Zmiany kostne w chorobie zwyrodnieniowej kręgosłupa
Marek Sąsiadek
Zakład Radiologii Ogólnej, Zabiegowej i 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 krążka międzykręgowego. 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, następnie zajmują blaszki graniczne i przylegające części trzonów kręgowych, po czym stopniowo obejmują pozostałe struktury segmentu ruchowego. Zmiany elementów kostnych kręgosłupa są istotnym elementem w tym procesie.
Wyjściowym badaniem w spondylozie są zdjęcia rtg kręgosłupa. W przypadku uporczywych dolegliwości bólowych, objawów korzeniowych bądź ubytkowych objawów neurologicznych wskazane jest badanie MR lub TK. Jedynie wyjątkowo stosuje się obecnie mielografię i mielografię TK (mielo-TK). W wybranych przypadkach stosowane są badania naczyniowe (USG dopplerowska, angiografia TK, angiografia MR) oraz scyntygrafia kości i PET/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 trzonów są nierówności płytek granicznych (osteochondrosis 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 istotne 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 kostnymi 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 (w odcinku lędźwiowym stenoza względna poniżej 12mm, stenoza bezwzględna poniżej 10mm), zaś postać boczna na podstawie szerokości zachyłków bocznych (w odcinku lędźwiowym stenoza względna poniżej 5mm, stenoza bezwzględna poniżej 3mm). Najbardziej dokładny jest pomiar powierzchni przestrzeni wewnatrzwięzadłowej (ograniczonej więzadłami żółtymi i więzadłem podłużnym tylnym), który w zwężeniu kanału kręgowego w odcinku lędźwiowym wynosi poniżej 2,5cm2.
b. Kręgozmyk zwyrodnieniowy. Jest on spowodowany głównie zmianami zwyrodnieniowymi stawów międzykręgowych i krążków międzykręgowych, co prowadzi do zaburzenia stabilności kręgosłupa na danym poziomie. 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 krążka międzykręgowego.
Rola poszczególnych badań obrazowych w ocenie zmian kostnych w przebiegu ch.zw.k.
Zdjęcia rtg kręgosłupa lędźwiowo-krzyżowego
Zdjęcia przeglądowe kręgosłupa lędźwiowo-krzyżowego nadal zwykle są wyjściowym badaniem diagnostycznym w chorobie zwyrodnieniowej kręgosłupa. Mają one ograniczone znaczenie w ocenie zmian zwyrodnieniowych kręgosłupa, jednak 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 MR lub TK.
2. 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; sprawiły, że stał się on metodą z wyboru u chorych z uporczywymi dolegliwościami bólowymi, objawami korzeniowymi, bądź ubytkowymi objawami neurologicznymi. 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 z kolei rozpoznane tylko w MR.
Technika badania. Badanie MR rozpoczyna się zawsze od przekrojów strzałkowych danego odcinka kręgosłupa w sekwencjach spin-echo (obecnie 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 spin-echowych T2-zależnych lub gradientowych T2*-zależnych, jedynie u chorych po operacji przepukliny krążka międzykręgowego konieczne jest uzyskanie dodatkowo obrazów T1-zależnych), z pochyleniem warstw równoległym do przestrzeni międzykręgowych. Skany osiowe powinny obejmować zakres całego otworu międzykręgowego.
Oprócz konwencjonalnych technik spin-echo stosowane są liczne sekwencje dodatkowe. I tak. sekwencje gradient-echo mogą być przydatne w różnicowaniu osteofitu od małej przepukliny krążka międzykręgowego, zwłaszcza w odcinku szyjnym. Sekwencje supresji tłuszczu są pomocne w przypadku niejasnego obrazu trzonów kręgowych, np. do odróżnienia zwyrodnienia tłuszczowego od zmian destrukcyjnych. Cenną techniką, zwłaszcza w ocenie przepukliny krążka międzykręgowego, lecz również stenozy kanału kręgowego jest całkowicie nieinwazyjna mielografia MR (mielo-MR), która pozwoliła na niemal zupełne wyeliminowanie inwazyjnej mielografii. Sekwencje typu steady state (CISS, FIESTA, CBASS) pozwalają na dokładniejszą niż sekwencje konwencjonalne ocenę obrysów rdzenia kręgowego i worka oponowego, co umożliwia np. lepsze określenie stosunku osteofitów do worka oponowego, rdzenia kręgowego i korzeni nerwów rdzeniowych.
Paramagnetyczne środki kontrastowe stosuje się rutynowo w przypadkach pooperacyjnych, dla różnicowania blizny od nawrotowej przepukliny krążka międzykręgowego. Prócz tego podanie środka kontrastowego może być przydatne w różnicowaniu zmian zwyrodnieniowych typu osteochondrosis erosiva od procesu zapalnego o charakterze spondylodiscitis oraz w różnicowaniu zmian zwyrodnieniowych i nowotworowych kręgów.
W aparatach otwartych lub aparatach z pionowo ustawionym magnesem możliwe jest badanie czynnościowe (motion imaging), które pozwala na ocenę ruchomości kręgosłupa i ucisku na struktury kanału kręgowego przy różnych ułożeniach.
Z najnowszych technik należy wymienić obrazowanie dyfuzyjne (DWI), a zwłaszcza tensora dyfuzji (DTI), które może być zastosowane przy mielopatiii spowodowanej uciskiem rdzenia kręgowego. W tych samych przypadkach próbuje się stosować spektroskopię MR i funkcjonalny MR (fMRI) rdzenia kręgowego. Opisywano także wirtualną endoskopię worka oponowego (MR saccography), która może okazać się przydatna w ocenie stenozy kanału kręgowego.
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 środka kontrastowego, podczas gdy przy zmianach infekcyjnych krążek ma podwyższony sygnał w obrazach T2-zależnych i wzmacnia się w obrazach T1-zależnych po podaniu kontrastu. 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 sekwencje steady state (CISS, FIESTA).
- 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, przechodzących przez otwory międzykręgowe.
3. Tomografia komputerowa (TK)
TK jest uważana za mniej skuteczną niż MR metodę badania w diagnostyce choroby zwyrodnieniowej kręgosłupa, jednak jest ona wskazana przy konieczności dokładnego zobrazowania zmian zwyrodnieniowych 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. Można stosować zarówno technikę sekwencyjną, jak spiralną; w tej pierwszej konieczne jest pochylenie okola (gantry) równolegle do każdej przestrzeni międzykręgowej. Grubość warstwy w odcinku szyjnym kręgosłupa powinna wynosić 2-3mm, w odcinku piersiowym i lędźwiowo-krzyżowym 3-4mm. 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 krążka międzykręgowego
- 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 (zob. wyżej).
4. Inne badania
a. Mielografia i mielografia TK. Aż do lat 80-tych mielografia po podaniu środka kontrastowego dokanałowo, była podstawową metodą w rozpoznawaniu przepukliny krążka międzykręgowego, 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. wyżej).
Mielografia TK jest metodą dokładniejszą niż konwencjonalna mielografia, jednak ponieważ także wymaga dokanałowego podania środka kontrastowego, to obecnie również nie jest praktycznie stosowana.
b. Badania naczyniowe (USG dopplerowska, angiografia MR, angiografia TK) są stosowane w wybranych przypadkach ciężkiej spondylozy odcinka szyjnego, aby rozpoznać ew. ucisk tętnic kręgowych przez osteofity lub/i przepuklinę krążka międzykręgowego.
c. Medycyna nuklearna. Scyntygrafia kości ma ograniczone zastosowanie w chorobie zwyrodnieniowej kręgosłupa. Wskazana jest, gdy badania RTG, TK i MR nie pozwalają na jednoznaczne zróżnicowanie zmian zwyrodnieniowych kręgów od procesu nowotworowego lub infekcyjnego. Podobne są wskazania do PET/TK. Zmiany zwyrodnieniowe w scyntygrafii i PET/TK mają prawidłowy lub nieznacznie zwiększony wychwyt radioznacznika, podczas gdy zmiany nowotworowe mają zwykle silnie zwiększony wychwyt.
Podsumowanie
Badania obrazowe 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 korzeniowymi bądź ubytkami neurologicznymi, metodą z wyboru jest MR, który umożliwia najlepsze uwidocznienie różnych zmian zwyrodnieniowych. TK wykonywana jest u chorych z przeciwwskazaniami do MR, lub gdy konieczna jest dokładna ocena struktur kostnych (np. w centralnej stenozie kanału kręgowego, czy zwyrodnieniu stawów międzykręgowych). Konwencjonalna mielografia i mielografia TK zostały niemal całkowicie zarzucone. W rzadkich wybranych przypadkach stosuje się badania naczyniowe (USG dopplerowska, angiografia MR, angiografia TK), scyntygrafię kości lub PET/TK.
Zalecane pozycje piśmiennictwa
Gallucci M, Puglielli E, Splendiani A, Pistoia F, Spacca G (2005): Degenerative disorders of the spine. Eur Radiol 15: 591-598
Kraemer J, Koester O: MRI of the Lumbar Spine. Georg Thieme Verlag, Stuttgart New York 2003
Ross JS, Brant Zawadzki M, Moore KR, Crim J, Chen MZ, Katzman GL (2004): Diagnostic Imaging. Spine. Degenerative diseases. Amisys, Salt Lake City, pp. II.2.1 - II.2.87
Uhlenbrock D (2004): Degenerative disorders of the spine. In: Uhlenbrock D: MR Imaging of the Spine and Spinal Cord. Thieme Stuttgart New York, pp. 159-268
Vroomen PCAJ, Wilmink JT, de Krom MCTFM: Prognostic value of MRI findings in sciatica. Neuroradiology 2002, 44, 59-63
Walecki J. (pod redakcją). Postępy neuroradiologii. Upowszechnienie Nauki-Oświata „UN-O”, Warszawa 2007.
8