Diagnose van compartimentsyndroom met SHAPE versus elastografie

Chronisch inspanningscompartimentsyndroom (CECS) is een onschadelijke aandoening die voornamelijk voorkomt bij 10-60% van de jonge, actieve mensen met beenpijn veroorzaakt door inspanning. Patiënten presenteren zich met pijn aan de voorzijde van de onderste ledematen die verergert bij inspanning en verdwijnt na rust. CECS komt voort uit verhoogde intra-compartimentele druk die een verminderde weefselperfusie veroorzaakt. De gemiddelde vertraging in diagnose en daaropvolgende behandeling is 2 jaar, waarvan is aangetoond dat het het slagingspercentage van zowel conservatieve als chirurgische therapie vermindert. De definitieve behandeling is met fasciotomie, die een slagingspercentage heeft tot 95%.

De etiologie van CECS is niet goed begrepen, maar wordt verondersteld voort te komen uit volume-expansie van een spier binnen een niet-conforme ruimte die wordt begrensd door fascia en bot, wat resulteert in onvoldoende bloedstroom en een resulterende mismatch van zuurstoftoevoer en -vraag in dat compartiment. In sommige gevallen kan de fysiologische respons leiden tot een toename van het spiervolume met 20%. Er zijn verschillende risicofactoren geïdentificeerd, waaronder reeds bestaande fasciale defecten (waargenomen bij 40% van de CECS-patiënten) en een kleinere verhouding tussen capillaire dichtheid en spieromvang. In zeldzame gevallen kan CECS evolueren naar acuut compartimentsyndroom - een chirurgische noodsituatie die een opkomende fasciotomie vereist.

De gouden standaard voor het diagnosticeren van CECS is directe meting van intra-compartimentele druk met maximale gevoeligheid en specificiteit in recente studies van 93% en 74%. In zeldzame gevallen kan de diagnose echter alleen op klinische basis worden gesteld. Compartimentdruktesten worden uitgevoerd door een draagbare naald van grote maat met een drukmonitor in de spier te steken en de compartimentdruk direct te meten (in mmHg). Directe compartimenttesten zijn invasief, pijnlijk en brengen een complicatierisico van neurovasculaire schade en infectie met zich mee. Bovendien is er een aanzienlijke variabiliteit in deze techniek, waarbij sommige onderzoeken een verschil van meer dan> 5 mmHg vinden in 40% van de compartimentele drukmetingen.

In het diagnostische algoritme van CECS wordt beeldvorming voornamelijk gebruikt om andere, meer algemene oorzaken van beenpijn in de onderste ledematen uit te sluiten, zoals mediaal tibiaal stresssyndroom (MTSS), stressfracturen en spierverrekkingen. Er zijn verschillende niet-invasieve beeldvormingsmodaliteiten gebruikt om CECS te diagnosticeren. In vergelijking met druktesten vertoonde MRI een vergelijkbare gevoeligheid, maar een lagere specificiteit (< 60%). Hoewel MRI enige diagnostische belofte heeft getoond, is het duurder, minder alomtegenwoordig en minder nauwkeurig dan compartimenttesten. Nabij-infraroodspectroscopie, die de hemoglobine-O2-verzadiging van weefsels meet, heeft aangetoond klinisch equivalente gevoeligheden te hebben (85%) in vergelijking met compartimenttesten, maar het is niet direct beschikbaar.

Alleen een klinisch onderzoek is ongevoelig en niet-specifiek bij de diagnose van CECS. Daarom moeten chirurgen vertrouwen op een combinatie van klinisch onderzoek en beeldvorming om te bepalen of een patiënt een chirurgische kandidaat is. Er bestaat momenteel geen nauwkeurig, niet-invasief en kosteneffectief diagnostisch hulpmiddel voor patiënten met verdenking op CECS. SWE is een veilige, niet-invasieve en relatief goedkope modaliteit met uitgebreide diagnostische mogelijkheden. SWE wordt gebruikt om leverstijfheid te meten, waardoor fibrose bij chronische leverziekte wordt gestageerd, eerder gediagnosticeerde leverfibrose wordt opgevolgd en patiënten met portale hypertensie worden geëvalueerd. Onlangs is het nut van SWE bij beeldvorming van het bewegingsapparaat toegenomen; bijvoorbeeld SWE gebruikt momenteel om tendinopahische achillespezen te evalueren met enig klinisch succes.

Door de FDA goedgekeurde ultrasone contrastmiddelen zijn veilige, niet-nefrotoxische, niet-hepatotoxische contrastmiddelen die fungeren als echoversterkers voordat ze uit de intravasculaire ruimte verdwijnen. SHAPE met behulp van microbellen is gebruikt voor de niet-invasieve schatting van hydrostatische bloeddruk om de interstitiële vloeistofdruk in tumoren te bewaken, de mate van portale hypertensie te beoordelen en om neoadjuvante chemotherapie voor borstkankerpatiënten te controleren. Er zijn echter geen seriestudies die kenmerkend zijn voor SHAPE en SWE voor de screening of diagnose van CECS. Deze studie zal beoordelen of SHAPE en/of SWE nauwkeurig verhoogde intracompartimentele druk kunnen detecteren in vergelijking met de referentiestandaard van intracompartimentele druktesten.

Deze studie zal worden uitgevoerd als een prospectieve, enkelblinde pilotstudie van patiënten met verdenking op CECS die in aanmerking komen voor deelname aan de studie en die voldoen aan de inclusie- en exclusiecriteria (hieronder beschreven). Een onderzoekscoördinator zal de patiënt ontmoeten om het onderzoek volledig uit te leggen. Als de potentiële proefpersoon interesse toont in deelname aan het onderzoek, zal een onderzoeker de patiënt benaderen om toestemming te verkrijgen. Alle sonografische onderzoeksgedeelten van het onderzoek zullen worden uitgevoerd door een gecertificeerde en ervaren echoscopist. Het compartiment testende gedeelte van de studie zal als deel van de onderwerpennorm van zorg worden uitgevoerd.

SWE vóór inspanning: Na het bepalen van inclusie ondergaan patiënten SWE vóór inspanning met behulp van een Logiq E10 ultrasoon systeem (GE Healthcare, Waukesha WI) met een lineaire array-transducer. Alle afbeeldingen worden gemaakt met de enkel in een neutrale positie. Conventionele beeldvorming in B-modus zal worden gebruikt om de betreffende spier te identificeren. Beeldvorming zal worden gebruikt om de plaatsing van ROI's te begeleiden, die door de operator kunnen worden aangepast. Nadat afschuifgolven zich door de betreffende spier hebben voortgeplant, worden weefselverplaatsingskaarten gebruikt om de afschuifgolfsnelheid in meters per seconde te berekenen. Elasticiteitsparameters, inclusief gemiddelde (Emean), maximum (Emax), minimum (Emin) en standaarddeviatie (ESD) worden weergegeven op de monitor van het ultrasone apparaat. Weefselstijfheid wordt dan direct berekend, uitgedrukt als de afschuifmodulus G in kilopascal (kPa). Er zullen kwantitatieve afschuifmoduluskaarten worden gegenereerd.

SHAPE vóór de training: De aangepaste software waarmee de E10 in subharmonische beeldvormingsmodus (SHI) kan werken, maakt het mogelijk om subharmonische gegevens te verkrijgen. Alle afbeeldingen worden gemaakt met de enkel in de neutrale positie. Een intraveneuze lijn van 18-24 gauge wordt in de rechter of linker bovenste extremiteit geplaatst. Het contrast is een intraveneuze infusie van 2 injectieflacons met Definity (Lantheus Medical Imaging, N Billerica, MA) in 50 ml zoutoplossing die gedurende 5-10 minuten wordt toegediend. De toedieningsweg en doseringen volgen de aanbevelingen van de fabrikant. SHI wordt uitgevoerd met dezelfde scanner. Een C2-9 convexe sonde met brede bandbreedte zal worden gebruikt om conventionele en subharmonische beelden te verkrijgen (zenden op 5,8 MHz, ontvangen op 2,9 MHz). De onderzoekers zullen een vermogensoptimalisatie-algoritme uitvoeren om individuele instellingen voor akoestische parameters voor de casus vast te stellen (alleen initiële beeldvormingsstudie). Na vermogensoptimalisatie wordt het interessegebied (ROI) vergroot om gedurende 5 seconden gegevens uit het betreffende compartiment te verzamelen en na verwerking worden de bevindingen gemiddeld. Zowel de fundamentele data (B-mode data op 4 MHz) als de SHI data worden offline geanalyseerd.

Oefeningsprotocol: Patiënten zullen gewone oefeningen uitvoeren die symptomen veroorzaken, zoals lopen/rennen met behulp van een gestandaardiseerd loopbandprotocol: 6,7 km/u tegen een helling van 5° gedurende 6 minuten of totdat de symptomen optreden. Als de symptomen niet optreden na 6 minuten training, wordt de snelheid verhoogd tot maximaal 5 mph en/of de helling wordt verhoogd tot 8° gedurende nog eens 6 minuten of totdat de symptomen optreden. Als de patiënt nog steeds asymptomatisch is, oefent hij of zij nog 4 minuten met een snelheid van 5 mph en een helling van 8° of totdat de symptomen optreden. Onmiddellijke SWE en SHAPE na de training zullen worden uitgevoerd met dezelfde optimalisatieparameters en hetzelfde protocol als vastgesteld voor het pre-trainingsgedeelte van het onderzoek. Patiënten krijgen een dummy-code toegewezen en geanonimiseerde SWE- en SHI-gegevens worden opgeslagen voor offline analyse.

Het volledige ultrasone gedeelte van het onderzoek duurt minder dan 60 minuten en wordt uitgevoerd terwijl de patiënt voortdurend wordt geobserveerd. De vitale functies van de patiënt worden tijdens het hele onderzoek gecontroleerd met regelmatige controle door de aanwezige arts. Actieve patiëntenparticipatie wordt afgerond na voltooiing van het onderzoeksprotocol.