Diagnozowanie zespołu przedziału międzykomorowego za pomocą SHAPE vs Elastografia

Przewlekły zespół przedziału wysiłkowego (CECS) to nieszkodliwy stan, który występuje głównie u 10-60% młodych, aktywnych osób z bólem nóg wywołanym wysiłkiem fizycznym. Pacjenci zgłaszają się z bólem przedniej kończyny dolnej, który nasila się podczas ćwiczeń i ustępuje po odpoczynku. CECS powstaje w wyniku zwiększonego ciśnienia wewnątrzkomorowego powodującego upośledzenie perfuzji tkanek. Średnie opóźnienie w rozpoznaniu i późniejszym leczeniu wynosi 2 lata, co, jak wykazano, zmniejsza wskaźnik powodzenia zarówno leczenia zachowawczego, jak i chirurgicznego. Ostatecznym leczeniem jest fasciotomia, która ma wskaźnik powodzenia do 95%.

Etiologia CECS nie jest dobrze poznana, ale uważa się, że wynika ona z rozszerzania się objętości mięśnia w niepodlegającej podatności przestrzeni ograniczonej przez powięź i kość, co skutkuje niedostatecznym przepływem krwi i wynikającym z tego niedopasowaniem podaży tlenu i zapotrzebowania na tlen w tym przedziale. W niektórych przypadkach reakcja fizjologiczna może prowadzić do 20% wzrostu objętości mięśni. Zidentyfikowano kilka czynników ryzyka, w tym istniejące wcześniej wady powięzi (obserwowane u 40% pacjentów z CECS) oraz mniejszy stosunek gęstości naczyń włosowatych do wielkości mięśni. W rzadkich przypadkach CECS może rozwinąć się w zespół ostrego przedziału międzykręgowego – nagły przypadek chirurgiczny wymagający pilnej fasciotomii.

Złotym standardem w diagnostyce CECS jest bezpośredni pomiar ciśnień wewnątrzkomorowych z maksymalną czułością i swoistością w ostatnich badaniach wynoszącą 93% i 74%. Jednak w rzadkich przypadkach diagnozę można postawić wyłącznie na podstawie danych klinicznych. Badanie ciśnienia w komorze wykonuje się poprzez wprowadzenie ręcznej igły o dużym rozstawie z miernikiem ciśnienia do mięśnia i bezpośredni pomiar ciśnienia w komorze (w mmHg). Bezpośrednie badanie przedziałowe jest inwazyjne, bolesne i niesie ze sobą ryzyko powikłań w postaci uszkodzenia nerwowo-naczyniowego i zakażenia. Ponadto istnieje znaczna zmienność w tej technice, a niektóre badania wykazały różnicę większą niż >5 mmHg w 40% pomiarów ciśnienia w przedziałach.

W algorytmie diagnostycznym CECS obrazowanie służy przede wszystkim do wykluczenia innych, bardziej powszechnych przyczyn bólu kończyn dolnych, takich jak zespół stresu przyśrodkowej kości piszczelowej (MTSS), złamania przeciążeniowe i nadwyrężenia mięśni. Do diagnozowania CECS zastosowano kilka nieinwazyjnych metod obrazowania. W porównaniu z testami ciśnieniowymi MRI wykazało podobną czułość, ale niższą swoistość (< 60%). Chociaż MRI jest obiecujące diagnostycznie, jest droższe, mniej wszechobecne i mniej dokładne niż badanie przedziałowe. Wykazano, że spektroskopia w bliskiej podczerwieni, która mierzy nasycenie tkanek hemoglobiną O2, ma klinicznie równoważną czułość (85%) w porównaniu z testami przedziałowymi, jednak nie jest łatwo dostępna.

Samo badanie kliniczne jest nieczułe i niespecyficzne w rozpoznawaniu CECS. Dlatego chirurdzy muszą polegać na połączeniu badania klinicznego i obrazowania, aby określić, czy pacjent jest kandydatem do operacji. Obecnie nie istnieje dokładne, nieinwazyjne i opłacalne narzędzie diagnostyczne dla pacjentów z podejrzeniem CECS. SWE jest bezpieczną, nieinwazyjną i stosunkowo niedrogą metodą, która ma szerokie możliwości diagnostyczne. SWE służy do pomiaru sztywności wątroby, a tym samym oceny stopnia zaawansowania zwłóknienia w przewlekłej chorobie wątroby, śledzenia wcześniej zdiagnozowanego zwłóknienia wątroby i oceny pacjentów z nadciśnieniem wrotnym. Ostatnio wzrosła użyteczność SWE w obrazowaniu układu mięśniowo-szkieletowego; na przykład SWE jest obecnie używany do oceny ścięgien Achillesa z zapaleniem ścięgien z pewnymi sukcesami klinicznymi.

Zatwierdzone przez FDA ultrasonograficzne środki kontrastowe są bezpiecznymi, nienefrotoksycznymi i niehepatotoksycznymi środkami kontrastowymi, które działają jak wzmacniacze echa przed rozproszeniem z przestrzeni wewnątrznaczyniowej. SHAPE wykorzystujący mikropęcherzyki został wykorzystany do nieinwazyjnej oceny ciśnienia hydrostatycznego krwi w celu monitorowania ciśnienia płynu śródmiąższowego w guzach, oceny stopnia nadciśnienia wrotnego oraz monitorowania chemioterapii neoadiuwantowej u chorych na raka piersi. Jednak nie ma serii badań charakteryzujących SHAPE i SWE do badań przesiewowych lub diagnozowania CECS. W badaniu tym zostanie oceniona, czy SHAPE i/lub SWE mogą dokładnie wykrywać zwiększone ciśnienie wewnątrzkomorowe w porównaniu ze standardem referencyjnym badania ciśnienia wewnątrzkomorowego.

Badanie to zostanie przeprowadzone jako prospektywne badanie pilotażowe z pojedynczą ślepą próbą, obejmujące pacjentów z podejrzeniem CECS, którzy kwalifikują się do udziału w badaniu i spełniają kryteria włączenia i wyłączenia (opisane poniżej). Koordynator badań spotka się z pacjentem, aby w pełni wyjaśnić badanie. Jeśli potencjalny uczestnik wyrazi zainteresowanie udziałem w badaniu, badacz zwróci się do pacjenta w celu uzyskania zgody. Wszystkie części badania ultrasonograficznego zostaną przeprowadzone przez certyfikowanego i doświadczonego ultrasonografa. Część badania obejmująca testy przedziałowe zostanie przeprowadzona jako część standardowej opieki nad pacjentami.

SWE przed wysiłkiem: Po określeniu włączenia pacjenci zostaną poddani SWE przed wysiłkiem przy użyciu systemu ultrasonograficznego Logiq E10 (GE Healthcare, Waukesha WI) z głowicą liniową. Wszystkie zdjęcia zostaną wykonane z kostką w pozycji neutralnej. Konwencjonalne obrazowanie w trybie B zostanie wykorzystane do zidentyfikowania interesującego mięśnia. Obrazowanie zostanie użyte do pokierowania rozmieszczeniem ROI, które może dostosować operator. Po rozejściu się fal ścinających przez badany mięsień mapy przemieszczeń tkanek są wykorzystywane do obliczenia prędkości fali ścinającej w metrach na sekundę. Parametry elastyczności, w tym średnia (Emean), maksymalna (Emax), minimalna (Emin) i odchylenie standardowe (ESD) zostaną wyświetlone na monitorze ultrasonografu. Sztywność tkanki zostanie następnie obliczona bezpośrednio, wyrażona jako moduł ścinania G w kilopaskalach (kPa). Zostaną wygenerowane ilościowe mapy modułu ścinania.

SHAPE przed ćwiczeniem: Zmodyfikowane oprogramowanie umożliwiające pracę E10 w trybie obrazowania subharmonicznego (SHI) pozwoli na akwizycję danych subharmonicznych. Wszystkie zdjęcia zostaną wykonane z kostką w pozycji neutralnej. Linia dożylna o średnicy 18-24 zostanie umieszczona w prawej lub lewej kończynie górnej. Kontrast będzie polegał na dożylnym wlewie 2 fiolek Definity (Lantheus Medical Imaging, N Billerica, MA) w 50 ml soli fizjologicznej podawanej w infuzji przez 5-10 minut. Droga podania i dawkowanie zgodne z zaleceniami producenta. SHI zostanie wykonane przy użyciu tego samego skanera. Szerokopasmowa sonda wypukła C2-9 zostanie wykorzystana do pozyskiwania obrazów konwencjonalnych i subharmonicznych (nadawanie z częstotliwością 5,8 MHz, odbiór z częstotliwością 2,9 MHz). Badacze uruchomią algorytm optymalizacji mocy, aby ustalić indywidualne ustawienia parametrów akustycznych dla danego przypadku (tylko wstępne badanie obrazowe). Po optymalizacji mocy obszar zainteresowania (ROI) zostanie powiększony w celu zebrania danych z interesującego przedziału w ciągu 5 sekund, a wyniki zostaną uśrednione po przetworzeniu. Zarówno dane podstawowe (dane w trybie B przy 4 MHz), jak i dane SHI będą analizowane w trybie offline.

Protokół ćwiczeń: Pacjenci będą wykonywać typowe ćwiczenia, które powodują objawy, takie jak chodzenie/bieganie przy użyciu standardowego protokołu ćwiczeń na bieżni: 3,7 mil na godzinę pod kątem 5° przez 6 minut lub do wystąpienia objawów. Jeśli objawy nie wystąpią w ciągu 6 minut ćwiczeń, prędkość zostanie zwiększona do maksymalnie 5 mil na godzinę i/lub nachylenie zostanie zwiększone do 8° na dodatkowe 6 minut lub do wystąpienia objawów. Jeśli pacjent nadal nie wykazuje objawów, będzie ćwiczył przez kolejne 4 minuty z prędkością 8 km/h i nachyleniu 8° lub do wystąpienia objawów. Bezpośrednie powysiłkowe SWE i SHAPE zostaną przeprowadzone przy użyciu tych samych parametrów optymalizacyjnych i protokołu, które zostały ustalone dla części badania przed ćwiczeniami. Pacjentom zostanie przypisany fikcyjny kod, a dane SWE i SHI pozbawione elementów umożliwiających identyfikację będą przechowywane do analizy offline.

Cała część ultrasonograficzna badania będzie trwała poniżej 60 minut i będzie wykonywana pod stałą obserwacją pacjenta. Parametry życiowe pacjenta będą monitorowane przez całe badanie przy częstym monitorowaniu przez obecnego lekarza. Aktywny udział pacjenta zakończy się wypełnieniem protokołu badania.