Diagnostisere kompartmentsyndrom med SHAPE vs elastografi

Kronisk anstrengelseskompartmentsyndrom (CECS) er en ufarlig tilstand som primært sees hos 10-60 % av unge, aktive mennesker med treningsindusert bensmerter. Pasienter har smerter i fremre underekstremitet som forverres med trening og går over etter hvile. CECS oppstår fra økt intrakompartmentalt trykk som forårsaker svekket vevsperfusjon. Gjennomsnittlig forsinkelse i diagnose og påfølgende behandling er 2 år, noe som har vist seg å redusere suksessraten for både konservativ og kirurgisk behandling. Definitiv behandling er med fasciotomi, som har en suksessrate på opptil 95 %.

Etiologien til CECS er ikke godt forstått, men antas å oppstå fra volumutvidelse av en muskel i et ikke-kompatibelt rom avgrenset av fascia og bein, noe som resulterer i utilstrekkelig blodstrøm og en resulterende oksygentilførsel og -behov misforhold i det rommet. I noen tilfeller kan den fysiologiske responsen føre til 20 % økning i muskelvolum. Flere risikofaktorer er identifisert, inkludert eksisterende fascie-defekter (sett hos 40 % av CECS-pasienter) og et mindre forhold mellom kapillærtetthet og muskelstørrelse. I sjeldne tilfeller kan CECS utvikle seg til akutt kompartmentsyndrom - en kirurgisk nødsituasjon som krever emergent fasciotomi.

Gullstandarden for diagnostisering av CECS er direkte måling av intrakompartmentalt trykk med maksimal sensitivitet og spesifisitet i nyere studier på 93 % og 74 %. Men i sjeldne tilfeller kan diagnosen stilles på klinisk grunnlag alene. Romtrykktesting utføres ved å sette inn en håndholdt stor nål med trykkmåler inn i muskelen og måle romtrykket direkte (i mmHg). Direkte kompartmenttesting er invasiv, smertefull og medfører en komplikasjonsrisiko for nevrovaskulær skade og infeksjon. Videre er det betydelig variasjon i denne teknikken med noen studier som fant mer enn >5 mmHg forskjell i 40 % av kompartmental trykkmålinger.

I den diagnostiske algoritmen til CECS brukes bildediagnostikk først og fremst for å utelukke andre mer vanlige årsaker til smerter i underekstremiteter som medialt tibialt stresssyndrom (MTSS), stressfrakturer og muskelstrekk. Flere ikke-invasive bildebehandlingsmodaliteter har blitt brukt for å diagnostisere CECS. Sammenlignet med trykktesting viste MR tilsvarende sensitivitet, men lavere spesifisitet (< 60 %). Mens MR har vist noe diagnostisk løfte, er det dyrere, mindre allestedsnærværende og mindre nøyaktig enn avdelingstesting. Nær-infrarød spektroskopi, som måler hemoglobin O2-metning av vev, har vist seg å ha klinisk likeverdige sensitiviteter (85 %) sammenlignet med kompartmenttesting, men den er ikke lett tilgjengelig.

En klinisk undersøkelse alene er ufølsom og uspesifikk i diagnosen CECS. Derfor må kirurger stole på en kombinasjon av klinisk undersøkelse og bildediagnostikk for å avgjøre om en pasient er en kirurgisk kandidat. Et nøyaktig, ikke-invasivt og kostnadseffektivt diagnostisk verktøy eksisterer foreløpig ikke for pasienter med mistenkt CECS. SWE er en trygg, ikke-invasiv og relativt billig modalitet som har omfattende diagnostiske evner. SWE brukes til å måle leverstivhet og dermed iscenesette fibrose ved kronisk leversykdom, følge opp tidligere diagnostisert leverfibrose og evaluere pasienter med portal hypertensjon. Nylig har nytten av SWE i muskuloskeletal avbildning økt; for eksempel bruker SWE for tiden for å evaluere tendinopaiske akillessener med en viss klinisk suksess.

FDA-godkjente ultralydkontrastmidler er trygge, ikke-nefrotoksiske, ikke-hepatotoksiske kontrastmidler som fungerer som ekkoforsterkere før spredning fra det intravaskulære rommet. SHAPE som bruker mikrobobler har blitt brukt til ikke-invasiv estimering av hydrostatisk blodtrykk for å overvåke interstitielt væsketrykk i svulster, vurdere graden av portal hypertensjon og for å overvåke neoadjuvant kjemoterapi for brystkreftpasienter. Det finnes imidlertid ingen seriestudier som karakteriserer SHAPE og SWE for screening eller diagnose av CECS. Denne studien vil vurdere om SHAPE og/eller SWE nøyaktig kan oppdage økt intra-kompartmentalt trykk sammenlignet med referansestandarden for intra-compartmental trykktesting.

Denne studien vil bli utført som en prospektiv enkeltblindet pilotstudie av pasienter med mistenkt CECS som er kvalifisert til å delta i studien og oppfyller inklusjons- og eksklusjonskriterier (beskrevet nedenfor). En forskningskoordinator vil møte pasienten for å forklare studien i sin helhet. Hvis den potensielle forsøkspersonen uttrykker interesse for å delta i studien, vil en etterforsker henvende seg til pasienten for å innhente samtykke. Alle sonografiske forskningsdeler av studien vil bli utført av en sertifisert og erfaren sonograf. Kompartmenttestingsdelen av studien vil bli utført som en del av pasientens standardbehandling.

SWE før trening: Etter å ha bestemt inkludering, vil pasienter gjennomgå SWE før trening ved å bruke et Logiq E10 ultralydsystem (GE Healthcare, Waukesha WI) med en lineær array-transduser. Alle bilder vil bli tatt med ankelen i nøytral posisjon. Konvensjonell B-modus avbildning vil bli brukt for å identifisere muskelen av interesse. Avbildning vil bli brukt for å veilede plassering av ROI, som kan justeres av operatøren Etter at skjærbølger har forplantet seg gjennom den bekymringsfulle muskelen, brukes kart over vevsforskyvning for å beregne skjærbølgehastighet i meter per sekund. Elastisitetsparametere, inkludert gjennomsnitt (Emean), maksimum (Emax), minimum (Emin) og standardavvik (ESD) vil vises på ultralydmaskinmonitoren. Vevsstivhet vil da bli direkte beregnet, uttrykt som skjærmodulen G i kilopascal (kPa). Kvantitative skjærmodulkart vil bli generert.

SHAPE før trening: Den modifiserte programvaren som lar E10 operere i subharmonic imaging (SHI)-modus vil tillate innhenting av subharmoniske data. Alle bilder vil bli tatt med ankelen i nøytral posisjon. En 18-24 gauge intravenøs linje vil bli plassert i enten høyre eller venstre øvre ekstremitet. Kontrasten vil være en intravenøs infusjon av 2 hetteglass med Definity (Lantheus Medical Imaging, N Billerica, MA) i 50 ml saltvann infundert over 5-10 minutter. Administrasjonsvei og dosering følger anbefalingene gitt av produsenten. SHI vil bli utført med samme skanner. En bred båndbredde C2-9 konveks sonde vil bli brukt til å innhente konvensjonelle og subharmoniske bilder (sender ved 5,8 MHz og mottar ved 2,9 MHz). Etterforskerne vil kjøre en strømoptimaliseringsalgoritme for å etablere individuelle akustiske parameterinnstillinger for saken (kun innledende bildestudie). Etter strømoptimalisering vil interesseregionen (ROI) forstørres for å samle inn data fra interesseavdelingen i løpet av 5 sekunder, og funnene beregnes i gjennomsnitt etter behandling. Både de grunnleggende dataene (B-modusdata ved 4 MHz) og SHI-dataene vil bli analysert offline.

Treningsprotokoll: Pasienter vil utføre vanlig trening som forårsaker symptomer ved å gå/løpe ved å bruke en standardisert tredemølleprotokoll: 3,7 mph mot en 5° skråning i 6 minutter eller til symptomdebut. Hvis symptomene ikke oppstår etter 6 minutters trening, vil hastigheten økes til maksimalt 5 mph og/eller hellingen økes til 8° i ytterligere 6 minutter eller til symptomdebut. Hvis pasienten fortsatt er asymptomatisk, vil han eller hun trene i ytterligere 4 minutter med 5 mph og en 8° helling eller til symptomdebut. Umiddelbart etter trening vil SWE og SHAPE utføres ved å bruke de samme optimaliseringsparametrene og protokollen som er etablert for delen av studien før treningen. Pasienter vil bli tildelt en dummy-kode og avidentifiserte SWE- og SHI-data vil bli lagret for off-line-analyse.

Hele ultralyddelen av studien vil vare under 60 minutter og vil bli utført mens pasienten er under konstant observasjon. Pasientens vitale funksjoner vil bli overvåket gjennom hele undersøkelsen med hyppig overvåking av den tilstedeværende legen. Aktiv pasientdeltakelse avsluttes når studieprotokollen er fullført.