Scintigrafické vyšetření u pacientů s možnými zánětlivými komplikacemi po operační náhradě kloubů


Scintigraphy in patients with possible inflammation after joint replacement with prosthesis

Introduction:
Three-phase bone scan together with leukocytes scan to detect inflammation after joint prosthesis could be non-specific. It is due to the fact, that leukocytes accumulate both in the site of inflammation and in the bone marrow. Bone marrow scintigraphy with labeled colloids, which accumulates only in the bone marrow, makes the diagnosis more precise.

Aim:
To inform about the principles of scintigraphic methods used for characterization of possible inflammation after joint prosthesis.

Material and methods:
Scintigraphy with Tc-99m labeled leukocytes and bone marrow scan with Tc-99m labeled nano-colloid were performed in patients after knee joint replacement with the gamma camera Infinia Hawkeye with high-resolution collimator within the interval of 2 to 5 days. We performed static planar images in the anterior and posterior views with 256x256 matrix, 600 sec/frame and tomographic images (128x128 matrix, step 6°, 20 sec/frame) together with a low-dose computed tomography. The precise position of lower extremities was achieved with a special holder. Images Registration software Volumetrix IR using computed tomography was used to subtract data from both studies.

Results:
Inflammation is characterized by leukocytes accumulation while accumulation of nano-colloid is absent. Accumulation of both leukocytes and colloid in the surrounding of knee prosthesis is typical for bone marrow, not for inflammation.

Conclusion:
Comparison of the distribution of both Tc-99m labeled leukocytes and Tc-99m labeled nano-colloid and images registration with computed tomography makes it possible to detect possible inflammation after joint surgery with higher precision.

Key Words:
joint prosthesis, inflammation, leukocyte scintigraphy, bone marrow scintigraphy with colloids


Autoři: Hana Matonohová ;  Renata Píchová ;  Helena Trojanová ;  Otto Lang
Působiště autorů: Klinika nukleární medicíny, 3. LF UK a FN Královské Vinohrady, Praha
Vyšlo v časopise: NuklMed 2012;1:22-25
Kategorie: Přehledová práce

Souhrn

Úvod:
Použití 3fázové scintigrafie skeletu a značených leukocytů k průkazu zánětu v místě kloubní náhrady může být někdy nejednoznačné. Je to způsobeno tím, že leukocyty se akumulují jak v místě zánětu, tak v aktivní kostní dřeni. Scintigrafie kostní dřeně pomocí 99mTc-nanokoloidu, který se akumuluje pouze v kostní dřeni, umožní zvýšit v tomto případě přesnost diagnostiky.

Cíl:
Informovat o principech scintigrafických zobrazení použitých k bližšímu posouzení možné zánětlivé komplikace kloubních náhrad.

Materiál a metoda:
Vyšetření 99mTc značenými leukocyty a kostní dřeně 99mTc-nanokoloidem byla provedena v časovém odstupu 2 - 5 dnů u pacientů po totální endoprotéze kolenního kloubu na gamakameře Infinia Hawkeye s kolimátorem s vysokým rozlišením. Snímány byly statické planární obrazy v přední a zadní projekci v matici 256x256, 600 s/obrázek a tomografické obrazy (matice 128x128, krok 6°, 20 s/obrázek) spolu s výpočetní tomografií. Totožná poloha končetin při obou vyšetřeních byla zajištěna fixací pomocí speciální podložky. Pro posouzení rozdílů akumulace radiofarmaka u obou vyšetření byla použita registrace obrazů pomocí výpočetní tomografie a využit program Volumetrix IR pro registraci obrazů s následným odečtením obou studií.

Výsledky:
Nález pozitivní pro přítomnost zánětu je charakterizován akumulací značených leukocytů s chyběním akumulace nanokoloidu. Pokud se v okolí endoprotézy akumulují leukocyty i nanokoloid, jedná se o přítomnost kostní dřeně, nikoli o zánět.

Závěr:
Porovnání distribuce 99mTc značených leukocytů a 99mTc značeného nanokoloidu pomocí výpočetní tomografií registrovaných obrazů umožňuje blíže specifikovat možné zánětlivé komplikace operovaného kloubu.

Klíčová slova:
kloubní náhrady, zánět, scintigrafie leukocyty, scintigrafie kostní dřeně koloidy

Úvod

Nukleární medicína je svými zobrazovacími metodami schopna přispět k průkazu komplikací po implantaci endoprotézy (EP) jak u aseptického prostého uvolnění jednotlivých komponent tak při infekci v okolí kloubní náhrady nebo u osteomyelitidy.

Kloubní náhrady

Nejčastěji prováděné kloubní náhrady se týkají zejména kloubu kyčelního a kolenního, protože mají zásadní význam pro mobilitu člověka. V ČR je ročně implantováno asi 14 000 EP kyčelního a necelých 11 000 EP kolenního kloubu 1. Důvodem k náhradě kloubu je jeho poškození, které znemožňuje pacientovi pohyb. Poškození kloubu může mít příčinu zánětlivou, traumatickou, onkologickou a degenerativní.

EP mohou být totální (TEP), které nahrazují celý kloub, nebo částečné, kde se nahrazuje jen část kloubu. Typ EP závisí na mnoha okolnostech – věku, hmotnosti, zdravotním stavu, kvalitě kostí a aktivitě pacienta. Materiál pro kloubní náhradu musí splňovat určité vlastnosti, jako je pevnost, hladký povrch, dlouholetá životnost a musí pacientovi umožnit přirozený pohyb. Jedná se o biologicky nedráždivý kov, jako je titan nebo slitiny kobaltu, chromu, molybdenu, který se kombinuje s keramickými materiály či polyetylénem (vysokomolekulární polymer).

Dnes je dostupná celá škála implantátů od domácích i zahraničních výrobců a operatér má k dispozici mnoho variant. Jednotlivé EP se dělí do skupin podle kotvení a druhu operace.

Základní dělení endoprotéz podle typu fixace do kosti je na cementované a necementované. U cementovaného upevnění je použit kostní cement (polymetylmetakrylát PMMA), který dovoluje časnou zátěž a jeho pevnost je maximální ihned po implantaci. Tento způsob je vhodný u osteoporotických kostí. U necementovaného upevnění prorůstá v průběhu hojení kost do upraveného povrchu implantátu, který je nejčastěji pokryt hydroxyapatitovým nástřikem. Tento způsob se používá u mladších a více aktivních pacientů. Dalším typem je metoda hybridní, kde se kombinují oba způsoby upevnění 2.

Zánětlivé komplikace

Nejčastěji citovaná klasifikace infekce kloubních náhrad rozlišuje infekci časnou, mitigovanou a pozdní hematogenní. Časná infekce, která je způsobena velmi virulentními kmeny, se vyskytuje v pooperačním období - nejpozději do 2 měsíců po operaci. Stav bývá akutní - febrilie, otok, zarudnutí, náplň kloubu, hnisavá sekrece. Infekce mitigovaná je vyvolána málo virulentními mikroorganismy, které mohou vniknout do rány během operace a symptomy se objeví postupně po 6 - 12 měsících. Pozdní hematogenní se označuje infekce po dvou a více letech od operace. Agens se může dostat do oblasti kloubní náhrady nezávisle na operaci z jiné lokalizace. Nejčastější vyvolavatelé infekčních komplikací v této oblasti jsou stafylokoky a streptokoky grampozitivního původu 3.

Mezi komplikace, kde není prokázáno infekční agens, patří zánět aseptický s následným uvolněním. Bývá způsoben mechanickým selháním endoprotézy např. při luxaci, zlomenině nebo vytvořením granulomu z uvolněných částic otěrem použitého materiálu (polyetylénu, kovu, keramiky i kostního cementu). Nastává uvolnění vazby mezi implantátem a kostí, postupně mizí kostní tkáň, která je nahrazována vazivovou tkání a způsobuje zánětlivé reakce 4.

Metoda

Infekce nebo uvolnění v okolí ortopedických náhrad bývá častou indikací ke scintigrafickému vyšetření. K průkazu zánětu v místě kloubní náhrady u periferního skeletu jsou možné diagnostické postupy založené na odlišných farmakokinetických mechanismech. Pro stanovení diagnózy aseptického uvolnění nebo infekce se běžně provádí 3-fázová scintigrafie skeletu. Průkaz hyperémie a zvýšené kostní přestavby, typicky za 24 hodin, může odhalit přítomnost zánětu ve skeletu. Metoda je velmi senzitivní, ale nespecifická – pomáhá v diferenciální diagnostice osteomyelitidy od zánětu v měkkých tkáních, při kterém chybí zvýšená kostní přestavba. U aseptického uvolnění bývá pozitivní pouze 3. fáze se zvýšenou kostní přestavbou.

Při hodnocení je třeba brát v úvahu fyziologickou postoperační remodelaci kosti, při které přetrvává po implantaci v okolí EP zvýšená akumulace radiofarmaka (RF) – u cementované fixace přibližně 1 rok, u necementované až 3 roky a u náhrady kolenního kloubu může být zvýšená kostní přestavba v mediálním kondylu asi 2,5 roku 5.

Pokud není výsledek 3-fázové kostní scintigrafie jednoznačný, je možné doplnit scintigrafii značenými leukocyty (in vitro, in vivo), případně v kombinaci se zobrazením kostní dřeně koloidy, event. další zobrazovací metody.

Značené leukocyty

In vitro se značí autologní leukocyty pomocí 99mTc HMPAO, ložisko se zobrazí aktivní migrací značených leukocytů. Místem fyziologické kumulace RF je slezina, játra, kostní dřeň a krevní pool. Vzhledem k této skutečnosti je u části nálezů, zejména v oblasti centrálního skeletu, kde se u dospělého člověka kostní dřeň fyziologicky vyskytuje, obtížné odlišit přirozeně zobrazenou kostní dřeň a ložisko zánětu. Proto se provádí pozdní scintigram za 24 hodin, kdy v případě zánětlivého procesu přetrvává zvýšená akumulace radiofarmaka v ložisku.

Značení leukocytů in vivo se provádí pomocí 99mTc značené antigranulocytární monoklonální protilátky (Scintimun Granulocyt) nebo fragmentu protilátky (Leukoscan). Preparát se navazuje na cirkulující a kumulované leukocyty v zánětu, ale také na vytvářející se granulocyty v kostní dřeni, takže dojde opět k zobrazení kostní dřeně (Obr. 1). Odlišnost od vyšetření leukocyty značenými in vitro je ta, že část protilátek obíhá v plazmě v nenavázané formě a je schopna nespecifického průniku do oblasti s poruchou endoteliální membrány kapilár. RF se tak může hromadit v zánětu i bez akumulace leukocytů. Falešně pozitivní nález mohou způsobit hematomy, kontuze, aseptické záněty, rány po operaci apod. I v tomto případě je možné porovnání podezřelé oblasti na časném a pozdním scintigramu, kdy v případě zánětu dojde k nárůstu aktivity RF v patologickém ložisku.

Zobrazení kolenních kloubů značeným fragmentem protilátky. Planární obraz, pohled přední. Je patrná akumulace leukocytů v okolí endoprotézy v pravém kolenním kloubu. Bílý bod v levé části obrazu je zářič označující pravou končetinu.
Obr. 1. Zobrazení kolenních kloubů značeným fragmentem protilátky. Planární obraz, pohled přední. Je patrná akumulace leukocytů v okolí endoprotézy v pravém kolenním kloubu. Bílý bod v levé části obrazu je zářič označující pravou končetinu.

Zobrazení kostní dřeně

U části pacientů s kloubní náhradou je obtížné odlišit ložisko zánětu a přirozeně zobrazenou kostní dřeň v neobvyklé lokalitě. Nejasné nálezy je možné porovnat se scintigramem po aplikaci 99mTc nanokoloidu, který zobrazí pouze kostní dřeň.

Červená kostní dřeň u dospělého člověka je fyziologicky přítomna v axiálním skeletu (lebka, celá páteř, hrudní kost, žebra, pánevní kosti) a v horní třetině humerů a femurů. Jestliže dojde k poškození kosti tam, kde je fyziologicky žlutá kostní dřeň (při zánětu v kosti, operačním zákroku, při fraktuře nebo přítomnosti cizího tělesa), dochází k reparačním změnám se stimulací kostní dřeně a žlutá kostní dřeň se aktivuje na aktivní dřeň červenou. K této změně dochází také při hematologických onemocněních a při zvýšených nárocích na tvorbu krvinek – tedy u pacientů po operační náhradě kloubu 6. Metodu zobrazení kostní dřeně pomocí 99mTc nanokoloidu jsme použili u pacientů s komplikacemi po operační náhradě kolenního kloubu (Obr. 2). Po EP kolenního kloubu se zobrazí kostní dřeň jak v distální části femuru, tak v proximální části tibie. Zánětlivou komplikaci je možno v tomto terénu odlišit porovnáním obrazů značených leukocytů a kostní dřeně. U zdravých jedinců je rozložení aktivity leukocytů i kostní dřeně podobné. Pozitivní infekční nález je charakterizován akumulací značených leukocytů s chyběním zobrazení kostní dřeně.

Stejný obraz jako na Obr. 1, tentokrát je použit značený koloid. Ukazuje distální expanzi krvetvorné kostní dřeně až do proximální části holenní kosti v okolí endoprotézy. Akumulace značených leukocytů je tedy v kostní dřeni, nikoli v zánětu.
Obr. 2. Stejný obraz jako na Obr. 1, tentokrát je použit značený koloid. Ukazuje distální expanzi krvetvorné kostní dřeně až do proximální části holenní kosti v okolí endoprotézy. Akumulace značených leukocytů je tedy v kostní dřeni, nikoli v zánětu.

Pro zobrazení kostní dřeně se používají koloidy. Dnes je to preparát s velikostí částic přibližně do 80 nm, které jsou vychytávány v buňkách retikuloendotelového systému. Po intravenózní aplikaci maximálně 500 MBq částice procházejí kapilárami se zvýšenou propustností v hyperemické oblasti zánětu. Zůstávají zde jen velmi krátkou dobu nebo zde přetrvává poměrně malé množství, protože oblast zánětu se vyznačuje rychlým poklesem množství částic v důsledku jejich intenzivního vychytávání v játrech, slezině a v kostní dřeni. Snímání je vhodné provádět v časovém odstupu 0,5 – 1hod 7.

Vlastní vyšetření

Vyšetření kostní dřeně bylo provedeno u pacientů po TEP kolenního kloubu v časovém odstupu 2 – 5 dnů po předchozím leukocytárním scanu na gamakameře Infinia Hawkeye s kolimátorem s vysokým rozlišením (HR). Snímány byly statické planární obrazy v předním (ANT) a zadním (POST) pohledu s těmito parametry: obrazová matice 256x256, čas na snímek 600 sekund. Následně byl proveden SPECT s maticí 128x128, posun o 6°, 20 sec na obrázek spolu s low-dose CT (napětí 140 kV, proud 2,5 mA, tloušťka řezu 5 mm, pitch 1,9). Pro posouzení rozdílů akumulace RF u obou vyšetření byla použita registrace obrazů podle CT dat za předpokladu standardního uložení dolních končetin do fixačních podložek v oblasti kolen a nohou (Obr. 3). Pro registraci obrazů pomocí CT byl využit program Volumetrix IR (Image Registration) s následným odečtením obou studií (Obr. 4).

Speciální pomůcka pro držení dolních končetin ve standardní poloze při snímání, umožňuje přesnější registraci obrazů.
Obr. 3. Speciální pomůcka pro držení dolních končetin ve standardní poloze při snímání, umožňuje přesnější registraci obrazů.

Subtrakce obrazů získaných se značenými leukocyty a značeným koloidem pomocí registrace s využitím dat z CT. Vlevo - po subtrakci není patrná žádná radioaktivita, tzn., že distribuce leukocytů kopíruje distribuci koloidu, o zánět se tedy nejedná. Vpravo - po subtrakci zůstává přítomná radioaktivita v okolí femorální komponenty endoprotézy, tzn., že v tomto místě dochází k akumulaci leukocytů, nikoli však koloidu. Je zde tedy přítomen zánět, nikoli kostní dřeň.
Obr. 4. Subtrakce obrazů získaných se značenými leukocyty a značeným koloidem pomocí registrace s využitím dat z CT. Vlevo - po subtrakci není patrná žádná radioaktivita, tzn., že distribuce leukocytů kopíruje distribuci koloidu, o zánět se tedy nejedná. Vpravo - po subtrakci zůstává přítomná radioaktivita v okolí femorální komponenty endoprotézy, tzn., že v tomto místě dochází k akumulaci leukocytů, nikoli však koloidu. Je zde tedy přítomen zánět, nikoli kostní dřeň.

Výsledky

Pozitivní nález interpretován jako infekce byl pouze ve studiích, které ukázaly zobrazení leukocytů bez odpovídajícího zobrazení kostní dřeně ve stejné lokalizaci. Pokud se akumulace koloidu shodovala s akumulací leukocytů, byl nález interpretován jako atypická lokalizace kostní dřeně bez přítomnosti zánětu.

Závěr

Porovnání distribuce 99mTc značených leukocytů a 99mTc značeného nanokoloidu pomocí CT registrovaných obrazů u pacientů s podezřením na komplikace EP umožňuje blíže specifikovat možnou přítomnost zánětu postiženého kloubu.

Adresa pro korespondenci:

Hana Matonohová,

Renata Píchová,

Helena Trojanová,

Otto Lang

Klinika nukleární medicíny, 3. LF UK a FN Královské Vinohrady, Praha 10

H.Matonohova@seznam.cz


Zdroje

1. Akademický bulletin [online]. 2011. [cit. 2012-04-20]. Dostupné na: http://abicko.avcr.cz/2011/05/05

2. Dungl P a kol. Ortopedie. Grada, 2005, 1273 s

3. Jahoda D, Sosna A, Nyč O a kol. Infekční komplikace kloubních náhrad. Triton, 2008, 220 s

4. Štědrý V. Uvolnění totální protézy kyčelního kloubu. Postgraduální medicína 2001;3:85-90

5. Vižďa J, Křížová H, Urbanová E. Atlas kostní scintigrafie. Lacomed, 2006, 72 s

6. Palestro CJ, Love C, Fronco GG, et al. Combined labeled leukocyte and technecium 99m sulfur colloid bone marrow imaging for diagnosing musculoskeletal infection. Radiographics 2006;26:859-870

7. Mysliveček M, Koranda P, Hušák V. Nukleární medicína v diagnostice nádorů a zánětů. UP Olomouc, 2002, 70 s

Štítky
Nukleární medicína Radiodiagnostika Radioterapie
Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se