Diagnostyka radiologiczna choroby zwyrodnieniowej stawów

Pomimo szybkiego rozwoju w ostatnich latach takich nowoczesnych metod obrazowania medycznego, jak MRI, tomografia komputerowa rentgenowska, rozszerzenie możliwości diagnostyki ultrasonograficznej, diagnostyka rentgenowska osteoartrozy pozostaje najpowszechniejszą obiektywną metodą diagnozowania i monitorowania skuteczności leczenia osteoartrozy. Wynika to z dostępności tej metody, prostoty badań, opłacalności i wystarczającej zawartości informacyjnej.

Ogólnie rzecz biorąc, diagnostyka radiograficzna osteoartrozy opiera się na wykrywaniu zwężenia szpary stawowej, osteosklerozy podchrzęstnej i osteofitów (OF), przy czym stopień zwężenia szpary stawowej w obrazie radiograficznym ma podstawowe znaczenie diagnostyczne. Zdjęcia rentgenowskie stawów mogą ukazywać obszary kostnienia torebki stawowej (późna osteoartroza). W przypadku postaci guzkowej osteoartrozy największe znaczenie diagnostyczne ma wykrywanie osteofitów, którym czasami towarzyszy poważne zniszczenie powierzchni stawowych (tzw. artroza erozyjna).

Przestrzeń stawowa widoczna na zdjęciach rentgenowskich, wypełniona chrząstką i warstwą płynu stawowego, które nie dają obrazu na zdjęciach rentgenowskich, wygląda jak bardziej przezroczysty pasek pomiędzy powierzchniami stawowymi.

Całkowitą grubość chrząstki stawowej na zdjęciach rentgenowskich określa się, mierząc szerokość radiograficznej przestrzeni stawowej między powierzchniami stawowymi nasad kości. Należy zauważyć, że szerokość radiograficznej przestrzeni stawowej jest nadal stosowana jako główny wskaźnik w diagnostyce choroby zwyrodnieniowej stawów, a standardowa radiografia stawów kolanowych w projekcjach bezpośrednich i bocznych jest zalecana przez WHO i ILAR jako metoda z wyboru do oceny dynamiki zmian w chrząstce stawowej podczas badań klinicznych leków. Zwężenie radiograficznej przestrzeni stawowej odpowiada zmniejszeniu objętości chrząstki stawowej, a podchrzęstna osteoskleroza i osteofity na krawędziach powierzchni stawowych są uważane przez większość badaczy za reakcję tkanki kostnej na wzrost obciążenia mechanicznego stawu, co z kolei jest wynikiem zmian zwyrodnieniowych i zmniejszenia objętości chrząstki stawowej. Powyższe ma znaczenie nie tylko dla diagnostyki choroby zwyrodnieniowej stawów, ale także dla oceny postępu choroby i leczenia.

Podane objawy radiologiczne uważane są za specyficzne dla choroby zwyrodnieniowej stawów i zaliczane są do kryteriów radiologicznych służących do rozpoznania tej choroby, obok kryteriów klinicznych.

Metody optymalizacji diagnostyki radiologicznej choroby zwyrodnieniowej stawów

Jak już wspomniano, metody oceny postępu choroby zwyrodnieniowej stawów opierają się na identyfikacji dynamiki radiograficznej w stawach. Należy wziąć pod uwagę, że dynamika zmian radiograficznych w chorobie zwyrodnieniowej stawów charakteryzuje się powolnym tempem: tempo zwężania się szpary stawowej u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów wynosi około 0,3 mm na rok. Wyniki długoterminowych badań zmian radiograficznych u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów kolanowych, którzy otrzymali niehormonalne leczenie przeciwzapalne, wykazały brak progresji radiograficznej choroby po 2 latach obserwacji i minimalne różnice między grupami pacjentów otrzymujących leczenie i grupą kontrolną. Brak wiarygodnych zmian w długoterminowych badaniach daje podstawy do założenia, że objawy radiograficzne choroby zwyrodnieniowej stawów w standardowej radiografii stawów pozostają stosunkowo stabilne przez długi czas. Dlatego do oceny dynamiki zmian preferowane jest stosowanie bardziej czułych technologii rentgenowskich, z których jedną jest mikrofokusowa radiografia stawów.

Aparaty rentgenowskie Microfocus wykorzystują specjalne lampy rentgenowskie z punktowym źródłem promieniowania. Ilościowa radiografia Microfocus z bezpośrednim powiększeniem obrazu wykazuje wystarczającą czułość w wykrywaniu niewielkich zmian w strukturze kości. Dzięki tej metodzie postęp choroby zwyrodnieniowej stawów i efekt leczenia można rejestrować i dokładnie mierzyć w stosunkowo krótkim czasie między badaniami. Osiąga się to poprzez standaryzację badania i zastosowanie procedury pomiaru radiograficznego, poprawiając jakość uzyskanych zdjęć rentgenowskich stawów z bezpośrednim powiększeniem obrazu, co pozwala na rejestrowanie strukturalnych szczegółów kości niewidocznych na standardowych zdjęciach rentgenowskich. WHO/ILAR zalecają pomiar szerokości radiograficznej przestrzeni stawowej ręcznie przy użyciu metody Lequesne'a z użyciem soczewki powiększającej i obliczanie szerokości radiograficznej przestrzeni stawowej w różnych punktach. Takie pomiary pokazują, że współczynnik zmienności przy powtarzanych pomiarach wynosi 3,8%. Rozwój technologii mikrokomputerowej i analizy obrazu zapewnia dokładniejszą ocenę zmian w anatomii stawów niż metody ręczne. Cyfrowe przetwarzanie obrazu rentgenowskiego stawu umożliwia automatyczny pomiar szerokości przestrzeni stawowej za pomocą komputera. Błąd badacza jest praktycznie wykluczony, gdyż dokładność powtarzanych pomiarów ustalana jest przez sam system.

Z punktu widzenia skuteczności diagnostycznej, prostoty i łatwości użytkowania szczególnie interesujące są mobilne urządzenia rentgenowskie z wielopozycyjnym statywem C-arm, szeroko stosowane w praktyce światowej. Urządzenia tej klasy pozwalają na badanie pacjenta w dowolnych projekcjach bez zmiany jego pozycji.

Na uwagę zasługuje metoda radiografii czynnościowej stawów kolanowych, polegająca na wykonaniu 2 kolejnych zdjęć rentgenowskich stawu kolanowego u pacjenta stojącego w bezpośredniej projekcji przedniej z dominującym podparciem na badanej kończynie (1 zdjęcie - przy całkowicie wyprostowanym stawie kolanowym, 2 - przy zgięciu pod kątem 30°). Kontury elementów kostnych tworzących szczelinę stawowo-rentgenowską z 1 i 2 zdjęcia rentgenowskiego przenoszono na papier i wprowadzano kolejno do komputera za pomocą skanera, po czym stopień uszkodzenia chrząstki szklistej stawu kolanowego określano na podstawie różnicy w stosunku powierzchni bocznej do przyśrodkowej między 1 i 2 zdjęciem rentgenowskim (stopień zaawansowania choroby zwyrodnieniowej stawów oceniano według Hellgena). Norma wynosiła 0,05 ± 0,007; dla stopnia I - 0,13 ± 0,006; dla stopnia II - 0,18 ± 0,011; dla stopnia III - 0,3 ± 0,03. Istnieje istotna różnica między wartościami prawidłowymi a tymi w stopniu I (p<0,001): między stopniami I i II różnica jest wiarygodna (p<0,05), między stopniami II i III choroby zwyrodnieniowej stawów - różnica istotna (p<0,001).

Uzyskane dane wskazują, że rentgenowska planimetria stawu kolanowego wykonywana podczas radiografii czynnościowej obiektywnie obrazuje stopień zaawansowania choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego.

Metoda radiografii czynnościowej z obciążeniem pozwoliła ustalić, że u 8 pacjentów, u których nie wykryto zmian patologicznych za pomocą tradycyjnej radiografii, występuje początkowe obniżenie wysokości radiograficznej szpary stawowej. U 7 pacjentów stwierdzono poważniejszy stopień uszkodzenia. W ten sposób zmieniono rozpoznanie u 15 (12,9+3,1%) pacjentów.

Obok tradycyjnej metody badania rentgenowskiego stawu kolanowego – badania stawu kolanowego w standardowych projekcjach z pacjentem w pozycji poziomej – istnieje metoda badania tego stawu w pozycji pionowej. Według VA Popova (1986) zdjęcie stawu kolanowego wykonane w pozycji poziomej nie odzwierciedla rzeczywistych warunków mechanicznych stawu pod obciążeniem ciężarem ciała. Zaproponował on przeprowadzenie badania stawu kolanowego w pozycji ortostatycznej z dominującym podparciem badanej kończyny. SS Messich i in. (1990) zasugerowali, że najlepszą pozycją do diagnozowania choroby zwyrodnieniowej stawów jest zgięcie kolana o 28° przy ustawieniu pacjenta w pozycji wyprostowanej, również z dominującym podparciem badanej kończyny, gdyż badania biomechaniczne wykazały, że pierwotne uszkodzenie chrząstki szklistej stawu kolanowego jest zauważalne w tylnych częściach kłykci kości udowej, zlokalizowanych pod kątem 28° w płaszczyźnie strzałkowej, gdyż w tej pozycji działa główne obciążenie mechaniczne na chrząstkę (fizjologiczne położenie stawu kolanowego). H. Petterson i in. (1995) zaproponowali technikę radiografii stawu kolanowego z obciążeniem, w której dolna część nogi znajduje się pod kątem 5-10° do płaszczyzny filmu, a staw jest dodatkowo zgięty pod kątem 10-15°. Według autorów w tej pozycji promień centralny jest skierowany stycznie do płaszczyzny kłykcia kości piszczelowej, a przestrzeń stawowa będzie prawidłowo przedstawiona na obrazie.

W ten sposób celowe wykorzystanie możliwości klasycznej radiografii, uwzględniające objawy kliniczne, pozwala w wielu przypadkach potwierdzić lub przynajmniej podejrzewać obecność uszkodzenia określonej struktury kompleksu więzadłowo-łąkotkowego stawu kolanowego i podjąć decyzję o konieczności dodatkowego badania pacjenta za pomocą innych środków obrazowania medycznego.

Objawy radiograficzne niezbędne do postawienia diagnozy pierwotnej choroby zwyrodnieniowej stawów

Zwężenie radiograficznej przestrzeni stawowej jest jednym z najważniejszych objawów radiograficznych, który ma bezpośredni związek ze zmianami patologicznymi zachodzącymi w chrząstce stawowej. Radiograficzna przestrzeń stawowa w różnych częściach stawu ma różną szerokość, co wynika z nierównomiernego zmniejszenia objętości chrząstki stawowej w różnych obszarach powierzchni stawowej. Zgodnie z zaleceniami WHO/ILAR szerokość radiograficznej przestrzeni stawowej należy mierzyć w najwęższym obszarze. Uważa się, że w stawie zmienionym patologicznie obszar ten doświadcza maksymalnego obciążenia mechanicznego (w przypadku stawu kolanowego są to najczęściej odcinki przyśrodkowe, w przypadku stawu biodrowego - górno-przyśrodkowe, rzadziej - górno-boczne). Punkty orientacyjne anatomiczne służące do pomiaru przestrzeni stawowej na radiogramach dużych stawów obejmują:

• dla powierzchni wypukłych (głowa i kłykcie kości udowej) – warstwa korowa płytki granicznej powierzchni stawowej kości;
• dla powierzchni wklęsłych (brzeg panewki stawowej, kłykcie bliższe kości piszczelowej) – brzeg powierzchni stawowej u podstawy jamy panewkowej.

Osteoskleroza podchrzęstna to zagęszczenie tkanki kostnej zlokalizowanej bezpośrednio pod chrząstką stawową. Zwykle ten objaw radiologiczny jest konsekwencją tarcia odsłoniętych, nierównych powierzchni stawowych kości o siebie. Wykrywa się go w późnych stadiach osteoartrozy, gdy szpara stawowa jest ostro zwężona. Objaw ten wskazuje na głęboki proces zwyrodnieniowo-destrukcyjny w chrząstce stawowej lub nawet jej zanik. Naruszenie integralności chrząstki stawowej, poprzedzające jej ilościową redukcję, może być wynikiem zagęszczenia tkanki kostnej korowej i beleczkowej zlokalizowanej bezpośrednio pod chrząstką. Zagęszczenie tkanki kostnej podchrzęstnej w obszarze powierzchni stawowych kości mierzy się w trzech jednakowo oddalonych punktach wzdłuż krawędzi stawowej; wyniki pomiaru można uśrednić.

Osteofity to ograniczone patologiczne narośla kostne o różnych kształtach i rozmiarach, które występują przy wytwórczym zapaleniu okostnej na krawędziach powierzchni stawowych kości - charakterystyczny objaw radiologiczny choroby zwyrodnieniowej stawów. W początkowych stadiach choroby zwyrodnieniowej stawów wyglądają jak zaostrzenia lub drobne (do 1-2 mm) formacje kostne na krawędziach powierzchni stawowych i w punktach przyczepu własnych więzadeł stawów (w stawach kolanowych - wzdłuż krawędzi guzków międzykłykciowych kości piszczelowej, w punktach przyczepu więzadeł krzyżowych; w stawach biodrowych - wzdłuż krawędzi dołu głowy kości udowej, na jej powierzchni przyśrodkowej, w punkcie przyczepu własnego więzadła głowy kości udowej).

W miarę jak zaawansowanie choroby zwyrodnieniowej stawów wzrasta, a zwężenie szpary stawowej postępuje, osteofity zwiększają swoje rozmiary, przybierają różne kształty w postaci „warg” lub „grzbietów”, prostoliniowych lub „bujnych” narośli kostnych na szerokiej lub wąskiej podstawie. W takim przypadku głowa stawowa i panewka mogą znacznie zwiększyć średnicę, stać się bardziej masywne i „spłaszczone”. Liczbę osteofitów można policzyć oddzielnie lub łącznie w obu stawach, a ich rozmiary można określić na podstawie szerokości u podstawy i długości. Zmiany w liczbie osteofitów i ich rozmiarach są czułym wskaźnikiem postępu choroby zwyrodnieniowej stawów i monitorowania skuteczności jej leczenia.

Do rozpoznania pierwotnej choroby zwyrodnieniowej stawów nie są wymagane wyniki badań radiologicznych

Okołostawowy brzeżny ubytek kości. Chociaż to radiologiczne odkrycie, które może być widoczne w chorobie zwyrodnieniowej stawów, zostało zdefiniowane przez RD Altmana i in. (1990) jako „erozja powierzchni stawowej”, termin „okołostawowy brzeżny ubytek kości” jest lepszy, ponieważ nie ma dokładnej charakterystyki histologicznej tych radiograficznie wykrywalnych zmian. Brzegowe ubytki kości mogą być również widoczne we wczesnych stadiach choroby zwyrodnieniowej stawów, a ich pojawienie się może być spowodowane zmianami zapalnymi w błonie maziowej. Podobne zmiany zostały opisane w dużych stawach i stawach rąk. Zazwyczaj w chorobie zwyrodnieniowej stawów ubytki te są niewielkich rozmiarów, z obszarem osteosklerozy u podstawy. W przeciwieństwie do prawdziwych erozji wykrywanych w reumatoidalnym zapaleniu stawów, które nie mają zmian sklerotycznych u podstawy i są często określane na tle osteoporozy okołostawowej, tkanka kostna otaczająca okołostawowy brzeżny ubytek nie jest rozrzedzona w chorobie zwyrodnieniowej stawów.

Torbiele podchrzęstne powstają w wyniku resorpcji tkanki kostnej w obszarach o wysokim ciśnieniu śródstawowym (w miejscu największego obciążenia powierzchni stawowej). Na zdjęciach rentgenowskich wyglądają jak pierścieniowate ubytki tkanki kostnej beleczkowej w kości podchrzęstnej z wyraźnie zaznaczonym sklerotycznym brzegiem. Torbiele podchrzęstne najczęściej zlokalizowane są w najwęższej części szpary stawowej i występują w zaostrzeniu choroby. Są charakterystyczne dla choroby zwyrodnieniowej stawów biodrowych i mogą występować zarówno w głowie kości udowej, jak i w sklepieniu panewki stawowej. Dynamikę zmian torbieli podchrzęstnych ocenia się na podstawie ich liczby i wielkości.

Wewnątrzstawowe zwapniałe chrzęstniaki powstają z obszarów martwiczej chrząstki stawowej i mogą być również fragmentem tkanki kostnej (osteofity) lub wytwarzane przez błonę maziową. Są one zazwyczaj niewielkich rozmiarów, zlokalizowane między powierzchniami stawowymi kości lub po stronie nasady kości, mają różne kształty (okrągłe, owalne, wydłużone) i nierówną, plamistą strukturę, co jest spowodowane odkładaniem się substancji zawierających wapń w tkance chrzęstnej. Zwykle w stawie znajduje się nie więcej niż 1-2 chrzęstniaki.

W stawie kolanowym kość sezamowata (fabella) w dole podkolanowym może być mylona z zwapniałym chrzęstniakiem, który również zmienia swój kształt, położenie i rozmiar w chorobie zwyrodnieniowej stawu kolanowego. Deformacja fabella jest jednym z objawów choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego.