SHAPE vs エラストグラフィによるコンパートメント症候群の診断

慢性労作性コンパートメント症候群 (CECS) は、運動による脚の痛みを伴う活動的な若者の 10 ～ 60% に主に見られる無害な状態です。 患者は、運動によって悪化し、安静後に解消する下肢前部の痛みを呈します。 CECS は、組織灌流障害を引き起こすコンパートメント内圧の上昇から発生します。 診断とその後の治療の平均遅延は 2 年であり、保存療法と外科療法の両方の成功率が低下することが示されています。 根治的治療は筋膜切開術によるもので、成功率は最大 95% です。

CECS の病因は十分に理解されていませんが、筋膜と骨に囲まれたコンプライアンスのない空間内で筋肉の体積が膨張し、その結果、血流が不十分になり、そのコンパートメントで酸素の供給と需要が不一致になることが原因であると考えられています。 場合によっては、生理学的反応により、筋肉量が 20% 増加することがあります。 既存の筋膜欠損 (CECS 患者の 40% に見られる) や毛細血管密度と筋肉サイズの比率の低下など、いくつかの危険因子が特定されています。 まれに、CECS が急性コンパートメント症候群 (緊急筋膜切開術を必要とする外科的緊急事態) に進行することがあります。

CECS を診断するためのゴールド スタンダードは、93% と 74% の最近の研究で最大の感度と特異性を持つコンパートメント内圧の直接測定です。 ただし、まれに、臨床的根拠のみで診断を下すことができます。 コンパートメント圧力テストは、圧力モニターを備えたハンドヘルドの大型ゲージ針を筋肉に挿入し、コンパートメント圧力を直接 (mmHg で) 測定することによって実行されます。 ダイレクト コンパートメント テストは、侵襲的で痛みを伴い、神経血管の損傷や感染の合併症のリスクがあります。 さらに、コンパートメント圧測定の 40% で 5 mmHg を超える差が見られる研究もあり、この手法には大きなばらつきがあります。

CECS の診断アルゴリズムでは、イメージングは​​主に、脛骨内側ストレス症候群 (MTSS)、疲労骨折、筋肉の緊張など、下肢の脚の痛みの一般的な原因を除外するために使用されます。 CECS の診断には、いくつかの非侵襲的な画像診断法が使用されています。 圧力試験と比較すると、MRI は同様の感度を示したが、特異度は低かった (< 60%)。 MRI はある程度の診断の可能性を示していますが、コンパートメント テストよりも高価であり、どこにでもあるわけではなく、正確性も劣ります。 組織のヘモグロビン O2 飽和度を測定する近赤外分光法は、コンパートメント テストと比較して臨床的に同等の感度 (85%) を示していますが、すぐには利用できません。

臨床検査だけでは、CECS の診断において感度が低く、非特異的です。 したがって、外科医は、患者が手術候補であるかどうかを判断するために、臨床検査と画像の組み合わせに依存する必要があります。 CECS が疑われる患者に対して、正確で非侵襲的で費用対効果の高い診断ツールは現在存在しません。 SWE は、安全で非侵襲的で比較的安価なモダリティであり、幅広い診断機能を備えています。 SWE は、肝臓の硬さを測定するために使用され、それによって慢性肝疾患の線維化を病期分類し、以前に診断された肝線維症をフォローアップし、門脈圧亢進症の患者を評価します。 最近、筋骨格イメージングにおける SWE の有用性が高まっています。たとえば、SWE は現在、腱麻痺のアキレス腱を評価するために使用しており、ある程度の臨床的成功を収めています。

FDA 承認の超音波造影剤は安全で、腎毒性も肝毒性も持たない造影剤であり、血管内空間から消失する前にエコー増強剤として機能します。 マイクロバブルを利用した SHAPE は、静水圧の非侵襲的推定に使用され、腫瘍の間質液圧を監視し、門脈圧亢進症の程度を評価し、乳癌患者のネオアジュバント化学療法を監視しています。 ただし、CECS のスクリーニングまたは診断のための SHAPE および SWE を特徴付ける一連の研究は存在しません。 この研究では、SHAPE および/または SWE がコンパートメント内圧力テストの参照標準と比較して、コンパートメント内圧力の増加を正確に検出できるかどうかを評価します。

この研究は、研究に参加する資格があり、包含および除外基準（後述）を満たすCECSが疑われる患者の前向き単盲検パイロット研究として実施されます。 研究コーディネーターが患者と面談し、研究について詳しく説明します。 被験者候補が研究への参加に関心を示した場合、研究者は患者にアプローチして同意を得る。 研究のすべての超音波研究部分は、認定された経験豊富な超音波検査技師によって行われます。 研究のコンパートメントテスト部分は、被験者の標準治療の一部として実施されます。

運動前のSWE：包含を決定した後、患者はリニアアレイトランスデューサを備えたLogiq E10超音波システム（GE Healthcare、Waukesha WI）を使用して運動前のSWEを受けます。 すべての画像は、足首がニュートラルな位置にある状態で取得されます。 従来の B モード イメージングは​​、関心のある筋肉を識別するために使用されます。 イメージングは​​、ROI の配置をガイドするために使用されます。ROI は、オペレーターが調整できます。せん断波が問題の筋肉を通って伝播した後、組織変位マップを使用して、せん断波速度をメートル/秒で計算します。 平均 (Emean)、最大 (Emax)、最小 (Emin)、および標準偏差 (ESD) を含む弾性パラメーターは、超音波マシンのモニターに表示されます。 次に、組織の剛性が直接計算され、キロパスカル (kPa) 単位のせん断弾性率 G として表されます。 定量的なせん断弾性率マップが生成されます。

Pre-exercise SHAPE: E10 がサブハーモニック イメージング (SHI) モードで動作できるように変更されたソフトウェアは、サブハーモニック データの取得を許可します。 すべての画像は、足首がニュートラルな位置にある状態で取得されます。 18 ～ 24 ゲージの静脈ラインを右または左の上肢に配置します。 造影剤は、2 バイアルの Definity (Lantheus Medical Imaging、マサチューセッツ州ビレリカ) の 50 mL の生理食塩水を 5 ～ 10 分かけて静脈内注入します。 投与経路と投与量は、製造元が発行した推奨事項に従います。 SHI は同じスキャナーを使用して実行されます。 広帯域幅の C2-9 凸型プローブを使用して、従来のイメージとサブハーモニック イメージ (5.8 MHz で送信、2.9 MHz で受信) を取得します。 調査官は、出力最適化アルゴリズムを実行して、ケースの個々の音響パラメーター設定を確立します (初期の画像検査のみ)。 電力の最適化後、関心領域 (ROI) が拡大されて、関心のあるコンパートメントから 5 秒間にわたってデータが収集され、結果は処理後に平均化されます。 ファンダメンタル データ (4 MHz の B モード データ) と SHI データの両方がオフラインで分析されます。

運動プロトコル：患者は、標準化された運動トレッドミルプロトコルを使用して、ウォーキング/ランニングである症状を引き起こす一般的な運動を行います：5°の傾斜に対して3.7 mphで6分間、または症状が現れるまで。 6 分間運動しても症状が現れない場合は、さらに 6 分間、または症状が現れるまで、速度を最大時速 5 マイルに上げるか、勾配を 8° に上げます。 患者にまだ症状がない場合は、症状が現れるまで、時速 5 マイル、勾配 8° でさらに 4 分間運動します。 運動直後の SWE および SHAPE は、研究の運動前の部分で確立されたのと同じ最適化パラメーターとプロトコルを使用して実行されます。 患者にはダミー コードが割り当てられ、匿名化された SWE および SHI データがオフライン分析用に保存されます。

研究の超音波部分全体は 60 分未満続き、患者が絶え間なく観察されている間に実行されます。 患者のバイタルサインは、医師の立ち会いにより頻繁に監視しながら、検査全体を通して監視されます。 積極的な患者の参加は、研究プロトコルの完了時に終了します。