Диагностическая и интервенционная радиология 2015
№04 2015

Резюме:
Со времени открытия в 1895 г. рентгеновских лучей и внедрения их в общую практику, стандартная рентгенография остается наиболее доступным  методом обследования пациентов, в том числе с заболеваниями позвоночника. При стандартном рентгеновском исследовании позвоночного столба все анатомические структуры, расположенные на различной глубине и разном расстоянии, проецируются на рентгеновской пленке или экране в виде плоскостного изображения. С целью нивелировать данные недостатки и улучшить визуализацию были разработаны различные томографические методики. Наиболее современной и перспективной является многосрезовая линейная томография (томосинтез), при которой за один проход рентгеновской трубки получается серия срезов. Цифровую многосрезовую линейную рентгеновскую томографию в мировой практике, как правило, применяют для исследования молочных желез, легких. В статье приведены данные о различных рентгеновских видах томографии при обследовании пациентов с туберкулезным спондилитом.
Ключевые слова:
• лучевая диагностика
• рентгенография
• томосинтез
• позвоночник 
• туберкулез

Stages of development of tomographic techniquesin the diagnosis of spinal tuberculosis

*Tsybulskaja  Y.A. – MD, post-graduate3 
  Shutikhina  I.V. – MD, PhD1,3
  Smerdin  S.V. – MD, PhD, Professor1 
  Seljukova N.V. – MD2 

1The Scientific Research Institute of Phtysiopulmonology I.M. Sechenov First Moscow State Medical University under Ministry of Health of the Russian Federation
2 University hospital of Phtysiopulmonology I.M. Sechenov First Moscow State 
Medical University under Ministry of Health of the Russian Federation
4, Dostoevskogo street, Moscow, Russian Federation, 127473
3Professional Education Institute I.M. Sechenov First Moscow
 State Medical University under Ministry of Health of the Russian Federation
8 structure 2, Malaya Trubetskaya str., Moscow, Russia, 119991

ABSTRACT:
A standard X-ray is still the most affordable method of evaluation of patients, including those with spinal diseases since 1895 when X-rays were found  and were introduced into general practice. In the standard X-ray examination of the spine and all the anatomical structures located at different depths and different distances, projected onto x-ray film or a screen in the form of planar image. In order to neutralize these drawbacks and to improve visualization, various tomographic techniques have been developed. The most modern and promising diagnostic method is a multisection linear imaging (tomosynthesis), in which a single pass X-ray tube is a series of slices. Digital X-ray tomography with multislice linear are used as a rule, in the world, for examination of breast and lungs. The article presents data on the different types of X-ray tomography in evaluation of patients with tuberculous spondylitis.
Key-words:
• X-ray diagnostics
• radiography
• tomosynthesis 
• spine
• tuberculosis

Введение

Туберкулезный спондилит – наиболее часто встречающаяся форма костно-суставного туберкулеза [1,2]. В диагностике туберкулезного спондилита применяют лучевые, бактериологические, цитологические и/или гистологические исследования. Тем не менее, даже при наличии высокотехнологичных методов диагностики туберкулезный спондилит до сих пор выявляют в 40% случаев на поздних стадиях, а распространенные и осложненные формы встречаются  у 70% взрослых пациентов [3,4]. Связано это со многими факторами, одним из которых является отсутствие чувствительного метода выявления туберкулезного спондилита на ранних стадиях. 
За многие десятилетия развития диагностические возможности клинической рентгенологии значительно возросли [5]. Несмотря на то, что в арсенале современной медицины имеется множество лучевых методов диагностики заболеваний позвоночника, в том числе и туберкулезного спондилита, на первичном этапе обследования довольно часто не обходятся без рентгенологического исследования. Связано это с доступностью рентгеновской аппаратуры практически во всех лечебных учреждениях и относительно невысокой стоимостью исследования [6]. 

Этапы развития рентгенологических методик – поиск оптимальной визуализации
История рентгенографических исследований начинается в 1895 году. Именно тогда 28 декабря Вильям Конрад Рентген представил научному обществу краткий и четкий, написанный всего на нескольких страницах доклад под названием «О новом виде лучей». Рентген назвал открытые им лучи «икс-лучами», желая обозначить буквой «икс» нечто еще не известное и загадочное. Ученому впервые удалось зарегистрировать затемнение фотопластинок, произошедшее под воздействием излучения особого спектра. Лучи проходили не только через бумагу, но и через книгу, деревянный ящик и листовой алюминий. Тогда же Вильям Конрад Рентген обнаружил, что при облучении тела человека на фотопластинке остается изображение [7].
Мало известен тот факт, что в 1894 году в своей лаборатории в Нью-Йорке Никола Тесла зафиксировал почернение и деформацию фотопластинок в результате воздействия неизвестных на тот момент лучей. В своих экспериментах Н. Тесла использовал модификацию катодно-лучевой трубки, которая была разработана Й. Хитторфом и В. Круксом и  ему удалось получить изображение человеческого тела (рис. 1). Стоит отметить, что именно Никола Тесла, экспериментируя с этой технологией, заметил, что рентгеновское излучение может представлять опасность для человеческого организма [8]. 
В России открытие рентгеновских лучей было подхвачено научной общественностью с воодушевлением. В январе 1896 года в Москве и Петербурге вышли в печать на русском языке сообщение Рентгена «О новом роде лучей». Профессор Н.Г. Егоров в Военно-медицинской академии 16 января 1896 года произвел снимок руки, причем выдержка длилась целых 40 минут [7].
С момента изобретения рентгенологический метод сыграл решающую роль в изучении заболеваний костей и суставов. Он позволяет на живом человеке проследить динамику патологических изменений, уточнить диагностику различных заболеваний и объективно оценить эффективность проводимого лечения [7]. 
Особенно большое значение рентгенография приобрела в изучении и диагностике костно-суставного туберкулеза. Распознавание туберкулезных заболеваний костей и суставов зачастую затруднено в силу многообразия патологических и клинических проявлений, сильно меняющихся в зависимости от фазы и стадии процесса. Рентгенологическое исследование позволяет выявить детали морфологических изменений в телах позвонков, нередко открывать скрыто текущие очаги и начальные изменения. Тем самым создаются благоприятные условия для комплексного изучения динамики туберкулезного процесса в позвонках. 
Рентгенологический метод в сочетании с результатами клинических и лабораторных исследований оказывает незаменимую услугу в изучении патогенеза и эволюции туберкулезного спондилита [9]. С помощью традиционной рентгенографии можно определить топику, характер и протяженность костной деструкции при туберкулезном поражении позвоночника, размеры и протяженность абсцессов, их соотношения с органами грудной полости  [10]. Традиционная рентгенограмма позвоночника представляет собой плоскостное суммационное изображение сложного объемного объекта. Так, например, в момент выполнения снимка грудного отдела позвоночника в прямой проекции при прохождении расходящегося пучка рентгеновских лучей пересекаются: мягкие ткани грудной стенки, позвоночник, лопатки, отрезки ребер, легкие и органы средостения. Все эти анатомические структуры, расположенные на различной глубине и разном расстоянии от рентгеновской пленки или экрана, изображаются на плоской рентгенограмме, причем их рентгеновская синтопия отличается от истинной топографической [11]. 
Данные недостатки нивелируются при проведении рентгеноскопии, при которой происходит обследование позвоночного столба пространственно, в движении. Рентгеноскопия позволяет изучить зону интереса (необходимый отдел позвоночника), скрытую при стандартной рентгенографии, без суммации с легочной тканью, органами брюшной полости, крупными сосудами и тд. Рентгеноскопия  ̶  уточняющий метод при  обследовании пациентов с жалобами на боль в позвоночнике неясного генеза, особенно при подозрении на опухолевое поражение или развитие бактериального спондилита. К недостаткам рентгеноскопии  следует отнести отсутствие возможности  проведения динамического сравнения выявленных изменений в позвоночном столбе и высокую лучевую нагрузку [11]. 
Попытки избежать суммации тканей при рентгеновском снимке и улучшить изображение отдельных срезов с целью повышения качества диагностики, предпринимались так же давно, как появилась рентгенология и привели к возникновению томографического способа диагностики (рис.2) [11]. 
В 1930-х годах итальянский рентгенолог Alessandro Vallebona применил новаторский подход, на выходе дававший четкие изображения слоев тканей на различных глубинах. Он добивался этого за счет вращения рентгеновской трубки и детектора в противоположных направлениях вокруг тела и захвата в кадр его отдельных участков. Практическое применение в клинике костно-суставного туберкулеза метод томографии получил лишь в 60-х годах. Причина этого – недостаточное знакомство на тот период времени рентгенологов, ортопедов, хирургов и фтизиатров с техникой томографии позвоночника, костей и суставов, а также отсутствие или недостаточная оснащенность томографами рентгеновских кабинетов противотуберкулезных учреждений [12]. 
При томографическом исследовании для получения снимков высокого качества необходимо точно попасть в искомый слой, учитывая множество параметров: выбор и толщину выделяемого слоя, направление размазывания, проекции исследования и др. [13]. В связи с чем, во всех случаях томографии должно предшествовать обычное рентгенологическое исследование с выполнением обзорных и прицельных снимков в оптимальных проекциях. По Г.А. Задгенидзе (1958 г.) томографический метод исследования позвоночника производится при строгом соблюдении следующих правил: устойчивого положения центра перемещения трубки и кассеты; размаха качания маятника (трубки), равного 60 см, и угла качания – 450; перпендикулярности движений трубки и кассеты по отношению к силовым линиям костной структуры (рис.3) [9]. 
Томография позволяет получить четкие изображения кортикального слоя кости, а губчатая ее часть на томограмме выявляется недостаточно четко или бывает вовсе невидима. При наличии деструктивного очага в губчатом веществе тела позвонка, на томограмме он лучше виден, чем при обычной рентгенографии. По данным авторов, туберкулезный очаг в кости диаметром не меньше 3–5 мм можно обнаружить томографически [12]. 
Одним из вариантов томографии является зонография, которая  была предложена еще в 1931 году Z. des Plantes. В основном данная методика применялась для диагностики патологии органов дыхания. Стоит отметить, что до появления компьютерного томографа зонографию успешно применяли при обследовании пациентов с туберкулезом позвоночника. Метод заключается в послойном исследовании с выделением толстого томографического слоя. На зонограммах изображение приближается к объемному, включая в себя элементы рентгенограммы и томограммы при одновременном усилении контрастности и резкости выделяемого слоя. Методика заключается  в том, что  угол качания составляет 80, толщина выделяемого слоя при этом   ̶  3 см, с центрацией рентгеновского луча на исследуемый отдел позвоночника. Следует отметить, что исследование сокращается с 6–8 томограмм до 2 снимков. При использовании зонографии легче получить изображение позвонков, определить форму, контуры, структуру очага литической деструкции, состояние замыкательных пластин, межпозвонкового диска  и паравертебральных тканей. Применение зонографии значительно облегчает оценку распространенности патологического процесса в позвоночнике, в частности при туберкулезном поражении. Так, например, исследовани верхних грудных позвонков с помощью этой методики может заменить собой снимок в боковой проекции, который иногда не удается правильно выполнить из-за проекционного наложения тени плечевого пояса [14].
Последние годы все большее значение при обследовании различных органов и систем организма человека приобретает компьютерная томография. Метод был предложен в 1972 г. Годфри Хаунсфилдом и Алланом Кормаком, удостоенными за эту разработку Нобелевской премии. Рентгеновская компьютерная томография произвела революцию в рентгенодиагностике из-за его высокой разрешающей способности [15,16]. Принцип метода заключается в получении изображения тонкого поперечного среза на основе реконструкции математических данных о поглощающей способности тканей, через которые прошел коллимированный пучок рентгеновских лучей [15]. 
Применение компьютерной томографии (КТ) позволяет значительно улучшить диагностику туберкулезного спондилита, за счет обнаружения изменений, которые не визуализируются при обычной рентгенографии. На КТ-исследовании поражение позвоночника проявляется в виде разрушения тел позвонков, слиянием очагов между собой с образованием зон деструкции, включающих секвестры. С помощью постпроцессинговых реконструкций в сагиттальной и фронтальной проекциях проводится детальная оценка глубины деструкции позвонков, состояния межпозвонковых дисков и позвоночного канала, наличия паравертебральных абсцессов и их распространенности [17,18]. Точная диагностика изменений в позвоночнике при туберкулезном процессе (оценка локализации и распространенности) важна  для предупреждения необратимых изменений,  выбора правильной лечебной тактики [19].
С  дальнейшим совершенствованием технической базы появилась возможность проводить рентгеновское исследование позвоночника с высоким разрешением, при котором нивелируются практически все недостатки, характерные для стандартной рентгенографии и различных вариантов томографии [20–22].  Таким методом является цифровая многосрезовая линейная рентгеновская томография (томосинтез). В 1971 году Earl R. Miller и соавт., провели первое подобное томографическое исследование (рис. 4) [23].
«Томосинтез» происходит от греческого («tomos» – сечение; «synthesis» – помещение вместе). Возможность применения томосинтеза в клинической практике появилась только в последние десятилетия в связи с появлением современных рентгенологических установок [17]. Термин «томосинтез» впервые опубликован в работе Grant D. G. в 1972 году и происходит от греческого («tomos» – сечение; «synthesis» – помещение вместе) [20]. 
При томосинтезе за один проход трубки получается серия низкодозовых экспозиций (до 74 срезов). Таким образом, может быть проанализирована обширная анатомическая область, например, позвоночный столб и паравертебральные ткани через всю толщу. Достигается это благодаря тому, что при томосинтезе ряд малых доз воздействия производится в течение одного размаха с перемещаемым датчиком и трубки, двигающейся в ограниченном диапазоне углов. В результате получается нескольких проекций и реконструкции срезов различной глубины параллельно поверхности детектора. Убирается пространственная суммация и появляется возможность увидеть, является ли данная характеристика реальной (рис.5) [21]. 
Отличительной особенностью многосрезовой линейной рентгеновской томографии является высокое качество изображений и возможность постпроцессинговой обработки изображений (с толщиной среза до 0,5–1 мм) без дополнительной лучевой нагрузки [21–23]. Применение томосинтеза позволяет проводить более «тонкую» диагностику, т.к. качество снимков значительно выше, чем при стандартной рентгенографии и линейной томографии. С учетом технических характеристик с помощью томосинтеза можно отчетливо визуализировать очаги в позвоночнике, состояние остистых и поперечных отростков, межпозвонковых отверстий, косвенно оценить паравертебральные ткани (рис. 6). На сегодняшний момент актуальным является поиск путей снижения лучевой нагрузки на пациентов при рентгенологическом обследовании. При многосрезовой линейной рентгеновской томографии доза рентгеновского излучения выше (от 2 до 8 раз) по сравнению с  традиционной рентгенографией и меньше (от 2 до 10 раз) чем при компьютерной томографии [24]. 
Несмотря на преимущества томосинтеза, до сих пор точно не определено его место в диагности-
ческом процессе. Ряд авторов считают, что данная методика должна использоваться только в качестве уточнения в сложных случаях после проведения стандартной рентгенографии, когда нет возможности выполнить компьютерную томографию [25]. 
Мы уверены, что цифровую многосрезовую линейную рентгеновскую томографию можно применять, как полноценный, самодостаточный и высокоинформативный метод, который можно использовать при наличии технической возможности на начальном этапе обследования пациентов с заболеваниями позвоночника. 

 Выводы

За 120 лет развития рентгенологии ее диагности-ческие и технические возможности значительно возросли, но, тем не менее, в настоящее время совершенствование лучевых методов в выявлении туберкулезного спондилита остается актуальным. Диагностика туберкулезного процесса в позвоночнике сопряжена с рядом трудностей, обусловленных во многом неспецифичностью клинической картины заболевания и скрытым течением, зачастую пациенты обращаются при наличии необратимой деформации позвоночного столба. 
При обследовании больных с подозрением на туберкулезный спондилит на первом этапе, как правило, проводится рентгенологическое исследование позвоночника, которое является информативным и наиболее доступным методом обследования. В случаях неясной рентгенологической картины с уточняющей целью следует дополнять стандартную рентгенографию томографическими методиками. Безусловно, возможность их применения зависит от оснащенности медицинского учреждения. К классическим видам относятся рентгеновская томография, зонография и компьютерная томография. Данные методики позволяют точно оценить объем, уровень поражения позвоночного столба при туберкулезном спондилите, наличие изменений в паравертебральных тканях и распространение воспалительного процесса.
Цифровая многосрезовая линейная томография (томосинтез) представляет собой эволюционное развитие принципа линейной томографии, ставшее возможным с появлением плоских цифровых детекторов рентгеновского изображения, современных высокопроизводительных компьютеров, сложных методов цифровой обработки и реконструкции изображения. Томосинтез занимает промежуточное положение в диагностическом ряду между рентгенографией и компьютерной томографией. С помощью данной методики можно получить неограниченное количество срезов в плоскостях, расположенных на различной глубине. Информативность, сравнимая с компьютерной томографией по выявлению изменений в костных структурах, с более низкой лучевой нагрузкой дает возможность рассматривать томосинтез в качестве нового диагностического и, возможно, скринингового метода заболеваний позвоночника, в том числе туберкулеза. Данная гипотеза требует более глубокого изучения этого вопроса во фтизиатрической практике.
Таким образом, при первичном обследовании и наблюдении в процессе лечения пациентов со спондилитами (в том числе при туберкулезе позвоночника) следует придерживаться комплексного диагностического подхода, что позволит на более ранних сроках поставить правильный диагноз и предупредить развитие осложнений.