Возможности микрофокусной рентгенографии в диагностике сифилиса костной ткани древних людей

АНТРОПОЛОГИЯ И ЭТНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА

© ВАСИЛЬЕВ А.Ю., БУЛАНОВА И.М., БУЖИЛОВА А.П.

ВОЗМОЖНОСТИ МИКРОФОКУСНОЙ РЕНТГЕНОГРАФИИ В ДИАГНОСТИКЕ СИФИЛИСА КОСТНОЙ ТКАНИ ДРЕВНИХ ЛЮДЕЙ

А.Ю. Васильев, И.М. Буланова, А.П. Бужилова Кафедра лучевой диагностики ГОУ ВПО «МГМСУ Росздрава», Москва, Институт археологии РАН, Москва.

Резюме. На большом палеоантропологическом материале с помощью цифровой микрофокусной рентгенографии изучались патологические изменения костной ткани при сифилисе у древних людей. Проводилось сравнительное исследование результатов микрофокусной рентгенографии и спиральной рентгеновской компьютерной томографии. Микрофокусная рентгенография оказалась методом выбора в диагностике сифилитического поражения костной ткани у древних людей, превышающим по возможностям спиральную компьютерную томографию.

Ключевые слова: цифровая микрофокусная рентгенография, сифилис костей, антропология.

Васильев Александр Юрьевич - чл.-корр. РАМН, зав. каф. лучевой диагностики Московский государственный медико-стоматологический университет (МГМСУ); e-mail: uzi@medgorod.ru.

Буланвоа Инна Михайловна - к.м.н., докторант каф. лучевой диагностики МГМСУ.

Бужилова Александра Петровна - чл.-корр. РАМН, директор Институт археологии г. Москвы.

Письменные источники и результаты исследования палеоантропологического материала подтверждают существование различных видов инфекционных заболеваний в далеком прошлом [1,3,10,12]. Разработанная палеопатологами диагностика определения сифилиса на костных останках, на основании рентгенологического и анатомического анализов, позволила поднять вопрос о древности этого заболевания [5,7,9]. Наиболее отчетливо активное распространение венерической формы болезни, по результатам изучения костных останков из археологических памятников Европы, можно отнести к концу XV началу XVI вв. [1,7,9].

Ранее проводились исследования по использованию стандартной рентгенографии для изучения костных структур, пораженных сифилисом древних людей [1,5,9]. Однако не высокая разрешающая способность методики не позволили изучить весь спектр изменений костной структуры при этом специфическом процессе [1,7].

В последние годы внимание специалистов обращено на специальную методику рентгеновского исследования - микрофокусную рентгенографию с прямым многократным увеличением рентгеновского изображения [2,4,6,8]. Отличительной особенностью которой является получение увеличенных рентгеновских изображений различных объектов с помощью источников излучения, размер фокусного пятна которых не превышает 0,1 мм. Сущность рентгенографии с прямым многократным увеличением изображения состоит в производстве снимков при меньшем, чем при обычной рентгенографии, расстоянии между фокусом рентгеновской трубки и объектом, при удалении пленки от объекта. Рентгеновское излучение из точечного источника имеет характер расходящегося пучка. При этом все детали изображения увеличиваются в размерах, в то время как нерезкость и зернистость регистрирующей системы остаются неизмененными [2,4,11].

Целью исследования явилось дать оценку возможностей микрофокусной рентгенографии с цифровой регистрацией изображения в характеристике костной ткани при сифилисе у древних людей.

Материалы и методы

Для эксперимента представлено 35 костных фрагментов - два костяка с сифилитическим поражением, полученных в результате археологических раскопок средневековой церкви Бориса и Глеба у границ ростовского кремля (г. Ростов Ярославской области). Образцы датируются серединой XVI века.

Выполнена цифровая микрофокусная рентгенография (ЦМР) с прямым увеличением в 5 и 20 раз на аппарате «Пардус-150» (Санкт-Петербург). Режимы съемки: рабочее напряжение 75-85 к\, время экспонирования 6с. Во всех случаях приемником изображения служила фосфорная пластина, размером 14х17, с разрешением 10 пар линий на мм. После экспозиции, полученная информация считывалась сканирующим лазерным устройством - дигитайзером Regius model 170. Последующая обработка цифровой рентгенограммы производилась на рабочих станциях Konica Minolta.

Компьютерная томография выполнена на рентгеновском компьютерном томографе «NewTom3G». Толщина срезов составляла 0,2мм.

Результаты и обсуждение

В результате исследования костных фрагментов с сифилитическим поражением, наиболее частой локализацией третичного сифилиса оказались большеберцовые (25,0%), малоберцовые (19,0%), локтевые (13,0%) и лучевые (13,0%) кости. Выделено три формы сифилитического поражения костной ткани у древних людей. Специфический остеомиелит определялся в 50% (8 костных фрагментов) случаев, сифилитический остит

- 31% (5 костей) и периостит - 19% (3 костных фрагмента).

Специфический периостит на микрофокусных рентгенограммах визуализировался в виде кружевных либо гребневидных периостальных наслоений. При увеличении изображения в 5 и 20 раз, оказалось возможной детальная оценка структуры, протяженности этих наслоений, имеющих, как правило, циркулярный характер распространения. При этой форме третичного сифилиса, в кортикальном слое, под изменённой надкостницей,

начинали определяться мелкие очаги деструкции со специфическим остеосклерозом. Периоститы, в виде единственных изменений, встречались редко. Обычно сочетались с более глубокими поражениями кости - оститами и остеомиелитами.

Сифилитический остит характеризовался дальнейшим распространением патологического процесса с поражением компактного вещества костной ткани. Очаги деструкции, сливающиеся между собой, прослеживались на большем протяжении, с поражением костномозгового канала. Как правило, отмечались гребневидные периостальные наслоения - в 4 случаях (рис.1).

Рис. 1. Фрагмент цифровой микрофокусной рентгенограммы

малоберцовой кости с увеличением изображения в 5 раз. Типичные костные проявления сифилиса с наличием гребневидных периостальных наслоений.

Сифилитический остеомиелит на микрофокусных рентгенограммах проявлялся множественными очагами деструкции различных размеров, локализующиеся преимущественно в диафизах, нередко с секвестрами и выраженным остеосклерозом. В большинстве случаев определялась деформация костей, их утолщение с потерей дифференцировки на кортикальный слой и костномозговой канал (рис.2).

Рис. 2. Фрагмент цифровой микрофокусной рентгенограммы

большеберцовой кости с сифилитическим остеомиелитом, определяются очаги деструкции с секвестром в них на фоне специфического остеосклероза.

Таблица 1

Рентгенологическая семиотика сифилитического поражения костной ткани у древних людей

Рентгенологические признаки Число костных фрагментов

п %

Очаги деструкции, преимущественно локализующиеся в диафизах 16 100,0

Периостальные наслоения (кружевные, гребневидные) 12 75,0

Остеосклероз 16 100,0

Деформация костей, гиперостоз 5 31,0

Сужения 4 25,0

костномозгового канала

Характерными рентгенологическими признаками сифилитического поражения костной ткани у древних людей явились очаги деструкции различных размеров (100%), периостальные наслоения (75%), специфический остеосклероз (100%), деформация костей, их утолщение (31%) и эбурнеация (25%) (табл. 1).

Таким образом, гуммозные процессы в кости проявлялись и деструктивными, и продуктивными изменениями.

Анализ цифровых микрофокусных рентгенограмм с увеличением изображения в 5 раз показал высокое качество изображения при оценке трабекулярной структуры. Отдельно дифференцировались костные балки, их взаимоотношение, четко определялись контуры очагов деструкции, «кружевная» структура периостальных наслоений (рис. 3 а).

На микрофокусных рентгенограммах с 20-кратным увеличением идентификация костной структуры отчетливее, хорошо визуализировалось направление и взаимоотношение костных балок, увеличивалось количество определенных деталей в единице объема. Цифровая микрофокусная рентгенография обладает большим преимуществом в определении мелких деталей изображения и малоконтрастных структур. Увеличение изображения в 20 раз позволило прицельно оценить отдельный очаг деструкции, его контуры, структуру периостальных наслоений, специфический остеосклероз при сифилисе костей (рис. 3б).

Рис. 3. а, б) Фрагмент цифровой микрофокусной рентгенограммы сифилитического остеомиелита большеберцовой кости с 5 (а) и 20 (б) кратным увеличением изображения. Типичные костные проявления сифилиса с очагами деструкции, остеосклерозом, для прицельного изучения отдельных зон необходимо увеличение в 20 раз.

Рис. 3 (в,г) Компьютерная томограмма, двухмерная (в) и трехмерная (г) реконструкция изображения, низкая информативность при оценке трабекулярной структуры и мелких деталей изображения.

Анализ результатов спиральной рентгеновской компьютерной томографии этих же костей показал низкую информативность в оценке трабекулярной структуры костной ткани. Взаимоотношение костных балок отдифференцировать не удалось. Построение трехмерных реконструкций не привнесло дополнительной диагностической информации.

На компьютерных томограммах определялись множественные очаги деструкции различных размеров и остеосклероз. На отдельных участках отмечались периостальные наслоения, но оценить их структуру не представлялось возможным на спиральная компьютерная томография (рис. 3в,г).

При сифилитическом поражении черепа определялась специфическая деструкция наружной кортикальной пластинки лобной кости, одна из типичных локализаций при третичном сифилисе у древних людей по данным литературы [9]. За счет сложной конфигурации данного отдела скелета, микрофокусная рентгенография оказалась мало информативна в оценке патологических изменений плоских костей черепа. Деструкция лобной кости определялась лишь в боковой проекции (рис. 4а). При микрофокусной рентгенографии оказалось затруднительно выполнить увеличение изображения в 5 и 20 раз, требовалась нестандартная укладка черепа для подведения микрофокусной трубки к патологическому очагу. В этом случае большим преимуществом обладала спиральная рентгеновская компьютерная томография. Хорошая пространственная локализация патологического очага, возможность трехмерной реконструкции изображения позволила наглядно продемонстрировать специфическую деструкцию наружной кортикальной пластинки лобной кости (рис. 4в).

Рис. 4а) Фрагмент цифровой микрофокусной рентгенограммы черепа без увеличения изображения в боковой проекции. Определяется специфическая деструкция лобной кости с остеосклерозом; б,в) компьютерные томограммы в аксиальной плоскости (б) и трехмерная реконструкция изображения (в). Отмечается деструкция наружной кортикальной пластинки лобной кости, со специфическим распространением процесса «сверху вниз» - от наружной кортикальной пластинки к внутренней.

Сифилитическая гумма, соответствующая деструкции лобной кости, -образование субпериостальное, располагающиеся в кости поверхностно, в виде полуовального дефекта, открытого кнаружи. Поперечная ориентация слоя на компьютерных томограммах черепа позволила выявить

специфическое распространение инфекционного процесса «сверху вниз», от наружной кортикальной пластинки к внутренней (рис. 4 б).

Первый костяк, принадлежавший мужчине средних лет, сохранился наиболее полно, чем второй. Сифилитические изменения были обнаружены на лобной кости в виде специфической гуммозной деструкции наружной кортикальной пластинки. Признаки остита и периостита различной степени выраженности определялись на большеберцовых, малоберцовых костях и дистальных отделах бедренных костей. Периостит отмечался на обеих локтевых и лучевых костях, грудине, ключицах. Незначительные

локализованные очаги деструкции визуализировались на диафизах плечевых костей. Второй костяк сохранился фрагментарно. Большеберцовые и малоберцовые кости были утолщены, деформированы. Типичная

локализация процесса и специфические изменения костной ткани

соответствовали сифилитическому поражению костей у древних людей.

Таким образом, цифровая микрофокусная рентгенография является высокоинформативным методом в оценке трабекулярной структуры, патологических изменений костной ткани трубчатых костей при сифилисе у древних людей. Для прицельного изучения отельных зон можно использовать увеличение от 5 до 20 раз. Спиральная рентгеновская компьютерная томография позволяет оценить пространственную локализацию специфических изменений костной ткани, за счет отсутствия эффекта перекрывания, и является необходимым исследованием для оценки зон сложной конфигурации, в том числе для исследования плоских костей черепа.

MICROFOCUS RADIOGRAPHY IN BONE SYPHILIS DIAGNOSTICS

IN ANCIENT PEOPLE

A.U. Vasil’eva, I.M. Bulanova, A.P. Bujilova Department of Radiography Moscow State Medical Stomatology University, Moscow, Institute of Archeology Russian academy of Science, Moscow.

Abstract. We applied the microfocus digital radiography method to study pathological bone changes at syphilis in ancient people. We compared the results of microfocus radiography and X-ray spiral computed tomography. We revealed that microfocus radiography is a method of choice in bone syphilis diagnostics in ancient people, and its opportunities is greater than opportunities of spiral computed tomography.

Key words: digital microfocus radiography, bone syphilis, anthropology.

Литература

1. Бужилова А.П. Homo Sapiens: История болезни / Ин-т археологии РАН. - М.: Языки славянской культуры, 2005. - С. 245255.

2. Васильев А.Ю. Рентгенография с прямым многократным увеличением в клинической практике. - М.: ИПТК «ЛОГОС», 1998.

- 148 с.

3. Дэрумс В.Я. Болезни и врачевание в древней Прибалтике. -М.: Наука, 1970. - с. 73-88.

4. Потрахов Н. Н. Микрофокусная рентгенография в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. - СПб., 2006. - 198 с.

5. Рохлин Д.Г. Болезни древних людей. - М.: Наука, 1965. -С.78.

6. Buckland-Wright J.C., Bradshaw C.R. Clinical applications of high-definition microfocal radiography // Br.J.Radiol. - 1989. - Mar; 62 (735). - P. 209-217.

7. Buzhilova A.P. Medieval Examples of Syphilis from European

Russia // International Journal of Osteoarchaeology. - 1999. - Vol. 9, №

5. - P. 271-276.

8. Genant H.K., Doi K., Mall J.C., Sickles E.A. Direct radiographic magnification for skeletal radiography // Radiology. -1977. - Vol. 123. - P.47-55.

9. Ortner D.J. Identification of Pathological Conditions in Human Skeletal Remains. Second Edition. Smithsonian Institution Press, Washington. - 2003. - P. 539.

10. Stewart T. Some problems in human paleopathology // Human paleopathology. S Jarcho (ed). New Haven: Yale University press. -1966. - P. 43-55.

11. Takahashi S., Sakuma S. Magnification radiography. - New York. - 1975. P.110.

12. Wells C. Bones, bodies and diseases. London: Thames&Hudson. - 1964. - P. 123.