Diagnostické chyby při muskuloskeletálním ultrazvukovém zobrazování a jak se jim vyhnout | SG Web

Muskuloskeletální ultrazvuk (MSK US) se za posledních 20 let stal základním diagnostickým nástrojem pro lékařské specializace, jako je ortopedie, sportovní medicína, revmatologie a další lékařské obory, kde se setkáváme s muskuloskeletálními lézemi. Jeho přednosti spočívají v široké dostupnosti, bezpečnosti, snadném použití v různých klinických podmínkách a obrovském diagnostickém potenciálu, včetně možnosti funkčního hodnocení v reálném čase a okamžitých výsledků.

Přes všechny jeho výhody a zařazení ultrazvukových nálezů do stále většího počtu diagnostických algoritmů je třeba mít na paměti, že muskuloskeletální ultrazvuk není jednoduché vyšetření vzhledem ke složité anatomii a patofyziologii MSK, včetně variability obrazu související s pohybem, který je jeho klíčovou vlastností. Komplexní znalost funkční anatomie je nezbytná pro správné funkční posouzení, které je obvykle nedílnou součástí MSK USG. Další výzvou jsou běžně se vyskytující artefakty, které se projevují zejména při snímání zakřivených, nerovných tkání a malých, povrchově uložených šlachových a kloubních struktur. Na druhou stranu hluboké uložení velkých svalů a silná vrstva tukové tkáně vyžadují použití nízkofrekvenčního snímače, někdy konvexního (zakřiveného), který se obvykle používá pro skenování břicha. To má za následek ztrátu rozlišení, zejména prostorového.

Rychle se rozvíjející ultrazvuková technologie nadále zlepšuje kvalitu obrazu, včetně snížení artefaktů, širšího rozsahu použitelnosti jediného snímače a usnadnění používání zařízení, čímž se zkracuje doba potřebná k osvojení správné techniky snímání a jejímu použití při každodenní práci.

Stejně jako každá zobrazovací metoda má i ultrazvuk stále svá omezení a své jedinečné artefakty, které mohou vést k nesprávné diagnóze. Správné provedení a interpretaci MSK USG ovlivňuje více faktorů, mj:

• kvalita US přístroje,

• výběr vhodného snímače,

• správné nastavení přístroje,

• správná technika snímání, včetně správného umístění snímače nebo případného použití ultrazvukové podložky,

• znalost možností a omezení dané modality, včetně znalosti typických artefaktů,

• znalost normální anatomie MSK, funkční anatomie MSK a patofyziologie MSK.

Výběr ultrazvukového přístroje a převodníků závisí na ekonomických faktorech a částečně i na rozsahu prováděného vyšetření. Nejnovější ultrazvukové přístroje, i ty základní, generují a zpracovávají širokopásmové ultrazvukové vlny, mají širokou škálu aplikací s širokým výběrem měničů. Téměř všechny nové přístroje lze použít pro základní MSK USG. Sonografie s dopplerovskými technikami se stává důležitým nástrojem, protože umožňuje zobrazit aktivitu synoviálního zánětu, tvorbu abnormální pojivové tkáně v místech hojení tkání, zánětlivé reakce a symptomy přetížení, přesto není zdaleka jedinou modalitou schopnou odhalit patologie. Léze lze vidět i bez použití dopplerovského ultrazvuku, ale jejich správné rozlišení může být obtížné nebo se může ukázat jako nemožné. Komplexní vyšetření s posouzením cév vyžaduje použití kvalitních přístrojů s citlivými dopplerovskými možnostmi. Základní USG MSK může doplnit klinické vyšetření a poté může být rozšířeno o další diagnostiku pomocí dopplerovského USG v závislosti na výsledcích základního ultrazvuku a klinických nálezech.

Správné nastavení ultrazvukového přístroje umožňuje optimalizovat obraz tak, aby byly viditelné tkáně nacházející se v různých hloubkách a jemné rozdíly v echogenitě. Nejprve je třeba zvolit správné nastavení pro daný typ vyšetření. Většina dostupných přístrojů má obecné nebo podrobnější předvolby pro MSK US, včetně kvality obrazu, velikosti a hloubky ohniska. Jejich výběr obvykle stačí ke správnému provedení vyšetření. Přesto může být někdy nutné obraz upravit tak, aby odpovídal individuálním preferencím sonografisty. Úpravy se týkají stupnice šedi, dynamického rozsahu, vylepšení hran, gama křivky. Obraz upravený podle individuálních požadavků lze snadno uložit do paměti každého přístroje jako individuální předvolbu zobrazování.

Po úvodním nastavení může být nutná další optimalizace následujících funkcí:

• zisk,

• kompenzace časového zisku (TGC),

• hloubka ohniska,

• použití dalšího softwaru pro zlepšení obrazu

Nejnovější ultrazvukové přístroje střední a vyšší třídy mají všechny tlačítko automatické optimalizace obrazu, což sonografistovi usnadňuje a urychluje práci. Přesto takové automatické nastavení není vždy dostatečné.

Další důležitý krok zahrnuje pečlivé nastavení ohniska ultrazvukového paprsku (polohy, někdy i více ohniskových hloubek). Snížení šířky a tloušťky paprsku má dramatický vliv na prostorové a kontrastní rozlišení. V současné době používané systémy dynamického zaostřování paprsku zahrnující střídavou aktivaci různých segmentů měniče v daných časových intervalech nebo speciální Hanafyho čočky umístěné před měniči jsou k dispozici ve špičkových „prémiových“ US přístrojích, které umožňují upravovat ohnisko vysílané vlny a přijímaného echa(1-3). Tyto složitější systémy u některých přístrojů umožňují nastavit šířku ohniskové zóny. Lepší kvalita zaostření je však spojena s vyšší cenou zařízení.

Fokus by měl být nastaven na úrovni vyšetřovaných struktur nebo mírně pod ní. Skenování tenkých, povrchově uložených tkání (zápěstí, dorzální strana chodidla, prsty na rukou nebo nohou) vyžaduje jediné zaostření, nastavené na nejvyšší úrovni. Při vyšetřování silnějších vrstev tkání je třeba přidat další ohniskové zóny a první ohniskovou zónu ponechat na nejvyšší úrovni (obr. 1). Pokud se mají hodnotit hlouběji uložené tkáně a je přítomna silná povrchová vrstva tukové tkáně, lze nejhořejší ohniskovou zónu přesunout do hlubší vrstvy.

Základním snímačem používaným při MSK US je snímač s lineárním polem o průměrné frekvenci 7-8 MHz. Čím širší je pásmo snímače, tím širší je rozsah jeho použití. Snímače, které jsou obvykle součástí přístrojů střední a vyšší třídy, mají frekvenci 5-12 MHz, zatímco u přístrojů nižší třídy až 10 MHz.

Přítomnost silných vrstev povrchových tkání, zejména silné vrstvy podkožní tukové tkáně v oblasti dolních končetin nebo silnějších svalů v oblasti ramen, vyžaduje použití lineárního snímače s nižším frekvenčním rozsahem (pro cévní aplikace). Lze použít i konvexní měnič, který se obvykle používá pro ultrazvuk břicha, pokud má frekvenční rozsah do 5-6 MHz (obr. 2). Pro snímání tenkých a malých tkání umístěných povrchově (prsty rukou a nohou, zejména u dětí) je navíc užitečný menší převodník s hokejkou.

Podle zásad tvorby ultrazvukového obrazu by měl být úhel insonujícího paprsku pro optimální obraz kolmý ke snímaným tkáním. Muskuloskeletální tkáně často zahrnují tenké, úzké nebo zakřivené struktury. Správné umístění snímače je jedním z klíčových předpokladů, jak se vyhnout artefaktům a diagnostickým chybám. Často je kolmé umístění snímače náročné a vyžaduje značné úsilí. Hlavní zásadou manipulace se snímačem je jeho postupný pohyb po snímané oblasti při zachování jeho kolmé orientace a zamezení jakémukoli pohybu, který by vedl k jeho rotaci do stran nebo tam a zpět. Některé ultrazvukové přístroje mají funkci řízení paprsku, která umožňuje zlepšit obraz, aniž by se měnila poloha sondy. Je třeba se vyvarovat silného tlaku na tkáně, protože v případě tvrdého kostního pozadí nemusí být některé patologie zobrazeny nebo mohou být zkreslené a cévní průtok nemusí být viditelný. Podle našich zkušeností nejlépe funguje snímač držený jako pero mezi palcem a ukazováčkem, s mírně vystrčeným malíčkem a někdy i prsteníčkem. To umožňuje stabilizovat snímač na snímané oblasti a kontrolovat sílu tlaku. Podobný způsob držení snímače je popsán v učebnici editované Bianchim a Martinollim(2).

Přímé přiložení sondy k tenkým strukturám nacházejícím se těsně pod kůží a k tenkému podkoží, k nerovným, vystupujícím konturám tkáně vede k výskytu artefaktů na rozhraní kůže a snímače, a tedy k obtížím při zobrazování povrchových tkání. Za těchto okolností může být obtížné i dynamické hodnocení. Pak je užitečná ultrazvuková odstupová podložka, která umožňuje přesně zobrazit kontury dermis, podkoží, fascií a šlach (obr. 3) a usnadňuje dynamické hodnocení. Použití odstupové podložky se doporučuje také v případě zevně vystupujících uzlin a ve vzácných případech, kdy je třeba pro snímání povrchových tkání použít konvexní nebo sektorový snímač. Je nepostradatelná při skenování přes ránu nebo kožní léze. Stojanovou podložku jsme použili při vyšetřování oblastí s jasně zřetelnými kostními konturami (např. koleno nebo mediální a laterální malleolus), kde je správné umístění snímače obtížné a získání spolehlivého obrazu je náročné na čas a úsilí.

Dalším předpokladem pro správné provedení ultrazvuku je znalost principů tvorby ultrazvukového obrazu, a tedy znalost toho, kdy může být obraz zkreslený. Principy MSK US, jsou stejné jako u ultrazvukové diagnostiky jiných orgánů. Pro většinu vyšetření se používají vysokofrekvenční vlny, které na jedné straně umožňují vysoké prostorové rozlišení, ale na druhé straně usnadňují vznik artefaktů a brání vizualizaci hlouběji uložených struktur, a to jak z hlediska anatomie, tak i hodnocení cévního průtoku.

Nejnovější ultrazvukové techniky, jako je tkáňové harmonické zobrazování, složené zobrazování (cross beam imaging), řízení paprsku a další doplňkový software, který pod různými názvy zavedli výrobci zařízení, se snaží některé z těchto problémů omezit nebo odstranit a především zlepšit kontrastní rozlišení. Nové techniky využívající různé typy impulsů a specializovaný software analyzující vracející se signál umožňují zvýšit hloubku průniku, aniž by došlo ke zhoršení axiálního rozlišení(2,3).

Tradičně se ultrazvukové artefakty dělí na diagnosticky užitečné a nepříznivé(4,5).

Výčet užitečných artefaktů usnadňujících správnou diagnózu zahrnuje následující:

• akustický stín, který vzniká za kalcifikacemi,

• zvýšená průchodnost běžně se vyskytující hluboko u struktury vyplněné tekutinou,

• artefakt kometárního ocasu hluboko u kovového předmětu nebo velkého kusu skla.

Akustický stín obvykle vzniká hluboko k silnému reflektoru. Klasickým příkladem je silné echo (odraz ultrazvukové vlny) od kalcifikované tkáně (např. kortikální kosti nebo kalcifikace), které vytváří akustický stín (obr. 4). Stín za silným echem umožňuje definitivní diagnózu kalcifikace, zatímco silné echo nevytvářející stín může být spojeno pouze s malými kalcifikacemi. V muskuloskeletálních tkáních se navíc stín způsobený silnou ozvěnou může objevit posteriorně k větším cizím tělesům (obr. 5). Stín se může vytvořit také hluboko u většího souboru plynů (např. v kloubu), avšak vzhledem k jeho nestabilní struktuře je obraz stínu také proměnlivý, a proto artefakt nemusí být viditelný (obr. 6).

Akustický stín není jednoznačným příznakem pro přítomnost kalcifikací, neboť k němu dochází také v důsledku refrakce (změna směru šíření vlny, rozptyl ultrazvukového paprsku na zakřivené, nerovné tkáni) a výrazného poklesu intenzity echa v tomto místě. Může se vyskytnout v případě poraněné a zkřivené vazivové tkáně, jako je přetržený kus vazu nebo šlachy, v místě velké vazivové jizvy. Za zmínku stojí, že na rozdíl od kalcifikací pak není patrné žádné hyperechogenní ložisko (obr. 7). Je třeba také poznamenat, že použití snímačů s vysokou frekvencí/rozlišením vede k zesílení tohoto artefaktu. Pečlivé posouzení odrazů v oblasti stínu umožňuje odlišení těchto lézí a jednoznačnou diagnózu kalcifikace. Celkově je třeba mít na paměti, že ne každý akustický stín odpovídá přítomnosti kalcifikací a absence stínu nevylučuje přítomnost drobných kalcifikací.

Zvýšená průchodnost hluboko do struktury vyplněné tekutinou vzniká v důsledku slabého útlumu zvukové vlny v jednoduché tekutině, gelovité struktuře a také do určité míry ohybu vlny na rozhraní dvou prostředí, což má za následek lokalizovanou oblast zvýšené ozvěny posteriorně od rozhraní. Vlna, která prochází hlouběji, má vyšší energii a silněji se odráží od hlubších vrstev tkáně, což má za následek silnější ozvěnu ve srovnání s přilehlými tkáněmi. Na základě přítomnosti tohoto artefaktu lze s větší jistotou předpokládat, že hypoechogenní nebo anechogenní léze je kolekcí tekutiny (obr. 8). Ve vzácných případech se může zesílení objevit i za hypoechogenními nebo téměř anechogenními ložisky, což odpovídá přítomnosti bohatě vaskulární, volné měkké tkáně. Tento příznak se však u muskuloskeletálních struktur vyskytuje zřídka.

Artefakt komorového ocasu se obvykle vyskytuje hluboko u kovového předmětu(5,6). Může se také vyskytovat posteriorně k velkému kusu skla. Vizualizuje se jako husté, silné lineární odrazy hluboko k odrazové ploše. Intenzita ozvěny se zužuje, proto má tvar ocasu komety (obr. 9). Vizualizace tohoto artefaktu obvykle napoví diagnózu kovového předmětu usazeného ve tkáni.

Diagnosticky nepříznivé artefakty zahrnují:

• široký stín hluboko u kalcifikované struktury, superponovaný na zadní tkáně

• boční (okrajový) stín

• anizotropie

• reverberace

• artefakt šířky paprsku.

Přestože je stínování za kalcifikací užitečné, může stín, pokud je příliš velký, zakrýt tkáně nacházející se pod ním, což brání vizualizaci struktur, jako je dřeňová dutina, tkáně uvnitř kloubu nebo tkáně hluboko u velkých kalcifikací.

Boční stíny se vytvářejí na bocích zakřivených (zaoblených) struktur, kde na rozhraní tkání nejsou velké rozdíly v akustické impedanci, avšak insonační úhel téměř přiléhá k zakřivení tkáně nebo je jiný než 90°. Takové struktury se hojně vyskytují v muskuloskeletálním systému, včetně např. šlach nebo cyst. Laterální stín může zakrývat nebo někdy imitovat malé léze v šlachové pochvě nebo paratenonu nebo léze po úrazu. V pochybných případech je třeba snímačem nad danou oblastí pohybovat a měnit úhel insolace, aby se ověřilo, zda léze zůstanou viditelné (obr. 10). Takový manévr není ve všech takových lokalitách. Použití křížového zobrazování nebo řízení svazku umožňuje tento artefakt snížit, i když se obvykle zcela nevyřeší.

Anizotropní efekt v ultrazvuku je, když tkáně vykazují abnormální echogenitu, typicky ztrátu echogenity, v důsledku šikmého insonačního úhlu, což naznačuje přítomnost patologického stavu(7). V muskuloskeletálním systému se s tímto příznakem běžně setkáváme, což může vést k chybné diagnóze. Struktury nejvíce postižené anizotropií jsou šlachy a svaly. Mírná rotace snímače beze změny průběhu jeho přilnutí k povrchu má za následek náhlý pokles echogenity šlachy nebo svalu. Tento artefakt je výrazný u zakřivených úponů šlach a vazů (obr. 11). Podobným, avšak méně intenzivním efektem je anizotropie nervů. U svalů je také možné pozorovat artefakty v podobě hyperechogenních ložisek imitujících edematózní nebo zánětlivé léze. V současné době je mnoho přístrojů vybaveno funkcemi pro řízení svazku nebo zobrazování křížovým svazkem, které umožňují artefakty související s anizotropií snížit, ne-li odstranit. Pro úplné překonání anizotropie by měl být snímač držen v přísně kolmé poloze vzhledem k dané anatomii a potenciální léze by měla být vyloučena nebo potvrzena v druhé, kolmé rovině. Mít na paměti anizotropii (zejména proto, že není plně vyřešena korekčním softwarem) během MSK USG pomáhá předcházet chybné diagnóze.

Refrakce nastává na rozhraní dvou prostředí s různou rychlostí šíření ultrazvuku, jako je tuková tkáň a sval. Směr vlny se při přechodu z jednoho média do druhého mění, což způsobuje, že se léze hluboko na rozhraní jeví jako posunuté. Artefakt lze částečně překonat stálým udržováním snímače v kolmé poloze k vyšetřovaným strukturám. U některých, nejnovějších přístrojů je možné vypočítat správné hodnoty rychlosti ultrazvukových vln a korigovat obraz zahrnutím těchto měření.

Reverberace se projevují, když se ultrazvukový paprsek setká se dvěma silnými paralelními reflektory a odráží se mezi nimi tam a zpět, přičemž trvá různou dobu, než se vrátí ke snímači. Je to jedna z příčin vzniku lineárních ozvěn ve strukturách vyplněných tekutinou, za obrysem kosti nebo zrcadlového obrazu (obr. 12). V muskuloskeletálních tkáních k tomuto efektu typicky dochází v důsledku přítomnosti zakřivené kortikální kostní tkáně silně odrážející ultrazvuk.

Artefakty šířky ultrazvukového svazku nebo průměrování objemu, vznikají, když přístroj registruje ozvěny z daného objemu tkáně v závislosti na konstrukci snímače a tloušťce vyšetřovaných tkání. Pokud je snímaná struktura menší než šířka svazku, její obraz se získá z ozvěn odražených od struktury a přilehlých tkání. Výsledkem může být eliminace stínu za malou kalcifikací, zobrazení ozvěny uvnitř struktury vyplněné tekutinou nebo zobrazení tkáňových abnormalit. Nejnovější ultrazvukové přístroje mají navíc možnost zaostřit US paprsek v jeho příčné rovině (zúžení paprsku), aby se tento efekt snížil.

Při ultrazvukovém zobrazování, zejména MSK US, mohou různé normální tkáně a patologické stavy vypadat podobně, což vyžaduje odpovídající diferenciální vyšetření. Takové snímky zahrnují anechogenní a hypoechogenní ložiska a prostory, které mohou představovat následující tkáně a léze:

• hyalinní chrupavku;

• různé struktury vyplněné tekutinou, jako je synoviální burza, pouzdro vyplněné tekutinou, hematom, cysta, infikovaná tekutina (hnisavá);

• zánětlivá ložiska, edém;

• mukoidní nebo hyalinní degenerace měkkých tkání v místě poranění;

• nekrotická tkáň;

• zánětlivé léze se zvýšenou vaskularitou, zahrnující např.např. synovie (klouby, šlachová pouzdra, burzy), šlachové inzerce a svaly;

• angiofibroblastická hyperplazie;

• kompaktní fibrózní jizevnatá tkáň s nepravidelným vzorem silných kolagenních vláken silně rozptylujících ultrazvukovou vlnu.

Prvním krokem diferenciálního vyšetření je určení lokalizace struktury jako u chrupavky povrchové ke kontuře kosti nebo fluidní vrstvy nacházející se v synoviálním recesu, burze nebo pochvě. Anechogenní ložisko pozorované v místě poranění může odpovídat struktuře vyplněné tekutinou různého typu, stejně jako celé řadě degenerativních ložisek. Jednoduchý kompresní test pomáhá dále rozlišit mezi strukturami naplněnými tekutinou a jinými lézemi. Při působení tlaku pomocí snímače změní struktury vyplněné tekutinou svůj tvar, přičemž tekutina někdy změní své umístění nebo zcela zmizí z dohledu. Test však může vyjít negativně, pokud má kolekce tekutiny vysoký tlak a změna tvaru může být jen velmi mírná. K odlišení struktury naplněné tekutinou s vysokým tlakem od jiných lézí lze použít dopplerovskou možnost, která zobrazuje kolísání tekutiny. Oblast vyplněná tekutinou se vyplní barvou, dopplerovský signál (obraz pohybu tekutiny), zejména při uvolňování tlaku (obr. 13).

Kompresní test rovněž pomáhá rozlišit měkčí pojivovou tkáň (mukoidní degenerace, nekróza, granulační tkáň), která je poněkud stlačitelná a pod tlakem se zplošťuje, na rozdíl od tuhých, nestlačitelných nepravidelných jizev složených z kolagenních vláken nebo degenerativních hyalinních lézí.

Jako další krok diagnostického vyšetření by měla být použita možnost barevného nebo výkonového dopplera. Přítomnost cévní sítě uvnitř léze umožňuje odlišit zánětlivé léze a zhodnotit zánětlivou aktivitu (obr. 14), stejně jako identifikovat abnormálně se hojící léze s anamnézou traumatu nebo chronického mechanického přetížení (obr. 15 A)(8). Při každém podezření na přítomnost takových lézí je třeba použít citlivou dopplerovskou variantu

Zobrazení cév pohybového aparátu je zaměřeno na identifikaci zvýšené vaskularizace tkání (hyperemie) nebo případných cévních patologií, tedy na zjištění, zda jsou cévy viditelné, jaký je jejich počet a umístění. Je třeba se snažit zobrazit i ty nejmenší cévy v nejmenších strukturách, jako jsou nervy. Proto při vyhledávání několika málo malých cév vyžaduje dopplerovský režim maximální zesílení na úrovni malých pohybových artefaktů. Správná technika vyžaduje správnou imobilizaci snímače bez komprese tkání (obr. 15 B). Artefakty se obvykle projevují jako náhodné barevné záblesky; v blízkosti větších cév lze detekovat perivaskulární pulzaci tkáně.

Je nezbytné, aby vyšetřující znali technické možnosti zařízení, které používají(8,9). Nejnovější „prémiové“ ultrazvukové přístroje jsou vybaveny dalšími možnostmi zlepšujícími citlivost detekce cévního průtoku v malých cévách. Je třeba mít na paměti, že navzdory těmto dodatečným funkcím citlivost výrazně klesá s rostoucí hloubkou skenovaných tkání. Nízkofrekvenční měnič, např. konvexní, poskytuje větší hloubku průniku, přesto ne vždy stačí k vyloučení přítomnosti malých cév. Je třeba také poznamenat, že přítomnost zvýšené, abnormální vaskularity nemusí nutně odpovídat diagnóze zánětlivého stavu. Posouzení vyžaduje pečlivou analýzu morfologie tkáně (2D obraz), umístění cév a klinických údajů. Kromě zánětlivých stavů se zvýšená vaskularita vyskytuje v časných stadiích normálního procesu hojení, u fibroangioblastické hyperplazie(10), u syndromu nervové komprese(11), nádorů a cévních malformací(12).

Sonografie muskuloskeletálního systému je vysoce citlivé vyšetření, které umožňuje zobrazit i velmi malé léze v muskuloskeletálních tkáních. Současně má obraz vizualizovaných lézí často nízkou specificitu. Správnou USG diagnózu ovlivňuje více faktorů. Kromě pochopení principů MSK US, plného využití jejích technických možností a znalosti výše zmíněných úskalí je třeba spolehlivě korelovat ultrazvukové nálezy s klinickými příznaky a v případě potřeby s výsledky dalších vyšetření. Všechny tyto prvky dohromady zaručují komplexní interpretaci symptomů zjištěných na ultrazvuku.

.