспалительный процесс проявлялся в виде изменений невральных структур, таких как эпидурит и дисцит, проявляющихся в виде усиления MP-сигнала на постконтрастных изображениях.

Применение контрастного усиления позволило определить нарушение гематоэнцефалического барьера, то есть установить наличие воспалительного процесса, а также, провести динамическое наблюдение. Ввиду того, что сигнальные характеристики от жировой ткани на Т1ВИ обладают гиперинтенсивным МР-сигналом, затрудняющем выявление воспалительных изменений, исследование проводилось в режиме жироподавления (Т1ВИ FS).

Изменение MP-сигнала от контузионно измененного проксимального межпозвонкового диска в динамике выражались в виде снижения высоты диска и повышения сигнала от его структуры.

Проведение МРТ с КУ позволило выявить огнестрельный остеомиелит тел L3-5 позвонков.

Клинически: нижний выраженный периферический парапарез до плегии в стопах. Нарушение функции тазовых органов по центральному типу.

Данному пациенту были выполнены следующие операционные вмешательства:

1. Правосторонняя гемиколэктомия, резекция тонкой кишки, межкишечный анастомоз конец-в-конец, концевая илеостомия, тампонада брюшинного пространства.

2. Лапаротомия, разделение спаек, удаление илеостомы, резекция подвздошной кишки, илеотрансверзоанастомоз, дренирование брюшной полости.

3. Троакарная эпицистостомия.

4. После стабилизации воспалительных изменений пациенту была выполнена ламинэктомия L4-L5, ревизия области огнестрельного перелома, декомпрессия дурального мешка, дренирование раны.

Пример №2 Пациент N, 26 лет

Огнестрельное пулевое слепое ранение шейного отдела позвоночника.

При поступлении пациенту проводилось РКТ в режиме «всего тела» в ходе которой был установлен огнестрельный оскольчатый перелом тела, дужки, поперечного и суставного отростка С5 и тела С6 позвонков, пуля в области унковертебрального сочленения С5-6 слева, огнестрельное ранение трахеи, шейного отдела пищевода, непроникающее пулевое слепое ранение левой поясничной области, множественные оскольчатые ранения правого и левого бедра, правой стопы, правой поясничной области. Проведение МРТ с КУ (после удаления пули) позволило выявить ушиб спинного мозга тяжелой степени с грубым нарушением проводниковой функции в С5, С6 спинного мозга.

На предоперационном этапе выполнялась РКТ области интереса для планирования оперативного вмешательства, оценки паравертебральных фрагментов, секвестральных полостей, зон склероза.

На послеоперационном этапе проводилась РКТ области интереса с целью оценки состояния костных структур, стабилизирующих металлических конструкций, а также. МРТ с КУ с целью оценки состояния невральных структур и постоперационных изменений.

Были выполнены следующие операционные вмешательства:

1. Трахеостомия, ПХО ран правого бедра, правой кисти, правой стопы.

2. Корпэктомия С5, декомпрессия спинного мозга на уровне С5-6 позвонков, удаление костных фрагментов, инородного тела(пули) с последующей передней стабилизацией системой ADD на уровне С4-6 позвонков.

3. Вторичная хирургическая обработка поясницы, правого бедра, кисти, стопы; удаление инородного тела (пули) в области поясницы.

4. Ревизия послеоперационной раны шеи, ушивание раны пищевода, дренирование раны.