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RadioLoGY 

lecture 

15

 

 جامعة بغداد

 

كلية الطب

 

SPINE 

ؤيد
م بتكم

 

MUSTAFA laith 

 

Dr Laith 


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Spine 

Radiology 15 

Prof Laith 

Spine 

 
 MRI  is  the  imaging  modality  of  choice  for  detection  of  spinal 

pathology 

 X ray is still important particularly in spinal trauma.The intervertebral 

discs appear radiolucent on X ray   

 CT  is  useful  in  detection  of  the  site  of  fracture  &  presence  of 

intraspinal  bone  fragment  or  detection  of  the  presence  of  foreign 
bodies (particularly if metallic )where MRI is contraindicated  

 Radionuclide  bone  scan  may  be  used  in  case  of  suspected  spinal 

metastases  

 On MRI T1 weighted image , the fat within the bone marrow of the 

vertebral  body  appears  bright  while  the  CSF  &  intervertebral  discs 
appear of low signal .On T2 sequence the CSF &  intervertebral disc 
appear bright 

 
SIGNS OF ABNORMALITY 
 

Disc space narrowing  

1-the  discs  spaces  are  normally  of  the  same  height  at  all  levels  in  the 
cervical & thoracic spine ,  in the lumbar spines the disc spaces increase 
slightly in height going  down the spine  except for the  disc space at  the 
lumbosacral junction which is usually narrower than the disc above it  
2-MRI  on  sagittal  section  clearly  shows  the  height  of  the  disc  &  any 
alteration in the signal intensity suggesting pathology  
3- Narrowing of the disc space occurs in degenerative disease & in disc 
infection  
 
 
 
 


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Spine 

Radiology 15 

Prof Laith 

Collapse of the vertebral body 

Collapse  is  loss  of  height  of  vertebral  body  best  appreciated  on  lateral 
plain X ray & sagittal MRI section .The causes of collapse are:   

a) Metastases  &  myeloma:  bone  destruction  or  replacement  of  the 

normal signal of the bone marrow is well appreciated on MRI. The 
pedicle  may  be  destroyed  with  metastases  but  the  disc  space  is 
usually normal  

b) Infection  :the  disc  space  is  usually  narrowed  or  obliterated  ,  with 

destruction  of  the  adjacent  bone  next  to  the  affescted  disc  but  the 
pedicles usually intact .Alteration of the signal intensity of the disc 
& the vertebral body due to inflammatory oedema seen on MRI 

c) Osteoporosis  &  osteomalacia:  generalized  reduction  in  bone 

density  , normal or slight increase in the height of the disc space , 
intact  pedicles  &  normal  signal  intensity  of  the  vertebral  body  on 
MRI  

d) Trauma: compression fracture of the vertebral body occurs due to 

forward flexion of the spine causing wedging of the vertebral body. 
The  superior  surface  is  usually  concave  ,  the  discs  are  normal  or 
may be impacted in into the fractured bone, associated fractures of 
the  pedicle  &  neural  arch  may  be  seen  but  otherwise  the  bone  & 
disc signal intensity are normal  

e) Eosinophilic granuloma: complete collapse of one or more of the 

vertebral  bodies  in  children  or  young  adults  with  Langerhan`s 
histiocytosis .Flattening of the vertebral body resulting in vertebra 
plana. Normal pedicles & adjacent disc spaces seen 

  

Pedicles abnormality  

1- On plain film the pedicles are best assessed on the frontal view except 

in the cervical spine where the oblique view is necessary 

2- Destruction of one or more pedicle is fairly reliable sign of metastases 


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Radiology 15 

Prof Laith 

3- Flattening  &  widening  of  the  distance  between  the  two  pedicles 

occurs with tumors arising within the spinal canal e.g. meningioma or 
neurofibroma  

  

Dense vertebra  

1- this sign is seen on X ray & CT   
2- single or multiple vertebrae are affected  
3- Common causes are : 

a) Metastases : from breast or prostate carcinoma 
b) Malignant lymphoma 
c) Paget`s  disease  :  increase  in  overall  size  of  the  veretbra  in  this 

condition help to make differentiation from metastases , in addition 
there is coarse trabeculation  

d) Haemangioma  :  gives  characteristic  vertical  striation  in  a  vertebra 

that is of normal size 

 

Lysis within vertebra  

1- seen on X ray or CT scan  

2- commonest causes  

a) Metastases : from bronchus , kidney  
b) Multiple myeloma 
c) Malignant lymphoma (occasionally ) 
d) Infection  :  lysis  involve  one  or  two  adjacent  vertebral  bodies  & 

adjacent disc space is almost invariably narrowed  

 

Paravertebral shadow 

1- Easily appreciated on MRI & CT  
2- The  thoracic  spine  is  the  easiest  site  to  recognize  such  swelling  on 

plain film as they assume a characteristic fusiform 

3- Swelling  in  the  lumbar  region  have  to  be  very  large  if  they  are  to 

displace the psoas outlines & be recognized on the plain film  


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Spine 

Radiology 15 

Prof Laith 

4- Anterior swelling in the cervical region can be recognized by forward 

displacement of the parapharyngeal air shadow  

5- Paravertebral  soft  tissue  swelling  occur  with  infection  ,  malignant 

neoplasm  &  hematoma  following  trauma  .Specific  diagnostic  signs 
often present in such cases in the adjacent bones  

 

METASTASES /MYELOMA 

 
 MRI    is  the  most  accurate  test  for  demonstrating  metastases  , 

myeloma  or  lymphoma  .The  tumor  appear  hypointense  on  T1, 
hyperintense on T2 with variable enhancement after contrast injection  

 Metastases are shown as areas of lysis , sclerosis or mixed  on plain 

film  often  with  involvement  of  the  pedicle  .Collapse  of  one  or  more 
vertebra may occur  

 Myeloma shown as  well defined  lytic areas  in the  vertebral bodies  , 

the pedicle is often not involved .Collapse of the vertebra is  particular 
feature in MM 

 The intervertebral disc is usually preserved in both metastases & MM   

 

 

INFECTION 

 
 The common infecting organism are M. tuberculosis & S. aureus   
 The hall mark of the condition is destruction of the intervertebral disc 

& adjacent vertebral bodies  

 Early  stage:  narrowing  of  the  disc  space  &  erosion  of  the  adjoining 

surface of the vertebral bodies  

 Later bone destruction occurs , sometimes causing collapse with sharp 

angulation known as the gibbus  

 Paravertebral abscess usually present  
 In  Tuberculous  spondylitis  the  lesion  is  purely  lytic  with  large 

paravertebral shadow that may calcify eventually  


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Spine 

Radiology 15 

Prof Laith 

 In  pyogenic  infection  bone  destruction  &  sclerosis  occur  with  small 

paravertebral shadows  

 Bony  ankylosis  (fusion  of  the  vertebral  body  across  the  obliterated 

disc space ) occurs with healing  

 CT  shows  the  bone  destruction  &  paravertebral  shadows  to  best 

advantage  

 MRI  shows the disc space narrowing alteration in signal intensity of 

the spine & presence of paravertebral shadow  

 FNA or needle biopsy used to identify the infecting organism    

 

SPINAL TRAUMA 

 
 Plain film is the initial investigation in trauma to the spine , points to 

be assessed are : (a) fracture of the vertebral bodies , pedicles , lamina  
& spinous processes (b)alignment of the fractures (c) alignment of the 
articular facets & vertebral bodies  

 The spine is divided in three columns on the lateral view : (1)anterior 

column  (injuries  are  considered  stable  as  they  do  not  endanger  the 
spinal cord ), middle & posterior (unstable injuries ) 

 CT is very helpful in major trauma to the spine as it shows fractures 

of  the  posterior  elements,  dislocation  resulting  in  unstable  spine  , 
bone fragments displaced in the spinal canal (burst fracture )that may 
need  surgical  removal  .The  disadvantage  is  that    CT    is  inferior  to 
MRI in showing the state of spinal cord  

 MRI    is  excellent  in  showing  the  hemorrhage  &  contusion  of  the 

spinal cord in these patients  

 

 
 
 
 


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Prof Laith 

Degenerative Disc Disease (Spondylosis) 

 

 Definition:  degeneration  of  the  intervertebral  disc  .It  occurs 

maximally in the lower cervical & lower lumbar spines  

 The degenerate disc may herniated into the surrounding tissue , may 

press  on  the  nerve  roots  or  spinal  cord  resulting  in  pain  &/or 
neurological deficit  

 The  degenerate  disc  stimulate  the  formation  of  osteophytes  which 

together with thickening of the soft tissue may press upon the spinal 
cord or nerve roots, the image is further complicated by OA  changes 
affecting the apophyseal joints  

 
Plain Radiograph in Spondylosis  
 

 There  is  poor  correlation  between  plain  radiograph  findings    &  the 

severity  of  symptoms  or  neurological  deficit  .The  aim  of  requesting 
plain radiograph is to exclude other disease processes  

 Signs  of  spondylosis  :  a)disc  space  narrowing,  b)sclerosis  & 

osteophytes  formation  at  the  adjoining  surfaces  of  the  vertebral 
bodies  .Osteophytes  at  the  posterior  aspect  of  the  vertebral  body 
narrow  the  spinal  canal  &  may    encroach  on  the  exit  foramina 
resulting in compression of the nerve roots .In  the cervical spine the 
oblique view is the best to shows osteophytes near the exit foramen 

 Schmorl`s nodes are indentations into the end plates of the vertebral 

bodies  due  to  protrusion  of  the  disc  material  ,  these  are  not  part  of 
disc degeneration & are of no clinical significance     

 

 
 
 

 
 


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Spine 

Radiology 15 

Prof Laith 

MRI In Spondylosis  
   

 Degeneration of the disc seen as loss of normal signal intensity on T2  

sequence due to dehydration , the disc later lose height & may bulge  

 Facet joint arthropathy :this is another feature of degenerative spinal 

disease .Inflammation of the joint results in joint hypertrophy & may 
cause compression of the nerve roots at the exit foramina  

 Osteophytes  pressing  on  the  cord  in  cervical  region  can  result  in 

ischemic  changes  &  eventually  cord  atrophy  ,  this  best  shown  on 
sagittal T2 weighted sequence  

 End plate changes :a)type I : early , low signal on T1 , high signal on 

T2  from  vascularized  fibrous  tissue  ,  b)type  II  :  high  signal  on  T1  , 
isointense on T2 from local fatty replacement of the marrow  & c)type 
III in advanced stage , low SI on both T1 & T2 due to sclerosis  

 
 
MRI In Disc Herniation  
 

 Disc  protrusion  can  vary  from  small  central  bulge  of  little  clinical 

significance  to  larger  posterolateral  or  far  lateral  herniation  of  disc 
material  .The  herniated  disc  can  migrate    a  considerable  distance  & 
may become detached from the parent disc (sequestrated disc ) 

 The commonest sites for disc herniation are the three lower cervical 

discs & lower lumbar discs  

 MRI  in sagittal section with selective axial sections on the levels of 

interest can clearly show the state of disc & spinal cord 

 One third of demonstrable disc herniation is asymptomatic , therefore 

the  criteria  for  surgery  should  be  clear  cut  evidence  of  compression 
of the clinically affected nerve root    

 Cervical  disc  herniation  can  press  on  the  nerve  root  sheath  or  may 

compress  the  spinal  cord  .These  changes  can  be  aggravated  by 
hypertrophy  of  the  spinal  ligaments  ,  facet  joint  arthritis  & 
osteophytes formation  


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Radiology 15 

Prof Laith 

 Lumbar  disc  herniation  occurs  most  commonly  at  the  levels  L4-5, 

L5-S1.They  are  directly  visualized  as  small  focal  projections  that 
points  towards  the  neural  foramen  .Loss  of  visualization  of  the  fat 
surrounding the nerve root sheath is helpful indication of nerve root 
compression  

 MRI  is  useful  for  patients  who  continued  to  have  symptoms  after 

surgery  for  disc  herniation  .Post  operative  scarring  shows  higher 
signal  in  comparison  to  recurrent  disc  &  shows  enhancement  after 
contrast in contrast to recurrent disc 

 

CT In Disc Herniation 
   

 CT for disc herniation has been largely replaced by MRI 
 On  CT    the  disc  is  of  lower  density  than  the  adjacent  bone  ,  the 

content  of  the  dural    sac  are  all  of  the  same  density  .The  nerve  root 
sheath  are  seen  as  circular  dots  adjacent  to  the  dural  sac  surrounded 
by fat within the spinal canal  

 

 

Spinal Stenosis 

  

 congenital  spinal  stenosis  can  give  rise  to  cord  or  nerve  roots 

compression especially when spondylotic changes supervene  

 MRI  is the ideal method to show the shape & size of the spine  

 
 

Ankylosing Spondylitis 

 

  The sacroiliac joints & the spine are principally affected  

  Sacroiliac joints  involvement precede the spine  

  The  earliest  radiological  sign  is  fuzziness  of  the  SI  joint  margin 

which progress to frank erosion & later obliteration of the joint space  


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Spine 

Radiology 15 

Prof Laith 

  The spinal ligaments ossify forming vertically oriented bony bridges 

between  the  vertebral  bodied  .The  apophyseal  joints  & 
costotransverse  joints  become  fused  .In  advance  stage  the  whole 
spine becomes a solid block of bone forming what is called bamboo 
spine    

Spina Bifida 

  

 Incomplete closure of the vertebra  canal  usually in the  lumbosascral 

region  ,  may  be  associated  with  protrusion  of  the  spinal  cord 
(meningomyelocele ) or its membranes (meningocele).  

 There  is  absent  of  the  lamina  of  several  vertebra  with  increased 

interpedicular distance  

 CT&  MRI  are  useful  to  verify  the  condition  &  to  assess  any 

associated abnormalities  

 US  can provide antenatal diagnosis  
 Spina bifida occulta is a condition in which no external abnormality is 

present  &  no  neurological  deficit  but  failure  of  the  two  laminae  to 
fuse , this occur at any level commonly the lumbosacral region   

 

Spondylolisthesis 

  

 Definition : forward slipping of the one vertebral body over the one 

below  it  ,  occurring  most  commonly  at  the  lumbosacral  junction  & 
between L4 & L5 vertebral bodies 

 Cause : defect at the pars interarticularis (junction of the superior & 

inferior  articular  facet  of  the  same  vertebra  )  secondary  to  stress 
fracture  

 Minor slipping can occur without defect in the pars interarticularis if 

there  is  degenerative  disc  disease  with  osteoarthritis  of  the 
apophyseal joints  

 Oblique & lateral views are used to visualize the defect  


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Spine 

Radiology 15 

Prof Laith 

10 

 Radionuclide  scanning  shows  increase  uptake  at  the  site  of  defect 

before X ray abnormality is seen  

 Spondylolysis : defect of the pars interarticularis without slipping  

 

Spinal Cord Compression 

 

 MRI is the modality of choice to show the cause, level & extent of spinal 
cord compression  

 Causes :  

1.  extradural  lesions  :  metastases    ,  spinal  tuberculosis  ,  cervical 

disc  herniation  (lumbar  discs  are  too  low  to  compress  the 
spinal  cord  ),  bone  &    soft  tissue  reactions  that  accompany 
spondylosis  

2.  intradural  extramedullary  lesions  i.e.  lesions  within  the  dura 

but outside the spinal cord  as neurofibroma or meningioma  

3.  intramedullary  lesions  as  spinal  cord  tumors  or  hemorrhage  

into the spinal cord  

 

Intrinsic Disorders of the Spinal Cord 

 

 MRI  is  excellent  in  demonstrating  conditions  that  expand  the  cord  e.g. 
syringomyelia  ,  hematoma  ,  tumors  or  those  condition  that  do  not  cause 
expansion as demyelination plaque of multiple sclerosis  

 Contrast enhanced MRI is required in multiple sclerosis to assess the 

activity  of  the  disease  as  enhancement  indicates  currently  active 
disease  

 

 

End of Lecture 15 




رفعت المحاضرة من قبل: AyA Abdulkareem
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