Результаты использования отечественного компьютерного томографа «Атрисс» в диагностике редких и частых заболеваний стоп и голеностопных суставов

Введение и методы

Согласно статистическим данным Министерства Здравоохранения России, в 2020 году, удельный вес травм нижних конечностей составил 33,2% от всех возможных травм, а в структуре общей заболеваемости населения на долю болезней костно-мышечной системы приходилось 7,6%, а количество травм составило 5,2% [1].

Повреждения стопы и голеностопного сустава приводят к ограничению мобильности человека, что может сказаться на его трудоспособности и качестве жизни. Помимо травм в клинической практике часто встречаются деформации стоп, такие как продольное и поперечное плоскостопие, вальгусная деформация первого пальца стопы и другие. Плоскостопие встречается чаще других патологий и варьирует по данным литературы от 5% до 60% [2]. Такой широкий диапазон заболеваемости связан с высокой погрешностью диагностики и отсутствием единых критериев статистической обработки данных.

Основным методом лучевой диагностики костной патологии стопы и голеностопного сустава считается рентгенография, выполненная под нагрузкой или без неё, в различных проекциях, в зависимости от цели исследования. В России «золотым стандартом» выявления продольного плоскостопия является классическая рентгенография стоп под нагрузкой в боковой проекции [3]. Для определения степени плоскостопия проводятся измерения, которые строятся на основе двухмерного изображения свода стопы, тогда как с анатомической точки зрения свод представляет собой трехмерную модель. Таким образом, данный метод измерения угла свода стопы не позволяет достоверно оценить истинную степень опущения свода.

Мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ) позволяет визуализировать костные структуры в трех плоскостях, однако данный диагностический метод по информативности может быть использован только в качестве дополнительного метода. При выполнении исследования пациент находится в положении лежа на спине. Так как осевая физиологическая нагрузка является основным диагностическим критерием оценки любой ортопедической патологии стопы, то ученые уже пытались решить эту проблему путем имитации нагрузки [4]. К стопам пациента устанавливали площадка, оказывающая компрессионное воздействие, равное его весу. Однако, при такой методике исследования, нагрузка приходится в основном на задние отделы свода стопы, оставляя интактными передние отделы, функционирование которых в первую очередь обеспечивают мышцы, и которые также играют ведущую роль в формировании свода.

Цель исследования: оценка возможностей отечественного специализированного конусно-лучевого компьютерного томографа (КЛКТ) в диагностике заболеваний стоп и голеностопных суставов.

Таким образом, в ходе изучения диагностических возможностей специализированного КЛКТ мы пришли к выводу, что патология стопы и голеностопного сустава является актуальной проблемой, а существующие методы её диагностики - несовершенны.

Материал и методы. Первым шагом на пути к решению этой проблемы стала разработка нового аппарата «Атрисс» для проведения рентгеновской компьютерной томографии стоп в положении стоя на двух ногах с равномерно распределенной нагрузкой. Авторами данной разработки являются сотрудники отечественной научно-исследовательской производственной компании «Электрон». Впервые подобный аппарат и метод были представлены в России на 27-й международной выставке «Здравоохранение-2017» в рамках экспозиции Минпромторга России [5].

Главной особенностью этого аппарата является то, что исследование проводится в физиологическом положении пациента стоя, что дает возможность оценить не только весь спектр сопутствующей патологии, но и провести морфометрию. С появлением данного аппарата стала возможна визуализация взаимного расположения суставов стопы и голеностопного сустава, определение истинных параметров костей, выявление патологий различного генеза - и все это при физиологичной осевой нагрузке, что дает несомненное преимущество перед ранее используемой стандартной компьютерной томографией в положении пациента лежа на спине.

Аппарат предназначен для исследования стопы и лодыжек пациента методом рентгеновской компьютерной томографии с отображением результата на мониторе, записью на электронные носители, печатью и хранением в электронном архиве. Аппарат предназначен для стационарной работы в условиях лечебно-профилактического учреждения.

Принцип работы аппарата. Рентгеновские лучи, испускаемые блоком излучателя, проходя через объект (голеностоп и стопа исследуемого пациента), создают теневое изображение во входной плоскости приёмника рентгеновского изображения (детекторе). Аппарат получает серию таких изображений с поворотом излучателя и детектора вокруг объекта на 360°. Из данных двухмерных теневых проекций путём специальных алгоритмов аппарат может реконструировать трёхмерную модель объекта. Перемещения излучателя и детектора производятся силой электродвигателей, пациент при этом неподвижен.

Технические параметры при выполнении компьютерной томографии стоп на аппарате «Атрисс»: 1) область исследования: высота - 120-260 мм, диаметр - 430 мм; 2) толщина среза - 0,25 мм; 3) параметры сканирования - максимальное измеренное значение шума 120 КТ-единиц; максимальное значение однородности 130 КТ-единиц; номинальные значения среднего числа КТ-единиц в центральной области интереса сканера для материала тест-объекта: вода 0 ± 100 КТ-единиц; воздух минус 1000 ± 100 КТ-единиц; минимальное время сканирования, полный оборот 360°: (40 ± 5) секунд; время предварительной реконструкции - менее 1 секунды.

Исследования были выполнены на конусно-лучевом аппарате «Атрисс» в рамках его апробации. Все изображения были анонимизированы в программе DICOM Anonymizer и сохранены в архив в формате DICOM. В данной статье мы представим наиболее интересные и показательные наблюдения.

Результаты

Клиническое наблюдение - случай тарзальной коалиции, а именно аномальное сочленение костей предплюсны (пяточной и ладьевидной). По одной КЛКТ, мы можем получить достаточно большой объем информации: во-первых, подтвердить наличие пяточно-ладьевидной коалиции, установить её локализацию, протяженность, фиброзно-хрящевой характер (рис. 3,4); визуализировать косвенные признаки наличия коалиции - симптом «клюва» [6,7] (рис. 5) и «носа муравьеда» [6,8] (рис. 3), установить наличие и степень выраженности осложнений, а именно артроз голеностопного сустава на уровне большеберцовой и таранной костей (рис. 6), артроз подтаранного сустава (рис. 7) и таранно-ладьевидного сочленения (рис. 8) в виде остеосклероза замыкательных пластинок костей, кистовидной перестройки костной ткани, наличия небольших краевых костных разрастаний.

Мы также можем судить о деформации левой стопы в виде опущения её продольного свода, предположительно первый срез КЛКТ соответствует плантограмме. При измерении отпечатка стопы по методу Штритера мы получаем значение отрезка БВ по отношению к АБ более 80%, что говорит о выраженном опущении высоты продольного свода стопы [9] (рис. 9).

Клиническое наблюдение - плоско-вальгусной деформации стопы. Благодаря особенностям устройства аппарата открывается широкий спектр возможностей в оценке заднего отдела свода стопы, визуализация которого при классической рентгенографии затруднена, а оценка при стандартной МСКТ - невозможна. На изображениях, полученных с помощью аппарата «Атрисс», мы можем визуализировать механизм формирования плоско-вальгусной деформации стопы. А именно вальгусную девиацию заднего отдела стопы, более выраженную справа (рис. 10), что приводит к снижению высоты продольного свода, при этом таранная кость наклоняется головкой вниз. Ладьевидная кость резко выдается к внутреннему краю, в сторону подошвы, находясь в состоянии подвывиха (рис. 11). Плоскостопие и вальгус заднего отдела стопы рассматривают как нераздельный компонент данной патологии [10]. Возможность корректной оценки заднего отдела свода стопы является важнейшим диагностическим параметром.

Третье клиническое наблюдение - несколько примеров изображений, полученных у одного пациента, с помощью разных методов исследований. На изображениях КЛКТ хорошо визуализируются краевые костные разрастания головки первой плюсневой кости, которые хуже дифференцируются при классической рентгенографии (рис. 12,13).

На примере обследования данного пациента можно проиллюстрировать преимущество КЛКТ перед классической рентгенографией. Так при проведении КТ отчетливо визуализируется крупная субхондральная киста в головке первой плюсневой кости, которая при классической рентгенографии осталась незамеченной (рис. 14,15). Совокупность данных признаков позволяет более точно определить степень остеоартроза.

Обсуждение

На основании анализа приведенных наблюдений, можно сделать вывод, что метод КЛКТ стоп превосходит классическую рентгенографию по качеству изображений, позволяет оценить все отделы стопы и голеностопного сустава без эффекта суммации рентгеновских теней. Во время проведения КЛКТ пациент находится в аппарате в физиологичном положении стоя на двух ногах с равномерно распределенной нагрузкой. Это позволяет провести достоверные и объективные измерения, минимизировать погрешность, связанную с некорректной укладкой и методикой выполнения исследования, возможной при рентгенографии. Методика выполнения МСКТ в положении пациента лежа на спине и вовсе лишена возможности проведения корректной морфометрии.

Заключение

1. Существующие методы лучевой диагностики обследования стопы и голеностопного сустава (рентгенография и обычное КТ) не позволяют оценить весь спектр ортопедической патологии. 2. Метод конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ) стоп, выполненной на аппарате «Атрисс», в положении пациента стоя на двух ногах, является инновационным и перспективным методом исследования. 3. КЛКТ отвечает главному требованию врачей-ортопедов в оценке патологии стопы и голеностопного сустава - наличию физиологической нагрузки, а также позволяет с высокой точностью выявить патологические изменения костей и сопутствующие осложнения, используя морфометрию.