Измерение морфологии здоровых и поврежденных трицепсов

Резюме

Ультразвуковая визуализация становится все более доступной в клинических и исследовательских условиях, и согласованный протокол будет полезен для сравнения исследований и клинической интерпретации. Этот протокол ультразвуковой оценки является валидным и надежным методом оценки морфологии ахиллова сухожилия у здоровых, тендинопатических и разорванных сухожилий.

Аннотация

Травмы ахиллова сухожилия происходят на протяжении всей жизни и могут негативно повлиять на качество жизни и общее состояние здоровья. Тендинопатия ахиллова сухожилия обычно классифицируется как травма от чрезмерной нагрузки, связанная с утолщением веретенообразного сухожилия, неоваскуляризацией и дегенерацией интерстициального сухожилия. Современная литература предполагает, что эти структурные изменения связаны с симптомами и снижением уровня физической активности, а также с симптомами и функцией нижних конечностей в долгосрочной перспективе. Хирургические и нехирургические разрывы ахиллова сухожилия приводят к увеличению площади поперечного сечения сухожилия (СЦА) и удлинению ахиллова сухожилия. Оба структурных исхода имеют клиническое значение, так как большее удлинение ЦСА положительно предсказывает функцию, в то время как повышенное удлинение сухожилия предсказывает снижение функции после разрыва ахиллова сухожилия. Учитывая взаимосвязь между структурными изменениями, связанными с травмами ахиллова сухожилия, как для тяжести травмы, так и для восстановления после нее, крайне важно иметь возможность надежно и точно количественно оценить структуру ахиллова сухожилия. Группа Зильбернагеля разработала действенный и надежный метод для эффективной оценки структуры мышц и сухожилий трицепса. В этом протоколе ультразвуковая визуализация опорно-двигательного аппарата в режиме B используется для измерения структуры трицепса surae, включая толщину ахиллова сухожилия и CSA, толщину камбаловидной мышцы, а также наличие дополнительных признаков (кальцификаты и бурсит). Расширенное поле зрения в B-режиме используется для измерения длины ахиллова сухожилия и анатомической ЦСА икроножной мышцы. Наконец, силовой допплеровский метод используется для выявления внутрисухожильной неоваскуляризации. Количественная оценка структуры трицепса позволяет сравнивать конечности, а также продольные изменения в ответ на физические упражнения и лечение у здоровых людей и людей с травмами ахиллова сухожилия. Этот протокол использовался во многих научных исследованиях на сегодняшний день и оказался ценным для понимания взаимосвязи между структурой сухожилия и развитием, тяжестью и восстановлением травмы. Поскольку ультразвуковые устройства становятся все более доступными и портативными, этот протокол оказывается многообещающим в качестве клинического инструмента, учитывая его быстрые и эффективные методы.

Введение

Ахиллово сухожилие берет начало в миотендинозных соединениях икроножной и камбаловидной мышц и прикрепляется к задней пяточной кости. Ахиллово сухожилие состоит в основном из плотно упакованной, организованной коллагеновой ткани, расположенной иерархическим образом для максимизации прочности на разрыв¹. Несмотря на свою способность выдерживать тяжелые нагрузки, ахиллово сухожилие подвержено нескольким видам травм на протяжении всей жизни. Эти травмы, такие как тендинопатия ахиллова сухожилия и разрыв ахиллова сухожилия, часто сопровождаются изменениями в структуре трицепса и окружающих тканей. При тендинопатии ахиллова сухожилия у пациентов часто наблюдается утолщение веретенообразного сухожилия, тендиноз, дезорганизация коллагена и неоваскуляризация, процесс пролиферации сосудистой и нервной ткани в сухожилие². Кроме того, патологические изменения, связанные с тендинопатией ахиллова сухожилия, включают паратендинит, внутрисухожильные и/или энтезиальные кальцинаты, а также бурсит ^2,3. После разрыва ахиллова сухожилия структурные изменения являются обычным явлением, независимо от лечения, и включают утолщение ахиллова сухожилия и увеличение длины сухожилия ^4,5. Кроме того, мышечные изменения, такие как атрофия мышц трицепса, также обычно связаны с травмами ахиллова сухожилия ^5,6.

Возможность оценки трицепса и окружающих тканевых структур дает ценную информацию о структурной целостности, качестве и размере тканей, которые, как известно, связаны с симптомами, функцией и прогнозом 4,7,8,9. Ультразвуковая визуализация является надежным и валидным инструментом оценки этих структур, включая, помимо прочего, длину ахиллова сухожилия¹⁰, толщину^10,11, площадь поперечного сечения (CSA)¹², анатомическую икроножную мышцу^{CSA 13} и неоваскуляризацию^14,15. Оценка этих показателей дает ценную информацию для понимания здоровой ткани трицепса, а также для количественной оценки структурных изменений для оценки риска травмы, тяжести и восстановления, а также для^{понимания качества} здоровых тканей.

Несмотря на клиническую и исследовательскую полезность ультразвуковой визуализации для оценки структуры трицепса, часто существуют различия в методах визуализации и параметрах измерения среди клинических и научных исследований^17,18. В результате сравнение между исследованиями затруднено. Таким образом, целью данной методики является описание обоснованного и надежного протокола для эффективной оценки структуры мышц и сухожилий трицепса с использованием ультразвуковой визуализации опорно-двигательного аппарата. Этот протокол направлен на демонстрацию возможности внедрения этого инструмента в исследовательские и клинические условия полностью или в качестве отдельных частей у здоровых и травмированных людей. Кроме того, приведены репрезентативные значения для здоровых и поврежденных сур трицепса.

протокол

Следующий протокол соответствует руководящим принципам, изложенным и одобренному Университетским институциональным наблюдательным советом для обеспечения безопасных и этичных исследований на людях. Все испытуемые дали информированное согласие на участие в научных исследованиях и распространение данных. Полный протокол занимает около 20 минут для выполнения обученным сонографистом. Тем не менее, индивидуальные измерения могут быть проведены в зависимости от потребности в оценке.

1. Маркировка кожи

1. Попросите участника сесть в конце плинтуса, свесив ноги со стола.
2. Пальпируйте и отметьте медиальное плато большеберцовой кости и большую дистальную сторону медиальной лодыжки с обеих сторон. Измерьте расстояние между ипсилатеральными отметками, чтобы определить длину большеберцовой кости.
3. Рассчитайте 25% длины большеберцовой кости. Измерьте и отметьте это расстояние, дистальнее медиального плато большеберцовой кости, чтобы указать место для измерений икроножной мышцы (рис. 1).
4. Рассчитайте 30% длины большеберцовой кости. Измерьте и отметьте это расстояние, проксимальное к самой дистальной стороне медиальной лодыжки, чтобы указать место для измерения камбаловидной мышцы (рис. 1).
5. Запишите длину большеберцовой кости 25% и 30% для продольного измерения того же местоположения во время будущих оценок.
6. Попросите участника переместиться в положение лежа на цоколе с полностью выпрямленными коленями и расслабленно свисающими с края плинтуса ступнями, лодыжки в положении покоя (рисунок 2).
7. Перенесите икроножную и камбаловидную отметины на заднюю часть голени. Пальпируйте и отметьте середину икроножной мышцы (крайнюю дистальную точку между двумя мышечными животами). Попросите участника осторожно подошвенно прощупать это место, несмотря на сопротивление рук.

Рисунок 1: Разметка для измерений кожи. Длина большеберцовой кости измеряется как расстояние от медиального плато большеберцовой кости до самой дистальной части медиального лодыжки. Толщина камбаловидной мышцы измеряется на уровне 30% от длины большеберцовой кости проксимальнее самой дистальной стороны медиальной лодыжки (синяя метка). CSA икроножной мышцы измеряется на расстоянии 25% от длины большеберцовой кости дистальнее медиального плато большеберцовой кости (красная метка). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 2: Положение участника для ультразвуковой визуализации. Участник лежит на животе, колени полностью выпрямлены, а ступни расслабленно свисают в положении покоя лодыжки от края постамента. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

2. Ультразвуковая визуализация

ПРИМЕЧАНИЕ: Все снимки будут сделаны на обеих ногах. Все снимки должны быть сделаны по средней линии ахиллова сухожилия. Используйте пальпацию медиальной и латеральной границ ахиллова сухожилия для определения местоположения по средней линии.

1. Используйте В-режим ультразвука с 5-сантиметровым датчиком линейной матрицы с параметрами, заданными для визуализации трицепса. Установите частоту 10 МГц и глубину измерения 3,5 см для визуализации. Отрегулируйте фокусы в диапазоне от 0,75 см до 1,75 см с усилением, отрегулированным на 49 для оптимальной визуализации ткани.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Глубина, фокусы и усиление могут быть отрегулированы в соответствии с визуализацией.
2. Поместите гель для ультразвука на заднюю пяточную кость. Удерживая датчик на длинной оси, визуализируйте проксимальную пяточную выемку и совместите выемку с серединой ультразвукового датчика. Отметьте это место на коже (рисунок 3).
3. Разметка кожи для измерения толщины ахиллова сухожилия и CSA будет варьироваться в зависимости от участника. Используйте следующие рекомендации, чтобы определить эту позицию.
   1. Для здоровых людей измерьте расстояние в 2 см проксимальнее проксимального отдела пяточной выемки и отметьте это место на коже.
   2. Для людей с тендинопатией ахиллова сухожилия визуализируйте самую толстую часть ахиллова сухожилия с помощью ультразвукового зонда по длинной оси и отметьте это место на коже. Запишите расстояние этой отметки от проксимальной пяточной выемки в продольном измерении того же места во время будущих оценок.
   3. Для людей с тендинопатией ахиллова сухожилия без видимого веретенообразного утолщения отметьте кожу в месте наибольшей боли в сухожилиях при пальпации. Запишите расстояние этой отметки от проксимальной пяточной выемки для продольного измерения того же места во время будущих оценок.
   4. Для людей после разрыва ахиллова сухожилия визуализируйте место разрыва с помощью ультразвукового зонда по длинной оси и отметьте это место на коже. Запишите расстояние этой отметки от проксимальной пяточной выемки для продольного измерения того же места во время будущих оценок.
   5. Для невовлеченной конечности сделайте маркировку кожи на том же расстоянии от проксимальной пяточной выемки, что и пораженная конечность.
4. Длина сухожилия икроножной мышцы (полная длина сухожилия): Используя расширенное поле зрения и удерживая зонд на длинной оси, начните изображение в пяточной кости, визуализируя прикрепление ахиллова сухожилия. Проведите зонд проксимально вдоль средней линии ахиллова сухожилия к отметке в средней точке икроножной мышцы до тех пор, пока не будет визуализировано миотендинозное соединение. На этом изображение будет завершено. Сделайте три снимка полной длины ахиллова сухожилия (Рисунок 4).
5. Длина сухожилия камбаловидной кости (Длина свободного сухожилия): Используя расширенное поле зрения и удерживая зонд на длинной оси, начните изображение в пяточной кости с визуализации введения ахиллова сухожилия. Проведите зондом проксимально вдоль средней линии ахиллова сухожилия к отметке на камбаловидной поверхности до тех пор, пока не будет визуализировано камбаловидное миотендинозное соединение. Сделайте три снимка длины свободного ахиллова сухожилия.
6. Толщина ахиллова сухожилия: Используя вид B-режима, поместите зонд на длинную ось на облицовке, сделанной для толщины ахиллова сухожилия и CSA (шаг 2.3). Сделайте три снимка толщины ахиллова сухожилия.
7. Область поперечного сечения ахиллова сухожилия: Используя вид B-режима, поместите гелевую подушечку на отметку кожи, сделанную для толщины ахиллова сухожилия и CSA (шаг 2.3). Держа щуп на короткой оси, сделайте три снимка поперечного сечения ахиллова сухожилия.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Сухожилие имеет анизотропное качество; В зависимости от угла звуковых волн он будет отражаться обратно, благодаря чему он будет выглядеть ярким, или отражаться в сторону, делая его темным (Рисунок 5). Таким образом, переключение щупа вперед и назад поможет визуализировать границу сухожилия.
8. Толщина камбаловидной мышцы: Используя вид в режиме B, поместите зонд на длинную ось на отметке кожи, сделанной для камбаловидной кости (30% длины большеберцовой кости от дистальной стороны медиальной лодыжки). Визуализируйте переднюю границу камбаловидной мышцы. Сделайте три снимка для толщины камбаловидной породы¹⁹.
   1. Чтобы отличить камбаловидную мышцу от длинного сгибателя, попросите участника активно сгибать и разгибать большой палец ноги. Это вызовет движение волокон длинного сгибателя без перемещения камбаловидных волокон.
9. Площадь поперечного сечения икроножной мышцы: используя расширенное поле зрения, удерживайте ультразвуковой датчик на короткой оси и на одной линии с отметкой для икроножной мышцы (25% длины большеберцовой кости от медиального плато большеберцовой кости). Визуализируйте медиальную границу медиальной икроножной мышцы и начните изображение со скольжения зонда от медиального к латеральному до тех пор, пока не будет визуализирована латеральная граница икроножной мышцы. Сделайте три снимка для икроножной мышцы CSA¹³.
   1. Чтобы зафиксировать наиболее медиальный аспект медиальной икроножной мышцы, может потребоваться попросить участника отвести ноги и слегка повернуть бедро внутрь. Если это необходимо, убедитесь, что участник не сгибает ногу, так как это повлияет на измерения.
10. Используя проекцию B-режима, определить наличие или отсутствие кальцинатов в ахилловом сухожилии (рис. 6D) и/или в месте вставки ахиллова сухожилия (энтез; Рисунок 6В). Эти кальцификаты не прикреплены к пяточной кости и проявляются в виде гиперэхогенных областей с тенью внизу, присутствующих в нескольких плоскостях зрения. Сделайте снимок, чтобы подтвердить выводы. Обратите внимание, происходят ли кальцинаты внутри ахиллова сухожилия или в области энтеза.
11. Используя вид B-режима, определите наличие или отсутствие бурсита. Это визуализируется гипоэхогенной областью, расположенной глубоко в ахилловом сухожилии в проксимальном отделе пяточной кости (ретропяточный бурсит) и/или поверхностной в месте прикрепления ахиллова сухожилия (подкожный пяточный бурсит). Сделайте снимок, чтобы подтвердить полученные результаты (рисунок 6B).
12. Используя настройку Допплера на УЗИ, оцените наличие или отсутствие неоваскуляризации в ахилловом сухожилии.
    1. Расположите допплеровский блок (т.е. область интереса) на сухожилии, держите ультразвуковой зонд неподвижно и избегайте надавливания или растяжения ткани, так как это может привести к окклюзии и помешать визуализации кровотока.
    2. Просканируйте длину свободного ахиллова сухожилия, обязательно оценивая каждый участок сухожилия без движения щупа для предотвращения артефактов. Если сосудистая сеть видна внутри сухожилия или в контакте с ним, сделайте 3-х секундную видеосъемку в области с максимальным кровотоком (рис. 6A).

Иллюстрация 3: Толщина ахиллова сухожилия и места измерения CSA. Ультразвуковые изображения с расширенным полем зрения (А) здорового и (Б) тендинопатического ахиллова сухожилия. Пунктирными линиями обозначены границы сухожилий. Красными стрелками обозначены места измерений. Желтыми линиями обозначено расстояние, находящееся проксимальнее проксимального отдела пяточной выемки (белая стрелка). В случае утолщения на отметке 2 см (В) здоровую толщину сухожилия следует брать на здоровом участке в свободном сухожилии (синяя стрелка). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 4: Измерение длины ахиллова сухожилия. Ультразвуковое изображение ахиллова сухожилия с расширенным полем зрения. Длина свободного сухожилия (желтая линия) измеряется от прикрепления проксимального ахиллова сухожилия на проксимальном пяточном участке до камбаловидного миотендинозного перехода (MTJ). Полная длина сухожилия (красная линия) измеряется от прикрепления проксимального ахиллова сухожилия на проксимальном пяточном вырезе до миотендинозного перехода (MTJ) икроножной мышцы10. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 5: Анизотропия сухожилий. Анизотропия ахиллова сухожилия возникает, когда ультразвуковые волны не перпендикулярны структуре. Наклон ультразвукового датчика приведет к тому, что структура сухожилия будет казаться (А) гиперэхогенной или (В) гипоэхогенной в зависимости от отношения ультразвуковых волн к сухожилию. Пунктирными линиями обозначены границы сухожилий. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 6: Дополнительные результаты ультразвуковой визуализации. (А) неоваскуляризация, (Б) ретропяточный бурсит, (В) энтезиальные кальцинаты, (Г) внутрисухожильные кальцинаты. Области, окрашенные в красный и желтый цвета, указывают на кровоток в интересующей области сухожилия (желтый прямоугольник). Пунктирными линиями обозначены границы бурсы. Стрелками обозначены кальцинаты²⁰. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

3. Ультразвуковые измерения

ПРИМЕЧАНИЕ: Ультразвуковые измерения могут быть выполнены на аппарате в зависимости от настроек и инструментов для соответствующего ультразвукового аппарата. Изображения также можно экспортировать для проведения измерений в программном обеспечении, таком как Osirix DICOM viewer. Для анализа будет использоваться среднее значение трех испытаний по каждому показателю.

1. Длина сухожилия икроножной мышцы (полная длина сухожилия): Откройте изображение сухожилия с более длинным расширенным полем зрения (получено на шаге 2.4). Измерьте расстояние от самой проксимальной точки прикрепления сухожилия (проксимальная пяточная выемка) до миотендинозного перехода икроножной мышцы (Рисунок 4).
2. Длина сухожилия камбаловидной мышцы (длина свободного сухожилия): Откройте более короткое изображение сухожилия с расширенным полем зрения (получено в шаге 2.5). Измерьте расстояние от наиболее проксимальной точки прикрепления сухожилия (проксимальная пяточная выемка) до камбаловидного миотендинозного перехода (рис. 4).
3. Толщина сухожилия при 2 см: Откройте в шотере изображение сухожилия с расширенным полем зрения. Измерьте от самой проксимальной точки прикрепления сухожилия (проксимальная пяточная выемка) до 2 см, с окончанием измерения на глубокой границе сухожилия. Измерьте от этой точки по глубокой границе сухожилия до прямой поверхностной поверхности сухожилия, чтобы получить толщину сухожилия 2 см. Эта мера должна представлять здоровую толщину сухожилия (Рисунок 7A).
   1. В случае тендинопатии ахиллова сухожилия, если сухожилие утолщено на этом расстоянии 2 см, найдите здоровый участок в свободном сухожилии, чтобы провести это измерение, и задокументируйте расстояние от проксимальной пяточной выемки (рис. 7B).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Толщина используется для описания сырой толщины сухожилия от самой поверхностной до глубокой.
4. Область поперечного сечения сухожилия: Открытое изображение, сделанное на шаге 2.7. Визуально определите границы ахиллова сухожилия и наметьте окружность сухожилия (рисунок 8А).
5. Толщина сухожилия: Откройте изображение, сделанное на шаге 2.6. В центре изображения измерьте ахиллово сухожилие от поверхностной границы до глубокой границы сухожилия (Рисунок 8B).
6. Толщина камбаловидной мышцы: Откройте изображение, сделанное на шаге 2.8. В центре изображения измерьте расстояние от поверхностной границы до глубокой границы камбаловидной мышцы (рисунок 9).
7. Площадь поперечного сечения икроножной мышцы: Откройте изображение, сделанное на шаге 2.9. Визуализируйте границы медиальной и латеральной головок икроножной мышцы и очертите медиальную икроножную головку, а затем латеральную икроножную мышцу (рис. 10).
8. Утолщение ахиллова сухожилия: используйте этот расчет для определения степени утолщения сухожилия при тендинопатии ахиллова сухожилия. Вычтите толщину на 2 см (или отрегулированное положение; Рисунок 7А) от толщины сухожилия (рис. 7В) для получения утолщения сухожилия (измерение на шаге 3.5 минус измерение на шаге 3.3).

Рисунок 7: Утолщение ахиллова сухожилия. Утолщение ахиллова сухожилия рассчитывается путем вычитания (А) толщины здоровой части сухожилия из (В) толщины самой толстой части сухожилия³¹. Пунктирными линиями обозначены границы сухожилий. Красными линиями обозначена толщина сухожилия. Желтыми линиями обозначено расстояние 2 см проксимальнее проксимального отдела пяточной выемки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Иллюстрация 8: Площадь поперечного сечения ахиллова сухожилия и толщина. Ультразвуковые изображения ахиллова сухожилия в поперечном сечении (А) и (В) продольном виде в самой толстой части. Пунктирными линиями обозначены границы сухожилий. Красная линия указывает на толщину сухожилия. Для наглядности показано поперечное сечение сухожилия с границей и без нее. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 9: Толщина камбаловидной мышцы. Ультразвуковое изображение камбаловидной мышцы. Пунктирными линиями обозначены границы мышц. Красная линия указывает на толщину мышц. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 10: Площадь поперечного сечения икроножной мышцы. Ультразвуковое изображение медиальной и латеральной икроножных мышц в поперечном сечении, полученное в расширенном поле зрения. Пунктирными линиями обозначены границы сухожилий. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Результаты

Меры, предусмотренные в этом протоколе, доказали свою надежность и действенность^10,20. Отличная надежность была отмечена для увеличенного поля зрения длины ахиллова сухожилия до икроножной мышцы (коэффициент межклассовой корреляции (ICC): 0,944) и длины ахилл?...

Обсуждение

Важнейшие шаги в протоколе для обеспечения валидности и надежности методов включают использование отметин на коже участников для руководства ультразвуковым исследованием и необходимую подготовку лиц, выполняющих измерения, используемые в научных исследованиях. Маркировка кожи в оп...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aquaflex Stand Off Pad	Parker Laboratories	E8317C
Aquasonic ultrasound Gel	Parker Laboratories	E8365AF
Linear Array Ultrasound Probe L4-12t-RS	GE Healthcare	5495987
LOGIC e Ultrasound	GE Healthcare	E8349PA
Osirix Dicom Viewer	Pixmeo SARL		Software for measurements