Рентгеноанатомия скелета И. Г. Лагунова 1981
.pdfвремени эти сумки расценивались как слизистые (bursa mucosa). Однако их содержимое не является слизью, а по химическому составу и свойствам соответствует синовии. В настоящее время все сумки не зависимо от их расположения и связи с суставной полостью объеди нены в общую группу синовиальных сумок. Они очень вариабельны по размерам — от 0,5 до 5 см; так же вариабельно общее число их. Боль ше всего сумок располагается в области плечевого, коленного и тазо бедренного суставов. Часть сумок постоянные, некоторые из них име ются уже при рождении, а остальные формируются с возрастом по мере развития скелета и мышечного аппарата. Значительная часть су мок непостоянна и возникает по мере функционального запроса (труд, спорт) в тех местах скелета, в которых испытываются наибольшие давление и трение, а также в процессе инволюции скелета в местах окостенения сухожилий и связок. В некоторых случаях синовиальные сумки преобразуются в добавочный сустав (субакромиальный, см. рис. 131).
В тех суставах, в которых кости по конфигурации поверхностей в той или иной степени не соответствуют друг другу (неконгруэнтны), в полости сустава образуется ряд вспомогательных (хрящевых) прис пособлений. Так, по краям вертлужной впадины тазовой кости и сус тавной впадины лопатки имеются краевые хрящевые «губы», увеличи вающие их суставные поверхности. В некоторых суставах возникают внутрисуставные добавочные хрящи (мениски в коленном суставе, дис ки в грудино-ключичном, нижнечелюстном), восполняющие несоответ ствие кривизны суставных поверхностей. В некоторых сложных суста вах, образуемых несколькими костями, при недостаточной протяжен ности одной из суставных поверхностей такая недостаточность также восполняется вставочным хрящевым образованием (диск в лучезапястном суставе, вставочный хрящ в связке таранно-пяточно-ладьевидного сустава, в поперечной связке атланта. Все эти дополнительные обра зования тесно связаны с капсулой сустава и располагаются внутри суставной полости.
Особое место среди вспомогательных образований занимают посто янные сесамовидные кости (надколенник, гороховидная, сесамовидные пястные и плюсневые). Они находятся на уровне сустава в толще сухожилия соответствующей мышцы, вблизи его прикрепления к су ставному концу кости и располагаются основной массой экстраартикулярно. В полость сустава обращена лишь одна из поверхностей сесамовидной кости, которая в виде «окошка» вставлена в капсулу сустава, по краям прочно сращена с ней и покрыта суставным хрящом. Сесамовидные кости увеличивают силу тяги мышцы, а также сустав ную поверхность соответствующего сустава и объем движений в нем. Непостоянные сесамовидные кости (фабелла и др.) могут быть не свя заны с суставной полостью.
3
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ РЕНТГЕНОАНАТОМИИ СКЕЛЕТА И ЕЕ СКИАЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
На протяжении веков объектом анатомических исследований был труп или анатомический препарат и методы исследования ограничи вались в основном рассечением и препарированием. Исследователь мог изучить и описать только то, что он видел в момент исследования конкретного объекта. Сопоставлять же обнаруженные факты он мог только на объектах, принадлежащих разным индивидуумам, и опи сательная анатомия уже в силу своего метода исследования является статичной.
В ноябре 1895 г. Вильгельм Рентген открыл новый вид лучей, вско ре названных его именем. В лаборатории он получил снимок скелета кисти своей жены, а 23 января 1896 г. на заседании Научного общест ва в Вюрцбургском университете для доказательства физических свойств открытых им лучей сделал снимок кисти анатома и гистолога Келликера, положив тем самым начало развития нового раздела ана томии — рентгеноанатомии, в частности рентгеноанатомии скелета, а затем и рентгенодиагностики его заболеваний. Спустя полтора месяца В. Н. Тонков на заседании Антропологического общества Петербург ской медико-хирургической академии сообщил о применении рентге новских лучей для изучения скелета. Эту дату по существу можно счи тать днем рождения отечественной рентгеноанатомии. П. Ф. Лесгафт
в1897 г. писал о широких перспективах, открывающихся перед анато мией с использованием рентгенологического метода при изучении трансформации костей. С этого времени сугубо описательная статич ная анатомия получила возможность стать динамичной. Анатомия взя ла рентгенологический метод на вооружение. В настоящее время почти
вкаждом руководстве по нормальной и топографической анатомии приводятся рентгеновские снимки. Однако рентгеновские снимки в ана
томических атласах и руководствах — это еще не рентгеноанатомия.
Рентгенологический метод может быть широко использован в ана томии (как и в любом другом разделе биологии и медицины) в каче стве дополнительного, вспомогательного, вносящего новые данные в классическую описательную анатомию скелета.
34
Однако имея свои собственные цели и объекты исследования, ста вя и решая конкретные задачи, метод становится ведущим, приобре тает самостоятельное значение и составляет основу новой дисципли ны. Так сформировалась и рентгеноанатомия. В настоящее время рент геноанатомия — самостоятельный раздел знаний, являющийся основой рентгенодиагностики в широком понимании этого слова. Отличитель ными чертами рентгеноанатомии как самостоятельной дисциплины яв ляются ее методология, особенности объекта исследования и метода исследования.
Основной объект исследования рентгеноанатомии — это живой ор ганизм во всем его многообразии. Специфика рентгенологического ме тода исследования заключается прежде всего в том, что он позволяет проводить исследование одного и того же объекта на любом отрезке его жизни от рождения до смерти. Сама сущность рентгенологическо го метода обусловливает его динамичность и превращает описатель ную анатомию в анатомию функциональную, эволюционную, физиоло гическую. Как и описательная анатомия, рентгеноанатомия может быть подразделена по системам или органам, причем значение ее при изучении различных систем и органов целиком зависит от возможно стей и пределов рентгенологического метода.
Благодаря естественной контрастности самым обширным разделом рентгеноанатомии является опорно-двигательный аппарат. Рентгено логический метод позволяет получить изображение скелета и каждой отдельной части его в естественном состоянии, не нарушая его жизне деятельности и нормальных анатомических соотношений и не прибегая к дополнительным приемам. Это метод совершенно объективный, так как рентгеновский снимок фиксирует состояние того или иного отдела скелета в момент выполнения снимка, в силу чего он является юриди ческим документом. Располагая неоспоримым преимуществом в накоп лении количественно больших материалов, рентгеноанатомия скелета со статистической достоверностью дает возможность выявлять различ ные индивидуальные варианты строения костей и определять их ча стоту, позволяет изучить различные функциональные и физиологичес кие состояния скелета и их зависимость от внешних и внутренних факторов, особенности скелета в раннем детском, подростковом, юно шеском и старческом возрасте и все варианты в пределах каждого возраста.
Имея основным объектом исследования живой организм, рентгено анатомия скелета реализует свои возможности и на материале клас сической анатомии, т. е. на трупах и препаратах. В этом плане она используется в судебной медицине и криминалистике (определение возраста, пола, доношенности ребенка или возраста мертворожденно го, установление тождества личности и т. п.). Велико значение рент геноанатомии для сравнительной анатомии и особенно для антрополо гии, ибо кости в силу своего минерального состава сохраняются в те чение веков и тысячелетий. Рентгеноанатомия стимулировала возник новение совершенно особого направления — «скульптурной антрополо гии», воссоздающей внешний образ человека по его скелету, благодаря которой мы смогли представить себе облик многих исторических лич ностей.
Таким образом, современная рентгеноанатомия скелета — это об ширный раздел, в котором можно выделить ряд направлений. Но важ нейшим направлением рентгеноанатомии является к л и н и ч е с к о е .
35
Рентгеноанатомия составляет фундамент рентгенодиагностики заболе ваний костей и суставов, в связи с чем она получила название клини ческой; рентгеноанатомии. В нашей стране основы ее разработаны со ветскими рентгенологами (Д. Г. Рохлин, В. С. Майкова-Строганова, М. А. Финкельштей, А. В. Рубашова, Н. С. Косинская, В. А. Дьячен ко, С. А. Рейнберг и др.). Из зарубежных рентгенологов большой вклад в ее развитие внесли Hasselvander, Kohler, Grashey, Ruckensteiner и др.
Рентгеновский снимок — это теневое изображение, зависящее от плотности исследуемого объекта и степени поглощения в нем рентге новских лучей. Опорно-двигательный аппарат человека состоит из ча стей с разной радиационной плотностью. Надкостница, костный мозг, сосуды, нервы, суставные хрящи, хрящевые прослойки, суставная сум ка и связки, синовиальная жидкость, т. е. все мягкотканные образова ния, которые являются его составными элементами, проницаемы для рентгеновских лучей и не дают дифференцированного теневого изо бражения. Лишь скопления жировой ткани, обладающей наименьшей радиационной плотностью, могут выявляться по контрасту с окружаю щими их более, плотными образованиями. Мышцы в зависимости от их объема поглощают определенное количество излучения и дают ма лоинтенсивные тени. Только костная ткань, содержащая минеральные соли, обладает значительной радиационной плотностью и дает интен сивные тени костных структур различного рисунка соответственно строению губчатого и компактного костного вещества. Таким образом, на снимке получается изображение не всей кости как органа, а только минерально пропитанного остова ее.
На первый взгляд, это изображение имеет некоторое сходство с распилом кости или мацерированным препаратом, но отождествлять их нельзя. Именно кажущаяся простота зрительного восприятия рент геновского изображения костей таит в себе возможность грубейших ошибок, так как теневая картина кости отнюдь не отображает непо средственно ее морфологического субстрата. Каждая деталь теневого образования требует специальной расшифровки и должна получить свое анатомическое обоснование.
Образование теневой картины на рентгеновском снимке, в частно сти на снимке скелета, подчинено физико-техническим (оптическим) закономерностям и скиалогически обусловлено. Скиалогия — учение о тенеобразовании — имеет свои законы, на которых основана теория рентгеновского изображения. «Без теории рентгеновского изображения нет рентгеноанатомии» [Рохлин Д. Г., 1957]. Поскольку рентгеновский снимок — это сложное, суммарное двухмерное отображение на плоско сти внешней формы и внутренней структуры трехмерного объемного органа - кости, при его толковании требуется прежде всего воссоздать из плоскостного изображения объемный объект. В известной мере это му помогают определенные методические приемы. Обязательным пра вилом, для рентгенологического исследования каждого отдела скелета является производство снимков по крайней мере в двух взаимно пер пендикулярных проекциях. Если в силу анатомического расположения объекта нет возможности сделать такие снимки, основной для данного объекта снимок дополняется (в зависимости от необходимости выявить ту или иную анатомическую деталь) рядом вспомогательных, при ко торых варьируются направление центрального луча и соотношение его с объектом. При выполнении снимков используются различные на-
36
правления центрального луча по отношению к анатомическим плоско стям человеческого тела и исследуемого объекта.
Прямое направление: центральный луч совпадает с сагиттальными плоскостями (прямые, или сагиттальные, снимки).
Боковое направление: центральный луч совпадает с фронтальными плоскостями (боковые снимки).
Косое направление: промежуточное между прямым и боковым с наклоном центрального луча под тем или иным углом относительно сагиттальной и фронтальной плоскостей, а также каудально (к ниж ним конечностям) или краниально (к голове) (косые снимки).
Аксиальное, или осевое, направление: центральный луч совпадает с длинной осью снимаемого объекта (аксиальные снимки).
Касательное направление: центральный луч скользит по тому или иному участку поверхности исследуемого объекта (тангенциальные снимки).
Методические приемы с использованием разных направлений цент рального луча при снимках помогают получить объемное представле ние. Но основным при этом является способность рентгенолога прост ранственно мыслить, уметь на основе восприятия зрительным анали затором плоскостного изображения снимков в двух или нескольких проекциях мысленно трансформировать его в объемное. Эта способ ность не связана со способностью стереоскопического зрения и совер шенствуется на практике. Ее развитию помогает сопоставление рент геновского снимка с анатомическим препаратом, а по мере накопления опыта она закрепляется, так как вырабатывается соответствующий ав томатизм.
Не менее важно и другое обстоятельство. Поскольку рентгеновский снимок представляет собой теневое изображение как бы «скелетированного скелета» кости и все мягкотканные компоненты ее прямого отображения на снимке не получают, необходимо мысленно воспроиз вести, «дорисовать» на снимке эти компоненты. Для этого надо знать расположение и места прикрепления к кости суставных сумок, связок и мышц в различных проекциях объекта, особенности строения над костницы в каждой кости, наличие и расположение каналов питающих сосудов и пр. Наконец, рентгенолог в теневом черно-белом изображе нии должен видеть живой полнокровный орган, развивающийся и ме няющийся с возрастом, перестраивающийся и трансформирующийся под влиянием разнообразных внешних и внутренних факторов. Рент генолог должен знать сроки и характер этих изменений, законы транс формации и функциональной перестройки, их взаимосвязь с условия ми труда, быта, спорта и т. п.
Таким образом, современная рентгеноанатомия скелета зиждется, фигурально выражаясь, на «трех китах»: 1) классической описатель ной нормальной анатомии (с ее разделами — остеологией, синдесмоло гией, артрологией и миологией, а также топографической анатомией); 2) нормальной физиологии опорных тканей; 3) скиалогии — учении о тенеобразовании и его закономерностях.
Рентгеновское изображение принципиально отличается от привыч ного для нашего глаза светового изображения. Разная интенсивность теней на фотографии обусловлена разной степенью отражения света от обращенной к нам поверхности объекта, что обеспечивает восприя тие его рельефа. Рентгеновские лучи не отражаются и не преломляют ся. Разная интенсивность теней на рентгеновском снимке обусловлена
37
разной степенью поглощения и рассеяния лучей, проникающих сквозь объект, что обеспечивает восприятие его внутренней структуры. Сте пень поглощения и рассеяния при всех прочих равных условиях зави сит от радиационной плотности и объема исследуемого объекта. Кроме того, если первичное изображение при фотографии является негатив ным и при перепечатке на бумагу переводится в позитивное, которое мы воспринимаем глазом с естественным распределением оттенков чер но-белой цветовой гаммы, то рентгеновское изображение обычно оце нивается в негативном виде и термины «затемнение» и «просветление» в световом и рентгеновском изображениях имеют противоположный смысл. Наконец, в рентгеновском изображении отсутствуют те пока затели пространственных взаимоотношений объектов, которые исполь зуются при восприятии светового изображения (в том числе перспек тива).
Разница в плотности составных элементов опорно-двигательного аппарата создает условия естественной контрастности и позволяет по лучить теневое изображение костей, не прибегая к каким-либо вспомо гательным средствам. Но и сама кость как таковая не является одно родным гомогенным образованием, а представляет собой комплекс многочисленных деталей разной плотности, расположенных в опреде ленном объеме исследуемого объекта. Первый закон, определяющий получение рентгеновского изображения,— это закон абсорбции — раз ницы в степени поглощения лучей в многочисленных анатомических деталях исследуемого объекта, расположенных на разной глубине по ходу лучей. В силу этого рентгеновское изображение состоит из чере дующихся темных и светлых участков — теней, полутеней и просветле ний. Оно является интегральным, и каждой детали теневого изобра жения соответствует множество действительных анатомических дета лей объекта. В результате рентгеновское изображение обеднено мор фологическими элементами, что значительно усложняет его анализ.
Наряду с законом абсорбции формирование рентгеновского изо бражения определяется и другими законами скиалогии, из которых особенно важны закон проекции и закон суммации. Рентгеновские лучи выходят из фокуса рентгеновской трубки расходящимся пучком (дивергенция лучей) (рис. 4). Проходя через снимаемый объект, они дают на пленке прямое и увеличенное изображение (а). Проекционное увеличение изображения зависит от двух факторов: расстояния фо кус — пленка (б) и расстояния объект — пленка (в). Чем меньше пер вое и чем больше второе, тем больше увеличение изображения. Чем больше фокусное расстояние, тем больше направление лучей прибли жается к параллельному, а размеры изображения к истинным (г). Помимо этого, соотношение между расстояниями фокус — пленка и объект — пленка при -одних и тех же размерах фокуса трубки обуслов ливает геометрическую нерезкость изображения. Эти закономерности учитываются при выборе оптимального фокусного расстояния при снимках каждого конкретного объекта; они используются целенаправ ленно. Так, для улучшения изображения деталей, расположенных близ ко к пленке, за счет «смазанности» отдаленных от нее деталей делают короткофокусные (контактные) снимки, а для получения истинных размеров объекта, наоборот, длиннофокусные (телеснимки) — снимки с фокусным расстоянием 1,5—2 м. В повседневной практике для по лучения более четкого изображения обычно стремятся максимально приблизить объект к пленке, так как увеличение расстояния между
38
Рис. 4. Зависимость рентге новского изображения от расстояния фокус — пленка и объект — пленка (схема).
объектом и пленкой ведет к проекционному увеличению его изобра жения. При наличии современных острофокусных трубок эта законо мерность используется целенаправленно для получения на снимке изо бражения костной структуры с непосредственным увеличением его в 11/2—2 раза, за счет отодвигания объекта от пленки.
Законы проекции определяют также укорочение и искажение фор мы и положения отдельных деталей и всего исследуемого объекта в целом, зависящие от соотношений направления центрального луча с плоскостью пленки и осями исследуемого объекта (рис. 5). Чаще всего при снимках используется ортогональная проекция, при которой цент ральный луч падает перпендикулярно на пленку и на объект. При этом можно избежать проекционного искажения только в идеальных условиях, когда форма исследуемого объекта приближается к шару и при любом повороте его (т. е. при любой проекции) соотношение меж ду центральным лучом, осями объекта и плоскостью пленки остается постоянным (а, 6). Во всех остальных случаях проекционное искаже ние зависит от соотношения центрального луча с его осями и от соот-
Рис. 5. Зависимость рентгеновского изображения от соотношения центрального луча, осей объекта и плоскости пленки (схема).
39
Рис. 6. Проекционные ис кажения плоской детали (схема).
ношения центрального луча с плоскостью пленки. Если центральный луч падает на тот же шаровидный объект под углом, он отображает ся на снимке в виде вытянутого в той или иной степени овала, причем изображение его переместится в сторону, противоположную перемеще
нию источника излучения |
(феномен |
паралакса) |
(в). |
Искаженное изо |
|
бражение формы объекта |
получится |
и |
в том случае, |
когда под углом |
|
к центральному лучу будет расположена |
пленка |
(г). |
|
Еще больше зависит от условий проекции изображение деталей, име ющих значительную разницу размеров — длинника и поперечника (рис. 6). Так, если центральный луч падает перпендикулярно длинной оси плоской детали (перпендикулярная аксиальность), последняя получает развернутое изображение по длиннику с соответствующим проекцион ным увеличением (а). При изменении соотношений между ними раз меры изображения укорачиваются пропорционально уменьшению уг ла между центральным лучом и длинной осью детали (косая аксиаль ность) (б). Если направление центрального луча совпадает с длинной осью детали (продольная ортоградная аксиальность) (в), ее изобра жение имеет наименьшие размеры, соответствующие ее поперечнику. Одновременно с таким проекционным укорочением тени возрастает ее интенсивность, так как при ортоградной аксиальности луч проходит в детали наибольший путь.
Наиболее отчетливо ортоградная аксиальность проявляется в изо бражении анатомических образований скелета, имеющих плоскую фор му. Так, тонкая перегородка носа на боковом снимке вовсе не выявля ется, а на прямом дает интенсивную линейную тень. На прямом сним ке лопатки основание плоской лопаточной ости отображается в виде иксобразного перекреста двух линейных теней. Линейные тени дают площадки тел позвонков, стенки глазницы и придаточных полостей но са и многие другие образования, плоскостные грани которых оказы ваются расположенными по ходу лучей.
Проекционные искажения форм и размера, зависящие от аксиаль ности, возникают и при изображении образований, которые имеют раз личной формы изгибы и кривизну. Так, истинная кривизна цилиндра, изогнутого по дуге, выявляется только тогда, когда центральный луч перпендикулярен плоскости этой кривизны. Все другие проекции ис кажают кривизну изгиба, укорачивая его изображение. Это относится не только к целым отделам скелета, имеющим изгибы (позвоночник,
40
крылья подвздошных костей, верхний отдел бедра и пр.), но и к от дельным костным деталям.
Большую роль в образовании теневой картины играет тангенци альный закон. Он обусловлен пространственным соотношением цент рального луча с поверхностью анатомических деталей или объектов (рис. 7). Сущность его заключается в том, что дифференциация теней при прохождении лучей через разные по плотности детали произойдет только в том случае, если их пограничные поверхности (так называе мые поверхности раздела) будут располагаться по ходу лучей, т. е. в ортоградной проекции. Так, две рядом расположенные пластинки раз ной плотности, на которые лучи падают перпендикулярно, дают общую однородную тень (а). Эти же две пластинки, расположенные так, что центральный луч проходит вдоль поверхности их раздела, обусловли вают четко разграниченные, разной интенсивности тени (б). В случае, если лучи падают на поверхность раздела под тем или иным углом, разграничение и дифференциация теней менее четки (в). Тангенциаль ный закон определяет не только градацию теней отдельных деталей, расположенных внутри объекта, но и образование наружного контура самого объекта, который является также линией разграничения раз ных плотностей (кости и рядом расположенных «мягких» тканей). Наружный контур объекта выявляется тогда, когда лучи проходят ка сательно к тем или иным точкам его поверхности (рис. 8). При этом контуробразующими (I) будут только те точки (а—а на прямом сним ке, б—б на боковом), которые максимально выступают наружу. Только они обусловливают «силуэт» объекта в каждой данной проекции. Все остальные точки (в) оказываются в «немой», или промежуточной, зо не, и их изображение вписывается в общее изображение объекта. Именно поэтому рентгеновские снимки в прямой и боковой проекциях не адекватны фронтальному и сагиттальному распилам анатомических препаратов. Лишь горизонтальные (пироговские) распилы на соответ ствующих уровнях позволяют провести детальные сопоставления и оп ределить точки поверхностей, которые в каждой проекции являются контуробразующими (следует учитывать и фокусное расстояние, при котором был сделан снимок).
При поворотах объекта (II, III) при смещении центрального луча под углом (IV) или изменении фокусного расстояния (V) участие в образовании контура объекта принимают: различные участки его поверхностей. Поскольку большинство объектов исследования в скелете имеет геометрически сложную конфигурацию, снимков в двух взаимно перпендикулярных проекциях (прямой и боковой) обычно бывает не достаточно для изучения их рельефа. Приведенные скиалогические за кономерности используются как основа методических приемов — чаще всего поворота объекта или наклона пучка лучей, что позволяет «вы вести на контур» интересующий участок (тангенциальные снимки, или снимки по касательной). Сопоставление ряда снимков (многопроекци онное исследование), на которых представлены контуры, соответству ющие различным участкам поверхности, позволяет с достаточной точ ностью воспроизвести конфигурацию объекта и изучить его наружный рельеф.
Следующий, не менее важный закон скиалогии, обусловливающий структурность теневого изображения,— это закон суммации. Наиболее наглядным его проявлением служит суперпозиция теней (рис. 9), ког да на снимке изображение одной кости полностью (а) или частично
41
Рис. 7. Тангенциальный за кон для плоскостей раздела (схема).
(секторально) (б) накладывается на изображение другой. Это проис ходит во многих отделах скелета, где имеются две или несколько ря дом расположенных костей. В первом случае (а) соответственно зоне суперпозиции возникают участки повышенной интенсивности тени са мой разнообразной формы. Во втором случае (б) при секторальной суперпозиции наряду с повышенной интенсивностью тени отдельных участков в местах пересечения корковых слоев двух костей (кости го-
Рис. 8. Тангенциальный закон контурообразования (схема).
42