CC BY
57Исследование возможностей МРТ в диагностике повреждений коленного сустава Морозов С.П., Терновой С.К., Насникова И.Ю., Королев А.В., Филистеев П.А., Ильин Д.О.
ФГУ Центральная клиническая больница с поликлиникой УДП РФ, ГОУВПО ММА им.И.М.Сеченова Минздравсоцразвития, Российский Университет Дружбы Народов
Study of the capacities of magnetic resonance imaging
in the diagnosis of knee joint injuries Morozov S.P., Ternovoy S.K., Nasnikova I.Yu., Korolev A.V., Filisteyev P.A., Ilyin D.O.
Central Clinical Hospital with Polyclinic, Department for Presidential Affairs of the Russian Federation,
I.M. Sechenov Moscow Medical Academy, Ministry of Health and Social Development, Russian University of Peoples' Friendship
В настоящее время одной из основных причин временной утраты трудоспособности экономически и социально активным населением являются повреждения суставов. Точная предоперационная диагностика позволяет спланировать адекватное хирургическое вмешательство, сократить сроки утраты нетрудоспсособности и улучшить качество жизни пациентов. Однако МРТ, все чаще выполняемая пациентам с травмой коленного сустава, характеризуется высокой вариабельностью диагностической эффективности. В настоящей работе на основе многоцентрового исследования проанализированы основные причины диагностических ошибок МРТ коленного сустава и представлены рекомендации по применению этого метода.
Joint injury is presently one of the main causes of temporary disability of an economically and socially active population. The precise preoperative diagnosis enables the planning of adequate surgical intervention, reduction of the time of disability, and improvement of quality of life. However, magnetic resonance imaging (MRI) most commonly performed in patients with knee joint injury shows a high variability in diagnostic efficiency. Based on a multicenter study, the paper analyzes main reasons for diagnostic errors in knee joint MRI and gives recommendations on how to use of this technique.
Введение
Начало XXI века в России ознаменовалось «эпидемией» травматических и ортопедических заболеваний, обусловленной развитием спортивной индустрии и популяризацией сложнокоор-динационных видов спорта. Соответственно, с ростом благосостояния населения крупных городов резко возросла потребность в специализированной ортопедической хирургии, основу которой составляют артроскопи-ческие вмешательства на внутрисуставных структурах [1, 2]. Как следствие, изменились приоритеты применения методов лучевой диагностики, в первую очередь - магнитно-резонансной томографии (МРТ), выполняемой
сегодня каждому второму пациенту с травмой коленного сустава. При этом, 30% всех МР-ис-следований проводится по поводу заболеваний и повреждений коленного и плечевого суставов [3]. Точный предоперационный диагноз позволяет подобрать наиболее адекватный метод лечения, спланировать объем оперативного вмешательства, определить прогноз заболевания.
МРТ рассматривается рентгенологами и клиницистами как абсолютно объективный метод диагностики, возможности которого практически не ограничены. В то же время, многие травматологи относятся скептически к применению МРТ, так как зачастую сталкиваются со значитель-
ными расхождениями предоперационного диагноза (по данным МРТ) и артроскопической картины. По данным ряда исследователей точность диагностики разрыва передней крестообразной связки (ПКС) на основании клинических симптомов достигает 100%, а на основании МРТ - не превышает 90% [4]. При этом, по разным данным, чувствительность МРТ в диагностике разрыва ПКС варьирует от 55 до 90% [5]. При несовпадении результатов
Ключевые слова: коленный сустав, повреждения, МРТ Index terms: knee joint, injuries, magnetic resonance imaging
МРТ с выявленными при артро-скопической ревизии повреждениями сустава возникает целый ряд проблем. Прежде всего, изменяется объем операции, причем как в большую (артротомия), так и меньшую сторону. Необходимость выполнения вмешательства, связанного с большими ограничениями в послеоперационном периоде и не согласованного с пациентом, является крайне негативным последствием неправильной предоперационного диагностики.
В качестве основных причин недостаточной чувствительности и специфичности МРТ обычно рассматриваются напряженность магнитного поля и квалификация врача-рентгенолога. Таким образом, значительная неоднородность в интерпретации результатов томографии приводит к недооценке значения предоперационной МРТ травматологами-ортопедами и отсутствию согласованных показаний для МРТ у пациентов с травмой коленного сустава.
Исходя из вышесказанного, основной задачей настоящего исследования явилось изучение вариабельности предоперационной МРТ коленного сустава и определение причин объективных и субхективных диагностических ошибок. Основными задачами исследования явились:
1. Оценка диагностической эффективности клинического
обследования и МРТ коленного сустава по сравнению с артроско-пией со стратификацией по внутрисуставным структурам и степени повреждения;
2. Сопоставление диагностической точности МРТ (по сравнению с артроскопией), выполненной в различных диагностических центрах, разными врачами, на разных типах томографов;
3. Оценка характера наиболее частых диагностических ошибок при МРТ (ложнополо-жительные и ложноотрицатель-ные результаты, субективные и объективные ошибки).
По результатам проведенной работы мы попытались идентифицировать наиболее частые диагностические ошибки при проведении МРТ коленного сустава и определить условия высокой точности предоперационного исследования (напряженность магнитного поля, квалификация врача).
Материал и методы
Исследование было проведено в соответствии с ретроспективным многоцентровым дизайном. Материалом исследования послужили данные 203 пациентов с повреждениями коленного сустава, оперированных в 1 ортопедическом центре 1 хирургом с января 2006 по ноябрь 2008 года. Все пациенты проходили клиническое обследование (осмотр с определением симптомов
Консулы, травматолог*
Рис. 1. Схема организации данного исследования с распределением пациентов по нескольким диагностическим центрам (Л,Б,С,0,Б) и верификацией диагноза (интраоперационной) в одном центре.
повреждения внутрисуставных структур) в том же ортопедическом центре и МРТ коленного сустава в 1 из 5 диагностических центров (рис. 1). После консультации травматолога пациентам предлагалось выбрать диагностический центр для проведения МРТ, что обеспечило «рандомизацию» пациентов. Диагностические центры различались по типу МР-томографов (0,5-3,0 Т), по набору используемых ис-пульсных последовательностей (спин-эхо или градиентное эхо, Т2 или протонно-взвешенные томограммы) и по квалификации врачей-рентгенологов (наличие специалистов с опытом работы в мышечно-скелетной рентгенологии не менее 5 лет). Интервал между проведением МРТ и арт-роскопической операцией составил не более 4-6 недель. Все исследования проводились в рамках клинической работы, и ни одно из исследований не выполнялось в чисто исследовательских целях.
Средний возраст обследуемых составил 35.0± 12.7 лет (минимальный возраст - 15, максимальный - 74 г.). Распределение по полу: мужчины 56.7% (115), женщины 43,3% (88). Распределение обследуемых по группам в зависимости от диагностического центра представлено в табл. 1. Было выявлено неравномерное распределение пациентов по диагностическим центрам в за-исимости от характера патологического процесса (табл. 2).
На первом этапе исследования была сформирована база данных, включающая данные 203 пациентов. Результаты клинического обследования (симптомы повреждения внутрисуставных структур), МРТ (выполненная в 1 из 5 диагностических центров), артроскопии (референтный метод, выполнявшийся в 1 ортопедическом центре) были закодированы в базе данных согласно существующим классификациям (степени повреждения суставного хряща, менисков, связок).
В целях обеспечения максимально точного сопоставления результатов клинического исследования, МРТ и артроскопии существующие классификации повреждений унифицированы и закодированы единообразно. Например, выраженность клинических симптомов кодировалась в баллах от 0 до 3 (отсутствует, слабо положительный, положительный, резко положительный). Из протокола осмотра коленного сустава травматологом извлекалась информация о наличии у пациента передней боли (повреждение суставного хряща надколенника или бедра, синдром медиопателлярной складки, повреждение переднего рога латерального или медиального мениска), медиальной боли (повреждение медиального мениска, суставного хряща медиальных мыщелков), латеральной боли (повреждение латерального мениска, суставной хрящ латеральных мыщелков). Также в базу данных заносилась информация о наличии специфических симптомов повреждения передней крестообразной связки (передний выдвижной ящик, симптом Лахмана), медиального мениска
(тест МакМюррея). Также определялось наличие гемартроза, болезненной компрессии надколенника, заклинивания в суставе (полный разрыв передней крестообразной связки или мениска).
Данные и протоколов артроскопии и МРТ кодировались следующим образом:
• Суставной хрящ (6 отделов внутри сустава): 0 - хрящ нормальный, без особенностей; 1 -хондромаляция (неоднородная структура); 2 - хондромаляция (истончение менее 50% толщины); 3 - хондромаляция (истончение более 50% толщины); 4 - хондромаляция (отсутствие хряща).
• Медиальный и латеральный мениски (тело, задний рог, передний рог): 0 - без особенностей; 1 - дегенеративно или пост-контузионно изменен, ранее резецирован; 2 - разрыв (при наличии вовлечения как минимум 1 суставной поверхности).
• Передняя крестообразная связка: 0 - без особенностей; 1 -дегенеративно, постконтузионно изменена; 2 - частичный разрыв; 3 - полный разрыв.
На втором этапе был проведен анализ диагностической эффективности клинического обследо-
вания и МРТ по сравнению с арт-роскопией (со стратификацией по внутрисуставным структурам и диагностическим аппаратам). Данный анализ включал определение диагностической эффективности клинического исследования и МРТ (чувствительность, специфичность, прогностическая ценность положительного и отрицательного результатов, отношение правдоподобия). Сопоставление диагностической эффективности МРТ в разных центрах осуществлялось посредством анализа характеристических кривых (ROC-анализ) и расчета площади под кривой для каждой анализируемой внутрисуставной структуры (медиальный и латеральный мениски, передняя крестообразная связка и суставной хрящ). Кроме того, мы попытались условно предсказать необходимость оперативного вмешательства, подразумевая наличие сочетан-ных повреждений внутрисуставных структур (мениск и связка, связка и хрящ и т.п.). Статистический анализ осуществлялся с помощью пакетов MS Office Excel, SPSS, MedCalc.
На третьем этапе были идентифицированы диагностические
Распределение пациентов по диагностическим центрам
Таблица 1
Диагностические центры
A B C D E
Напряженность магнитного поля, Т 1,5 3,0 0,5 1,0 3,0
Специализация Ортопедия Общая Ортопедия Общая Ортопедия
Количество пациентов 60 42 40 61 32
Средний возраст, лет 34,5 33,2 35,4 36,6 33,3
Таблица 2
Распределение пациентов по диагностическим центрам и верифицированному диагнозу
Поврежденная структура
% верифицированных повреждений внутрисуставных структур (для каждого МРТ центра)
A B C D E
Медиальный мениск 58,3 35,7 52,5 52,5 46,9
Латеральный мениск 18,3 35,7 22,5 27,9 18,8
Передняя крестообразная связка 88,3 81,0 87,5 86,9 84,4
Суставной хрящ 51,7 85,7 55,0 67,2 62,5
Достоверность различий NS p<0.05 NS NS NS
ограничения МРТ и субъективные ошибки МРТ посредством пересмотра снимков МРТ тех пациентов, у которых были существенные расхождения пред- и ин-траоперационного диагнозов. Кроме того, были предложены оптимальные алгоритмы обследования коленного сустава в зависимости от клинической симптоматики.
Результаты
Обобщенный анализ
Анализ обобщенных данных по всем диагностическим центрам (всего 203 пациента) продемонстрировал, что в 91% случаев имелись сочетанные повреждения внутрисуставных структур, что было диагностировано при МРТ с чувствительностью и специфичностью 88% и 77%, соответственно (табл. 3). При этом, вероятность наличия сочетанных повреждений при положительном результате МРТ достигала 97%, что позволяет хирургу практически без сомнений идти на артроскопическое вмешательство. Однако отрицательный результат МРТ не позволяет исключить необходимость артро-скопического вмешательства.
Повреждение передней крестообразной связки являлось наиболее частой патологией (86%). Чувствительность МРТ в оценке ПКС составляла 0,47—0,82, специфичность - 0,75-1,0, т.е. в большинстве случаев положительный результат МРТ позволяет подтвердить диагноз у 96% пациентов. Большая вариабельность чувствительности свидетельствует о высокой частоте ложноотри-
цательных субъективных ошибок (недооценка МР-симптомов повреждения ПКС).
Повреждение медиального мениска (ММ) было верифицировано у 50% пациентов. Чувствительность МРТ составляла 0,67-0,87, специфичность -0,38-0,85. Высокая вероятность отсутствия разрыва ММ при положительном результате МРТ (усредненная специфичность 68%) свидетельствует о переоценке МР-симптомов повреждения мениска.
Повреждение латерального мениска (ЛМ) диагностировано при артроскопии только у 25% пациентов. В оценке повреждений ЛМ МРТ показала невысокую чувствительность с высокой степенью вариабельности по разным центрам (0,33-0,67), что свидетельствует о высокой частоте ложноотрицательных ошибок. Специфичность составила 0,87-1,0, что позволяет достоверно поставить диагноз повреждения ЛМ по данным МРТ у большинства пациентов.
Повреждение суставного хряща было верифицировано у 64% пациентов при артроскопии. МРТ позволила поставить предоперационный диагноз с чувствительностью 0,55-0,7 и специфичностью 0,78-0,9, что свидетельствует о существенной недооценке МР-признаков повреждения хряща.
Сравнительный анализ диагностических центров
Анализ диагностической эффективности МРТ по отдельным диагностическим центрам
выявил существенные различия в эффективности МРТ (табл. 4-5). При анализе характеристических кривых (рис. 2) было установлено, что имеются достоверные различия в точности диагностики повреждения медиального мениска (площадь под кривой для центров «В» и «D» составила 0,86 и 0,57, соответственно). Данные различия объясняются низкой специфичностью диагностики повреждения медиального мениска в центре «D» (38%, рис. 3).
Также были выявлены достоверные различия в точности диагностики повреждения передней крестообразной связки для центров «А», «В» и «D», что было обусловлено существенными различиями чувствительности (47, 82 и 79%, соответственно). При этом наибольшее значение площади под кривой было получено для центра «С» (0,89).
Достоверных различий точности диагности повреждения латерального мениска и суставного хрящя между диагностическими центрами выявлено не было. Различия по латеральному мениску для центров «С» и «Е» (0,56 и 0,8) не имели статистической достоверности. Полученные данные по повреждениям суставного хряща имели наименьшую вариабельность среди всех проанализированных структур, что свидетельствует о недостаточных диагностических возможностях стандартной МРТ (вне зависимости от типа аппарата и квалификации специалистов).
В целом наиболее высокие показатели диагностической эф-
Таблица 3
Обобщенные данные по всем пациентам и диагностическим центрам
ММ ЛМ ПКС Хрящ Прогноз необходимости операции
Доля больных, % 50 25 86 85 91
Чувствительность 0,76 0,51 0,60 0,66 0,88
Специфичность 0,68 0,90 0,82 0,83 0,77
Вероятность болезни при «+» диагнозе 0,71 0,65 0,95 0,96 0,97
Вероятность болезни при «-» диагнозе 0,26 0,15 0,75 0,70 0,6
фективности были доказаны для центров «В» и «Е», выполняющих исследования с помощью МРТ в 3 Т . Вместе с тем, достоверных отличий диагностической эффективности МРТ для специализированного ортопедического центра, использующего низко-
польную томографию, выявлено не было. Таким образом, наиболее высокая информативность МРТ достигается при сочетании высокопольной томографии и специализации врачей-рентгенологов в области мышечно-ске-летной радиологии.
Обсуждение
В последние годы в связи с увеличением количества диагностического оборудования в России особую актуальность приобретают вопросы эффективного использования современных технологий [6]. К сожалению,
Таблица 4
Результаты анализа характристических кривых для 5 диагностических центров по каждой внутрисуставной структуре*
ММ ЛМ ПКС Хрящ
Группа
Общее
A 0,80 0,75 0,64 0,72 0,70
B 0,86 0,73 0,79 0,75 0,78
C 0,69 0,56 0,89 0,66 0,70
D 0,57 0,68 0,67 0,71 0,66
E 0,81 0,80 0,71 0,76 0,77
Обобщенные данные 0,73 0,70 0,72 0,71 0,71
ММ - медиальный мениск, ЛМ - латеральный мениск, ПКС - передняя крестообразная связка * - площадь под характеристической (ROC) кривой
Таблица 5
Чувствительность и специфичность МРТ в диагностике повреждения каждой внутрисуставной структуры со стратификацией по диагностическим центрам
ММ* ЛМ ПКС Хрящ Прогноз необходимости операции
Ч СП Ч СП Ч СП Ч СП Ч СП
A 0,77 0,76 0,63 0,91 0,47 0,85 0,58 0,86 0,81 0,83
B 0,86 0,85 0,6 0,88 0,82 0,75 0,66 0,83 0,91 0,66
C 0,66 0,78 0,33 0,93 0,77 1 0,54 0,77 0,86 1
D 0,78 0,38 0,47 0,88 0,49 0,75 0,53 0,9 0,94 0,66
E 0,86 0,76 0,66 1 0,59 1 0,7 0,83 0,79 1
* ММ - медиальный мениск, ЛМ - латеральный мениск, ПКС - передняя крестообразная связка, Ч - чувствительность, Сп - специфичность
A
до
-4---- B
079 ---*------- C
D
076 -#- E
0« i.M O.ifr ti.tt 0.« 1J№ 1.»
Рис. 3. Специфичность диагностики разрывово медиального мениска для 5 диагностихеских центров. Специфичность МРТ для центра «D» достоверно ниже по сравнению с центром «В».
во многих случаях возможности МРТ и КТ дискредитируются неправильным проведением диагностических исследований и некорректной интерпретацией полученных результатов. В этой связи большое значение приобретают вопросы оценки качества лучевой диагностики, в основе изучения которых лежат принципы «доказательной» медицины. Данная работа представляет возможности научно-обоснованного анализа эффективности работы службы лучевой диагностики на примере МРТ коленного сустава, которая постепенно становится
«золотым» стандартом неинва-зивной оценки коленного сустава (рис. 4). Согласно нашим данным, МРТ позволяет с высокой точностью (97%) определить необходимость артроскопического вмешательства на коленном суставе.
Однако предоперационная МРТ коленного сустава характеризуется высокой вариабельностью диагностической эффективности, которая, по оценкам разных авторов, составляет от 45 до 98% [7]. В настоящем исследовании также выявлены достоверные различия в точности диагностики повреждений передней
крестообразной связки и медиального мениска в разных диагностических центрах (38-85%). Основной причиной этого являются субъективные диагностические ошибки, обусловленные некорректной интерпретацией результатов МРТ. Согласно нашим данным, чаще всего имеют место недооценка МР-симптомов повреждения ПКС (рис. 5) и переоценка МР-симптомов повреждения медиального мениска (рис. 6), что обусловлено несоблюдением стандартов интерпретации томограмм. Согласно Magee и соавт. [8] чувствительность МРТ может быть повышена на 20% за счет использования четких диагностических критериев.
Согласно нашим данным МРТ продемонстрировала высокую частоту ложноотрицатель-ных результатов при оценке повреждений латерального мениска. При этом чувтсвительность МРТ варьировала по разным диагностическим центрам от 33 до 67%. Аналогичные данные были получены De Smet и соавт. [9]. В научной литературе отсутствует единство в объяснении этого факта. Традиционные случаи гипердиагностики повреждений менисков, обусловленные дегенеративными изменениями,
Саг. Т2-БИ Аргтроскопия
Культя ПКС Полный отрыв ПКС от бедра
Рис. 4. Полное совпадение результатов МРТ и артроскопии (полный разрыв передней крестообразной связки).
Гнперинтенси вной сигнал п опный субсиновиальны й
ОТ ИКС отрыв ПКС от бедра
Рис. 5. Недооценка повреждения передней крестообразной связки по данным МРТ.
Рис. 6. Переоценка степени повреждения заднего рога медиального мениска по данным МРТ.
межменисковыми или мениско-бедренными связками, не могут объяснять низкую чувствительность МРТ.
Существенным диагностическим ограничением МРТ остается высокая субъективность при оценке суставного хряща. Согласно нашим данным, во всех диагностических центрах, вне зависимости от типа аппарата и квалификации специалистов, точность МРТ не превышала 75%. Это обусловлено отсутствием четких МР-критериев оценки состояния хряща и недостаточностью стандартных МР-томо-грамм. Основные перспективы
ственное разрешение 3-Тесловой МРТ в сочетании с методиками картирования суставного хряща и прямой артрографии открывает новые перспективы в диагностике начальных стадий гонартро-за и контроле эффективности консервативного лечения.
Выводы
Предоперационная МРТ коленного сустава характеризуется высокой вариабельностью диагностической эффективности. Наиболее частыми причинами низкой точности МРТ являются ошибки интерпретации томограмм, а именно недооценка при-
в данной области связаны с разработкой методик картирования хряща (Т2-карты) и прямой МР-или КТ-артрографии (рис. 7).
Теоретическое предположение о том, что 3-Тесловая МРТ имеет существенные преимущества в диагностике повреждений внутрисуставных структур, не нашло достоверного подтверждения в настоящем исследовании. Высокопольная томография не может компенсировать недостаточную квалификацию врача-рентгенолога в области мышеч-но-скелетной рентгенологии или некорректное проведение МРТ. Вместе с тем, высокое простран-
Рис. 7. Прямая КТ-артрография коленного сустава, выполенная с использованием препарата йогексол. Суставной хрящ без признаков повреждения (черные стрелки). Определяется перелом надколенника (белая стрелка).
знаков повреждения ПКС и переоценка признаков повреждения ММ. С учетом высокой ценности МРТ как метода отбора пациентов на артроскопическую операцию, эта методика показана всем пациентам с симптомами повреждения внутренних структур коленного сустава. Основными условиями успешного применения МРТ является использование стандартизованных протоколов исследования и корректная интерпретация результатов. Наиболее перспективными направлениями развития лучевой диагностики повреждений суставов являются методики прямой КТ-и МР-артрографии с применением контрастных препаратов.
Литература
1. Миронов С.П., Орлецкий А.К., Цыкунов М.Б., Повреждения связок коленного сустава. -М, 1999. - 207 с.
2. Миронова З.С., Фалех Ф.Ю. Артроскопия и артрография коленного сустава. - М.: Медицина, 1982. - 111 с.
3. Сайт Американской академии хирургов-ортопедов -www.aaos.org
4. The value of clinical examination versus magnetic resonance imaging in the diagnosis of meniscal tears and anterior cruciate ligament rupture / Y. Kocabey, O. Tetik, W.M. Isbell et al. // Arthroscopy. - 2004. - Vol. 20, № 7. -P. 696 - 700.
5. Effectiveness of MR imaging in selection of patients for arthroscopy of the knee / P.W. Vincken, B.P. ter Braak, A.R. van Erkell et al. // Radiology. - 2002. - Vol. 223, № 3. -P. 739-746.
6. Терновой С.К., Синицын В.Е. Развитие компьютерной томографии и лучевой диагнос-
тики // Тер. архив. - 2006. -№ 1. - С.10-12.
7. MRI of the knee: how do field strength and radiologist's experience influence diagnostic accuracy and interobserver correlation in assessing chondral and meniscal lesions and the integrity of the anterior cruciate ligament? / W. Krampla, M. Roesel, K. Svoboda et al. // Eur. Radiol. - 2009. - Vol. 19, №6. - P. 1519-1528.
8. Magee T., Shapiro M., Williams D. MR accuracy and arthroscopic incidence of menis-cal radial tears // Skeletal Radiol. -2002. - Vol.31, № 12. -P. 686-689.
9. De Smet A.A., Graf B.K. Meniscal tears missed on MR imaging: relationship to meniscal tear patterns and anterior cruciate ligament tears // Am. J. Roentgenol. - 1994. - Vol. 162, №4. - P. 905-911.
Поступила 10.12.2008
