4. Μέθοδος Μαγνητικού Συντονισμού (MRI)
Αν και η ακτινογραφία παραμένει η μέθοδος εκλογής για την διάγνωση των οστεοπορωτικών σπονδυλικών καταγμάτων, η μαγνητική τομογραφία είναι πολύτιμη για την αξιολόγηση και την διαφορική δίαγνωση των οστεοπορωτικών και νεοπλασματικών σπονδυλικών καταγμάτων και του οιδήματος του μυελού των οστών (Takigawa T., et al. 2017: doi: 10.4184/asj.2017.11.3.478).
Οι μαγνητικοί τομογράφοι χρησιμοποιούν ισχυρούς μαγνήτες oι οποίοι παράγουν ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο το οποίο αναγκάζει τα πρωτόνια στο σώμα να ευθυγραμμιστούν με αυτό το πεδίο (επιμήκης μαγνήτιση). Όταν στη συνέχεια ένα ρεύμα ραδιοσυχνότητας διοχετεύεται στον ασθενή, ο προσανατολισμός των πρωτονίων (εγκάρσιος μαγνητισμός) αλλάζει. Μετά την απενεργοποίηση των ραδιοσυχνοτήτων, οι αισθητήρες MRI είναι σε θέση να ανιχνεύσουν την ενέργεια που απελευθερώνεται καθώς τα πρωτόνια ευθυγραμμίζονται εκ νέου με το μαγνητικό πεδίο κατά τη διαμήκη κατεύθυνση.Ο χρόνος που χρειάζεται για να ευθυγραμμιστούν εκ νέου τα πρωτόνια με το μαγνητικό πεδίο, καθώς και η ποσότητα της ενέργειας που απελευθερώνεται, αλλάζει ανάλογα με το περιβάλλον και την χημική φύση των μορίων. Με αυτό τον τρόπο, κατά την διάρκεια αυτού του χρόνου, δημιουργείται ένα σήμα εγγραφής στη συσκευή μέτρησης, ο αποκαλούμενος μαγνητικός συντονισμός. Αυτό το σήμα είναι διαφορετικό ανάλογα με τον ιστό, καθώς εξαρτάται από την πυκνότητα των πρωτονίων ή την περιεκτικότητα του σε νερό. Η χωρική ταξινόμηση των σημάτων οδηγεί έτσι σε μια εικόνα αποτύπωσης που αποτελεί τη βάση της διάγνωσης κατά τη διάρκεια μιας εξέτασης μαγνητικού συντονισμού. Πρότυπο αλληλουχιών είναι οι στεφανιαίες Τ2 TSE FS (καταστολή του λίπους), οι οβελιαίες Τ1 TSE και Τ2 ΜΣΕ, οι εγκάρσιες Τ2 ΜΣΕ, και οι εγκάρσιες Τ1 TSE. Από αυτούς τους συντελεστές στάθμισης εξαρτάται πώς εμφανίζονται οι ιστοί στην απεικόνιση του μαγνητικού συντονισμού. Για παράδειγμα, τα υγρά ή τα μέρη ιστού με υψηλή περιεκτικότητα σε νερό σε σταθμίσεις T2 εκπέμπουν γενικά περισσότερα σήματα από τον περιβάλλοντα ιστό, απεικονίζονται φωτεινά. Σε μια στάθμιση Τ1, οι μεγάλοι λιπώδεις ιστοί απεικονίζονται φωτεινοί.
Τα χαρακτηριστικά των οστεοπορωτικών καταγμάτων στο μαγνητικό συντονισμό στην οξεία φάση είναι: 1)Τα σπονδυλικά κατάγματα εντοπίζονται συχνότερα στην θωρακική μοίρα σε επίπεδο κάτω του Θ4 και στην οσφυική μοίρα. Παθολογικό σήμα απεικονίζεται συνήθως μόνο στο σώμα του σπονδύλου. Η πιο συχνή παραμόφωση είναι η σφηνοειδής (Jung HS, et al. Radiographics. 2003:23: doi: 10.1148/rg.231025043). 2) Aπεικονίζονται με χαμηλή ένταση σήματος στην Τ1W και T2W ακολουθία και υψηλή ένταση σήματος στην STIR ακολουθία. Η απεικόνιση του οξέος οστικού οιδήματος/αιμορραγίας γίνεται με τεχνικές καταστολής του λίπους/STIR. (Yuzawa Y., et al. J Orthop Sci. 2005;10:345–352). Αντίθετα με τα οξέα κατάγματα στα χρόνια κατάγματα διατηρείται το φυσιολογικό σήμα στο μυελό των οστών. 3) Η οπίσθια παρυφή του σπονδυλικού σώματος είναι συνήθως ευθεία ή γωνιώδης. 4) Η γραμμή του κατάγματος είναι παράλληλη με την επιφυσιακή πλάκα και περιέχει υγρό (fluid sign). Το σημείο αυτό θεωρείται ότι εμφανίζεται σπάνια σε κακοήθους αιτιολογίας κάταγμα. Επίσης το σημείο του υγρού παρατηρείται και σε χρόνια κατάγματα που δεν έχουν επουλωθεί και έχει αναπτυχθεί οστεονέκρωση. (Ragab Y., et al. Eur J Radiol: doi: 10.1016/j.ejrad.2008.06).
.
Η συμμετοχή του δίσκου είναι σπάνια, αλλά είναι πιο συχνή σε τραυματικό και οστεοπορωτικό κάταγμα (Yuh W.T., et al. 1989: doi: 10.1148/radiology.172.1.2740506).
Τα ευρήματα μπορεί να σχετίζενται με την ηλικία του κατάγματος. Σε χρόνια καλοήθη κατάγματα η φυσιολογική μετατροπή σε λίπος του μυελού των οστών είναι αναμενόμενη. Εντός 3 μηνών από τον τραυματισμό, υπάρχει σχεδόν πάντα κάποια αποκατάσταση του μυελού των οστών με λίπος, αν και μπορεί να παραμένει μια οριζόντια γραμμή ελαττωμένης έντασης σήματος.
Τα χαρακτηριστκά των παθολογικών καταγμάτων είναι:
1) Οπίσθιο κυρτό όριο του σπονδυλικού σώματος. Είναι πιο συχνό σε μεταστατικό συμπιεστικό κάταγμα εκτός σοβαρού οστεοπορωτικού συμπιεστικού κατάγματος (74% των μεταστατικών καταγμάτων έναντι 20% των οξέων οστεοπορωτικών καταγμάτων (Fu T.S., et al..Med J. 2004;27:808–815). 2) Ανώμαλη ένταση σήματος στον αυχένα του τόξου του σπονδύλου ή στα οπίσθια στοιχεία. Ετερόπλευρη ή αμφοτερόπλευρη συμμετοχή του αυχένα παρατηρείται στο 69% έως 88% των περιπτώσεων (Thawait S.K., et al. Spine 2012: doi: 10.1097/BRS.0b013e3182458cac). 3) Παρουσία επισκληρίδιας μάζας μαλακών μορίων (Abanoz R., et al. Tani Girisim Radyol. 2003;9:176–183). 4) παρουσία εστιακής παρασπονδυλικής μάζας. 5) και άλλες σπονδυλικές μεταστάσεις.
Η μαγνητική τομογραφία σήμερα δεν έχει κύρια χρήση στη διάγνωση της Οστεοπόρωσης και είναι απίθανο να γίνει στο μέλλον λόγω του κόστους της και του χρόνου που απαιτείται για τη λήψη μιας σάρωσης. Παρόλα αυτά, αρκετές μη επεμβατικές τεχνικές MRI έχουν αποδειχθεί ότι παρέχουν μικροδομικές πληροφορίες για τα οστά πέρα από την απλή οστική πυκνομετρία. Ο Newitt περιέγραψε μια μέθοδο για τον χαρακτηρισμό της δομής του δοκιδωτού οστού σε MRI υψηλής ευκρίνειας (Newitt D. C., et al. 2002:doi:10.1007/s001980200027).
Οι στροφές στην μαγνητική τομογραφία επιτρέπουν χωρικές αναλύσεις 80-150 μm και πάχος τομής 300-700 μm, επιτρέποντας την ανάλυση της δοκιδωτής δομής. Οι Majumdar και Genant χρησιμοποίησαν μαγνητική τομογραφία για να ποσοτικοποιήσουν την δομή του δοκιδωτού οστού και την οστική πυκνότητα, τόσο in vivo όσο και in vitro (Majumdar S., Genant H. K. Studies in Health Technology and Informatics 1997, 40: 81-96).
Χρησιμοποίησαν τόσο τροποποιημένες αλληλουχίες spin-echo όσο και gradient-echo για να λάβουν εικόνες, παρά το γεγονός ότι οι τεχνικές παράμετροι και οι ειδικοί για την αλληλουχία μηχανισμοί επηρέασαν την απεικόνιση του δοκιδωτού οστού. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι σε συνδυασμό με την επεξεργασία τρισδιάστατης εικόνας και την κατανόηση των μηχανισμών σχηματισμού εικόνας, αυτές οι εικόνες υψηλής ανάλυσης θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ποσοτικοποίηση της αρχιτεκτονικής των δοκιδωτών οστών. Η ανάλυση μικροδομής δοκιδωτών οστών στο εγγύς μηριαίο οστούν με βάση την μαγνητική τομογραφία υψηλής ανάλυσης επιτρέπει την καλύτερη πρόβλεψη του κινδύνου οστεοπορωτικού κατάγματος από ότι η οστική πυκνότητα (BMD) που βασίζεται μόνο στο DXA. Πρόσφατα, η ποσοτική χαρτογράφηση ευαισθησίας (QSM), έχει εφαρμοστεί για ποσοτικοποιήσεις δοκιδωτών οστών στη σπονδυλική στήλη, ενώ η απεικόνιση υπερσύντομου χρόνου ηχούς (UTE) παρέχει πολύτιμους δείκτες της ποσότητας και της ποιότητας του φλοιώδους οστού. Η φασματοσκοπία μαγνητικού συντονισμού (MRS) και η μαγνητική τομογραφία λίπους νερού με βάση την κωδικοποίηση χημικής μετατόπισης (CSE-MRI) επιτρέπουν την ποσοτική αξιολόγηση του μη μεταλλοποιημένου οστού μέσω της εξαγωγής του κλάσματος λίπους του μυελού των οστών (BMFF). Επιπλέον, η CSE-MRI επιτρέπει τη διαφοροποίηση των οστεοπορωτικών έναντι των παθολογικών καταγμάτων, η οποία είναι υψηλής κλινικής σημασίας. Τέλος, προηγμένα εργαλεία μετεπεξεργασίας και ανάλυσης εικόνας, λαμβάνοντας υπόψη την στατιστική παραμετρική χαρτογράφηση και τις ειδικές για την περιοχή κατανομές BMFF, έχουν μεγάλες δυνατότητες να βελτιώσουν περαιτέρω τις εκτιμήσεις καταγματικού κινδύνου στη σπονδυλική στήλη και το ισχίο με βάση την μαγνητική τομογραφία (Sollmann N., et al. 2021:doi: 10.1002/jmri.27260).
Στη δεκαετία του 2000, μελέτες MRI άρχισαν να αποδεικνύουν ότι ο μυελός των οστών, ο οποίος γεμίζει τις κοιλότητες του δοκιδωτού οστού και αποτελείται κυρίως από λιποκύτταρα (περιοχές κίτρινου μυελού) και αιμοποιητικά ερυθρά αιμοσφαίρια (περιοχές του κόκκινου μυελού), μπορεί να διαδραματίσει βασικό ρόλο στην υγεία των οστών και στο μεταβολισμό, με ευδιάκριτες αλλοιώσεις σε άτομα με Οστεοπόρωση (Fazeli P.K., et al. J Clin Endocrinol Metab 2013;98(3):935-945). Tεχνικές MRI για την διερεύνηση του κλάσματος του λίπους του μυελού των οστών (BMFF) περιλαμβάνουν την φασματοσκοπία του μαγνητικού συντονισμού (MRS) και MRI νερού-λίπους με βάση την κωδικοποίηση χημικής μετατόπισης (CSE-MRI). Ωστόσο, μια ποικιλία άλλων μεθόδων μαγνητικής τομογραφίας, όπως η απεικόνιση υπερμικρού χρόνου ηχούς (UTE), του φλοιώδους οστού και η ποσοτική χαρτογράφηση ευαισθησίας (QSM) για την απεικόνιση του δοκιδωτού οστού, έχουν βρει πρόσφατα έδαφος στο πεδίο των τεχνικών της μαγνητικής τομογραφίας για την αξιολόγηση της Οστεοπόρωσης (Dimov A.V, et al. Magn Reson Med 2018: doi.org/10.1002/mrm.26648). Ενώ οι πρώιμες μέθοδοι μαγνητικής τομογραφίας εκμεταλλεύονταν κυρίως το σήμα που προέρχεται από τoν μυελό των οστών για την απεικόνιση της δοκιδωτής μικροδομής του οστού, πιο πρόσφατες προσεγγίσεις όπως η απεικόνιση UTE και το QSM επιτρέπουν πιο άμεση απεικόνιση του οστίτη ιστού και μόλις πρόσφατα εφαρμόστηκαν στην απεικόνιση της σπονδυλικής στήλης. Η μικροδομική ανάλυση in vivo της MRI υψηλής ανάλυσης του εγγύς μηριαίου οστού έχει εφαρμοστεί κλινικά σε μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες με Οστεοπόρωση (Chang G., et al. 2018:DOI:10.1148/radiol.2017170138), σε μακροχρόνιους χρήστες γλυκοκορτικοειδών (Chang G., et al. 2015: doi: 10.1002/jmri.24927), καθώς και σε άνδρες μολυσμένους από τον ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV) (Kazakia G.J., et al. 2018: doi: 10.21037/qims.2017.10.10).
Σε μια πρόσφατη μελέτη, η αναλογία T2* και T2* επέτρεψαν τη διάκριση μεταξύ σπονδυλικών καταγμάτων διαφορετικής προέλευσης, με διαγνωστική ακρίβεια 73%. και 89%, αντίστοιχα, για τη διάκριση των οξέων καλοήθων από τα κακοήθη σπονδυλικά κατάγματα (Schmeel F.C., et al. 2018: doi: 10.1016/j.ejrad.2018.09.021).
Όσον αφορά το QSM, η πολυπαραμετρική χαρτογράφηση R2* του δοκιδωτού οστού και το QSM με βάση την απεικόνιση πολλαπλής ηχούς, βαθμίδωσης-ηχούς αποδείχθηκαν εφικτές, με καλή ευαισθησία του QSM για την μέτρηση της πυκνότητας δοκιδωτών οστών σε κίτρινες περιοχές μυελού των οστών (Diefenbach M.N., et al. 2019: doi:10.1002/mrm.27531). Οι πρώτες μελέτες που εφαρμόζουν την τεχνική έδειξαν σημαντικά αυξημένη μαγνητική ευαισθησία των σπονδύλων στην οστεοπενία και την Οστεοπόρωση (Zhang X., Guo Y., Chen Y., et al. Reproducibility of quantitative susceptibility mapping in lumbar vertebra. Quant Imaging Med Surg 2019;9(4):691-699). Επιπλέον, η μαγνητική ευαισθησία συσχετίστηκε θετικά με το κλάσμα λίπους με πυκνότητα πρωτονίων (PDFF) όπως προέρχεται από την CSE-MRI (Guo Y., et al. 2018: doi: 10.21037/qims.2019.04.12).