Diagnose des Kompartmentsyndroms mit SHAPE vs. Elastographie

Das chronische Belastungskompartmentsyndrom (CECS) ist eine harmlose Erkrankung, die hauptsächlich bei 10–60 % junger, aktiver Menschen mit belastungsinduzierten Beinschmerzen auftritt. Die Patienten stellen sich mit Schmerzen in den vorderen unteren Extremitäten vor, die sich bei körperlicher Betätigung verschlimmern und nach Ruhe wieder verschwinden. CECS entsteht durch erhöhten intrakompartimentellen Druck, der eine beeinträchtigte Gewebedurchblutung verursacht. Die durchschnittliche Verzögerung bei der Diagnose und anschließenden Behandlung beträgt 2 Jahre, was nachweislich die Erfolgsrate sowohl der konservativen als auch der chirurgischen Therapie verringert. Die endgültige Behandlung erfolgt mit einer Fasziotomie, die eine Erfolgsquote von bis zu 95 % hat.

Die Ätiologie von CECS ist nicht gut verstanden, es wird jedoch angenommen, dass sie aus der Volumenexpansion eines Muskels innerhalb eines nicht nachgiebigen Raums entsteht, der von Faszien und Knochen begrenzt wird, was zu einem unzureichenden Blutfluss und einer daraus resultierenden Fehlanpassung von Sauerstoffversorgung und -bedarf in diesem Kompartiment führt. In einigen Fällen kann die physiologische Reaktion zu einer Zunahme des Muskelvolumens um 20 % führen. Mehrere Risikofaktoren wurden identifiziert, einschließlich vorbestehender Fasziendefekte (beobachtet bei 40 % der CECS-Patienten) und ein geringeres Verhältnis von Kapillardichte zu Muskelgröße. In seltenen Fällen kann CECS zu einem akuten Kompartmentsyndrom fortschreiten – einem chirurgischen Notfall, der eine notfallmäßige Fasziotomie erfordert.

Der Goldstandard für die Diagnose von CECS ist die direkte Messung des intrakompartimentellen Drucks mit maximaler Sensitivität und Spezifität in neueren Studien von 93 % und 74 %. In seltenen Fällen kann die Diagnose jedoch allein auf klinischer Basis gestellt werden. Die Kompartimentdruckprüfung wird durchgeführt, indem eine handgehaltene große Nadel mit einem Druckmonitor in den Muskel eingeführt und der Kompartimentdruck direkt (in mmHg) gemessen wird. Direkte Kompartimenttests sind invasiv, schmerzhaft und bergen das Komplikationsrisiko von neurovaskulären Schäden und Infektionen. Darüber hinaus gibt es bei dieser Technik eine erhebliche Variabilität, wobei einige Studien bei 40 % der Kompartimentdruckmessungen einen Unterschied von mehr als 5 mmHg feststellen.

Im diagnostischen Algorithmus von CECS wird die Bildgebung hauptsächlich verwendet, um andere häufigere Ursachen für Beinschmerzen der unteren Extremität auszuschließen, wie z. B. das mediale Tibia-Stress-Syndrom (MTSS), Stressfrakturen und Muskelzerrungen. Mehrere nicht-invasive Bildgebungsmodalitäten wurden zur Diagnose von CECS verwendet. Im Vergleich zum Drucktest zeigte die MRT eine ähnliche Sensitivität, aber eine geringere Spezifität (< 60 %). Während die MRT diagnostisch vielversprechend ist, ist sie teurer, weniger allgegenwärtig und weniger genau als Kompartimenttests. Die Nahinfrarot-Spektroskopie, die die Hämoglobin-O2-Sättigung von Geweben misst, hat gezeigt, dass sie im Vergleich zu Kompartiment-Tests klinisch gleichwertige Sensitivitäten (85 %) aufweist, sie ist jedoch nicht ohne Weiteres verfügbar.

Eine klinische Untersuchung allein ist bei der Diagnose von CECS unempfindlich und unspezifisch. Daher müssen sich Chirurgen auf eine Kombination aus klinischer Untersuchung und Bildgebung verlassen, um festzustellen, ob ein Patient ein Kandidat für eine Operation ist. Für Patienten mit Verdacht auf CECS gibt es derzeit kein genaues, nicht-invasives und kosteneffektives Diagnoseinstrument. SWE ist eine sichere, nicht-invasive und relativ kostengünstige Modalität mit weitreichenden diagnostischen Möglichkeiten. SWE wird verwendet, um die Lebersteifheit zu messen und dadurch die Fibrose bei chronischen Lebererkrankungen einzustufen, eine zuvor diagnostizierte hepatische Fibrose zu verfolgen und Patienten mit portaler Hypertonie zu bewerten. In letzter Zeit hat der Nutzen von SWE in der muskuloskelettalen Bildgebung zugenommen; zum Beispiel wird SWE derzeit mit einigem klinischen Erfolg zur Bewertung von Achillessehnen mit Tendinopathie eingesetzt.

Von der FDA zugelassene Ultraschallkontrastmittel sind sichere, nicht nephrotoxische, nicht hepatotoxische Kontrastmittel, die als Echoverstärker wirken, bevor sie aus dem intravaskulären Raum abgeleitet werden. SHAPE, das Mikrobläschen verwendet, wurde für die nichtinvasive Schätzung des hydrostatischen Blutdrucks zur Überwachung des interstitiellen Flüssigkeitsdrucks in Tumoren, zur Beurteilung des Grads der portalen Hypertension und zur Überwachung der neoadjuvanten Chemotherapie bei Brustkrebspatientinnen eingesetzt. Es gibt jedoch keine Serienstudien, die SHAPE und SWE für das Screening oder die Diagnose von CECS charakterisieren. In dieser Studie wird bewertet, ob SHAPE und/oder SWE erhöhte intrakompartimentelle Drücke im Vergleich zum Referenzstandard der intrakompartimentellen Druckprüfung genau erkennen können.

Diese Studie wird als prospektive, einfach verblindete Pilotstudie an Patienten mit Verdacht auf CECS durchgeführt, die zur Teilnahme an der Studie in Frage kommen und die Einschluss- und Ausschlusskriterien (unten beschrieben) erfüllen. Ein Forschungskoordinator wird sich mit dem Patienten treffen, um die Studie vollständig zu erklären. Wenn der potenzielle Proband Interesse an der Teilnahme an der Studie bekundet, wird sich ein Prüfarzt an den Patienten wenden, um die Zustimmung einzuholen. Alle sonografischen Forschungsteile der Studie werden von einem zertifizierten und erfahrenen Sonographen durchgeführt. Der Kompartiment-Testteil der Studie wird als Teil des Pflegestandards der Probanden durchgeführt.

SWE vor dem Training: Nach Feststellung der Aufnahme werden die Patienten einem SWE vor dem Training mit einem Logiq E10-Ultraschallsystem (GE Healthcare, Waukesha WI) mit einem Linear-Array-Schallkopf unterzogen. Alle Bilder werden mit dem Knöchel in einer neutralen Position aufgenommen. Konventionelle B-Mode-Bildgebung wird verwendet, um den interessierenden Muskel zu identifizieren. Die Bildgebung wird verwendet, um die Platzierung von ROIs zu steuern, die vom Bediener angepasst werden können. Nachdem sich Scherwellen durch den betreffenden Muskel ausgebreitet haben, werden Gewebeverschiebungskarten verwendet, um die Scherwellengeschwindigkeit in Metern pro Sekunde zu berechnen. Elastizitätsparameter, einschließlich Mittelwert (Emean), Maximum (Emax), Minimum (Emin) und Standardabweichung (ESD) werden auf dem Monitor des Ultraschallgeräts angezeigt. Die Gewebesteifigkeit wird dann direkt berechnet, ausgedrückt als Schubmodul G in Kilopascal (kPa). Quantitative Schubmodulkarten werden erstellt.

FORM vor dem Training: Die modifizierte Software, die es dem E10 ermöglicht, im subharmonischen Bildgebungsmodus (SHI) zu arbeiten, ermöglicht die Erfassung von subharmonischen Daten. Alle Bilder werden mit dem Knöchel in neutraler Position aufgenommen. Eine 18-24 Gauge intravenöse Leitung wird entweder in der rechten oder linken oberen Extremität platziert. Das Kontrastmittel wird eine intravenöse Infusion von 2 Fläschchen Definity (Lantheus Medical Imaging, N. Billerica, MA) in 50 ml Kochsalzlösung sein, die über 5–10 Minuten infundiert wird. Der Verabreichungsweg und die Dosierung folgen den Empfehlungen des Herstellers. Die GKV wird mit demselben Scanner durchgeführt. Eine konvexe C2-9-Sonde mit breiter Bandbreite wird verwendet, um konventionelle und subharmonische Bilder zu erfassen (Senden bei 5,8 MHz, Empfangen bei 2,9 MHz). Die Ermittler führen einen Leistungsoptimierungsalgorithmus durch, um individuelle akustische Parametereinstellungen für den Fall festzulegen (nur anfängliche Bildgebungsstudie). Nach der Leistungsoptimierung wird der Interessenbereich (ROI) vergrößert, um Daten aus dem Interessenbereich über 5 Sekunden zu sammeln, und die Ergebnisse werden nach der Verarbeitung gemittelt. Sowohl die Fundamentaldaten (B-Mode-Daten bei 4 MHz) als auch die GKV-Daten werden offline analysiert.

Übungsprotokoll: Die Patienten führen eine übliche Übung durch, die Symptome verursacht, nämlich Gehen/Laufen unter Verwendung eines standardisierten Laufband-Übungsprotokolls: 6 Minuten lang oder bis zum Einsetzen der Symptome 3,7 mph gegen eine Neigung von 5°. Wenn nach 6 Minuten Training keine Symptome auftreten, wird die Geschwindigkeit für weitere 6 Minuten oder bis zum Einsetzen der Symptome auf maximal 8 km/h und/oder die Steigung auf 8° erhöht. Wenn der Patient immer noch asymptomatisch ist, wird er oder sie weitere 4 Minuten bei 5 mph und einer Steigung von 8° oder bis zum Einsetzen der Symptome trainieren. SWE und SHAPE unmittelbar nach der Übung werden unter Verwendung der gleichen Optimierungsparameter und des gleichen Protokolls durchgeführt, die für den Teil der Studie vor der Übung festgelegt wurden. Den Patienten wird ein Dummy-Code zugewiesen und anonymisierte SWE- und SHI-Daten werden für die Offline-Analyse gespeichert.

Der gesamte Ultraschallteil der Studie dauert weniger als 60 Minuten und wird durchgeführt, während der Patient unter ständiger Beobachtung steht. Die Vitalfunktionen des Patienten werden während der gesamten Untersuchung mit häufiger Überwachung durch den anwesenden Arzt überwacht. Die aktive Teilnahme des Patienten endet mit Abschluss des Studienprotokolls.