Общие понятия развития костной системы

От слова «кость» возникло понятие «костность», т.е. неизменность. Так считали древние. С появлением систематизированной анатомии стало ясно, что скелет проходит сложный путь развития.

Первым начинает формироваться соединительнотканный скелет, затем со второго месяца утробной жизни происходит его преобразование в хрящевой скелет. И только к 22-23 годам происходит окончательное формирование костного скелета. Но разумеется на этом изменения в скелете не заканчиваются. Функциональная перестройка продолжается и в дальнейшем: с 40-45 лет отмечаются инволютивные изменения в скелете – разрежение структуры костной ткани, обызвествление в местах прикрепления связок к поверхности кости, утолщение замыкающей пластинки эпифизов, постепенное сужение суставных щелей. Все эти периоды отражаются при лучевых исследованиях костно-суставного аппарата.
Сущность постнатального формирования костно-суставной системы можно описать следующими процессами: скелет претерпевает различные структурные изменения на протяжении всей жизни. В детском возрасте это процессы оссификации, в пожилом это дегенеративно-дистрофические процессы. Начинает своё формирование соединительно-тканный скелет, затем со второго месяца внутриутробного развития начинает преобразовываться в хрящевой скелет, затем идут процессы перехода к костному скелету. Завершает своё развитие скелет человека к 25 годам. Все эти процессы находят своё отражение при рентгенологическом исследовании.
Ребенок рождается с неполностью ещё оссифцированным скелетом. Костной тканью образованы только диафизы и частично метафизы трубчатых костей, часть тел и дуг позвонков, лопатки кости таза, таранная и пяточная кости стопы.
Эпифизы и часть метафизов трубчатых костей, апофизы, кости запястья и переднего отдела предплюстны, краевые отделы тела лопатки, костей таза, тел позвонков имеют хрящевое строение. Исключением из этого перечня представляет только дистальный эпифиз бедренной кости и проксимальный эпифиз большеберцовой. Наличие в них ядер окостенения является признаком доношенности плода. Полное окостенение происходит уже после рождения - в постнатальном периоде - в результате последовательного появления центров оссификации, прогрессивно увеличивающихся в размерах ии заполняющих костной тканью хрящевые модели апофизов, эпифизов, тел позвонков костей запястья и предплюстны. Паралельно с процессами окостенения происходит и увеличение размеров хрящевых отделов костей. Формирование костно-суставной системы по взрослому типу заканчивается в основном к 16-17 годам, хотя процесс оссификации медиальных поверхностей лобковых костей и рост позвонков продолжается до 20-22 лет Показателями окончания энхондрального костеобразования является синостозирование метаэпифизарных и апофизарных ростковых зон.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОСТЕЙ СКЕЛЕТА.
Различают длинные кости, короткие, плоские и воздухоносные.
Трубчатые кости. Делятся на длинные и короткие.
Длинные кости характеризуются большим размером длинны чем ширины и толщины.
Включают в себя: диафиз (среднюю часть), эпифизы (проксимальный и дистальный суставные концы). Участок примыкающий к эпифизу называют метафизом. У детей выделяют еще и прослойку эпифизарного хряща (на рентгенограммах-полоска просветления) между эпифизом и метафизом. Костные выступы на метафизах имеющие собственные центры окостенения, служат местом прикрепления сухожилий и называются апофизами. Примеры: кости конечностей.
Короткие кости. Имеют все приблизительно равные размеры. Распологаются в отделах скелета с большой подвижностью. Например: кости кистей, стоп, позваночника.
Плоские кости. Имеют два размера преобладающих над третьим. Служат для прикрепления больших мышц и/или выполняют защитную роль. Пример: лопатки, кости тазаи черепа.
Воздухоносные, или пневматизированные кости. Входят в состав костей черепа, имеют неправильную форму. Пример: височная, клиновидные кости.

СТРОЕНИЕ КОСТЕЙ, ИХ ЛИМФО- И КРОВОСНАБЖЕНИЕ, ИННЕРВАЦИЯ.
В структуре кости выделяют губчатое и компактное вещество.
Компактное вещество, покрывающее все отделы кости, кроме суставных поверхностей, называется корковым. Самая большая толщина коркового вещества находится в области средины диафизов длинных костей. Здесь компактное вещество имеет остеонное строение. Остеоны – это цилиндры, образованные гаверсовыми пластинками, расположенными соответственно длиннику кости, соединяющейся между собой. Корковое вещество ограничено снаружи системой наружных генеральных пластинок, а от губчатого вещества – системой внутренних пластинок.
Губчатое вещество на рентгенограммах дает особый костный рисунок, составленный переплетом костных балок. Эти костные балки и трабекулы располагаются в виде изогнутых пластинок, соединенных поперечными перекладинами, или имеют вид трубок, образующих ячеистую структуру. Соотношение костных балок и трабекул с костномозговыми пространствами обуславливает костную структуру. Она зависит как от генетической информации так и от внешних факторов, возникающих на протяжении жизни.
В поперечном направлении корковое вещество пронизано системой фолькмановских каналов. Через них в кость проходят нервы и сосуды. Внутренняя поверхность коркового вещества без резкой границы переходит в пластинки губчатого вещества, из которого формируются балки, расположенные соответственно силовым линиям.
Между пластинками губчатого вещества расположены ячейки с костным мозгом.
Тонкая соединительная пластинка, выстилающая наружную поверхность кости, называется надкостницей или периостом. Она состоит из: наружного волокнистого слоя и внутреннего камбиального.
В камбиальном слое и в эндосте находятся особые клетки: остеобласты и остеокласты, благодаря которым происходят процессы построения и рассасывания костной ткани.
Кровоснабжение костей зависит от состояния сердечно-сосудистой системы, центральной нервной системы и др. Лимфатические сосуды находятся только в наружном слое периоста. Кроме того, надкостница богата нервными веточками.

 

СОЕДИНЕНИЕ КОСТЕЙ, СТРОЕНИЕ СУСТАВОВ.
Соединения костей подразделяют на неподвижные или малоподвижные и подвижные (истинные суставы).
Неподвижные, в свою очередь, делят в зависимости от типа соединяющей ткани на:
1.синдесмозы или соединительнотканные соединения, пример – соединение костей черепа.
2.синхондрозы или хрящевые соединения, пример – лобковое сочленение
3.синостозы или костные соединения, пример – кости таза
Суставы это сложные соединения костей с различными вспомогательными компонентами. Суставы могут быть малоподвижными и свободноподвижными. В зависимости от количества сочленяющихся поверхностей подразделяются на простые и сложные. Обычный сустав включает в себя:
1. суставные поверхности костей
2. суставные хрящи
3. суставную полость
4. суставную капсулу или сумку
5. вспомогательный связочный аппарат.
Сочленяющиеся поверхности суставной головки и суставной впадины покрыты гиалиновым хрящом. Для большего соответствия суставных поверхностей существуют дополнительные хрящевые образования: диски, мениски, губы, сесамовидные косточки и т.д.
Суставная капсула состоит из двух слоев: наружного (продолжение надкостницы) и внутреннего (синовиальной ткани, продуцирующей синовиальную жидкость).

РЕНТГЕНАНАТОМИЯ КОСТНОЙ СИСТЕМЫ.
Из всех компонентов опорно-двигательной системы естественной рентгеновской контрастностью обладает только костная ткань. Хрящевая ткань "проницаема" для рентгеновских лучей. Поэтому на рентгенограммах костей и суставов детей не получает отображение целый ряд анатомических образований. Например: на первом году жизни это эпифизы трубчатых костей, кости запястья и предплюсны, в более старшем возрасте - апофизы и бугристости костей.
Рентгенограммы отображают морфологию кости – ее форму, очертания и внутренее строение. Рентгеновское излучение поглощается восновном плотными частями кости, содержащими соли кальция, т.е. костными балками. Надкостница, эндост, костный мозг, сосуды, нервы, суставной и ростковый хрящ не дают в норме на обычной рентгенограмме различимой тени на снимках. Такую возможность врачам предоставляют современные методы исследования, чаще в комплексном использовании: КТ, МРТ, сонография. На обычных рентгенограммах о них можно судить по косвенным признакам – состоянии костных балок, кортикального слоя кости, суставной щели.
В кортикальном слое балки расположены настолько близко друг к другу, что на снимках он представляется сплошным массивом. В губчатом веществе балки находятся на некотором расстоянии друг от друга – они разделены пространствами, заполненными костным мозгом. Именно соотношение костных балок и костномозговых пространств создает костную структуру.
На протяжении всей жизни человека проходят два противоположных процесса – рассасывание и создание костных балок.
Мягкие ткани, окружающие кости слабо задерживают рентгеновские лучи, и поэтому являются как бы фоном на котором отчетливо просматривается костная структура.
Рентгенограмма кости фиксирует ее строение на данный момент, но повторные снимки могут отразить динамику изменений костной ткани. Кроме того, рентгеновский снимок это плоскостное двухмерное изображение, которого чаще недостаточно для точной диагностики, поэтому рекомендуются исследования в различных проекциях или «послойные» изображения.
Для правильной постановки диагноза необходимо придерживаться определенного алгоритма в рассмотрении и описании диагностических исследований. Алгоритм – предписание о поэтапном выполнении в определенной последовательности элементарных операций для решения задач определенного класса.
Каждый врач должен помнить, что в начале описания любого диагностического метода необходимо указывать следующие данные:
1. Ф.И.О. и возраст пациента
2. Дату проведения обследования
3. Название метода и/или методики, при необходимости - условий проведения
4. Название используемых препаратов, их дозировку и метод введения (при контрастировании или остеосцинтиграфии).
5. Указать исследуемую область и проекции.

Рентгенологические показатели учитываемые при оценке анатомического строения костно-суставной системы после её формирования:

1. Форма кости или её отделов.
Показателем нормы является соответствие формы рентгеновского изображения анатомической форме (с учетом особенностей проекционного отображения).
2. Размеры костей и их отделов (на основании сравнения парных костей или смежных позвонков). К числу патологических изменений этого показателя относится гипотрофия, гипертрофия, гиперостоз и вздутие кости.
3. Контуры костей. Нормальное состояние контуров определяет три показателя: ровность, непрерывность, плавный дугообразный переход одной части кости в другую. Рентгенологическими признаками патологических изменений контуров костей являются нарушения непрерывности, прямолинейность, неровность и отсутствие замыкающих пластинок, ограничивающих метафизы и эпифизы трубчатых костей, кости запястья и предплюстны и т.д, а также различные виды периостита.
4. Состояние костной структуры. Показателями нормы костной структуры диафизов трубчатых костей служат четкая диференцировка на кортикальный слой и костномозговой канал, равномерная оптическая плотность кортикального слоя, однородность структуры костномозгового канала. Признаком нормального состояния костной структуры метафизов и эпифизов трубчатых костей, позвонков, лопатки, костей таза, запястья и предплюстны являются равномерный ячеистый хаорактер и наличие характерных для каждого из них так называемых "силовых линий" (группы утолщенных, тесно расположенных костных пластинок, одинаково ориентированных по основным направлениям растяжения и сжатия, испытываемых тем или иным отделом кости).
5. Анатомические соотношения в суставах. Основным показателем правильности анатомических соотношений является равномерная высота рентгеновской суставной щели. Кроме того, критерием нормы анатомических соотношений в суставах с неравной протяженностью суставных поверхностей служит расположение их центров на одном уровне, в плоских суставах - расположение строго одни над другим краев сочленяющихся суставных поверхностей.
6. Пространственное положение позвоночника и его отделов и эпиметафизов некоторых трубчатых костей. Нормальное положение характеризует определенное значение ангулометрических показателей, как, например, величина шеечно-диафизарного угла, величина угла физиологического кифоза позвоночника и т.д.

Рентгенологическая характеристика состояния костно-суставной системы детей основывается на оценке тех же показателей, с поправкой на возрастной период. Кроме того учитывается еще два показателя – состояние метаэпифизарных и апофизарных ростковых зон и соответствие общего и локального костного возраста паспортному возрасту ребенка.
В рентгеновском изображении состояние ростковых зон костей характеризует три показателя: высота ростковой зоны, характер ее контуров, ширина и однородность зон препаратного обызвествления.
Таким образом, рентгенограммы костей и суставов детей характеризуются следующими признаками:
1. наличием точек окостенения эпифизов;
2. наличием полосы просветления, соответствующей расположению эпиметафизарного хряща;
3. наличием значительной высоты суставной щели.

Другими, не менее важными, возрастными изменениями костного скелета являются инволютивные процессы. У женщин такие изменения наступают раньше в связи с гормональной перестройкой организма в период менопаузы. При этом на рентгенограммах отмечается усиление рельефа костей в связи с начальной активизацией фибропластического костеобразования. Следующим этапом являются остеопорозные изменения. На рентгенограммах отмечается разрежение кости, вызванное резорбцией коркового слоя и расширением центральных каналов.
В суставах также происходят изменения: снижается высота суставной щели, снижение или исчезновение хрящевого слоя, появление «шпор» и т.д.
В позвоночнике: снижается высота позвонков, появляются остеопорозные изменения, уменьшаются суставные щели, появляются костные шыпы.
На рентгенограммах трубчатых костей различаются диафизы, метафизы, эпифизы и апофизы (см. выше). Диафиз это «тело» кости. В нем на всем протяжении выделяется костномозговой канал. Он окружен компактным костным веществом, которое обуславливает интенсивную однородную тень по краям кости – ее кортикальный слой. Кортикальный слой постепенно истончается по направлению к метафизам. Наружный контур кортикального слоя резкий и четкий; в местах прикрепления связок и сухожилий он становится бугристым. Некоторые из этих бугристостей (например большеберцовой кости) развиваются из самостоятельных ядер окостенения и до момента синостозирования с диафизом отделены от последнего светлой полоской апофизарного росткового хряща. Внутренний контур кортикального слоя сравнительно ровный, но от него могут отходить отдельные костные балки в сторону костномозгового канала.
Участки кости, в которых теряется изображение костномозгового канала, состоят преимущественно из губчатой кости и носят название метафизов. Кортикальный слой по направлению к эпифизу истончается и превращается в области суставной поверхности в очень тонкую замыкательную пластинку. Суставной хрящ в норме на рентгенограммах не дает тени. Поэтому между эпифизами в суставе определяется светлая полоса, которую называют рентгенологической суставной щелью.
Рентгеновское изображение плоских костей существенно отличается от картины длинных и коротких трубчатых костей. В своде черепа хорошо дифференцируется губчатое вещество, окаймленное тонкими и плотными наружной и внутренней пластинками. В костях таза выделяется структура губчатого вещества, покрытого по краям выраженным кортикальным слоем. Смешанные кости имеют в рентгеновском изображении различные формы, которые следует оценивать в различных проекциях.

КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ
Особенностью компьютерных томограмм является возможность получения изображений костей и суставов в аксиальной проекции. На томограммах получаются тени не только костей, но и мягких тканей. Можно судить о положении, объеме и плотности мышц, сухожилий, связок, о наличии в мягких тканях кровоизлияний, флегмон и абсцессов, опухолей и т.д. Современная аппаратура позволяет получать снимки отличного качества, различного масштаба, с визуализацией малейших изменений.

 

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИКА
Особое место занимает и сонография (ультразвуковой метод исследования) в диагностике состояний мышц, связочного аппарата и даже суставов, особенно у детей. К примеру такая распространенная патология как дисплазия тазобедренных суставов. Чем раньше выявляется врожденный вывих бедра или дисплазия, тем легче и кратковременее лечение. Если правильный диагноз установлен на протяжении первого месяца жизни, то вполне достаточно проведение специального курса массажа и гимнастики. Если патология обнаруживается в три месяца, тогда назначают ношение профилактических штанишек или стремян. Если правильный диагноз устанавливается в год, то неизбежно оперативное вмешательство с последующей длительной реабилитацией. Назначение рентгенологических методов исследования до года жизни, особенно с попадание в зону репродуктивных органов ребенка допустимо только в самых крайних случаях, в то время как сонография безвредна и достаточно информативна.
У взрослых показано проведение УЗД при исследовании мышц и связочного аппарата конечностей. Разрывы сухожилий, поражение их манжет, выпот в суставе, пролиферативные изменения синовиальной оболочки, синовиальные кисты, абсцессы и гематомы в мягких тканях, все эти патологии вполне доступны для УЗдиагностики.

РАДИОНУКЛИДНАЯ ДИАГНОСТИКА.
Радионуклидную визуализацию костей скелета выполняют путем внутривенного введения меченных технецием фосфатных соединений. Интенсивность и скорость включения РФП в костную ткань зависят от двух главных факторов- величины кровотока в кости и интенсивности в ней обменных процессов. Изменение кровообращения и метаболизма как в сторону увеличения, так в сторону снижения неизбежно сказываются на уровне включения РФП в костную ткань и отражаются на симметричном проценте включения, который является определяющим фактором в радионуклидной диагностике скелета.
При остеосцинтиграфии рекомендуют проводить исследования в передней и задней проекции тела, а также в зонах повышенного внимания (зависит от диагноза или показаний для проведения исследования). Следует отметить что такие методы исследования позволяют оценить состояние всего скелета одномоментно с одинаковой средней лучевой нагрузкой. В то время как подобное исследование при рентгенодиагностике потребовало бы огромной лучевой нагрузки, проекций и времени проведения.
У здорового человека РФП сравнительно равномерно и симметрично накапливается в скелете. Его концентрация выше в зонах роста костей и в области суставных поверхностей. Кроме того из-за пути выведения из организма РФП на сцинтиграммах можно увидеть тень почек и мочевого пузыря. Как правило, у взрослыз пациентов кости визуализируются с минимальным накоплением РФП в мягких тканях. Снижение концентрации РФП в костях наблюдается при аномалиях развития скелета, нарушении обмена веществ. Участки гипофиксации препарата могут встречаться в области костных инфарктов и асептического некроза костной ткани.
Локальное повышенное несимметричное включение препарата наблюдается при переломах, остеомиелитах, туберкулезе кости, артритах, опухолях, метастазах. Поэтому для окончательного диагноза в этом случае необходимы данные анамнеза и дополнительные и/или вспомогательные методы исследоввания.
Ложноположительные результаты сцинтиграфии могут быть получены при неправильном проведении исследования (нарушение техники приготовления препарата, неправильной укладки пациента, загрязнения одежды или кожи пациента препаратом и т.д.)
Сцинтиграфия костей скелета у детей тоже имеет свои особенности. Так, в процессе интерпретации полученных данных следует помнить об усиленном включении препарата в зоны роста. У детей даже в норме метафизы и швы костей черепа визуализируются в виде «горячих» очагов с симметричным и равномерным включением РФП.
При интерпретации полученных данных в области костей черепа следует помнить об усиленном включении препарата в лобные или верхнечелюстные пазухи при синуситах, особенно в стадии обострения. В некоторых случаях при заболеваниях зубов или установки на них протезов могут также быть ложноположительные результаты, если указанные аномалии выглядят как участки повышенного включения препарата.

КОМПЛЕКСНЫЕ МЕТОДЫ.
В настоящее время лучевые методы исследования становятся незаменимыми в комплексной диагностике или даже при комбинированных методах лечения.
Широко используются УЗД и рентгеноскопия при интервенционных вмешательствах. К ним относятся биопсии костей, суставов, межпозвоночных дисков, синовиальных оболочек, околосуставных мягких тканей.
В терапевтических целях проводятся инъекции различных препаратов в суставы, кости, костные кисты, гемангиомы, аспирации отложений извести из слизистых сумок, эмболизация сосудов при первичных и метастатических опухолях.