Zmiany kostne w chorobie zwyrodnieniowej kręgosłupa
Marek Sąsiadek
Zakład Neuroradiologii Katedry Radiologii Akademii Medycznej we Wrocławiu
Choroba zwyrodnieniowa kręgosłupa (spondyloza) należy do najbardziej rozpowszechnionych stanów chorobowych i stanowi jedno z najczęstszych wskazań do badań obrazowych.
Większość lekarzy różnych specjalności, zajmujących się chorobą zwyrodnieniową kręgosłupa koncentruje się na zmianach w obrębie krążka międzykręgowego, zwłaszcza przepukliną jądra miażdżystego. Tymczasem spondyloza jest chorobą kompleksową obejmującą całą jednostkę ruchową kręgosłupa (“disco-vertebral unit“, disco-somatic unit”), na którą oprócz krążków międzykręgowych składają się trzony kręgowe, stawy międzykręgowe, więzadła żółte, więzadła podłużne. Zmiany zwyrodnieniowe rozpoczynają się zwykle od krążka międzykręgowego, a następnie stopniowo obejmują pozostałe struktury segmentu ruchowego. Istotnym elementem w tym procesie są zmiany elementów kostnych kręgosłupa.
Wyjściowym badaniem w spondylozie są zdjęcia rtg kręgosłupa. W przypadku uporczywych dolegliwości bólowych, objawów korzeniowych bądź ubytkowych objawów neurologicznych wskazane jest badanie TK lub MR. Jedynie wyjątkowo stosuje się obecnie mielografię i mielografię TK (mielo-TK).
Zmiany patologiczne elementów kostnych w chorobie zwyrodnieniowej kręgosłupa
1. Zmiany zwyrodnieniowe trzonów kręgowych.
W początkowym okresie, równolegle ze zmianami w krążku międzykręgowym, dochodzi do uszkodzenia chrząstki płytki granicznej oraz aseptycznego odczynu zapalnego sąsiadujących części trzonów, z nasileniem waskularyzacji i zwiększoną ilością włóknika w obrębie szpiku kostnego, co powoduje zwiększoną ilość wody (obrzęk szpiku). Zmiany te określane są nazwą “discovertebritis” lub “aseptic spondylodiscitis” (typ 1 zmian zwyrodnieniowych trzonów w badaniu MR wg Modica).
W późniejszym okresie dochodzi do zastępowania szpiku kostnego czerwonego przez szpik żółty, zawierający znaczną ilość tłuszczu (zwyrodnienie tłuszczowe - typ 2 zmian zwyrodnieniowych trzonów wg Modica). Podobnie jak w przypadku typu 1 zmiany typu 2 obejmują części trzonów przylegające do płytek granicznych, choć przy bardziej nasilonym procesie zwyrodnieniowym mogą zajmować większą część trzonu.
Kolejna postać, która występuje w zaawansowanym okresie choroby zwyrodnieniowej, to sklerotyzacja trzonów w okolicy płytek granicznych i zastąpienie szpiku kostnego przez sklerotyczną tkankę (typ 3 wg Modica).
Osobnym typem zmian zwyrodnieniowym trzonów kręgowych są osteofity, czyli dziobiaste wyciągnięcia krawędzi trzonów. Największe znaczenie mają osteofity tylnych i tylno-bocznych krawędzi trzonów, które wpuklają się do kanału kręgowego i otworów międzykręgowych, powodując ucisk na struktury wewnątrzkanałowe i wewnątrzotworowe.
Szczególną postacią zmian zwyrodnieniowych trzonw są nierówności płytek granicznych (vertebral osteochondrosis, osteochondritis erosiva), które często sprawiają trudności w różnicowaniu ze zmianami zapalnymi typu spondylodiscitis.
2. Zmiany zwyrodnieniowe stawów międzykręgowych.
Najczęściej współistniają one ze zmianami zwyrodnieniowymi innych elementów jednostki ruchowej kręgosłupa, choć w niektórych przypadkach mogą być szczególnie nasilone, np. u chorych z kręgozmykiem zwyrodnieniowym. Najczęstszą postacią zmian zwyrodnieniowych stawów międzykręgowych jest zwyrodnieniowy przerost wyrostków stawowych. Pogrubiałe i zniekształcone wyrostki wpuklają się w kierunku kanału kręgowego i otworów międzykręgowych i mają istotny znaczenie w patogenezie stenozy kanału kręgowego. Drugą postacią są osteofity, które również mogą wpuklać się w kierunku kanału kręgowego. Inne zmiany to skupiska gazu w jamie stawowej (objaw próżniowy) oraz torbiele maziówkowe w sąsiedztwie stawu.
3. Inne zmiany zwyrodnieniowe związane z elementami kostnytmi kręgosłupa.
a. Zwyrodnieniowe zwężenie (stenoza) kanału kręgowego. Jest wynikiem przewlekłego procesu zwyrodnieniowego, obejmującego wszystkie elementy jednostki ruchowej kręgosłupa, zarówno miękkotkankowe, jak kostne. Spośród elementów miękkotkankowych najistotniejszy wpływ ma uwypuklenie krążka międzykręgowego (bulging) i pogrubienie więzadeł żółtych. Najważniejsze zmiany kostne, przyczyniające się do powstania stenozy to osteofity tylnych i tylno-bocznych krawędzi trzonów kręgowych oraz zwyrodnieniowy przerost wyrostków stawowych.
Wyróżnia się zwężenie centralnej części kanału kręgowego (central spinal stenosis), manifestujące się klinicznie chromaniem neurogennym lub mielopatią; oraz zwężenie zachyłków bocznych i otworów międzykręgowych (lateral spinal stenosis), manifestujące się objawami korzeniowymi. Postać centralna stenozy określana jest na podstawie wymiaru strzałkowego kanału kręgowego (stenoza względna poniżej 12mm, stenoza bezwzględna poniżej 10mm), zaś postać boczna na podstawie szerokości zachyłków bocznych (stenoza względna poniżej 5mm, stenoza bezwględna 3mm i mniej). Najbardziej dokładny jest pomiar powierzchni przestrzeni wewnatrzwięzadłowej (ograniczonej więzadłami żółtymi i więzadłem podłużnym tylnym), który w zwężeniu kanału kręgowego wynosi poniżej 2,5cm2.
b. Kręgozmyk zwyrodnieniowy. Jest on spowodowany zwyrodnieniem więzadeł podłużnych kręgosłupa i zwiększeniem ich rozciągliwości. Kręgozmyk zwyrodnieniowy przyczynia się do zwężenia kanału kręgowego, a równocześnie powoduje niestabilność jednostki ruchowej, której efektem jest dalsze szybkie nasilanie się zmian zwyrodnieniowych na jej poziomie.
c. Guzki Schmorla. Oprócz choroby Scheuermanna, guzki Schmorla mogą występować w przebiegu choroby zwyrodnieniowej kręgosłupa, jako wyraz dotrzonowej przepukliny jądra miażdżystego.
Rola poszczególnych badań obrazowych w ocenie zmian kostnych w przebiegu ch.zw.k.
1. Zdjęcia rtg kręgosłupa lędźwiowo-krzyżowego
Zdjęcia przeglądowe kręgosłupa lędźwiowo-krzyżowego nadal są wyjściowym, rutynowym badaniem diagnostycznym w chorobie zwyrodnieniowej kręgosłupa. Mają one stosunkowo duże znaczenie w ocenie zmian zwyrodnieniowych kręgosłupa. Szczególnie dobrze obrazują osteofity krawędzi trzonów kręgowych oraz sklerotyzację w obrębie trzonów (3 typ zmian zwyrodnieniowych trzonów wg Modica), a także kręgozmyk zwyrodnieniowy. Mogą też uwidocznić guzki Schmorla oraz nierówności płytek granicznych typu osteochondrosis erosiva, choć nie pozwalają na odróżnienie tych ostatnich zmian od spondylodiscitis. Zdjęcia rtg pozwalają też na pośrednią ocenę krążka międzykręgowego (zwężenie przestrzeni międzykręgowej będące wyrazem dyskopatii). Istotne jest stwierdzenie skrzywienia kręgosłupa oraz anomalii rozwojowych, zwłaszcza kręgów przejściowych, co ma zasadnicze znaczenie u chorych, u których planowany jest zabieg operacyjny.
Zdjęcia rtg słabo uwidaczniają natomiast zmiany zwyrodnieniowe stawów międzykręgowych i stenozę kręgosłupa. Nie można też za ich pomocą zobrazować zmian zwyrodnieniowych trzonów typu 1 lub 2 wg Modica.
Zdjęcia rtg wykonuje się zawsze w projekcji a-p i bocznej, niekiedy stosowane są też zdjęcia skośne (np. w celu wykrycia ew. kręgoszczeliny lub oceny stawów międzykręgowych). U niektórych chorych wykonuje się też zdjęcia czynnościowe (w przodo- i tyłozgięciu), które pozwalają na wykrycie niestabilności.
U chorych z niewielkimi dolegliwościami, którzy stanowią większość pacjentów ze spondylozą, zdjęcia rtg są na ogół jedynym badaniem radiologicznym. Natomiast u pacjentów z zespołami korzeniowymi, zwłaszcza uporczywymi oraz z neurologicznymi objawami ubytkowymi, wskazane jest wykonanie TK lub MR.
2. Mielografia i mielografia TK
Aż do lat 80-tych mielografia po podaniu środka kontrastowego (śr. k.) drogą nakłucia lędźwiowego, była podstawową metodą w rozpoznawaniu przepukliny jądra miażdżystego, a także zwyrodnieniowej stenozy kanału kręgowego. W przypadku stenozy w obrazie mielograficznym stwierdzano cechy koncentrycznego ucisku na worek oponowy na poziomach przestrzeni międzykręgowych.
Po wprowadzeniu TK i MR mielografia, ze względu na inwazyjność i ograniczoną skuteczność została prawie zarzucona, zwłaszcza, że może być obecnie zastąpiona przez całkowicie nieinwazyjną mielografię MR (zob. niżej).
Mielografia TK jest metodą dokładniejszą niż radikulografia, jednak ponieważ wymaga również dokanałowego podania śr. k., obecnie również nie jest praktycznie stosowana.
3. Tomografia komputerowa (TK)
TK jest bardzo skuteczną metodą w diagnostyce choroby zwyrodnieniowej kręgosłupa. Szczególnie dobrze są obrazowane w TK zmiany zwyrodnieniowe elementów kostnych.
Technika badania. Badanie TK odcinka lędźwiowo-krzyżowego powinno obejmować zawsze zakres L3-S1, w odcinku szyjnym C4-C7, a inne przestrzenie w przypadku klinicznego podejrzenia zmian na ich poziomie. Na ogół stosuje się technikę sekwencyjną, opcja spiralna wskazana jest w przypadkach wymagających precyzyjnej rekonstrukcji oraz w aparatach o ograniczonym pochyleniu okola (gantry). Każdy poziom w badanym odcinku powinien być badany osobno, od górnego do dolnego ograniczenia otworu międzykręgowego, z pochyleniem okola równoległym do danej przestrzeni międzykręgowej. Grubość warstwy w odcinku szyjnym kręgosłupa powinna wynosić 2-3mm, w odcinku piersiowym i lędźwiowo-krzyżowym 3-5mm. Badanie należy analizować zarówno na oknie miękkotkankowym (ok. 350/50 j.H.), jak kostnym (ok. 1500/250 j.H.). W wybranych przypadkach stosuje się rekonstrukcję wielopłaszczyznową lub trójwymiarową.
Objawy zwyrodnieniowe w obrębie elementów kostnych w TK
ze zmian zwyrodnieniowych trzonów kręgowych w TK można stwierdzić strefy sklerotyzacji (3 typ zmian zwyrodnieniowych wg Modica) oraz osteofity. Istotne jest rozpoznanie osteofitów wpuklających się do kanału kręgowego lub otworów międzykręgowych oraz określenie ich ucisku na worek oponowy lub korzenie nerwowe
zmiany zwyrodnieniowe stawów międzykręgowych są bardzo dobrze widoczne w TK (zwłaszcza w oknie kostnym). Łatwo można ocenić zwyrodnieniowe pogrubienie i osteofity w obrębie wyrostków stawowych oraz spowodowany przez te zmiany ucisk na worek oponowy i korzenie nerwowe
kręgozmyk zwyrodnieniowy wymaga oceny na rekonstrukcji strzałkowej. Niewielki kręgozmyk może być przeoczony na skanach osiowych, a co gorsza może prowadzić do pomyłek diagnostycznych np. fałszywie dodatniego rozpoznania przepukliny jądra miażdżystego
stenoza kanału kręgowego. TK jest bardzo dobrą metodą oceny stenozy, gdyż umożliwia rozpoznanie wszystkich elementów przyczyniających się do niego, w tym zmian kostnych (pogrubienie wyrostków stawowych, osteofity trzonów kręgowych, kręgozmyk zwyrodnieniowy), ocenę ucisku struktur wewnątrzkanałowych oraz dokładne pomiary kanału kręgowego (zob. wyżej). Ustępuje MR jedynie w ocenie zwężenia otworów międzykręgowych.
4. Rezonans magnetyczny (MR)
Rola MR w diagnostyce choroby zwyrodnieniowej kręgosłupa stale wzrasta. Zalety MR, takie jak całkowita nieinwazyjność, brak promieniowania rtg, możliwość obrazowania długich odcinków kręgosłupa w dowolnej płaszczyźnie, skuteczność w wykrywaniu zmian w krążkach międzykręgowych i trzonach kręgowych; sprawiają, że metoda ta, w miarę zwiększania się jej dostępności, coraz częściej zastępuje TK. W ocenie niektórych zmian patologicznych elementów kostnych MR ustępuje TK, jednak pewne zmiany kostne, takie jak zmiany zwyrodnieniowe trzonów typu 1 i 2, mogą być rozpoznane tylko w MR.
Technika badania. Badanie MR rozpoczyna się zawsze od przekrojów strzałkowych danego odcinka kręgosłupa w sekwencjach spin-echo (ostatnio najczęściej w ich modyfikacjach: fast spin-echo, turbo spin-echo) w obrazach T1 i T2-zależnych. Skany powinny obejmować cały kanał kręgowy oraz oba otwory międzykręgowe. Następnie na poziomach stwierdzonych zmian wykonuje się badanie w przekrojach osiowych (zwykle w obrazach T2-zależnych, jedynie u chorych po operacji przepukliny jądra miażdżystego konieczne jest uzyskanie obrazów T1-zależnych), z pochyleniem warstw równoległym do przestrzeni międzykręgowych (analogicznie jak w badaniu TK). Skany osiowe powinny obejmować zakres całego otworu międzykręgowego.
Oprócz konwencjonalnej techniki spin-echo stosowane są liczne sekwencje dodatkowe. I tak. sekwencja gradient-echo może być przydatna w różnicowaniu osteofitu od małej przepukliny jądra miażdżystego, zwłaszcza w odcinku szyjnym. Sekwencja supresji tłuszczu jest pomocna w przypadku niejasnego obrazu trzonów kręgowych, np. do odróżnienia zwyrodnienia tłuszczowego od zmian destrukcyjnych. Cenną techniką, zwłaszcza w ocenie przepukliny jądra miażdżystego, lecz również stenozy kanału kręgowego jest całkowicie nieinwazyjna mielografia MR (mielo-MR), która pozwoliła na niemal całkowite wyeliminowanie inwazyjnej radikulografii. Sekwencje CISS i CBASS (odpowiednik CISS w aparatach niskopolowych) pozwalają na dokładniejszą niż sekwencje konwencjonalne ocenę obrysów rdzenia kręgowego i worka oponowego, co umożliwia np. lepsze określenie stosunku osteofitów do worka oponowego, rdzenia kręgwego i korzeni nerwów rdzeniowych.
Paramagnetyczne środki kontrastowe stosuje się rutynowo w przypadkach pooperacyjnych, dla różnicowania blizny od nawrotowej przepukliny jądra miażdżystego. Prócz tego podanie śr.k. może być przydatne w różnicowaniu zmian zwyrodnieniowych typu osteochondrosis erosiva od procesu zapalnego o charakterze spondylodiscitis.
Z najnowszych technik należy wymienić wirtualną endoskopię worka oponowego (MR saccography), która może okazać się przydatna w ocenie stenozy kanału kręgowego. W aparatach otwartych lub aparatach z pionowo ustawionym magnesem możliwe jest badanie czynnościowe, które pozwala na ocenę ruchomości kręgosłupa i ucisku na struktury kanału kręgowego przy różnych ułożeniach.
Objawy zwyrodnieniowe w obrębie elementów kostnych w MR
zmiany zwyrodnieniowe trzonów kręgowych typu 1. W obrazie MR ujawniają się one jako strefy obniżonego sygnału w obrazach T1-zależnych i podwyższonego w obrazach T2-zależnych, zlokalizowane w sąsiedztwie płytek granicznych. Obraz ten może sprawiać problemy w różnicowaniu z procesem zapalnym typu spondylodiscitis, zwłaszcza gdy dołączą się nierówności płytek granicznych w przebiegu osteochondrosis erosiva. Jednakże w przypadku procesu zwyrodnieniowego sąsiadujący krążek międzykręgowy ma z reguły obniżony sygnał w obrazach T2-zależnych i nie ulega wzmocnieniu w obrazach T1-zależnych po podaniu śr.k., podczas gdy przy zmianach infekcyjnych krążek ma podwyższony sygnał w obrazach T2-zależnych i wzmacnia się w obrazach T1-zależnych po podaniu śr.k. Ponadto przy zmianach zwyrodnieniowych warstwa korowa płytki granicznej, która ma bardzo niski sygnał jest zachowana, nawet jeśli zarys płytki granicznej jest nierówny. W przypadku spondylodiscitis ciągłość warstwy korowej jest z reguły przerwana.
W niektórych przypadkach konieczne jest różnicowanie zmian typu 1 z ogniskami osteolitycznymi lub nietypowymi naczyniakami. Rozstrzygająca jest zwykle odmienna lokalizacja tych zmian, a w przypadku ognisk osteolitycznych także brak przerwania warstwy korowej.
zmiany zwyrodnieniowe trzonów kręgowych typu 2. W obrazie MR ujawniają się one jako strefy podwyższonego sygnału w obrazach T1-zależnych, zlokalizowane w sąsiedztwie płytek granicznych. W obrazach T2-zależnych są one izointensywne lub umiarkowanie hiperintensywnie. Podobną charakterystykę sygnału ma większość naczyniaków kręgów, jednak są one zwykle okrągłe lub owalne i nie są zlokalizowane w sąsiedztwie płytek granicznych.
zmiany zwyrodnieniowe trzonów kręgowych typu 3 uwidaczniają się w MR jako strefy niskiego sygnału zarówno w obrazach T1-zależnych, jak T2-zależnych, zlokalizowane w sąsiedztwie płytek granicznych. Są one łatwe do rozpoznania i nie wymagają różnicowania.
osteofity trzonów kręgowych. Podobnie jak w TK, w MR można dobrze ocenić ucisk przez osteofity na worek oponowy, rdzeń kręgowy i korzenie nerwów rdzeniowych. Szczególnie przydatne są sekwencje gradientowe oraz sekwencja CISS lub CBASS.
zmiany zwyrodnieniowe stawów międzykręgowych. Najlepiej można je ocenić na skanach osiowych, dlatego należy wykonać sekwencje w przekrojach osiowych na wszystkich poziomach, na których podejrzewa się te zmiany. Pogrubiałe wyrostki stawowe i osteofity są widoczne nieco gorzej niż w TK, jednak ucisk na worek oponowy, korzenie i rdzeń kręgowy mogą być zobrazowane równie skutecznie jak w TK.
ocena kręgozmyku zwyrodnieniowego, dzięki obrazowaniu w przekrojach strzałkowych, jest w MR łatwiejsza niż w TK
stenoza kanału kręgowego. MR równie skutecznie jak TK obrazuje zwężenie kanału kręgowego w części centralnej i w obrębie zachyłków bocznych, co powinno być oceniane na przekrojach osiowych. MR ma natomiast przewagę nad TK w ocenie zwężenia otworów międzykręgowych, które są dobrze widoczne na przekrojach strzałkowych.
Podsumowanie
Badania radiologiczne pozwalają na coraz bardziej precyzyjną ocenę zmian kostnych w przebiegu choroby zwyrodnieniowej kręgosłupa. Wyjściowym badaniem pozostają zdjęcia rtg kręgosłupa. U chorych z uporczywymi dolegliwościami bólowymi lub objawami neurologicznymi, najlepszą metodą jest MR, zwłaszcza w odcinku szyjnym i piersiowym. TK charakteryzuje się dużą skutecznością w odcinku lędźwiowo-krzyżowym. ew. dolnym odcinku szyjnym.
Zalecane pozycje piśmiennictwa
Bartynski WS, Lin L: Lumbar root compression in the lateral recess: MR imaging, conventional myelography, and CT myelography comparison with surgical confirmation. AJNR Am J Neuroradiology 2003; 24 (3): 348-360
Kraemer J, Koester O: MRI of the Lumbar Spine. Georg Thieme Verlag, Stuttgart New York 2003
Osborn AG: Diagnostic Neuroradiology. Mosby 1994, Chapter 20
Stark DD, Bradley WG Jr: Magnetic Resonance Imaging. Mosby 1999. Vol. III, Chapters 85-87.
Storm PB, Chou D, Tamargo RJ: Lumbar spinal stenosis, cauda equina syndrome, and multiple lumbosacral radiculopathies. Phys Med Rehabil Clin N Am 2002;13 (3): 713-733.
Thorton MJ, Lee MJ, Pender S, McGrath FP, Brennan RP, Varghese JC: Evaluation of the role of magnetic resonance myelography in lumbar spine imaging. Eur Radiol 1999, 9, 924-929
Vroomen PCAJ, Wilmink JT, de Krom MCTFM: Prognostic value of MRI findings in sciatica. Neuroradiology 2002, 44, 59-63
Walecki J. (pod redakcją). Neuroradiologia. Upowszechnienie Nauki-Oświata „UN-O”, Warszawa 2000.