urazy kręgosłupa i rdzenia kręgowego · mechanizmy urazu rdzenia kręgowego -uraz wtórny -...

Urazy kręgosłupa

i rdzenia kręgowegoSeminarium

Marek Stajgis

Zakład Radiologii Ogólnej i Neuroradiologii

Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego

w Poznaniu

Rezonans magnetyczny w neuroradiologii

Wrocław, Hotel Mercure, 2-3 grudnia 2016

Uraz kręgosłupa – spine injury (SI)

Uraz rdzenia – spinal cord injury (SCI)

Urazy kręgosłupa

SI – co powinniśmy wiedzieć

Kręgosłup musi być „czysty”

• 8 - 10% dodatkowych objawów związanych z urazem rdzenia kręgowego pojawia się po przyjęciu do szpitala!


Czy potrzebujemy klasyfikacji ?

- Tak, bo musimy się porozumieć z chirurgami, ortopedami i neurochirurgami


Stabilny czy niestabilny ?

Uraz kręgosłupa

Stabilność kręgosłupa po urazie

Stabilność mechaniczna kręgosłupa (White and Panjabi def.)

„ zdolność kręgosłupa do uniemożliwienia się przemieszczania struktur kostnych pod wpływem działania sił fizjologicznych”

Stabilność neurologiczna

„stan neurologiczny nie ulega pogorszeniu”

SLIC ?

TLICS ?


SLIC - Sub-axial Injury Classification

and Severity Scale

TLICS - Thoraco-Lumbar Injury

Classification and Severity scale

- klasyfikacja, która jest pomocna w wyborze postępowania u chorego po urazie kręgosłupa + ma znaczenie prognostyczne

* Spine Trauma Study Group (2006 – 2007)


- oparta 3 składowych urazu kręgosłupa -

każda z nich jest niezależnym czynnikiem wpływającym na leczenie i rokowanie

SLIC - Sub-axial Injury Classification

and Severity Scale

TLICS - Thoraco-Lumbar Injury

Classification and Severity scale

1.Typ urazu (mechanizm urazu)

2.Stabilność aparatu krążkowo-więzadłowego

3. Stan neurologiczny chorego

- nowe podejście do postępowania ze złamaniami

kręgosłupa- klasyfikacja prosta i przyjazna- dane ze wszystkich badań obrazowych + badanie

neurologiczne

Interpretacja

< 4 punktów - leczenie zachowawcze

4 punkty - zachowawcze/operacyjne ?

> 4 punktów - zawsze operacyjne

Typ urazu (mechanizm urazu)

1.Kompresyjny

2.Dystrakcyjny

3.Rotacyjny

1. Uraz kompresyjny

- widoczne zmniejszenie wysokości w części lub

całym trzonie kręgowym

Typ urazu

- Stabilny (warunek – nie ma widocznych objawów

uszkodzenia tylnej kolumny kręgosłupa)

1. Uraz kompresyjny

Typ urazu

- musi być wykluczone złamanie „wybuchowe” („burst” fracture) (uszkodzenie warstwy korowej tylnej powierzchni trzonu kręgowego lub poszerzenie nasady sugeruje taki uraz)

1. Uraz kompresyjny

Typ urazu

Złamanie ’wybuchowe’

- duża siła urazu powoduje zgniecenie przedniej i środkowej kolumny kręgosłupa

- większości tych złamań towarzyszy stenoza kanału kręgowego > tylna część trzonu kręgowego ulega przemieszczeniu do światła kanału kręgowego

- kolumna tylna > może być nienaruszona

Typ urazu

- jeżeli jest zmniejszenie wysokości trzonu kręgowego > 50%musi być wykonna operacyjna stabilizacja kręgosłupa

- inaczej > pogłębienie kyfozy i stenozy kanału kręgowego

1. Uraz kompresyjny

Typ urazu

Złamanie Jefferson’a – złamanie ‚wybuchowe’

pierścienia kręgu C1

Typ urazu

1. Uraz kompresyjny

- odłamanie krawędzi trzonu (‚tear-drop’ ftx)

Typ urazu

2. Uraz dystrakcyjny

- dowód w postaci dezintegracji anatomicznej

kręgosłupa w osi pionowej

- może obejmować kostne elementy przednie lub tylne kręgów (z towarzyszącymi złamaniami kompresyjnymi lub wybuchowymi) lub/oraz aparat więzadłowy

- Zawsze uraz niestabilny !

Typ urazu

Złamanie Chance’a

- uraz wysokoenergetyczny- przedni wektor siły działa wzdłuż

osi rotacji położonej w przedniej lub środkowej kolumnie kręgosłupa

- „pasy bezpieczeństwa” (*małe dzieci)

- do 45% urazów w obrębie

narządów jamy brzusznej (*urazy trzustki)!!!

Typ urazu

- typowe złamanie kolumny kręgosłupa wzdłuż osi poprzecznej

- zawsze współistnieje uraz tkanek miękkich

- konieczne wykonanie badania MR > (duże ryzyko

urazu rdzenia kręgowego, krwiaka wewnątrzkanałowego + urazu tylnego aparatu więzadłowego i tkanek miękkich)

Typ urazu


Uraz rdzenia kręgowego i tylnych elementów miękkich

Typ urazu


3. Uraz rotacyjny

- duża siła urazu > działanie rozdzierające lub

skrętne na oś kręgosłupa

- uraz złożony z wielopłaszczyznową niestabilnością

- uraz skrajnie niestabilny !!!

Typ urazu

Typ urazu

3. Uraz rotacyjny

Techniki obrazowania urazów kręgosłupa

Techniki obrazowania urazów kręgosłupa

Które techniki obrazowania?

- do 61% złamań nie jest wykrywanych

- 36% zwichnięć/podwichnięć jest przeoczone

- 20% chorych zinterpretowanych jako „norma”

w rzeczywistości ma niestabilne złamania

- u chorych z rozpoznanym urazem kręgosłupa > 14%ma inne niewykryte zmiany urazowe

Woodring et al. J Trauma 1993

Klasyczne zdjęcia rtg mają niską czułość w wykrywaniu urazów kręgosłupa:

Wielorzędowa TK jest prawie

„Złotym Standardem” w ocenie urazów kręgosłupa:

- doskonałe i szczegółowe uwidocznienie złamań struktur

kostnych




kostnych (ale słaba metoda w urazach kości bez złamań > obrzęk szpiku kostnego)



- dokładna ocena stenozy kanału kręgowego



- dokładna ocena stenozy kanału kręgowego (ale tylko przy pomiarach dotyczących struktur kostnych)



- złamanie ostre czy przelewkłe?



- tylko pośrednie uwidocznienie urazów tkanek (jeżeli zostanie wykryte…)




kostnych (ale słaba metoda w urazach kosci bez złamań > obrzęk szpiku kostnego)

- dokładna ocena stenozy kanału kręgowego (ale tylko przy pomiarach dotyczących struktur kostnych)

- złamanie ostre czy przelewkłe?

- tylko pośrednie uwidocznienie urazów tkanek (jeżeli zostanie wykryte…)



MR powinien być integralną częscią protokołu „Pan-Diagnostic” w badaniu chorych po przebytym, objawowym urazie kręgosłupa:

- istotne, dodatkowe informacje określające

stopień ciężkości urazu

- potężna broń w obszarach diagnostyki, gdzie TK jest „slepa”

MR zalety

=

TK ograniczenia

MR jest metodą z wyboru w obrazowaniu urazów rdzenia kręgowego

Urazy rdzenia kręgowego


Dodatkowe czynniki ryzyka urazu rdzenia

Czynniki zwiększające ryzyko uszkodzenia

rdzenia kręgowego (nawet po niewielkim

urazie kręgosłupa):

- stenoza kanału kręgowego






- zmiany zwyrodnieniowe







- wypadnięcie jądra miażdżystego








- przerost więzadeł żółtych








- przerost więzadeł żółtych

- osteoporoza

Mechanizmy urazu rdzenia kręgowego

- 85% urazów jest rezultatem złamań lub

przemieszczeń struktur kostnych kręgosłupa

- Uraz pierwotny - ogniskowe uszkodzenie

tkanki nerwowej w bezpośrednim następstwie

działania sił w trakcie zdarzenia

Cały ciąg zmian patologicznych po urazie rdzenia

kręgowego dzielimy na 2 chronologiczne okresy:


- Uraz pierwotny - ogniskowe uszkodzenie

tkanki nerwowej w bezpośrednim następstwie

działania sił w trakcie zdarzenia

Cały ciąg zmian patologicznych po urazie rdzenia

kręgowego dzielimy na 2 chronologiczne okresy:


- Uraz wtórny - kaskada postępujących

reakcji biochemicznych prowadząca do >

destrukcji dróg aksonalnych, które nie były

uszkodzone w momencie urazu

Anatomia rdzenia kręgowego

Uraz pierwotny

- siły mechaniczne w miejcu urazu pierwotnego powodują rozdarcie

błon komórkowych komórek nerwowych

- Pat: obszar martwicy krwotocznej –

tendencja do lokalizacji w istocie szarej:

- bardziej miękka spoistość (niż istota biała)

- bogate mikrounaczynienie

- nierównomierny rozkład sił w momencie urazu

w obrębie tkanek rdzenia kręgowego > największe

siły działają na rdzeń w jego centralnych partiach

-


Kontrast :

- aksony położone blisko istoty szarej

są w więszkym sopniu uszkodzone

- aksony położone obwodowo - mają zachowaną

anatomofizjologiczną strukturę i tworzą

okrężną, cienką warstwę prawidłowej tkanki

nerwowej położoną pod oponą miękką rdzenia

Uraz pierwotny

- poza krwawieniem w obrębie istoty szarej

i bezpośredniej śmierci komórek nerwowych

w miejscu bezpośredniego urazu >

nie ma innych dużych zmian morfologicznych

w rdzeniu kręgowym

ważne co dzieje się później!


- proces aktywny > zaczyna się bezpośrednio w momencie urazu

- gwałtowne przyśpieszenie i zwolnienie ruchu tkanek oraz

siły rotacyjne działające na rdzeń kręgowy > rozciągnięcie i uszkodzenie struktury aksonów

- aktywacja fosfolipaz i enzymów proteolitycznych >

dezorganizacja szkieletu komórkowego

Uraz wtórny


miejscowy obrzęk

Uraz wtórny

przerwanie ciągłości aksonów


Uraz wtórny

- 2 godziny – powiększanie się obszaru krwotocznego,

liczne zmiany o charakterze nadzianki krwawej


Uraz wtórny

- 2 do 8 godzin – penumbra otacza obszar

pierwotnego urazu, obrzęk w istocie białej


Uraz wtórny

- 12 – 24 godzin – ogniska krwotoczne nadal

się powiększją. Zatarcie granicy pomiędzy istotą szarą

i białą (postępujący obrzęk w istocie białej)


Uraz wtórny

- 3 – 4 dni – ogniska krwotoczne nadal widoczne,

*strefa obrzęku jast największa!


Uraz wtórny

- 7 dni – ogniska krwotoczne nie są już widoczne >

miejsce obszaru urazu pierwotnego wypełnione produktami rozpadu komórek


Uraz wtórny

- 21 dni - pojawiają się jamy malacyjne


Uraz wtórny

- 3 miesiące - duże jamy opustoszeniowe

otoczone bliznami glejowymi (proliferacja astrocytów)


Uraz wtórny

- miesiące i lata - zwyrodnienie Wallerian’a

w drogach wstępujących i zstępujących (scieńczenie

aksonów jako rezultat ich separacji od podłoża neuronalnego (neuronal soma)

- zanik rdzenia kręgowego > powyżej i poniżej

poziomu urazu

- pourazowa syryngomielia > dalsze pogorszenie

stanu neurologicznego


Wszczepienie mesenchymalnych komórek macierzystych do uszkodzonego fragmentu rdzenia kręgowego


Obrazowanie ostrego urazu rdzenia kręgowego

Czego szukamy ?

Ucisk rdzenia kręgowego

Zmiany śrórdzeniowe


Ucisk rdzenia kręgowego

- Stenoza kanału kręgowe

- Zmiany zwyrodnieniowe

- Pourazowe wypadnięcie jądra miażdżystego

- Wewnątrzkanałowe przemieszczenie struktur kostnych

- Wewnątrzkanałowe krwiaki


Zmiany śródrdzeniowe:

- obrzęk - wczesne niedokrwienie - hematomyelia- obszary nadzianki krwawej- częściowe/całkowite przerwanie ciągłości rdzenia

MRI jest metodą z wyboru - kwalifikacja do zabiegu neurochirurgicznego

- cele prognostyczne


Scenariusze kliniczne

1.

MR w ostrym urazie rdzenia kręgowego

1. Bez widocznych zmian śródrdzeniowych w sekwencjach T2-zależnej i GRE u chorych

z zaburzeniami funkcji rdzenia – dobrze rokuje


2. Zmiany hyperintensywne w obrazach T2 > nie muszą skutkować deficytem neurologicznym


- wczesne zmiany (*obrzęk) rozprzestrzeniają się

dogłowowo i doogonowo od miejsca/poziomu urazu

- do wysokości 2 trzonów kręgowych powyżej i poniżej poziomu urazu

Obrzęk


Strefa obrzęku może być odwracalna lub

zmniejszona w ciągu pierwszych 8 godzin

po urazie

Obrzęk


Obrzęk


Strefa obrzęku może być odwracalna lub

zmniejszona w ciągu pierwszych 8 godzin

po urazie:

- dekompresja rdzenia kręgowego

- utrzymanie mikrokrążenia rdzeniowego

- zapobieganie hypotermii- duże dawki sterydów

Strefa śródrdzeniowego obrzęku

pourazowego jest największa po :

1. 24 godzinach po urazie

2. 48 godzinach

3. 72 – 96 godzinach

4. 7 dniach

3.


3. Obecność wynaczynionej krwi w rdzeniu

kręgowym (obszary hypointensywne w GRE) > pojedynczy, zły czynnik prognostyczny


3. Obecność wynaczynionej krwi w rdzeniu

kręgowym (obszary hypointensywne w GRE, mogą być hyper w T1)


- charakter zmian (krew/nie krew)

- wysokość obszaru zmian (największa w obrazach T2-zależnych pomiędzy

72–96 godziną (3-4 dni) po urazie

Zawsze musimy ocenić:


Śródrdzeniowe ogniska krwotoczne

mogą być wykryte w MR:

1. natychmiast po wynaczynieniu

2. po 6 godzinach

3. po 12 godzinach

4. po 24 godzinach

- od samego początku środrdzeniowe ogniska

krwotoczne są hypointensywne w obrazach GRE

- Sekwencje gradientowe GRE są najczulsze w wykrywaniu krwawienia do rdzenia kręgowego


Strzałkowa - T1-weighted

- Fast Spin Echo T2-weighted

- Fast spin-echo inversion recovery

Osiowa - GRE

Czołowa - T1-weighted / GRE

Protokół standardowego badania MR


< 12 minut


Cele edukacyjne

- zrozumienie mechanizmów powstawania urazów rdzenia kręgowego

- poznanie obrazów typowych zmian urazowych w diagnostyce obrazowej

- zapoznanie się z możliwościami zaawansowanych technik badania metodą MR

Strzałkowa - T1-weighted

- Fast spin-echo T2-weighted- GRE- Fast spin-echo inversion recovery

Osiowa - GRE / T2-weighted

Czołowa - T1-weighted / GRE

- DWI, DTI- badanie czynnościowe MR - spektroscopia MR

Standardowy protokół w przyszłości


DWI MR rdzenia kręgowego

Standardowe techniki badania MR

- nie dostarczają informacji o integralności

dróg w obrębie istoty białej rdzenia kręgowego

- brak takiej integralności po urazie rdzenia

jest jedną z przyczyn deficytów neurologicznych

po urazie rdzenia kręgowego

Dyfuzja cząsteczek wody w tkance nerwowej wielkość fizyczna łatwa do zmierzenia w MR.

Dyfuzja izotropowa Dyfuzja anizotropowa


Założenia metody:

- uszkodzenie dróg rdzeniowych prowadzi do zaburzeń dyfuzji w rdzeniu kręgowym

- możliwość wczesnego wykrycia subtelnych

zmian pourazowych rdzenia kręgowego

znaczenie przy wyborze metody leczenia


Założenia metody:

- uszkodzenie dróg rdzeniowych prowadzi do

zaburzeń dyfuzji w rdzeniu kręgowym

-Zaburzenia dyfuzji występują natychmiast

po urazie rdzenia kręgowego > są mierzalne po

2 godzinach od momentu wystąpienia urazu


Trudności i ograniczenia metody:

- rdzeń kręgowy otoczony strukrami kostnymi > różnice podatności magnetycznej tkanki kostnej,

chrzęstnej i sąsiadujących tkanek miękkich

- artefakty ruchowe (pulsacyjne) spowodowane

akcją serca, oddychaniem, połykaniem i przepływem

płynu mózgowo-rdzeniowego

- mały przekrój poprzeczny rdzenia kręgowego

i jego kształt (ok. 16x10 mm na poziomie rdzenia

szyjnego > niski stosunek sygnału do szumu


Techniki badania DWI:

- różnorodność technik > wszystkie mają niską

wartość współczynnika sygnału do szumu

- SINGLE-SHOT ECHO-PLANAR Imagingjest najczęściej stosowaną techniką badania

(dostępna we wszystkich nowoczesnych

systemach MR)


FA ADC x10-3 mm2/s

WM 0,78 ± 0,07 1,03 ± 0,07

GM 0,41 ± 0,04 0,93 ± 0,07

Entire cord

0,64 ± 0,13 0,96 ± 0,03

FAADCA/PADCS/I


FA

RA

ADC


Do zapamiętania:

- wartości FA, RA i ADC wykazują tendencję

spadkową w pierwszych godzinach po urazie

rdzenia kręgowego (gdy jeszcze nie ma zmian

w standardowym badaniu MR)

6-letnia dziewczynka po urazie w trakcie ćwiczeń na

zajęciach z gimnastyki. SCIWORA. Obawy dużego

deficytu neurologicznego z dolnego odcinka rdzenia

piersiowego.


Do zapamiętania:

- wartości FA, RA i ADC wykazują tendencję

spadkową w pierwszych godzinach po urazie

rdzenia kręgowego (standardowy MR – b/z)

6-letnia dziewczynka po urazie w trakcie zajęć gimnastycznych. SCIWORA


Pamiętaj:

- niższe wartości FA, RA i ADC nawet

w odległych miejscach rdzenia po przebytym

urazie > ocena prawdziwej rozległości urazu

- największy spadek w

ogniskach krwotocznych

- ADC - najczulszy

marker uszkodzenia

rdzenia kręgowego


- rozwinięcie techniki badania DWI > biomarker integralności istoty białej

- pomiar stopnia i kierunku dyfuzji cząsteczek wody w

rdzeniu kręgowym > wartości wektorów definiują

ukierunkowanie włókien nerwowych w rdzeniu

kręgowym

Obrazowanie Tensora Dyfuzji

l1

l2

l3

Orientacja przesztrzenna dróg nerwowych w rdzeniu kręgowym

MD FA

l1 l2 l3



iiiii

Włókna nerwowe w rdzeniu kręgowym


- była to bardzo obiecująca metoda – czy tak jest nadal?

* DTI jest tylko modelem

matematycznym


Badanie czynnościowe (fMR) rdzenia kręgowego

Założenia metody:

- duże zagęszczenie komórek nerwowych i bogate mikrokrążenie w istocie szarej rdzenia kręgowego

- aktywacja neuronów > hemodynamiczny efekt podobny do obserwowanego w mózgowiu

> bezpośrednia ocena aktywności

neuronalnej w rdzeniu po urazie

* Warunek – receptory czuciowe, nerwy obwodowe,

efektory (mięśnie) i odpowiedzialne ośrodki mózgu

> wszystkie funkcjonują prawidłowo


- badania elektrofizjologiczne

- jednoczasowe badania czynnościowe

mózgowia i rdzenia kręgowego


Trudności i ograniczenia metody:

- rdzeń kręgowy otoczony strukrami kostnymi > różnice podatności magnetycznej tkanki kostnej,

chrzęstnej i sąsiadujących tkanek miękkich

- artefakty ruchowe (pulsacyjne) spowodowane

akcją serca, oddychaniem, połykaniem i przepływem

płynu mózgowo-rdzeniowego

- mały przekrój poprzeczny rdzenia kręgowego

i jego kształt - (konieczna wysoka rozdzielczość,

wymiary woksela nie mogą przekraczać 2 mm)


Technika badania funkcjonalnego MR :

- Blood-oxygen-level-dependent (BOLD)

uznana i powszechnie stosowana

w badaniach funkcjonalnych ośrodków

korowych w obrębie mózgowia

* problemy z uzyskiwaniem powtarzalnych wyników

w badaniach czynnościowych > publikowane dane

z różnych ośrodków wykazują statystycznie różne

wyniki w powtarzanych badaniach u tych samych osób


Zadanie

Aktywacja neuronów

Napływ utlenowanej krwi

Zmniejszenie ilości krwi zawierającej deoxyhemoglobinę

w pobudzonym obszarze mózgu/rdzenia kręgowego

jest to paramagnetyk - BOLD effect

Zmiana intensywności sygnału w sekwencji MR


Zadanie: ruchy naprzemienne kciukiem.


Zadanie: ruchy naprzemienne prawą i lewą ręką.


Zadanie: ruchy osobno tylko prawą lub lewą ręką

zawsze angażują obie strony rdzenia kręgowego.

Prawa ręka

Lewa ręka


- utlenowanie krwi (BOLD effect) spada z poziomu

85% (spoczynek) do 80% (okres aktywacji)

Stroman et al., 2011


Spektroskopia MR rdzenia kręgowego

Założenia metody:

- bezinwazyjna ocena poziomów różnych metabolitów występujących w tkance nerwowej rdzenia kręgowego

- wczesne wykrycie zaburzeń metabolicznych i ocena

ich natężeń > będzie dowodzić o wystąpieniu urazu rdzenia kręgowego i pozwoli na ocenę jego ciężkości

- wyniki spektroskopii MR mogą decydować o wyborze metody leczenia


Większość doniesień z literatury dotyczy

zmian metabolicznych w obrębie mózgowia po przebytym urazie rdzenia kręgowego

Bóle neuropatyczne po urazie rdzenia kręgowego są związane ze spadkiem poziomu

NAA w obrębie wzgórz.

WBNAA MRSI( Whole-Brain N-Acetylaspartate MR Spectroscopy)

Spektroskopia MR całego mózgowia w urazach rdzenia kręgowego

- uogólniony spadek poziomu neuronalnego NAA w obrębie mózgowia > jest czułym markerem

ciężkości urazu rdzenia kręgowego (czy może być czynnikiem rokowniczym?)

Spektroskopia MR całego mózgowia w urazach rdzenia kręgowego

Podsumowanie

Standardowe badanie MR wraz

z zaawansowanymi technikami tej metody są obecnie najczulszą metodą obrazową w wykrywaniu, ocenie stopnia ciężkości i rokowaniu u chorych po przebytych urazach rdzenia kręgowego.

Dziękujęza uwagę

urazy kręgosłupa i rdzenia kręgowego · mechanizmy urazu rdzenia kręgowego -uraz wtórny -...

Documents