Отек костного мозга: патофизиология, дифференциальный диагноз и визуализация

Литературный перевод статьи:

Bone marrow edema: pathophysiology, differential diagnosis, and imaging.

Отек костного мозга: патофизиология, дифференциальный диагноз и визуализация.

Авторы статьи:  M. STARR, M. A. WESSELY, U. ALBASTAKI, C. PIERRE-JEROME & N. W. KETTNER.  Department of Radiology, Logan College of Chiropractic, Chesterfield, Missouri, USA; Institut Franco-Europeen de Chiropratique, Paris, France; Sahlgrenska-Molndal University Hospital, Gothenburg, Sweden.

Библиографическая ссылка на статью:  Starr AM, Wessely MA, Albastaki U, Pierre-Jerome C, Kettner NW. Bone marrow edema: pathophysiology, differential diagnosis, and imaging. Acta Radiol 2008;49:771 786.

Автор перевода: Шилова Марина Владиленовна, врач невролог. Перевод выполнен специально для Ассоциации специалистов медицины боли.

Тезис:

   Отек костного мозга (ОКМ) в последние годы стал предметом повышенного интереса в литературе. ОКМ ассоциируется с многочисленными патологиями и признается не только как значительный фактор возникновения боли, но и как патология, которая в некоторых случаях связана с неблагоприятным прогнозом течения заболевания. До сегодняшнего дня не было опубликовано подробных литературных обзоров по ОКМ. Нами был произведен поиск электронной литературы с помощью Internet-поисковика PubMed в период с января 1975 года по декабрь 2007 года. Основным параметром поиска был «отек костного мозга». Зарегистрировано более 800 работ на английском языке, в которых описано участие людей. Другие параметры выбора включали термины: «синдром», «транзиторный», «артриты», «инфекция», «отек», «новообразование», «ятрогенный», «радиационная терапия» и «воспалительный процесс». Отдавалось предпочтение более поздним статьям над ранними статьями на одну тему. Было собрано 106 журнальных статей, посвященных ОКМ и различным патологическим процессам. Содержащиеся в статьях данные были обобщены и сведены в единый формат. ОКМ может возникать при широком спектре патологий и их комбинациях, каждая из которых имеет различную визуализацию. Возникновение ОКМ может быть связано с ухудшением при некоторых патологиях. Этот обзор представляет собой всестороннее обсуждение различных патологических состояний, вызывающих или связанных с ОКМ. Дифференциальная диагностика с помощью соответствующих методов лучевой диагностики имеет жизненно важное значение для ведения пациентов и может способствовать как профилактике, так и замедлению прогрессирования заболевания при некоторых патологиях. Продолжение исследований в области визуализации ОКМ и связанных с ним заболеваний, а также влияние ОКМ на прогноз заболевания является оправданным.

Ключевые слова: костный мозг; отек; магнитно-резонансная томография (МРТ); скелетный, аппендикулярный

Norman W. Kettner, Department of Radiology, Logan College of Chiropractic, 1851 Schoettler Road, PO Box 1065, Chesterfield, MO 63100-1065, USA (tel. 1 636 227 2100 ext 1829, fax. 1 636 207 2429, e-mail. norman.kettner@logan.edu)

Принято к публикации 23 апрель 2008

Вступление

   До недавнего времени ОКМ не признавали причиной, вызывающей сильную боль или основным фактором развития заболевания (1, 2). В настоящее время ОКМ становится важной клинической проблемой из-за его влияния на формирование симптомов пациента и способности ОКМ ускорять прогрессирование определенных заболеваний. Дифференциальная диагностика с помощью соответствующего метода лучевой диагностики имеет жизненно важное значение для ведения пациентов и способствует профилактике или уменьшению прогрессирования заболевания при некоторых патологиях (2-5). Важно понимать широту заболеваний, при которых выявляется ОКМ, факторы риска этих заболеваний и роль визуализации в их дифференциальной диагностике. В то время как предыдущие обзоры (1, 2, 6, 7) ограничивали сферу действия ОКМ, мы представляем всестороннее обсуждение заболеваний, связанных с ОКМ.

Нормальный костный мозг

   Существует известная картина изменений костного мозга от младенчества до зрелого возраста (8, 9). Красный костный мозг или кроветворно активный костный мозг постепенно замещается желтым костным мозгом или кроветворно неактивным костным мозгом (6). В каждой длинной кости изменение красного костного мозга начинается в центральной части диафиза и распространяется от центра к периферии. Кроме того, трансформация костного мозга начинается в эпифизах одновременно с окостенением. При рождении весь костный мозг кроветворно активен (6, 8). В возрасте 1-10 лет большинство диафизов крупных длинных костей, а также кости черепа, содержат уже желтый костный мозг. В возрасте 10-20 лет большая часть костного мозга в конечностях – это желтый костный мозг. К 25 годам достигается картина костного мозга нормальная для взрослого человека (красный костный мозг содержится только в осевом скелете, грудине, ребрах и проксимальных отделах бедренной и плечевой костей) (8).

Отличительные характеристики Магнитно-резонансной томографии (МРТ)

   МРТ характеристики нормального костного мозга просты (Таблица 1) (6, 8, 9). У некоторых взрослых можно увидеть реконверсию желтого костного мозга в красный. Выглядит этот переконверсированный костный мозг достаточно неоднородно, что может привести к ошибочному мнению о наличии патологии (8).

Таблица 1. МРТ характеристики нормального костного мозга.

Общая информация и визуализация ОКМ

   При расположении на соседних участках с суставом ОКМ часто сопровождается болью или дискомфортом (2, 10 17). У большинства пациентов ОКМ локализуется в нижней конечности (18, 21). Если у пациента ОКМ находится в нижней конечности, то движение может быть дискомфортным, и, в некоторых случаях, невозможным (9, 11, 13, 14, 19, 22, 23).

   Боль, связанная с ОКМ, вероятно, вызвана раздражением или патологическим процессом сенсорных нервов в сосудисто-нервных пучках костного мозга (1). Раздражение происходит из-за увеличения внутрикостного давления (1) от 20-30 мм рт. ст. (2) до 50-90 мм рт. ст. (10). Патологический процесс может быть вызван опухолью, травмой или другими внешними факторами (1). ОКМ, вероятно, вызван синдромом капиллярной утечки, либо локальным изменением стенки капилляра (например, при травме, опухоли), либо повышенным внутрисосудистым давлением (1). Повышение внутрисосудистого давления может быть либо гиперемическим, от увеличения притока крови к костному мозгу, либо застойным, от снижения венозного оттока из костномозговой ткани (1).

     Хотя проявления сопутствующих патологий могут быть различными, проявление ОКМ достаточно постоянно. Отек в костном мозге не виден на обычной пленке или на компьютерной томографии (КТ). При скелетной сцинтиграфии увеличивается поглощение радионуклидов. МРТ идеально демонстрирует локальнное увеличение внеклеточной жидкости при ОКМ и подходит для дифференциальной диагностики от сопутствующего заболевания (24, 25).

     На МРТ ОКМ выглядит гомогенно, резких границ нет и не видны анатомические границы метафизарной хрящевой пластинки (6, 24) Патология может быть, как едва заметной, так и очевидной. ОКМ имеет промежуточный сигнал (больше, чем мышцы или диск) на Т1-взвешенном изображении (T1w) и высокий сигнал на Т2-взвешенном изображении (T2w) (9). При режиме жироподавления (FS), контрастированном изображении, и режиме STIR (Short Tau Inversion Recovery), ОКМ проявляется гиперинтенсивно по сравнению с нормальным костным мозгом (1, 6, 26). Хотя изображение с контрастом обеспечивает несколько лучший сигнал, чем STIR (26), STIR был рекомендован благодаря более низкой стоимости и отсутствию у пациента риска реакции с гадолинием (gadolinium). (1). Если есть объемное образование (например, опухоль, инфекция), отек начинается на периферии поражения; однако, дифференциация между ОКМ и первичным поражением может быть затруднена при стандартной МРТ (2). Диффузионно-взвешенная томография (Diffusion-weighted (DWI) и магнитно - резонансная спектроскопия (chemical shift-weighted (CSWI) быстро становятся важными методами в дифференциации между отеком внутри злокачественного очага поражения и интерстициальным отеком или отеком внутри доброкачественного поражения (27- 29).

Этиология ОКМ

В 2004 году HOFMANN et al. предложили систему категоризации заболеваний, связанных с ОКМ (2). Авторы признали эту категоризацию неполной и предложили более подробную классификацию в соответствии с этиологией (Таблица 2).

Таблица 2. Этиология ОКМ.

1) повреждения, вызванные травмой

• измененный стресс/биомеханика
• подошвенный фасциит
• ушиб кости/контузия/микроперелом
• стрессовый перелом
• перелом/компрессионный перелом
• внутреннее повреждение сустава
• остеохондральные повреждения сустава (osteochondral injuries (OCI))

2) дегенеративные поражения

• дегенеративные артропатии (degenerative arthropathy (OA))

3) воспалительные поражения

• артропатии воспалительного характера (серопозитивные, серонегативные)
• системное хроническое воспаление с фиброзом

4) Ишемические поражения

• синдром отека костного мозга (bone marrow edema syndrome (BMES)
• аваскулярный некроз (avascular necrosis (AVN)
• комплексный региональный болевой синдром (complex regional pain syndrome (CRPS)
• серповидноклеточная анемия (sickle cell anemia (SCA))

5) инфекционные поражения

• остеомиелит
• сепсис (septic (IA))

6) метаболические/эндокринные поражения

• болезни отложения кристаллов гидроксиапатита (hydroxyapatite deposition disease (HADD)
• подагра

7) Ятрогенные поражения

• местная хирургия
• лучевая терапия
• лекарственная/токсическая миелопатия
• болевой синдром, индуцированный ингибитором кальциневрина

8) опухолевые (и опухолеподобные) поражения

Посттравматические поражения

Измененный стресс / биомеханика

   Измененный или увеличенный механический стресс для кости, включая нарушенную биомеханику и дисфункцию сустава, является значительным источником ОКМ и боли (2, 30, 31). SLAVOTINEK et al. (32) обнаружили, что у значительного числа футболистов развился ОКМ лобковой кости размером более 2 см по завершении предсезонной подготовки.

   SCHWEITZER and WHITE (14) изменили биомеханику с помощью односторонних обувных вставок у здоровых добровольцев в течение 2 недель и обнаружили, что у подавляющего большинства развился ОКМ, и часто возникали боль или дискомфорт, в пронированной нижней конечности, контралатеральной нижней конечности или в обеих конечностях. Кроме того, боль или дискомфорт уменьшались, или исчезли сразу же после удаления односторонней вставки, а ОКМ уменьшался или исчезал в течение 2 недель нормальной ходьбы. YOCHUM и BARRY (15) сообщили о пациенте с болью в стопе, которую не удалось устранить инъекциями кортизона, с ОКМ, который получил ортопедическую коррекцию для улучшения биомеханики. В результате боль и ОКМ уменьшились. Наконец, GRAMPP et al. (31) сообщили об одностороннем ОКМ в левой руке у гольфиста, которая разрешилась после двухмесячной тренировочной паузы.

   ОКМ, возникший в результате повреждения из-за измененного напряжения, часто расположен субхондрально и имеет клинообразную форму (рис.1), основание клина расположено в месте наибольшего напряжения или нагрузки (2). Реже ОКМ проявляется неспецифической картиной (33). Участок ОКМ коррелирует с областью обширных микротрещин из-за многократного действия напряжения на кость.

   Рис. 1. Salter-Harris (Солтер-Харрис) I перелом дистальной части большеберцовой кости. МР - изображение голеностопного сустава демонстрирует сагиттальный срез T1w (A), сагиттальный срез STIR (B) и осевой срез STIR (C). У этого пациента отмечены два основных очага изменения интенсивности сигнала. В дистальной передней части большеберцовой кости, на пластинке роста, присутствует область низкой интенсивности сигнала (А) с незначительным увеличением интенсивности сигнала, отмеченным на STIR (Б). Отек костного мозга в этой области наводит на мысль о травме на пластинке роста, травме Salter-Harris type-1. Второй фокус изменения интенсивности сигнала (стрелка) отмечен на кубоиде, где вдоль задней поверхности the posteroplantar surface (В, С) расположена область умеренно повышенной интенсивности сигнала. Эта клиновидная область отека костного мозга, скорее всего, связана с изменением биомеханического напряжения, приложенного к этой области.

   ОКМ возникает из-за действия напряжения на кость при кэм-типе  синдрома бедренно - вертлужного соударения (импинджемент-синдром (cam-type femoroacetabular impingement syndrome)) и синдроме щелкающего бедра (snapping hip syndrome) (19). ОКМ был замечен у бегунов без клинических симптомов или патологии (34); однако он, вероятно, является предшественником перелома напряжения (4, 19, 21, 34). Также было высказано предположение, что ОКМ от напряжения - это проявление субклинического перелома напряжения (22). Раннее выявление этого типа ОКМ позволит начать раннее лечение и, возможно, предотвратить переломы напряжения (4, 21).

   ОКМ у пациентов с нарушенным сенсорным восприятием имеет важное клиническое значение, так как является индикатором повреждения при стрессе костной ткани (21). Единственными клиническими признаками такой травмы являются отек стопы и голеностопного сустава, связанный с нагрузкой, а иногда и ощущение небольшой боли (21). Раннее лечение этой травмы может предотвратить развитие нейрогенной артропатии и снизить частоту дегенеративных осложнений (21).

   ОКМ было выявлен в стопах и голеностопах бессимптомных волонтеров с неповрежденным сенсорным восприятием; однако было отмечено, что такие участки являются небольшими (менее1 см) или малозаметными по сравнению с так называемыми ‘клинически значимыми поражениями’ (35). Биомеханический стресс был предложенной этиологией для этого находки, если он не был связан со специфической патологией (например, остеоартритом).

Подошвенный фасциит

   ОКМ, связанный с подошвенным фасциитом, может быть вызван растягивающими или отрывающими силами, а не воспалением (36). Участок небольшой, очаговый и тесно связан с расположением подошвенной фасции. Однако, в отличие от ушиба кости, боль не проходит спонтанно в течение нескольких недель (1, 16, 18, 37, 38).

Ушиб / контузия / микроперелом

   Ушиб или контузия и микроперелом являются следствием травмы костей от прямого удара, сил, приложенных в поперечных направлениях, двух или более костей, плотно сжимающих друг друга, или от силы тяги во время авульсивного повреждения. Подробное обсуждение типов механизмов можно найти в другом месте (38).

   При ушибе/контузии кости на МРТ видны области ретикулярного тяжистого уплотнения (areas of reticular stranding) (снижение интенсивности сигнала на спин-эхо T1w, в области ОКМ). STIR-режим демонстрирует гетерогенное распределение отека (рис.2). ОКМ при действии компрессии обычно более обширен, чем при действии силы тяги (18). MR DWI считается лучшим методом определения тяжести ушиба кости, а высокий коэффициент диффузии может быть ранним показателем тяжелой травмы (1). На результатах МРТ микроперелом эхо от ушиба кости, кроме заметной гипоинтенсивной области, представляющий собой перелом непосредственно под субхондральной пластинкой на спин-эхо T1w. Линия микроперелома также может быть визуализирована на T2w, хотя она часто скрывается высоким сигналом ОКМ. На МРТ можно обнаружить отсутствие явного перелома или остеонекроза в каждом случае (39). При ушибе/контузии костей и микропереломе выявляется ОКМ и микротрещины трабекул при гистопатологическом исследовании (1, 2, 33).

   Рис. 2 Костный ушиб медиального большеберцового плато. МР-томография коленного сустава, коронарный срез, последовательность STIR. Умеренно большая область повышенной интенсивности сигнала (стрелка) отмечается относительно медиального плато большеберцовой кости, что указывает на отек костного мозга.

Стресс-переломы

   МРТ демонстрирует нерегулярную полосу сигнала низкой интенсивности на всех последовательностях (стресс-переломы) (19, 40) с окружающим ОКМ. Спонтанный остеонекроз коленного сустава (spontaneous osteonecrosis of the knee (SONK)) сейчас считается переломом субхондральной недостаточности. В рассматриваемом случае, ОКМ охватывает медиальный мыщелок бедренной кости, распространяется на уровень межмыщелковой вырезки, и считается более обширным, чем обычно прогнозируется при любом местном остеоартрозе (22).

   Некротическая область у пациентов с SONK обычно начинается в зоне первичной несущей нагрузки (2, 41). Субхондральная линейная область с низкой интенсивностью сигнала на T1w представляет собой трещину и некроз (2, 22, 41).

Перелом/компрессионный перелом

   Иногда переломы могут быть не видны на обычной пленке (рис.3), но обычно положительны при сцинтиграфии скелета и связанны с ОКМ в области красного костного мозга с большим количеством капилляров (6). На диффузно-смешанной томографии (DMI) ОКМ при доброкачественных и остеопоротических компрессионных переломах проявляется гипоинтенсивно к окружающему нормальному костному мозгу, при ОКМ от патологических компрессионных переломов сигнал гиперинтенсивный к окружающему нормальному костному мозга (28, 42).

   Рис. 3 Рентгенологически не выявленный перелом левой таранной кости. A. на боковой рентгенографии голеностопного сустава не обнаружено никаких аномалий, связанных с таранной костью. МРТ сагиттальной плоскости, T1w (B) и STIR (C) демонстрируют изменения интенсивности сигнала с участием таранной кости. B.  Область гетерогенной интенсивности сигнала отмечается вдоль передней стороны таранной кости, с небольшой неравномерностью вдоль верхней стороны таранной кости, связанной с тонкой серпингинозной низко-сигнальной линией. C. Большая зона увеличенной интенсивности сигнала замечена на передней поверхности таранной кости, который маскирует любые свидетельства дополнительных изменений интенсивности сигнала. Д. Сканирование костей демонстрирует заметное увеличение поглощения в том числе таранной кости (середина и передняя часть стопы также демонстрирует области повышенной активности, которые могут относиться к измененной биомеханике из-за аномалий в таранной кости).

Внутренние нарушения сустава

   Внутренние нарушения с суставным выпотом и внутренние нарушения при остеоартрозе (ниже обсуждается отдельно) в значительной степени связаны с ОКМ, особенно в суставе нижней челюсти (43). Пока ОКМ не связывали с внутренним расстройством, это нарушение было статистически связано со разрывами передней, медиальной, боковыми коллатеральными связками и латеральных менисков после травмы колена (18).

Остеохондральные повреждения (Osteochondral injuries (OCI)

   МРТ демонстрирует степень поражения хрящевых и костных структур (44). В целом, неровный, криволинейный перелом возникает на поверхности хряща и расширяется к кости вниз (45). Длина и ориентация этого перелома вариабельны; однако обычно ассоциирован с ОКМ (44). Обнаружение OCI может быть для врача важным ключом о других потенциальных травмах, обсуждаемых в других источниках (45), связанных с остеохондральными повреждениями.

Дегенеративные поражения
Дегенеративная остеоартропатия (Degenerative osteoarthropathy (ОА)

   МРТ может выявлять геоды, реактивный синовит, суставной выпот и видимый субхондральный ОКМ (рис.4)

   Рис. 4 Остеоартрит плечевого сустава. МР-томография, правое плечо, коронарный наклонный срез, последовательность STIR демонстрирует большие участки повышенной интенсивности сигнала в субхондральной области плечевой кости (стрелка), которые представляют собой большие субхондральные кисты из-за тяжелой дегенеративной болезни сустава. Существуют небольшие регионы гетерогенного увеличения интенсивности сигнала в той же области, что указывают на отек. Также отмечается большой медиальный остеофит и неравномерное уменьшение суставного пространства со смещением головки плеча вверх из-за разрыва сухожилия надостной мышцы.

   Гистологическое исследование ОКМ показывает интерстициальный отек, небольшие области остеонекроза, большие области фиброза и рубцевания, а также линии костной реструктуризации, которые предполагают активное костное ремоделирование (11, 46). Одна группа авторов (47) сообщает об отсутствии отека при гистологическом исследовании; однако определение ОКМ, используемого в этом случае, требовало наличие набухших жировых клеток и начинающуюся дегенерацию жировых клеток в дополнение к фактическому наличию интерстициального отека. Это определение, вероятно, исключает документальное подтверждение только отека. Другая группа авторов (48) указывает, что гистологический диагноз отек несколько непродуманный, и добавляет, что режимы жироподавления T2w и STIR, вероятно, более чувствительны к тонким изменениям во внеклеточном содержании воды. Особо следует отметить важность наличия сигнала ОКМ. Степень и тяжесть сигнала ОКМ была статистически связана со степенью и тяжестью утраты хряща (48, 49). ОКМ был отмечен на МРТ у 60% пациентов с суставным дефектом хряща, подтвержденным с помощью артроскопии (48) и был статистически связана с аномалиями хряща, видимыми на МРТ (17). Наличие признаков ОКМ и субхондральных кист могут со временем изменяться (16), и, когда эти находки расположены в тесном контакте, эти изменения взаимосвязаны между собой (50, 51). ОКМ статистически был связан с болью с ограничением движений, радиографическим подтверждением тяжести ОА (с использованием системы классификации Kellgren-Lawrence) и увеличением скорости прогрессирования ОА (2, 3, 5, 6, 17, 46, 52). Однако, другие исследования (51, 53) показывают, что ОКМ статистически не был связан с болью, тугоподвижностью, или баллами Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis (WOMAC). Есть или нет признаки ОКМ, связанные с симптомами пациента, очевидно, что визуализация ОКМ играет определенную роль в проявлении и клиническом течении ОА. Даже было предложено считать признаки ОКМ частью количественной и полуколичественной оценки прогрессирования и лечение ОА (17, 54).

Воспалительные поражения

Воспалительные артропатии

   Каждая артропатия проявляет ОКМ как шаблон, который можно легко узнать на MRТ или сцинтиграфии. При ревматоидном артрите (rheumatoid arthritis (RA), ОКМ соответствует месту прикрепления капсулы и выявляется в сочетании с внутрикапсулярным отеком (55, 56). ОКМ при спондилоартропатиях (spondyloarthropathies (SpA) включает синовит, акне, пустулез, гиперостоз и остеит (SAPHO синдром) (57), наблюдается только во время воспалительной фазы и обычно одновременно с фокальным экстракапсулярным отеком. При RA и SpA ОКМ параллелен распределению ткани воспалительного процесса (58 - 60); однако, он не коррелирует с юкста -  артикулярным остеопорозом (59). Кроме того, местоположение ОКМ может точно прогнозировать локализацию будущих костных эрозий (55, 61-63). Некоторые авторы считают ОКМ - «предварительное эрозивное» поражение и отмечают шестикратное увеличение вероятности развития эрозии, если ОКМ присутствует при первоначальном диагнозе (62, 64). При анкилозирующем спондилите (ankylosing spondylitis (AS) ОКМ подтвержден гистологически и, как было замечено, отек должен присутствовать более чем 30% площади поверхности, прежде чем он будет обнаружена на T1w, T2w и режиме величины турбоинверсионного восстановления (turbo inversion recovery magnitude (TIRM) (65). Предполагается, что DWI и динамическое изображение с усилением контраста (dynamic contract-enhanced imaging (DCEI) более точны в локализации сигнала ОКМ в AS чем другие формы изображений (66). Для AS ОКМ не связан с системными уровнями воспалительных маркеров (67); однако было отмечено, что признаки ОКМ могут присутствовать в анкилозированных крестцово-подвздошных суставах, и предполагается, что этот сигнал указывает на продолжающуюся воспалительная активность (68). ОКМ при псориатическом артрит (psoriatic arthritis (PsA) может быть энтезиальным (расположение рядом с местом прикрепления связок, сухожилий или фасций) или субхондральным (56). Скелетная сцинтиграфия и биопсия указывают, что ОКМ присутствует только во время острого лихорадочный период болезни Стилла, развившейся у взрослых (adult-onset Still’s disease (AOSD). МРТ при AOSD отражает стандартный шаблон ОКМ.     Прогрессирование заболевания и управление болезнью также различаются в зависимости от типа артропатии. ОКМ при RA указывает на то, что ожидается быстрое прогрессирование болезни (60, 64, 69-72). В действительности, много случаев анализировалось системами the Outcome Measures in Rheumatology Clinical Trials (OMERACT) Rheumatoid Arthritis MRI Score (RAMRIS) и the DCEI Relative Enhancement Rate (RER) для оценки ответа на лечение, все имеют элементы, связанные с ОКМ (69, 71, 72).

     TOTTERMAN считает, что сосуды, участвующие в возникновении ОКМ при РА и PsA, являются незрелыми и не имеют нормальной сосудистой стенки, очень похожие наблюдаются при неопластических процессах, и эти сосуды содержат высокие уровни сосудистого эндотелиального фактора роста (56). Совсем недавно был предложен еще один механизм с использованием признаков ОКМ при RA. Эта гипотеза заявляет, что нарушения в костном кортексе позволяют воспалению проникать через кортикальный барьер и вызывать воспалительный ответ в костном мозге, вызывающий локальное увеличение объема жидкости (70). Как только эта воспалительная реакция инициирована, медиаторный каскадный эффект отвечает за развитие эрозии RA, как из субхондральной так и из синовиальной поверхности кости (64).

Системное хроническое воспаление с фиброзом

   Примечательно, что ОКМ может быть ассоциирован с системными заболеваниями, вызывающими хроническое воспаление и фиброз (73). Такие заболевания включают воспалительные артриты (обсуждались ранее), синдром эозинофилии-миалгии (74), эозинофильный фасциит (74), и прогрессирующий системный склероз или склеродермия (75).

Ишемические поражения

   В главном, патофизиология этих поражений очень похожа. Во всех случаях в вовлеченной кости появляются признаки ишемии; однако причины и/или продолжительность ишемии дифференцирует одно заболевание от другого.

Синдром отека костного мозга (СОКМ (BMES))

   СОКМ - это самокупирующийся клинический синдром, у которого в литературе множество терминов, включая альдодистрофия, преходящий остеопороз и преходящий СОКМ. Существует также форма СОКМ, которая повторяется в различных источниках, и которая называется миграционный или меняющийся остеопороз, меняющийся ОКМ или миграционный СОКМ.

   Есть новое мнение, что использование слово «остеопороз» при описании этого заболевания неуместно, потому что гистологический анализ образцов ткани не показывает потери костной ткани и иногда обнаруживается ее прибавление (2, 11). Только в одной статье (12) говорится о том, что переходный остеопороз должен оставаться названием этой болезни, поскольку у всех трех пациентов в исследовании был системный остеопороз; хотя критерии отбора пациентов с системным остеопорозом были нарушены. Остаются некоторые разногласия относительно того, является ли ОКМ самостоятельным заболеванием или представляет собой раннюю стадию аваскулярного некроза (AVN) (2, 13). Однако, очень мало случаев, когда-либо прогрессирующих в AVN (13), и не во всех случаях AVN связан с ОКМ (19, 22), что предполагает возможность неправильной классификации.

   СОКМ редко поражает верхнюю конечность, и редко встречается у детей (76). Классический пациент с СОКМ – это 30-60-летний мужчина с болью в несущей нагрузку кости от одного сустава или, реже, в одной и той же области билатерально. У беременных женщин в возрасте 20-40 лет в третьем триместре также может быть СОКМ; однако их боль возникает только в нижних конечностях и обычно является двусторонней (23, 77). Соотношение между мужчинами и женщинами составляет 3:1. Самые распространенные локализации СОКМ - это бедро, колено, стопа и лодыжка. Одно исследование отметило, что 30% пациентов испытали чрезмерное увеличение активности, предшествующее появлению симптомов (10). Картина заболевания имеет предсказуемой характер, начинается с быстрого обострение боли, часто с ограничением физических возможностей, нетрудоспособностью, длится около 1 месяца, после чего пациент испытывает плато симптомов около 2 месяцев. После плато симптомы медленно регрессируют и результаты визуализации демонстрируют отсутствие патологии (10, 76, 78).

   Некоторые авторы (19, 22) отмечают, что естественное развитие СОКМ не похоже на развитие стрессового перелома и предлагают внести изменения в описание биомеханики, как, вероятно, и в этиологию.

   Другие авторы (79) утверждают, что этиологией СОКМ является ишемия и выдвигают теорию возникновения внутрикостного тромбоза, протекающего без клинических симптомов и достаточно длительного, чтобы вызвать некроз адипоцитов и истощение гемопоэтических клеток. Когда поток крови возобновляется, реактивная гиперемия с вазодилатацией между некротическими жировыми клетками и повышенная перфузия считается причиной BME и боли.

   Подробные гистологические данные костного мозга включают диффузный отек, расширенные сосуды, расширенные мозговые синусы вблизи поверхностей кости, клеточную фрагментацию жирового костного мозга с более крупными липидными кистами и жировыми вакуолями в расширенных синусах и интерстиции. Костные гистологические находки включают ленты непрерывного неминерализованного остеоида, покрывающего трабекулярные поверхности, редкие пустые лакуны, незначительную остеокластическую резорбцию и отсутствие микроразрушения (11). Отсутствие остеокластической активности и невозможность найти микротрещины на гистологическом образце свидетельствуют против травматической/биомеханической теории, предложенной некоторыми авторами (19, 22), и именно поэтому мы классифицировали СОКМ как ишемическое поражение. Уровни остеоида в норме или выше нормы с умеренным или средним уменьшением среднего максимальное содержание гидроксиапатита (10, 11, 76).

   На МРТ видны стандартные характеристики изображения ОКМ в течение 48 часов после появления симптомов (рис.5) и разрешаются, в среднем, через 6-8 месяцев. Ангиография указывает на отсутствие нарушения артериального кровообращения; однако часто присутствует артериальная дилатация (10, 11).

   Рис 5. Синдром отека костного мозга. МРТ таза, корональные срезы, последовательности STIR, выполнялись через 3 месяца. A. Обратите внимание на высокую интенсивность сигнала в костном мозге левой головки бедренной кости, шейки и проксимальном диафизе бедренной кости, дистальнее от межвертельной области. Эта картина усиленного сигнала в костном мозге соответствует отеку в мозговой полости. Существует также умеренный выпот в тазобедренном суставе. На изображении 5B, выполненном через 3 месяца после рисунка 5A, обратите внимание на резкое уменьшение интенсивности высокого сигнала при почти нормальном внешнем виде
медуллярной полости ранее затронутых областей.

   В основном, нет никаких особенностей в клинических лабораторных показателях. Изредка может быть умеренное увеличение СОЭ или экскреция с мочой кальция, фторида, и гидроксипролина.

   Мигрирующая форма СОКМ имеет непредсказуемые характеристики, предпочитает нижнюю конечность. Хотя большинство пациентов испытывают несколько рецидивов в течение первых 2 лет, у некоторых пациентов рецидивы возникали после более чем 2 лет, без симптомов. При мигрирующих СОКМ часто обнаруживают увеличение сывороточной щелочной фосфатазы и гипофосфатемию (10). Клинические и визуальные результаты пациентов с миграционным СОКМ показывают некоторое сходство с пациентами с комплексным региональным болевым синдромом (complex regional pain syndrome (CRPS) (13). Из-за этого некоторые авторы (2, 12, 13) предлагают теорию, что мигрирующая СОКМ - отдельная форма и отличается от немигрирующей формы, и может иметь различный патофизиологический триггер.

Аваскулярный некроз (Avascular necrosis (AVN))

   AVN является самокупирующимся заболеванием, вызывающей диапазон костных изменений от умеренных до значительных. Идиопатический AVN встречается у пациентов старше 55 лет и более распространен у женщин. Вторичный AVN встречается у пациентов от 20 до 60 лет. Эпидемиология вторичного AVN аналогична ишемическому процессу, описанному выше для СОКМ. Факторы риска для AVN хорошо известны (13, 80) (таблица 3). Некоторые авторы полагают, что первые симптомы AVN часто возникают благодаря сопутствующему СОКМ (13, 41, 80) и, следовательно, следует паттерну, сходному СОКМ. Другой автор (19) предполагает, что ОКМ никогда не предшествует AVN (обсуждается ниже). Другая гипотеза заключается в том, что ОКМ является указанием на некоторые воспалительные изменения в некротическом процессе (16).

Таблица 3. Факторы риска для аваскулярного некроза (ANV)

• Лечение кортикостероидами, глюкокортикоидами или интерфероном
• Алкоголизм
• Беременность
• Ранняя конверсия красного костного мозга в желтого костный мозг
• Повреждение ростковой зоны, видимое на простой пленке
• Панкреатит
• Стеноз сосудов
• Жировая эмболия

   Рентгенографическое изображение и патофизиология AVN аналогичны ранее описанным для СОКМ, но обладают некоторыми важными различиями. При AVN характерна длительная ишемия (79), вызывающая костный некроз в дополнение к некрозу костного мозга. Костный некроз вызывает периферическую реактивную границу, видимую на T1w и T2w МРТ в качестве полосы с низкой интенсивностью сигнала, окруженной фокальной периферической отечной областью (Рис.6), который обычно намного меньше, чем при СОКМ (2, 16, 19, 22, 79, 80). При вторичном AVN, некротическая область может быть либо субхондральной, либо расположенный в центре. Центральные некротические поражения обычно оказываются значительно большими, чем субхондральные поражения (2). STIR-изображение считается наиболее чувствительным для ОКМ, связанного с AVN (16).

   Рис. 6. Аваскулярный некроз головки бедренной кости. МР-томография бедра, сагиттальная плоскость, изображение T2w демонстрирует область увеличенной интенсивности сигнала в субхондральной кости. Представлен отек костного мозга. Прямо перед высоким сигналом отмечается полоса низкого сигнала. Неравномерность также присутствует вдоль кортикальной поверхности из-за частичного коллапса суставной поверхности.

   Было обнаружено, что ОКМ имеет значимую взаимосвязь с болью в бедре у пациентов с AVN (19). Присутствие ОКМ при визуализации статистически связаны с ухудшением боли в бедре (16). Аналогичным образом, объем ОКМ при визуализации значительно коррелирует с объемом некроза при наблюдении (16).

Комплексный региональный болевой синдром (radiographic appearance (CRPS))

   CRPS ранее упоминалась как атрофия Судека, рефлекторная симпатическая дистрофия (sympathetic dystrophy (RSD), альгонейродистрофия, и каузалгия. Симптомы непрерывной диффузной, жгучей боли, сенсорно-моторные изменения и трофические нарушения сначала возникают в одном суставе и могут, в хронических случаях, распространиться на всю конечность (13). Симптомы обычно возникают после травмы сустава или конечности, о которой идет речь, и диагноз часто ставится на основании клинических результатов после всестороннего клинического анализа (2, 13). Средний возраст пациентов составляет 42 года, а соотношение мужчин и женщин составляет 1: 3.

   Прогрессирование CRPS включает три этапа: 1) острый, теплый или воспалительный; 2) дистрофический; и 3) атрофический. Результаты МРТ диффузного ОКМ с обеих сторон сустава (2), сопровождается периартикулярным отеком мягких тканей, с или без суставного выпота, присутствуют примерно у половины всех пациентов на 1-й стадии CRPS (13, 81).

Серповидноклеточная анемия (Sickle cell anemia (SCA)

   ОКМ также ассоциируется с острым инфарктом костного мозга у пациентов с гомозиготной SCA (82, 83). Фокальный ОКМ присутствует в костях,  окружающих болезненный сустав.

Инфекционные поражения

Остеомиелит

   Симптомы и клинический профиль пациентов с инфекционным поражением кости различаются в зависимости от типа инфекции (73). Хотя ОКМ всегда ассоциируется с первичным остеомиелитом (22), соотношение объем-поражение может быть довольно изменчивым (20).

   Костные инфекции могут быть экссудативными и/или некротическими (Таблица 4). При экссудативной костной инфекции ОКМ и незначительное кровотечение вызвано артериокапиллярной конгестией. У этих пациентов важно провести дифференциальную диагностику (с помощью истории болезни и/или аспирации костного мозга). ОКМ при желатинозной трансформации костного мозга, такой же как у пациентов с тяжелыми случаями недоеданием и потерей белка (например, при ВИЧ инфекции и у пациентов с нервной анорексией) (73). При некротической костной инфекцией, ОКМ вызван механизмами ишемии, аналогичными ранее рассмотренными для СОКМ (73). На МРТ обычно видна масса инфицированной ткани, окруженная типичными признаками ОКМ (9, 73) (Рис.7).

Таблица 4.  Эксудативные и некротические инфекции, вызывающие ОКМ

Эксудативные

• Staphylococcus aureus
• Group A Streptococcus
• Tuberculosis

Некротические

• Staphylococcus
• Streptococcus
• Tuberculosis
• Salmonella typhi (typhoid fever)
• Coxiella burnetii (Q fever)

   Рис. 7. Остеомиелит пяточной кости. МР-томография голеностопного сустава, сагиттальной плоскости, T1w (A) и с жироподавлением T2w (B) последовательности. A. Область нерегулярной интенсивности промежуточного сигнала, указывающая на отек, расположена вдоль субхондральной области пяточной кости. В мягких тканях рядом с этой областью находится фокус промежуточного сигнала, который сглаживает подкожный жир и связан с небольшим втягиванием кожи. B. Отмечена гетерогенная область повышенной интенсивности сигнала, указывающая на отек, с участием нижней трети пяточной кости вдоль ее передней половины. Также отмечено, что кортекс по нижней части пяточной кости затронут и что высокая интенсивность сигнала распространилась в мягкие ткани с вдавлением в коже, окружающей эту область. Это связано с развитием язвы и развитием остеомиелита пяточной кости.

Септический или инфекционный артрит (Septic or infectious arthritis (IA)

   IA имеет спектр изображений. С одной стороны, МРТ может выявить периартикулярный ОКМ и сопутствующие изменения хряща, суставной капсулы,  мягких тканей. С другой стороны, МРТ выявляет только периартикулярный ОКМ. В таком случае окончательный диагноз должен быть поставлен с помощью клинических данных и лабораторных исследований, включая синовиальную биопсию и биопсию культур (84, 85). Независимо от МРТ изображения во время лечения, клинические симптомы обычно регрессируют гораздо быстрее, чем признаки ОКМ на МРТ, и было отмечено, что данные МРТ могут помочь определить, когда можно прекратить лечение (86).

   Симптомы могут быть похожими на симптомы в ранней стадии СОКМ, затрудняя постановку диагноза. При игольной аспирации обычно получают мутную и/или гнойную синовиальную жидкость. Культивирование синовиальной жидкости в крови даст положительные результаты в 50-60%; однако, количество белых кровяных клеток синовиальной жидкости превышено - 50 000 клеток / мм³, при преобладании нейтрофилов, что наводит на мысль об IA (84).

Метаболические / эндокринные поражения

Болезни отложения кристаллов гидроксиапатита (Hydroxyapatite deposition disease (HADD)

   HADD ассоциируется с ОКМ в месте прикрепления патологического сухожилия, независимо от наличия кортикальной эрозии (87-89). Хотя конкретная причина неизвестна, существуют две гипотезы для патофизиологии. Одна из них включает воспалительный ответ к микроскопическим отложениям гидроксиапатита в кости. Вторая – локальное увеличение васкуляризации вследствие местного воспаления (87, 88).

Подагра (Gout)

   ОКМ ассоциируется также с наличием внутрикостный тофусов у пациентов с подагрой (90). Хотя нет прямой причины для ОКМ, возможно, что тофус развивается в кости из-за локальных изменений в капиллярной проницаемости, которая, в конечном счете, вызывает ОКМ.

Ятрогенные поражения (Iatrogenic)

Местная 1

   Любая местная хирургия костной, хрящевой или мягкой ткани может вызвать воспалительный ответ, вызывающий ОКМ продолжительностью 6-12 месяцев после операции (2, 91). Возможно, что этот локальный ОКМ значительно способствует послеоперационной боли пациента. Поэтому ОКМ взаимосвязан с быстрым прогрессированием при некоторых патологиях, возможно, что он также может указывать на худший послеоперационный прогноз.

Радиотерапия (Radiotherapy)

   ОКМ и миелоидное истощение костного мозга (с замещением на жировую ткань) - оба связаны с лучевой терапией. ОКМ считается относительно быстрым изменением и, как известно, после радиотерапии возникает остро (в рамках 1-14 дней) (92). Он не выявляется через 21 день после лечения (93). К сожалению, из-за геморрагии и/или жировой инфильтрации, вызванными излучением, ОКМ часто не очень хорошо визуализируется на изображениях T1w и/или T2w (92). В действительности, количественные измерения облученного костного мозга на T1w непрерывно увеличиваются по сравнению с первыми 2 месяцами после лечения (92, 94). ONU и др. (92) сделали заключение, что визуальная оценка T1w и T2w изображения имеют низкую чувствительность к отеку после лучевой терапии, и предложили количественное сравнение с базовым уровнем до лечения как более точный метод для изображений T1w и T2w. Облученный костный мозг может быть гиперинтенсивным на STIR-взвешенном изображении вплоть до 3 недель после терапии и усиливается в течение 14 дней после лучевой терапии (с последующим постепенным снижением усиления за несколько недель) (93, 95).

Тяжелая лекарственная или токсическая миелопатия (Severe drug-induced or toxic myelopathy)

   Лечение хронических миелопролиферативных расстройств (ofchronic myeloproliferative disorders (CMPD) может вызывать серьезные лекарственные или токсические миелопатии. Лекарства, которые, как известно, вызывают это состояние включают бусульфан, гидроксимочевину и интерферон. В дополнение к изменениям клеточности и нарушению созревания клеток костного мозга, эти лекарства могут вызвать желатинозный (или белковый) ОКМ с сетями ретикулярных волокон (96).

Болевой синдром, индуцированный ингибитором кальциневрина (Calcinurin inhibitor pain syndrome (CIPS)

   CIPS - это термин, используемый для СОКМ-подобного синдрома, возникающий как побочный эффект у реципиента в послетрансплатационном периоде, получающего ингибиторы кальциневрина (то есть, циклоспорин и такролимус) для иммуносупрессии (97, 99). Подавляющее большинство пациентов с CIPS - почечные реципиенты; однако, в нескольких редких случаях документально подтверждены трансплантации других органов (97, 99).

   Симптомы аналогичны симптомам СОКМ; однако, симптомы возникают только в нижних конечностях и почти всегда двусторонние, симметричные. Боль возникает в период от 3 недель до 14 месяцев после трансплантации, и может длиться 3 -18 месяцев. Уровни циклоспорина или такролимуса обычно (но не всегда) у этих пациентов повышены, а снижение плазменных уровней ингибитора кальциневрина часто приводят к уменьшению боли. В большинстве случаев боль стихает в течение 2 недель после прекращения приема ингибиторов кальциневрина. Точная патофизиология CIPS неизвестна. Одна из гипотез заключается в том, что ингибиторы кальциневрина вызывают сосудистые нарушения в костях, которые увеличивают перфузию и проницаемость (99). Вторая, аналогичная гипотеза гласит, что сосудосуживающие и нейротоксические эффекты ингибиторов кальциневрина как-то вносят свой вклад в ОКМ (98).  МРТ выявляет типичный ОКМ, который является двусторонним и симметричным.

Опухолевые (и опухолеподобные) поражения

   ОКМ можно найти в сочетании с различными доброкачественными и злокачественными новообразованиями, но чаще связан с доброкачественными поражениями (100). В таблице 5 перечислены некоторые первичные костные неопластические процессы (1, 20, 101-104). ОКМ также связан и с метастатическим процессом (20, 29, 42).

Таблица 5. Первичные костные новообразования, связанные с ОКМ

Доброкачественные

• Остеоидная остеома
• Остеобластома
• Эозинофильная гранулема
• Хондробластома
• Хондрома
• Аневризмальная костная киста
• Гигантоклеточная опухоль
• Остеохондрома
• Внутрикостная липома
• Простая костная киста
• Доброкачественная фиброзная гистиоцитома
• Хромоксимоксидная фиброма
• Фиброзная дисплазия
• Неоссифицирующая фиброма
• Остеома

Злокачественные

• Остеосаркома
• Саркома Юинга
• Лейкемия (все и Неходжкинские лимфомы)
• Хондросаркома
• Плазмоцитома
• Злокачественная фиброзная гистиоцитома
• Лимфома
• Лейомиосаркома
• Саркома клеток шпинделя

   ОКМ, связанный с остеоид остеомой (OO), вызывается опухоль-ассоциированными воспалительными медиаторами (включая простагландин E2) и присутствует у более чем 60% пациентов с ОО (7, 100, 105). Считаются, что ОКМ, связанный с другими опухолями, обусловлен разрушением трабекул и локальным воспалением (1, 7).

   При лейкемии (рис.8) у пациентов в возрасте до 10 лет более вероятно, будет развиваться ОКМ, в то время у пациентов в возрасте старше 10 лет с большей вероятностью разовьётся AVN (101).

   Рис. 8. Лейкемическая инфильтрация правой половины таза. МР-томография таза, корональная T2w-визуализация демонстрирует большую область увеличенной интенсивности сигнала в правой подвздошной и седалищной костях. Сигнал гетерогенный, с высоким сигналом, представляющим отек костного мозга. Отмечено отсутствие существенных костных расширений. Кора в надвертлюжной области истончена, присутствует усиленная интенсивность сигнала в смежных боковых структурах мягких тканей (над стрелкой), что указывает на вовлечение мягких тканей в это поражение.

   ОКМ может встречаться рядом с аневризмальной кистой кости (aneurysmal bone Cyst (ABC)) без признаков перелома (20, 103). Поскольку высокие уровни простагландина связаны с перитуморальным ОКМ, SLAVOTINEK и др. (103) предполагают, что простагландин может быть связан с появление ОКМ при ABC. Дифференциация между неопластической массой и ОКМ имеет жизненно важное значение для хирурга, ответственного за удаление опухоли. В некоторых случаях граница опухоли хорошо определена на МРТ; однако многие случаи становятся проблемой как для радиолога и, так и для хирурга (100).

   NARITA et al. представил случай 12-летний мальчика с остеобластомой в затылочной кости и то, что, казалось, было ОКМ с участием приблизительно одной трети свода черепа (106). Была выполнена операция по удалению только остеобластомы, признаков неопластических клеток в краевой зоне при удалении фрагментов костей черепа не было. Окружающий ОКМ постепенно разрешился без лечения.      

   В одном из исследований (20) показано, что, когда объем ОКМ увеличивается (относительно размера первичного поражения), вероятность того, что это поражение доброкачественное или не неопластическое, тоже повышается. В данный момент, DWI и CSWI быстро становятся отличными инструментами для дифференциации доброкачественных и злокачественных/метастатических заболеваний. На CSWI нормальный костный мозг, ОКМ и доброкачественные поражения имеют последовательную и значительную потерю интенсивности сигнала (>20%), тогда как метастатические поражения увеличиваются в интенсивности сигнала или, если это происходит, отмечается только небольшая потеря интенсивность сигнала (<20%) (100). Это позволит улучшить обнаружение метастатических повреждений. Для DWI сигнал внутри массы мягкой ткани гиперинтенсивный, тогда как интерстициальный отек гипо- или изоинтенсивный. Существует несколько форм DWI. Диффузионно взвешенные сверхбыстрые одноимпульсные (single shot) эхо-планарные последовательности имеет 95%-ную специфичность для дифференциации метастатической болезни от ОКМ, и несмотря на то, что он имеет низкий уровень чувствительность (42%), это может быть очень полезно в сочетании с другими формами изображений (42).

Заключение

   Недавно ОКМ заинтересовал врачей как источник возникновения боли, а также как часть патофизиологического процесса для многих заболеваний. Точная дифференциальная диагностика первичной патологии необходима для надлежащего ведения пациентов. Данные визуализации (изображений) имеют жизненно важное значение для дифференциальной диагностики, и МРТ - самый ценный инструмент для дифференциации причины возникновения ОКМ. ОКМ при различных патологических процессах может иметь различные клинические симптомы и МРТ проявления. Также, различные процессы могут быть лучше визуализированы на разных последовательностях импульсов. STIR и позже появившийся DCEI, проявили очень высокую чувствительность к небольшим изменениям в содержании воды в костном мозге. CSWI и DWI быстро становятся незаменимыми для визуализации ОКМ, индуцированного неопластическим процессом и исследование чувствительности и специфичности комбинации двух исследований могут продемонстрировать лучшие результаты, чем каждый в отдельности.

   ОКМ действует одновременно с аваскулярным некрозом (AVN), ревматоидным артритом (RA), спондилоартропатиями (SpA) или дегенеративными артропатиями (OA) и это ускоряет прогрессирование заболевания, измененный стресс или биомеханика может вызывать развитие ОКМ, и, возможно, что соответствующая визуализация и продолжение клинических исследований может привести к замедлению прогресса и, возможно, даже предотвращению этих патологий.

   Полную величину боли, которую генерирует ОКМ, или связанных с ОКМ заболеваний и его роль в прогрессировании этих заболеваний еще предстоит установить, и необходимы исследования в этой области. Работа, которая идентифицирует лучший метод МРТ для изучения ОКМ, только начинается и, вполне возможно, что различные патологии лучше всего визуализируются с помощью различных технических методов. Полный спектр заболеваний связанный с ОКМ, еще не полностью изучен.