background image

1

 

 

Fifth stage 

Radiology 

Lec-2

 

د.هديل

 

5/12/2016

 

 

Bone Diseases 

 

Imaging tools  in bone diseases  :

 

Plain  bone radiographs 

Radiological signs of bone diseases need longer time to develop in adults than in children . 

Normal X-ray of the bone does not exclude the presence of pathology for example 
osteomyelitis in children and scaphoid fracture in the first week. 

Conventional  radiological  signs of bone diseases: 

1-decreased bone density: 

 Focal : lytic area or area of bone destruction , 

Generalized : osteopenia (either osteoporosis or osteomalacia). 

 

2-Increase bone density : sclerosis (focal or generalized). 

 

3 -

  periosteal reaction  

:  

Definition : new bone formation by the periosteum , 

Normal periosteum is not visible. 

The type of periosteal reaction does not correlate with specific  diagnosis for   e.g. 
Codman's triangle seen in osteosarcoma may be   seen in other aggressive lesions. 

 

 


background image

2

 

 

Causes  of periosteal  reaction  : 

Trauma  

Infection  

Inflammation  

Tumors  

Metabolic: ( thyroid achropachy, hypertrophic osteoarthropathy, hypervitaminosis A.)  

Vascular  ( venous stasis ) 

physiological  (in 35% of infants between 1-6 m ) 

Congenital  (syphilis, osteogenesis imperfecta. ) 

 

4- Cortical thickening : 

 

Cortical thickening caused by lying down of new bone by the periosteum for long duration 
of time, 

 It indicates slow process. The thickened cortex appears irregular and dense, 

Causes: chronic osteomyelitis, stress fracture, healed trauma, and bone tumors as osteoid 
osteoma. 

 

5-Alteration of trabecular pattern: 

 

 Definition: reduction in the number of trabeculae with alteration in the remaining 
trabeculae, 

In osteoporosis, there is cortical thinning and trabeculae that remain become more 
prominent than usual  

In Paget's disease the trabeculae are thickened and extend into the compact cortex that 
normally devoid of trabeculae. 

 

6 -

  Alteration in the shape of the bone: 

 

As in osteogenesis imperfecta, acromegaly & expanding bone tumors. 


background image

3

 

 

 

7 -

  Alteration of bone age: 

 The best site of assessment of bone age is at the wrist, hands, and in newborn the knee 
joint  

 

 In cretinism there is delayed appearance of the epiphyseal bone centers. 

 

Radionuclide  bone scan 

Tc99m- labelled  with phosphate complex is a bone seeking agent, however it is also taken 
up by soft tissue calcifications, areas of tissue damage, soft tissue tumors. 

Given IV and excreted in urine. 

Positive scan shown as increased uptake (hot areas): seen in  , 

trauma, tumor, infection, infarction and Paget's disease. 

Correlation with plain radiograph is frequently essential. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

4

 

 

Indications:  Tc m 99  Phosph 

1-Detection of metastases. 

2-Detection of osteomyelitis. 

3-Determination if the lesion is solitary or multiple. 

4-Investigation of clinically suspected bone lesion despite normal radiographs (this may 
occur with metastases, trauma/stress injury, osteoid osteoma or early osteomyelitis). 

5- Investigation of painful hip prosthesis. 

6-Determination ( in equivocal cases)  of whether an abnormality seen on radiograph is 
significant or not (a positive bone scan makes it likely that a true bone lesion exists and a 
negative one reduces the probability of disease considerably). 

 

CT scan : 

bone window setting is required  

(Window width \window level 3000\450 ) for optimum results (for specific bone details)  

.  

- Reserved for selected cases  : 

1 -

  Abnormality in complex bones as the spine, pelvis, face and skull. 

2 -Determination of the local extent of bone tumor within & outside the bone when 
planning conservative surgery. 

3- 3D is useful in planning corrective surgery for fracture & bone deformity. 

4- As a guide for bone biopsy.

 

 

Ankylosing spondylitis-early 

 (A) Serrated margins 

of sacroiliac joints and peri articular sclerosis. 

 (B) CT scanning demonstrates bilateral sacroiliitis 


background image

5

 

 

 

MRI : 

Calcified structures produce signal void areas on MRI  

Indications: 

1 -

  Excellent in showing the intra and extra-osseous extent of bone pathology  . 

2 -

  Investigation of disc herniation and spinal stenosis. 

3 -

  Assessment of soft tissue masses. 

4 -

  Assessment of cartilage, ligaments and meniscal injury. 

5- Diagnosis and assessment of avascular necrosis. 

 

 

Sagittal  MR image of the thoracic spine 

demonstrates destruction of the intervertebral disc at the point where the paraspinal widening i s 

maximal and this change is associated with alteration of 

signal from the vertebrae. 

 

 


background image

6

 

 

Solitary  Bone Lesion: 

Causes: 

1 -

  Bone tumors (benign, malignant). 

2 -

  Tumor like conditions (fibrous cortical defect, fibrous dysplasia, bone cyst). 

3 -

  Osteomyelitis. 

4- Conditions of uncertain origin (Langerhans histiocytosis and osteoid osteoma). 

 

Assessment  of radiologicaI  findings  in bone lesion:

 

Before we look to the lesion we check the age of the patient, it is of almost importance as 
some conditions tend to occur in specific age group. Then  

,  

1 -

  site  

 :  

Meta physeal lesion as osteo myelitis. 

Sub articular as giant cell tumor. 

Appendiculer skeleton as in primary bone tumor. 

Axial skeleton as multiple myeloma and metastases. 

2 -

  Edge (  zone of transition ) 

Well defined clear cut with narrow zone of transition indicates benign or slowly growing 
lesion. 

Ill-defined wide zone of transition indicates aggressive rapidly growing lesion as osteo 
myelitis and malignant tumors. 

Metastases & myeloma lie in the middle of the spectrum (well defined lytic lesion with no 
sclerotic margin). 


background image

7

 

 

 

 

                                                             Wide Zone of Transition        Narrow Zone of Transition. 

 

 

3 -

  Adjacent cortex: 

Cortical destruction, aggressive lesions as in osteomyelitis & malignant tumors. 

Cortical expansion with no destruction in benign conditions as fibrous dysplasia or 
enchondroma. 

4 -

  Periosteal reaction : 

in the absence of trauma periosteal reaction indicates aggressive lesion: 

Osteomyelitis. 

Malignant tumors: osteosarcoma, Ewing's sarcoma , 

Metastasis (not uncommen) particularly Neuroblastoma 

5  

-  Calcification: 

Well defined, patchy popcorn indicates cartilaginous origin. 

Ill-defined speckles indicate osteoid forming tumors as in osteosarcoma 

6  

-  Soft tissue swelling: 

Ill-defined swelling with blurring of the tissue fat planes due to edema seen in inflammation 
as osteomyelitis. 

Well defined swelling with displacement of clear cut fat planes seen in tumors. 


background image

8

 

 

 

Malignant  Bone Tumors: 

Secondary bone tumors :  (metastases)  

 :  

are the commonest malignant tumors affecting the bone. 

Osteo sarcoma is the commonest primary malignant bone tumor in young adults, 

Conventional X-ray is satisfactory modality for the initial diagnosis 

CT & MRI are useful to show the extent within the bone marrow & soft tissue involvement. 

 

General features on X-ray are  

:  

 

Area of bone destruction or sclerosis with ill-defined margins, wide zone of transition & 
periosteal reaction with or without cortical destruction & soft tissue swelling. 

 

 

Osteosarcoma  : 

Age: 5-20-yrs, elderly with Paget's disease. 

Site: metaphyseal around the knee joint. 

Findings: 

Lytic  

Blastic  

Mixed  

Poorly defined bony destruction. 

Sun ray speculation (periosteal reaction). 

Elevation of the periosteum at the margin producing the so called Codman's triangle. 

Cortical destruction. 

Soft tissue swelling. 

 


background image

9

 

 

 

Chondrosarcoma  : 

Age: 30-50yrs. 

Site: pelvic bones, scapula, humerus, femur. 

May arise as malignant degeneration in cartilage cap of osteochondroma (1%) and in its 
benign counterpart enchondroma  

.  

Findings: 

Ill-defined expanding lytic lesion 

Flecks of calcification. 

May have periosteal reaction. 

Large extra osseous component. 

 


background image

11

 

 

 

 

Ewings  Sarcoma 

Highly malignant with tendency to metastasize. 

Age: children. 

Site: shaft of long bone. 

Findings : 

ill-defined destruction with onion peal periosteal reaction. 

 

 

Ewing's sarcoma. Sunray speculation   Onion peel appearance   

 

 

 


background image

11

 

 

 

Giant  cell tumor: 

Slowly growing , locally invasive, rarely metastasize. 

Age: after closure of epiphysis (20-40 years). 

Site: around knee & wrist joints. 

Findings: 

 lytic, expansile lesion , 

Sub articular in location, 

Not clearly defined margin, 

 thinning of the cortex (sometimes with destruction of cortex) 

 

Benign Bone Tumors  & Tumor  like conditions: 

Features of benign tumors in X-ray film : 

- Well demarcated. 

- Cortical expansion but no destruction unless pathological fracture occurred. 

- No periosteal reaction (unless pathological fracture developed). 

- No soft tissue mass. 

- No or little increase in uptake on bone scan (unless pathological fracture developed).   


background image

12

 

 

 

OSTEOCHONDROMA  (EXOSTOSIS) 

Cartilage-covered bony projection (exostosis) on the external surface of  a bone . 

 Most common benign bone lesion. Osteochondromas have their own growth plate  

and stop growing with skeletal maturity . 

Age: < 20  years (adolescence) 

Location: most commonly (85%): tibia, femur , 

humerus . 

Malignant transformation (in < 1%). Suspect if : 

Pain in the absence of  fracture, bursitis, or nerve compression  

Growth of  lesion after skeletal maturation  

 >

1

 

cm of  cartilaginous cap by CT, > 2 cm by MRJ  

Dispersed calcifications in the cap  

Enlargement of  lesion  

Increased uptake on bone scan 

Radiographic  features: 

Two types : 

 

  *Pedunculated: slender pedicle directed away from growth plate  

  *Sessile (broad base)  

 

Characteristic findings : 

  *Continuous with parent bone : 

                 Uninterrupted cortex  

                 Continuous medullary bone  

 

 * Calcification in the chondrous portion of  cap; may be cauliflower-like  

  *Metaphyseal location (cartilaginous origin)  

Lesion grows away from joint   

 * Multiple osteochondromas are  seen in Diaphyseal aclasia. 


background image

13

 

 

 

 

Osteochondroma  of the distal femur . 

The cortex is continuous with that of the underlying bone and trabecular bone merges with that of the 

femur. A well-defined cartilage cap contains calcification and is directed 

away from the joint. 

 

Diaphyseal aclasia . 

Multiple osteochondromas 

Enchondroma   : 

Site : small bones of the hands & feet  

Clinical features :   painless asymptomatic swelling. 

Findings :  lytic lesion with expansion & thinning of the cortex, no periosteal reaction unless 
pathological fracture develops. 

1

 

 % risk of malignant transformation in solitary type 

Multiple enchondromatosis (Ollier's disease) affect long bones & carry 10% risk of 
malignant transformation. 


background image

14

 

 

 

 

Multiple chondromas  in the hand 

 

Osteoma 

Localized masses of  mature bone on the endosteal or periosteal surface of  cortex,  
commonly in the skull or paranasal sinuses. Associated with Gardner's syndrome. 

Fibrous  Cortical Defect & Non ossifing Fibroma (NOF): 
Common incidental findings in children. 

Site:  affect diaphysis of long bone. 

Findings:  well defined lucent areas in cortex with sclerosed margin . 

 

 

 


background image

15

 

 

Fibrous  Dysplasia  : 

 

Defect in the osteoblastic development and maturation as a result of mutation. 

Types: monostotic & polystotic 

 

Monostotic 

Age: 10~30yrs  . 

Site: ribs, proximal femur, craniofacial bones. 

Usually asymptomatic. 

 

Polystotic 

Age:  at first decade . 

Usually unilateral, asymptomatic. 

Site: femur, tibia, pelvis, cranial bones, spine, feet. 

It causes leg length discrepancy, 

shepherd crook deformity, facial asymmetry, rib deformity, tibial bowing. Associated with 
hyperparathyroidism, acromegaly, DM. 

• Findings: lytic expansile lesion with typical ground-glass matrix mineralization  and 
sclerosed margin . 

 

 

 

Fibrous dysplasia . 

AP radiograph of the proximal femur showing a well-defined expanded lesion with typical 
ground-glass matrix mineralization and a thick, sclerotic margin . 


background image

16

 

 

 

Fibrous dysplasia . 

A multilocular, partly cystic, expansile lesion 

of the midshaft femur is surrounded by a thick rim of reactive sclerosis. 

 

Solitary  bone cyst: 

Age: young adults & children. 

Site: long bones. 

Findings: well-defined expanding lytic lesion. 

A piece of cortical bone has broken off and descended through the serous fluid contained 
within the lesion and can be seen in the dependent portion of the lesion (arrow) as  

a fallen fragment sign . 

A fallen fragment sign is said to be pathgnomonic for         

 a unicameral bone cyst 

 

 


background image

17

 

 

 

Fallen fragment sign 

 

 

Aneurysmal  bone cyst : 

 

Benign but may be aggressive in appearance. 

Age:  children &young adults 

Site:  spine, long bones, pelvis 

Findings:  purely lytic lesion, massive cortical expansion. 

(CT and MRI show blood pools (fluid -fluid levels within the cyst. 

D.Dx: giant cell tumor. 

 

 

 


background image

18

 

 

 

Osteoid  osteoma: 

 

Age:  young adults 

Site:  tibia, femur 

Findings: lucent area surrounded by calcification  

nidus  surrounded by sclerotic rim with or without periosteal reaction. 

Radionuclide bone scan : area of increased uptake 

 

 


background image

19

 

 

 

Haemangioma of the vertebral body of L3 . 

The whole body is marked by the characteristic vertical striation 

 

 

The body of thoracic v. appeared as an area of high signal intensity on T1-T2-weighted 

images (a and b)  

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdulrhman_ Aiobaidy
المشاهدات: لقد قام عضوان و 55 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل