Table of Contents

Использование магнитно-резонансной визуализации для обнаружения инфекций глубоких тканей

Когда у пациента наблюдаются системные признаки инфекции, такие как лихорадка и лейкоцитоз, сопровождающиеся локализованной болью и отеком, клиницисты должны быстро определить глубину и степень основного процесса. Поверхностные инфекции кожи, такие как неосложненный целлюлит, эффективно управляются антибиотиками, но глубокие тканевые инфекции, связанные с фасцией, мышцами, костями или висцеральными органами, несут значительно более высокий риск заболеваемости и смертности. Задержки в диагностике таких состояний, как некротический фасциит, пиомиозит или остеомиелит, могут привести к необратимому разрушению тканей, ампутации конечностей или фатальному сепсису, появились в качестве окончательного, неинвазивного инструмента для характеристики этих глубоких патологических процессов, предлагая исключительные анатомические детали и физиологическое понимание. Это руководство предоставляет всеобъемлющий клинический обзор того, как МРТ используется для обнаружения глубоких тканевых инфекций, от фундаментальной физики и оптимизации протокола до продвинутой интерпретации и интеграции в хирургическое принятие решений.

Клинический императив для МРТ при глубоких инфекциях

Основной проблемой при лечении глубоких тканевых инфекций является несоответствие результатов клинического обследования истинной тяжести заболевания. Пациент с диабетической инфекцией стопы может проявлять только легкую эритему, но при этом иметь обширный остеомиелит и глубокий подошвенный абсцесс. Аналогично, ранний некротический фасциит может быть неотличим от простого целлюлита во время физического обследования. Рентгенограммы обычно получают в качестве теста первой линии для оценки газового, инородного тела или разрушения корковой кости, но им не хватает чувствительности для оценки раннего участия мягких тканей или отека мозга. В то время как ультразвук может оценить поверхностные коллекции, его полезность ограничена в установке обширных отеков или глубоких тазовых, спинномозговых или ретроперитоновых инфекций. КТ обеспечивает отличную костную деталь и быстрая, но она страдает от низкого контраста мягких тканей по сравнению с МРТ. МРТ заполняет этот диагностический пробел, непосредственно визуализируя отличительные физиологические изменения инфекции: отек, гиперемия и ограниченное распространение гно

Фундаментальная физика МРТ, направляющая инфекционное изображение

МРТ генерирует изображения путем манипулирования магнитными спинами протонов водорода, преимущественно находящимися в воде и жире. Патология инфекции принципиально характеризуется воспалением, что приводит к повышенной капиллярной проницаемости и накоплению жидкости внутри тканей. Эта избыточная жидкость продлевает время релаксации T2, производя сигнатурный яркий сигнал на T2-взвешенных изображениях. Для максимизации видимости этого отека радиологи применяют методы подавления жира. Последовательность короткого Tau Inversion Recovery (STIR) и T2-взвешенная визуализация с подавлением жира (T2FS) имеют решающее значение; при сведении на нет яркого сигнала из фоновой жировой ткани отечная ткань становится заметно гиперинтенсивной. Для сравнения, T1-взвешенная визуализация показывает инфицированную или отечную ткань как гипоинтенсивную (темную) относительно жира, которая ярка на T1. Это подавление жира имеет важное значение для обнаружения отека костного мозга, так как нормальный жировой мозг появляется ярким на T1, а его замена отеком или инфекцией приводит

Добавление диффузионно-тяжелой визуализации (DWI) было одним из наиболее значительных достижений в визуализации инфекции. DWI измеряет случайное движение молекул воды. В простом отеке вода свободно диффундирует, приводя к быстрому распаду сигнала. В абсцесе жидкость толстая, вязкая и белковая, часто содержащая большое количество воспалительных клеток, клеточного мусора и бактерий. Эта среда физически ограничивает диффузию водных протонов, заманивая их в полость. Это ограничение проявляется как высокий сигнал на сканировании DWI с соответствующим низким сигналом на карте Коэффициента диффузии (ADC). Это несоответствие DWI-ADC является мощной сигнатуры для различения дренажного абсцесса от несжиженного флегмона, что не демонстрирует истинной ограниченной диффузии. Наконец, введение внутривенных контрастных агентов на основе гадолиния (GBCA) обеспечивает критическую информацию о воспаленной сосудистости тканей и капиллярной целостности. Воспаленный синовий, грану

Оптимизация подготовки пациентов и визуализация протоколов

Скрининг пациентов и безопасность

Перед сканированием обязательно строгое обследование на ферромагнитные имплантаты и устройства. Сюда входят кардиостимуляторы и дефибрилляторы (если не МР-условные), аневризмальные зажимы, кохлеарные имплантаты и удерживаемые металлические инородные тела, особенно на орбите или вблизи жизненно важных структур. Клиническая команда должна проверить состояние безопасности МР всех имплантированных устройств. У пациентов с фебрильной, септической или диспнеей способность безопасно контролировать пациента во время сканирования является основной проблемой. МР-совместимое оборудование мониторинга для пульсоксиметрии и артериального давления должно использоваться.

Сопоставление агентских соображений

ГБЦА улучшают чувствительность и специфичность МРТ для инфекции, особенно для выявления абсцесса и характеристики синовита или остеомиелита. Однако использование ГБЦА несет риск нефрогенного системного фиброза (НСФ) у пациентов с тяжелым острым или хроническим заболеванием почек (eGFR < 30 мл/мин/1.73m²); У таких пациентов должен выполняться комплексный неконтрастный протокол, в значительной степени зависящий от последовательностей STIR, T1-взвешенных и DWI. Если контраст считается абсолютно необходимым, макроциклические ГБЦА с высоким профилем релаксации и стабильности (например, гадобурол или гадотератный меглюмин) предпочтительны из-за их более низкого риска диссоциации гадолиния. Пациенты должны быть согласны с рисками и преимуществами контрастного введения.

Проектирование протокола и выбор последовательности

Специальный протокол заражения адаптирован к клиническому вопросу и анатомии. Для оценки предполагаемого остеомиелита конечностей типичный протокол включает:

  • Большое поле зрения (FOV) Т1-взвешенная корональная последовательность: Предоставляет анатомический обзор и позволяет сравнивать сигнал костного мозга с противоположной стороной.
  • Последовательность T2 или STIR, подавленная жиром, в нескольких плоскостях (осевой, корональной, сагиттальной): Картирует степень отека мягкой ткани и костного мозга.
  • DWI высокого разрешения (осевой): Для выявления гноя, полостей абсцесса и ограниченной диффузии в инфицированных жидкостях.
  • Предконтрастные и постконтрастные T1-взвешенные последовательности с подавлением жира: Необходимые для отличия флегмоны (диффузное усиление) от абсцесса (усиление обода) и для подтверждения инфекции костного мозга.Постконтрастная визуализация должна выполняться по меньшей мере в двух ортогональных плоскостях.

Время сканирования для комплексного исследования обычно колеблется от 30 до 45 минут. Использование выделенных поверхностных катушек (например, коленных, лодыжечных, запястных катушек) значительно улучшает соотношение сигнал/шум (SNR) и пространственное разрешение для визуализации мелких частей, позволяя визуализировать тонкие синусовые тракты или корковые перебои. Для спинномозговой инфекции (спондилодисцит и эпидуральный абсцесс) необходимы сагиттальные STIR и T1 постконтрастные последовательности, дополненные осевыми T2 и DWI последовательностями.

Диагностические изображения по патологиям

Целлюлит и отек мягких тканей

На МРТ целлюлит проявляется в виде утолщенной кожи и подкожных тканей с сетчатой сетью гиперинтенсивности Т2. Фазии могут быть минимально утолщены, но обычно неповреждены и демонстрируют равномерное, тонкое усиление. Отсутствует дискретный сбор жидкости. Основная роль МРТ при подозрении на целлюлит заключается в исключении более глубокого вовлечения, такого как абсцесс или некротический фасциит.

Абсцесс и флегмона

Флегмон представляет собой твердую, перегруженную воспалительную массу без определенной стенки или сжиженного ядра. Он появляется как плохо определенная, T2-гиперинтенсивная масса, которая усиливается гетерогенно. Напротив, абсцесс представляет собой хорошо обрезанный сбор жидкости. Он демонстрирует центральную полость, которая является T1 гипоинтенсивной, T2 гиперинтенсивной, и показывает отмеченную ограниченную диффузию на DWI с низкими значениями ADC. Стена абсцесса толстая, нерегулярная и интенсивно усиливается после контрастного введения. Это усиление обода помогает дифференцировать абсцесс от простой серомы или бурсита, которые имеют более тонкие, гладкие стенки. Наличие внутреннего газа, рассматриваемого как сигнальная пустота на всех последовательностях, очень специфично для инфекции газообразующими организмами.

Остеомиелит

Самым ранним и чувствительным признаком остеомиелита является отек костного мозга. На Т1-взвешенных снимках нормальный высокий сигнал жирового мозга заменяется промежуточным или низким сигналом. На STIR или T2FS эта же область становится гиперинтенсивной. Постконтрастная Т1-взвешенная визуализация подтверждает наличие гиперемии и активной инфекции, показывая усиление пространства мозга. Однако реактивный отек костного мозга от травмы, дегенеративного заболевания или нейропатической артропатии может имитировать этот внешний вид. Для повышения специфичности радиологи ищут связанные с этим выводы:

  • Корковые нарушения или клоака (отсос в костной коре).
  • А синусовый тракт, простирающийся от костной коры до поверхности кожи или абсцесса мягких тканей.
  • Внутрикожный абсцесс (абсцесс Броди), рассматриваемый как фокусный сбор жидкости в кости с усилением обода и ограниченной диффузией.
  • Sequestrum, фрагмент оживлённой, не усиливающей кости в пределах зараженной области.

Септический артрит

Результаты МРТ септического артрита включают в себя большой суставный выпот, который часто является T1 гипоинтенсией и T2 гиперинтенсией. Синовиальное утолщение и интенсивное усиление синовия являются отличительными чертами. Критическим открытием является наличие отека костного мозга по обе стороны сустава (периартикулярный отек). Этот вывод предполагает значительное воспаление суставных поверхностей и вызывает озабоченность быстрой потерей хряща и разрушением суставов. МРТ очень полезна для направления стремления подтвердить диагноз.

Некротический фасциит

Это неотложная хирургическая операция. Ключевой особенностью МРТ является аномальный сигнал и усиление глубокой фасции. На ранней стадии глубокая фасция утолщается и гиперинтенсивна на T2FS/STIR. Постконтрастная визуализация показывает усиление фасции и окружающих мышц. Отсутствие усиления контраста в фасции предполагает некроз и деваскуляризацию, признак прогрессирующего заболевания. Связанные результаты включают в себя сборы жидкости, отслеживающие вдоль фасциальных плоскостей, миозит и газ в мягких тканях. В то время как КТ лучше для обнаружения газообразной мягкой ткани, способность МРТ показывать глубокую фасциальную жидкость и некроз делает его очень чувствительным для диагностики этого состояния, часто вызывая срочное хирургическое исследование.

Преимущества, ограничения и сравнительная визуализация

Ключевые сильные стороны MRI

  • Превосходное разрешение контраста мягкой ткани: Непревзойденная способность дифференцировать жидкость, гной, жир, мышцы и костный мозг.
  • Многопланарная способность: Прямая визуализация в осевой, корональной и сагиттальной плоскостях без переформатирования, позволяющая точное анатомическое отображение.
  • Специфика с DWI: Высокая специфичность для диагностики абсцессов и дифференциации их от других жидкостей.
  • Никакого ионизирующего излучения: Безопасно для повторного получения изображений, педиатрических пациентов и беременных.
  • Комплексная оценка: Однократный осмотр может одновременно оценивать костную, суставную, мышечную и мягкую ткани, выявляя вовлеченность нескольких отделов.

Неотъемлемые ограничения

  • Длительное время сканирования: Восприимчиво к артефакту движения.Остробольным, лихорадочным или клаустрофобным пациентам может потребоваться седация или анестезия.
  • Ограничения безопасности: Абсолютные противопоказания для некоторых металлических имплантатов и устройств.
  • Увеличение стоимости и ограниченная доступность: Недоступно повсеместно в условиях чрезвычайной ситуации по сравнению с КТ или ультразвуком.
  • Гадолиний: Ограничения у пациентов с прогрессирующей почечной недостаточностью.
  • Перекрёстная инфекция: Отёк костного мозга — неспецифическое открытие, которое можно увидеть при травме, реакции стресса или дегенеративных изменениях. Строгая клиническая и визуализирующая корреляция обязательна.

Роль других модальностей

Хотя МРТ является золотым стандартом, другие тесты остаются дополнительными. CT быстрее, отлично подходит для обнаружения газа и оценки кортикальной кости, и является модальностью выбора для нестабильных пациентов. Ультразвук является недорогим, портативным инструментом для оценки поверхностных коллекций и направления первоначального аспирации. Исследования ядерной медицины могут быть полезны, когда МРТ противопоказана, хотя они предлагают плохое пространственное разрешение. ПЭТ/КТ с FDG очень чувствительны к инфекции, но дорого и подвергает пациента облучению.

Навигация по специальным клиническим сценариям

Диабетические инфекции ног и нейропатическая нога

Диабетическая стопа представляет собой классическую дилемму диагностики: отличает нейроартропатию Шарко от остеомиелита. Оба состояния показывают тяжелый отек костного мозга, переломы и вывих суставов. Ключевые особенности визуализации, которые благоприятствуют остеомиелиту, включают «призрачный знак» (кость сохраняет свою форму на изображениях с Т1-взвешенным весом, но смешивается с окружающей усиливающей тканью на постконтрастных изображениях), наличие синусового тракта , простирающегося от подошвенной язвы к кости, и расположение заболевания в типичных точках давления (метатарзальные головы, фаланги, кальциноз). Шарко нога чаще включает в себя среднюю ногу (совместный лисфранк) и показывает менее агрессивные изменения мягкой ткани. Радиологи должны тщательно оценивать нарушение коры и внутрикожный абсцесс.

Спинальные инфекции

Инфекционный спондилодисцит и эпидуральный абсцесс требуют быстрой диагностики. МРТ с контрастом является золотым стандартом. Классическим открытием является гиперинтенсивный межпозвоночный диск T2 с потерей нормальной внутриядерной расщелины, эрозией эндплацета и аномальной гиперинтенсией T2 в соседних телах позвонков. DWI может помочь дифференцировать инфекцию от острых дегенеративных изменений Модического типа I, поскольку инфекция имеет тенденцию демонстрировать ограниченную диффузию в дисковом пространстве. Эпидуральный абсцесс появляется как усиливающий, сбор жидкости (часто демонстрирующий ограниченную диффузию) в спинномозговом канале, требующий неотложной хирургической консультации.

Послеоперационные и аппаратные инфекции

Изображение вблизи металлических имплантатов (аппаратное обеспечение для артропластики, спинномозговые стержни) является сложной задачей из-за артефакта восприимчивости. Однако современные последовательности редукции металлических артефактов (MARS, MAVRIC, SEMAC) могут значительно подавлять эти артефакты, позволяя визуализировать интерфейс костной имплантации и окружающие мягкие ткани. Обнаружение инфекции включает в себя коллекции жидкости периимплантата, ламеллированные синусовые тракты и аномальный сигнал костного мозга. Ультразвук может быть полезным дополнением для оценки поверхностных периартикулярных коллекций.

Педиатрические инфекции

У детей острый гематогенный остеомиелит обычно поражает метафизы длинных костей. МРТ высокочувствительна для выявления ранних изменений костного мозга до появления рентгенографических изменений. Также может выявить ассоциированные подпериостальные абсцессы и септический артрит смежных суставов. Применение контраста необходимо для различения жизнеспособных, усиливающих костный мозг от некротических, не усиливающих компонентов, которые могут потребовать хирургического дренажа.

Безопасность, логистика и системные вызовы

Выполнение МРТ на лихорадочном, септическом или нестабильном пациенте требует координации. Отправляющий поставщик должен четко сообщить о клинической срочности. Команда радиологов должна сначала расставить приоритеты при сканировании наиболее критической анатомии. Если пациент не может переносить стандартный протокол, может быть выполнено сокращенное «фокусированное» исследование, состоящее из одноплановой STIR и постконтрастной последовательности T1, чтобы ответить на конкретный клинический вопрос (например, «Есть дренажный абсцесс?»). Строгое соблюдение протоколов безопасности MR, включая использование оборудования мониторинга MR-безопасности, не подлежит обсуждению.

Новые технологии и будущие горизонты

Область визуализации инфекции быстро развивается. Алгоритмы искусственного интеллекта (ИИ) и глубокого обучения разрабатываются для автоматического сегментирования и выделения инфекционных очагов на последовательностях DWI и STIR, потенциально сокращая время интерпретации и улучшая надежность межчитывателя. Гибридные системы ПЭТ / МРТ сочетают метаболическую чувствительность FDG-PET с анатомической точностью МРТ, предлагая мощный универсальный магазин для локализации инфекции и воспаления, особенно в случаях неизвестного первичного источника или протезной совместной инфекции. Кроме того, исследования новых контрастных агентов, таких как ультрамалые суперпарамагнитные наночастицы оксида железа (USPIO), могут предложить специфическое нацеливание на макрофаги в инфекционных очагах, обеспечивая сигнатуру визуализации, отличную от стерильного воспаления. Для более глубокого обзора передовых методов обзор 2021 в Insights into Imaging обеспечивает отличный технический обзор.

Заключение

Магнитно-резонансная томография является незаменимым компонентом современной работы с глубокотканевыми инфекциями. Используя свою превосходную способность характеризовать отек, гной и перфузию тканей, МРТ предоставляет клиницистам подробную дорожную карту для диагностики и лечения. Она превосходит дифференциацию поверхностного целлюлита от глубоких абсцессов, выявление раннего остеомиелита до костного разрушения и выявление хирургических чрезвычайных ситуаций, таких как некротический фасциит. Ключ к максимизации ее клинической ценности заключается в понимании сильных сторон и ограничений конкретных последовательностей, оптимизации протоколов для клинического сценария и поддержании строгих стандартов безопасности. Хотя ни один тест на визуализацию не является непогрешимым, анатомическая точность и физиологическое понимание, обеспечиваемое МРТ, при интеграции с клиническими и лабораторными данными, резко улучшает результаты пациентов, гарантируя, что глубокие тканевые инфекции точно идентифицированы, локализованы и лечатся без задержки.

Для авторитетного, рецензируемого обзора изображений, обратитесь к статье Радиопедия по остеомиелиту и ACR MR Safety Guidelines для текущей передовой практики.