Diagnostiske fejl i muskuloskeletale ultralydsbilleder og hvordan man undgår dem | SG Web

I løbet af de sidste 20 år har muskuloskeletal ultralyd (MSK US) udviklet sig til et vigtigt diagnostisk værktøj for medicinske specialer som ortopædkirurgi, idrætsmedicin, reumatologi og andre medicinske områder, hvor man støder på muskuloskeletale læsioner. Dens fordele består i den brede tilgængelighed, sikkerhed, brugervenlighed i forskellige kliniske sammenhænge og et stort diagnostisk potentiale, herunder muligheden for funktionel evaluering i realtid og øjeblikkelige resultater.

Trods alle dens fordele og inddragelse af ultralydsfund i et stigende antal diagnostiske algoritmer bør man huske på, at muskuloskeletal ultralyd ikke er en let undersøgelse at udføre på grund af den komplekse MSK-anatomi og patofysiologi, herunder billedvariabilitet i forbindelse med bevægelse, dens vigtigste kendetegn. Et omfattende kendskab til funktionel anatomi er afgørende for den korrekte funktionsvurdering, som normalt er en integreret del af MSK-US. En anden udfordring er de almindeligt forekommende artefakter, der især ses ved scanning af krumme, ujævne væv og små, overfladisk beliggende sene- og ledstrukturer. På den anden side kræver den dybe placering af store muskler og et tykt lag fedtvæv, at der anvendes en lavfrekvent transducer, undertiden en konveks (kurvelinær) transducer, som typisk anvendes til abdominale scanninger. Dette resulterer i et tab af opløsning, især rumlig opløsning.

Den hurtigt fremadskridende ultralydsteknologi forbedrer fortsat billedkvaliteten, herunder reduktion af artefakter, større anvendelsesområde for en enkelt transducer og gør udstyret lettere at bruge, hvilket mindsker den tid, der er nødvendig for at lære den korrekte scanningsteknik og anvende den i det daglige arbejde.

Som alle billeddannelsesmodaliteter har ultralyd stadig sine begrænsninger og sine unikke artefakter, hvilket potentielt kan føre til fejldiagnosticering. Flere faktorer påvirker den korrekte udførelse og fortolkning af MSK US, herunder bl.a:

• kvaliteten af en US-maskine,

• valget af en passende transducer,

• de korrekte maskinindstillinger,

• den korrekte scanningsteknik, herunder korrekt placering af transduceren eller brug af en ultralydsafstandsblokering, hvor det er nødvendigt,

• kendskab til modalitetens muligheder og begrænsninger, herunder kendskab til typiske artefakter,

• kendskab til normal MSK-anatomi, funktionel MSK-anatomi og MSK-patofysiologi.

Valget af ultralydsmaskine og transducere afhænger af økonomiske faktorer, og til dels af omfanget af den udførte undersøgelse. Nyere ultralydsmaskiner, selv de mest enkle, genererer og behandler bredbåndsultralydsbølger, har en bred vifte af anvendelsesmuligheder med et bredt udvalg af transducere. Næsten alle nye maskiner kan anvendes til grundlæggende MSK US. Sonografi med Doppler-teknikker har udviklet sig til et vigtigt redskab, da det gør det muligt at vise aktiviteten af synovial inflammation, dannelse af unormalt bindevæv på steder med vævsheling, inflammatoriske reaktioner og overbelastningssymptomer, men det er på ingen måde den eneste modalitet, der kan påvise patologier. Læsionerne kan også ses uden anvendelse af Doppler-ultralyd, men det kan være vanskeligt eller umuligt at skelne dem korrekt. En omfattende undersøgelse med vurdering af blodkar kræver anvendelse af maskiner af høj kvalitet med følsomme Doppler-muligheder. Grundlæggende MSK US kan supplere den kliniske undersøgelse og kan derefter udvides til yderligere diagnostik med Doppler US, afhængigt af resultaterne af den grundlæggende ultralyd og de kliniske fund.

Correkte justeringer af ultralydsmaskinen gør det muligt at optimere billedet, så væv, der ligger i forskellige dybder, og subtile ekkogenicitetsforskelle bliver synlige. Først skal der vælges de rigtige indstillinger til en given type undersøgelse. De fleste af de tilgængelige apparater har generelle eller mere detaljerede forudindstillinger til MSK US, herunder billedkvalitet, størrelse og fokusdybde. Det er typisk nok at vælge dem for at udføre undersøgelsen korrekt. Ikke desto mindre kan det undertiden være nødvendigt at ændre billedet for at tilpasse det til sonografens individuelle præferencer. Justeringerne omfatter gråskalaen, det dynamiske område, kantforbedringer, gammakurve. Det billede, der er tilpasset individuelle krav, kan nemt gemmes i hukommelsen på hver maskine som en individuel billedforindstilling.

Efter de indledende indstillinger kan det være nødvendigt med yderligere optimering af følgende funktioner:

• forstærkning,

• tidsforstærkningskompensation (TGC),

• fokaldybde,

• anvendelse af yderligere billedforbedrende software

Nyere ultralydsmaskiner i mellem- og luksusklassen har alle en knap til automatisk billedoptimering, hvilket gør sonografens arbejde lettere og hurtigere. Alligevel er en sådan automatisk indstilling ikke altid tilstrækkelig.

Det næste vigtige skridt indebærer en omhyggelig justering af ultralydsstrålens fokus (position, undertiden flere fokusdybder). Reduktion af strålebredde og -tykkelse har en dramatisk effekt på den rumlige og kontrastmæssige opløsning. De i øjeblikket anvendte systemer til dynamisk fokusering af strålen, der indebærer vekslende aktivering af forskellige transducersegmenter med bestemte tidsintervaller eller særlige Hanafy-linser placeret foran konverterne, er tilgængelige i high-end “premium” US-maskiner, der gør det muligt at ændre fokus for den udsendte bølge og det modtagne ekko(1-3). Disse mere komplekse systemer i nogle maskiner gør det muligt at justere bredden af den fokale zone. Den forbedrede fokuseringskvalitet er imidlertid forbundet med en højere pris på apparatet.

Fokuseringen bør justeres på niveau med eller lidt under de undersøgte strukturer. Scanning af tynde, overfladisk beliggende væv (håndled, dorsal side af foden, fingre eller tæer) kræver et enkelt fokus, der justeres på det højeste niveau. Ved undersøgelse af tykkere lag af væv skal der tilføjes yderligere fokuszoner, idet den første fokuszone skal forblive på det øverste niveau (fig. 1). Hvis dybere beliggende væv skal vurderes, og der er et tykt overfladisk lag fedtvæv, kan den øverste fokuszone flyttes til et dybere lag.

Den grundlæggende transducer, der anvendes i MSK US, er en lineær array transducer med en gennemsnitsfrekvens på 7-8 MHz. Jo bredere transducerens bånd er, jo bredere er anvendelsesområdet. Transducere, der typisk indgår i mellem- og avancerede maskiner, har en frekvens på 5-12 MHz, mens de i avancerede apparater har en frekvens på op til 10 MHz.

Fordelingen af tykke lag af overfladisk væv, især et tykt lag af subkutant fedtvæv i underekstremiteterne eller tykkere muskler i skulderregionen, gør det nødvendigt at anvende en lineær transducer med et lavere frekvensområde (til vaskulære anvendelser). En konveks transducer, der typisk anvendes til abdominal ultralyd, kan også anvendes, så længe den har et frekvensområde på op til 5-6 MHz (fig. 2). Til scanning af tynde og små væv, der er placeret overfladisk (fingre og tæer, især hos børn), er det desuden nyttigt med en mindre transducer med hockeystav.

I henhold til principperne for dannelse af ultralydsbilleder skal vinklen på den insonerende stråle være vinkelret på det scannede væv for at opnå et optimalt billede. Muskuloskeletale væv omfatter ofte tynde, smalle eller krumme strukturer. Den korrekte placering af transduceren er en af de vigtigste forudsætninger for at undgå artefakter og diagnostiske fejl. Ofte er det en udfordring at placere transduceren vinkelret, og det kræver en betydelig indsats. Det primære princip for håndtering af transduceren er at bevæge den gradvist over et scannet område, samtidig med at den holdes vinkelret, og at man undgår enhver bevægelse, der resulterer i rotation til siderne eller frem og tilbage. Nogle ultralydsmaskiner har en strålestyringsfunktion, der gør det muligt at forbedre billedet uden at ændre sondens position. Det bør undgås at udøve stærkt tryk på væv, da der i tilfælde af hård knoglebaggrund kan være visse patologier, der ikke kan visualiseres eller forvrænges, og vaskulær strømning kan ikke være synlig. Det er vores erfaring, at transduceren, der holdes som en kuglepen mellem tommelfinger og pegefinger med en let fremspringende lillefinger og undertiden ringfinger, fungerer bedst. Dette gør det muligt at stabilisere transduceren på det scannede område og at kontrollere trykstyrken. En lignende måde at holde transduceren på er beskrevet i den lærebog, der er redigeret af Bianchi og Martinolli(2).

Direkte anvendelse af sonden på de tynde strukturer lige under huden og det tynde subkutane væv, på ujævne, fremspringende vævskonturer fører til artefakter ved grænsefladen mellem huden og transduceren og dermed til vanskeligheder ved afbildning af overfladiske væv. Dynamisk evaluering kan også være vanskelig under sådanne omstændigheder. Det er derfor nyttigt at anvende en ultralydsafstandsblokering, som gør det muligt at visualisere dermis, subkutant væv, fascier og seners konturer nøjagtigt (fig. 3) og letter den dynamiske evaluering. Brugen af en standoff-pude anbefales også i tilfælde af udadrettede knuder og i de sjældne tilfælde, hvor der skal anvendes en konveks transducer eller en sektortransducer til scanning af overfladisk væv. Den er uundværlig ved scanning gennem et sår eller hudlæsioner. Vi har brugt en standoff-pad til at undersøge områder med tydeligt udprægede knoglekonturer (f.eks. knæet eller den mediale og laterale malleolus), hvor det er vanskeligt at placere transduceren korrekt, og hvor det er tids- og arbejdskrævende at opnå et pålideligt billede.

En anden forudsætning for korrekt udførelse af ultralyd er kendskab til principperne for dannelse af ultralydsbilleder og dermed viden om, hvornår billedet kan være forvrænget. Principperne for MSK US, er de samme som ved ultralydsdiagnostik af andre organer. Ved de fleste undersøgelser anvendes højfrekvente bølger, som på den ene side giver en høj rumlig opløsning, men på den anden side fremmer artefakter og hindrer visualisering af dybere beliggende strukturer, både med hensyn til anatomi og evaluering af vaskulær flow.

Nyere ultralydsteknikker som f.eks. tissue harmonic imaging, compound imaging (cross beam imaging), beam steering og anden supplerende software, som udstyrsproducenterne har introduceret under forskellige navne, forsøger at begrænse eller fjerne nogle af disse problemer og primært forbedre kontrastopløsningen. Nye teknikker, der anvender forskellige typer impulser og dedikeret software til analyse af det tilbagevendende signal, gør det muligt at øge indtrængningsdybden uden at gå på kompromis med den aksiale opløsning(2,3).

Traditionelt opdeles ultralydsartefakter i diagnostisk nyttige og negative(4,5).

Listen over nyttige artefakter, der letter en korrekt diagnose, omfatter følgende:

• en akustisk skygge, der opstår posteriort for forkalkninger,

• forstærket gennemtrængning, der almindeligvis forekommer dybt ved en væskefyldt struktur,

• komethaleartefakt dybt ved et metallisk objekt eller et stort stykke glas.

En akustisk skygge opstår typisk dybt mod en stærk reflektor. Et klassisk eksempel er det stærke ekko (ultralydsbølgerefleksion) fra et forkalket væv (f.eks. kortikal knogle eller forkalkning), der producerer en akustisk skygge (fig. 4). En skygge bagved et stærkt ekko giver mulighed for at stille en endelig diagnose af forkalkning, mens et stærkt ekko, der ikke giver en skygge, kun kan være forbundet med små forkalkninger. I muskuloskeletale væv kan der desuden forekomme en skygge forårsaget af et kraftigt ekko posteriort for større fremmedlegemer (fig. 5). Skyggen kan også dannes dybt inde i en større gasansamling (f.eks. i leddet), men på grund af dens ustabile struktur er skyggens billede også variabelt, og som sådan er artefaktet måske ikke synligt (Fig. 6).

En akustisk skygge er ikke et afgørende symptom for tilstedeværelsen af forkalkninger, da den også forekommer som følge af refraktion (ændring af bølgeudbredelsesretningen, spredning af ultralydsbønnen på et krumt, ujævnt væv) og en betydelig nedgang i ekkointensiteten på dette sted. Det kan forekomme i tilfælde af skadet og krøllet fibrøst væv, f.eks. et revet stykke ledbånd eller en sene, på stedet for et stort fibrøst ar. Det er værd at bemærke, at der i modsætning til forkalkninger ikke er noget hyperechoisk fokus synligt i dette tilfælde (fig. 7). Det skal også bemærkes, at brugen af transducere med høj frekvens/opløsning fører til en forstærkning af dette artefakt. En omhyggelig vurdering af refleksioner i skyggernes område gør det muligt at differentiere disse læsioner og stille en entydig forkalkningsdiagnose. I det hele taget skal man huske, at ikke alle akustiske skygger er ensbetydende med forkalkning, og manglende skygger udelukker ikke tilstedeværelsen af små forkalkninger.

Forbedret gennemtrængning dybt inde i en væskefyldt struktur opstår på grund af svag lydbølgedæmpning inden for simpel flydende, geléagtig struktur samt til en vis grad bølgebøjning ved grænsefladen mellem to medier, hvilket resulterer i et lokaliseret område med øget ekko bagud ved grænsefladen. Bølgen, der passerer dybere, har højere energi og reflekteres stærkere fra dybere vævslag, hvilket resulterer i et stærkere ekko i forhold til det tilstødende væv. På grundlag af tilstedeværelsen af denne artefakt kan en hypoekkoisk eller anekkoisk læsion med større sikkerhed antages at være en væskeansamling (fig. 8). I sjældne tilfælde kan der også forekomme forstærkning bag hypoekkoiske eller næsten anekkoiske foci, hvilket er i overensstemmelse med tilstedeværelsen af et rigt vaskulært, løst blødt væv. Dette symptom findes dog sjældent i muskuloskeletale strukturer.

Comet tail artefakt forekommer typisk dybt i forhold til et metallisk objekt(5,6). Det kan også ses posteriort ved et stort stykke glas. Det visualiseres som tætte, stærke lineære refleksioner dybt nede ved den reflekterende overflade. Ekkoets intensitet bliver aftagende, hvilket giver form som en komethale (fig. 9). Visualisering af dette artefakt foranlediger typisk diagnosen af et metallisk objekt indlejret i vævet.

Diagnostisk ugunstige artefakter omfatter:

• en bred skygge dybt inde i en forkalket struktur, overlejret på de posteriore væv

• laterale (kant) skygger

• anisotropi

• reverberationer

• strålebreddeartefakt.

Selv om skyggen bagved en forkalkning er nyttig, kan skyggen, når den er for stor, dække de væv, der ligger nedenunder, og dermed hæmme visualiseringen af strukturer som f.eks. et marvhulrum, væv i et led eller væv dybt inde i store forkalkninger.

Laterale skygger dannes på flankerne af krumme (afrundede) strukturer, hvor der ikke er store forskelle i akustisk impedans ved vævenes grænseflade, men hvor insonationsvinklen alligevel er næsten adherent med vævets krumning eller forskellig fra 90°. Sådanne strukturer findes hyppigt i bevægeapparatet, f.eks. i sener og cyster. En lateral skygge kan dække over eller undertiden efterligne små læsioner i seneskeden eller paratenonet eller læsioner efter en skade. I tvivlsomme tilfælde bør transduceren flyttes hen over området ved at ændre insonationsvinklen for at kontrollere, om læsionerne fortsat vil være synlige (fig. 10). En sådan manøvre er ikke på alle sådanne steder. Brugen af cross beam imaging eller beam steering gør det muligt at reducere denne artefakt, selv om den typisk ikke løses helt op.

Den anisotrope effekt i ultralyd er, når væv viser unormal ekkogenicitet, typisk tab af ekkogenicitet, på grund af en skrå insonationsvinkel, hvilket tyder på tilstedeværelsen af en patologisk tilstand(7). I bevægeapparatet er dette symptom almindeligt forekommende, hvilket kan føre til fejldiagnosticering. De strukturer, der er mest påvirket af anisotropi, er sener og muskler. En lille drejning af transduceren uden at ændre dens fastholdelse til overfladen resulterer i et brat fald i senens eller musklens ekkogenicitet. Denne artefakt er udtalt ved bøjede sene- og ligamentindsatser (fig. 11). Anisotropi af nerver er en lignende, men mindre intens, effekt. I muskler er det også muligt at se artefakter i form af hyperechoiske foci, der efterligner ødematøse eller inflammatoriske læsioner. På nuværende tidspunkt er mange maskiner udstyret med strålestyrings- eller tværstråle-billeddannelsesfunktioner, der gør det muligt at reducere, hvis ikke fjerne, anisotropirelaterede artefakter. For helt at undgå anisotropi skal transduceren holdes i en strengt vinkelret position i forhold til den pågældende anatomi, og den potentielle læsion skal udelukkes eller bekræftes i det andet, vinkelrette plan. At holde anisotropi i tankerne (især da den ikke løses fuldt ud af korrigerende software) under MSK US hjælper med at forhindre fejldiagnoser.

Refraktion opstår ved grænsefladen mellem to medier med forskellige ultralydsudbredelseshastigheder, f.eks. fedtvæv og muskel. Bølgeretningen ændrer sig ved passage fra det ene medium til det andet, hvilket får læsioner dybt i grænsefladen til at fremstå forskudt. Artefaktet overvindes delvist ved konstant at holde transduceren i en vinkelret position i forhold til de undersøgte strukturer. I nogle af de nyeste maskiner er det muligt at beregne de korrekte værdier for ultralydsbølgernes hastighed og korrigere billedet ved at indarbejde målingerne.

Reverberationer ses, når ultralydsstrålen møder to stærke parallelle reflektorer og reflekteres frem og tilbage mellem dem, så det tager forskellig tid at vende tilbage til transduceren. Det er en af årsagerne til, at der dannes lineære ekkoer i væskefyldte strukturer, bagerst på en knoglekontur eller et spejlbillede (fig. 12). I muskuloskeletale væv opstår denne effekt typisk på grund af tilstedeværelsen af et buet kortikalt knoglevæv, der kraftigt reflekterer ultralyd.

Ultralydsstrålebredde- eller volumegennemsnitsartefakter opstår, når maskinen registrerer ekkoer fra et givet vævsvolumen afhængigt af transducerens design og tykkelsen af de undersøgte væv. Hvis den scannede struktur er mindre end strålebredden, fås dens billede ud fra de ekkoer, der reflekteres fra strukturen og de tilstødende væv. Dette kan resultere i eliminering af en skygge bagved en lille forkalkning, vise ekko i en væskefyldt struktur eller vise vævsanormaliteter. De nyeste ultralydsapparater har yderligere mulighed for at fokusere US-strålen i dens tværplan (indsnævre strålen) for at mindske denne effekt.

I ultralydsbilleder, især MSK US, kan forskellige normale væv og patologiske tilstande se ens ud, hvilket kræver en passende differentialdiagnostik. Sådanne billeder omfatter anekkoiske og hypoekkoiske foci og rum, der kan repræsentere følgende væv og læsioner:

• hyalint brusk;

• forskellige væskefyldte strukturer, såsom synovial bursa, væskefyldt skede, hæmatom, cyste, inficeret væske (purulent);

• inflammatoriske foci, ødemer;

• mucoid eller hyalin blødt vævsdegeneration på skadestedet;

• nekrotisk væv;

• inflammatoriske læsioner med øget vaskularitet, der involverer f.eks.f.eks. synovium (led, seneskeder, bursae), seneindlæg og muskler;

• angiofibroblastisk hyperplasi;

• kompakt fibrøst arvæv med et uregelmæssigt mønster af tykke kollagenfibre, der i høj grad spreder ultralydsbølgen.

Det første trin i den differentielle udredning omfatter identifikation af strukturens placering som for brusk overfladisk til knoglekonturen eller væskelag beliggende i en synovial fordybning, bursa eller skede. Et anekkoisk fokus, der ses på skadestedet, kan være i overensstemmelse med en væskefyldt struktur af forskellige typer, såvel som en lang række degenerative foci. En simpel kompressionstest hjælper til yderligere at skelne mellem væskefyldte strukturer og andre læsioner. Når der påføres tryk med transduceren, ændrer væskefyldte strukturer form, og væsken ændrer undertiden placering eller forsvinder helt fra synet. Testen kan imidlertid være negativ, hvis væskeansamlingen har et højt tryk, og hvis formændringen kun er meget lille. For at skelne en struktur fyldt med højtryksvæske fra andre læsioner kan Doppler-muligheden anvendes, da den viser væskefluktuationer. Det væskefyldte område vil fyldes med farve, Dopplersignal (billede af væskebevægelse), især mens trykket afgives (fig. 13).

Kompressionstesten hjælper også med at skelne mellem blødere bindevæv (mucoid degeneration, nekrose, granulationsvæv), som er noget komprimerbart og flader ud under tryk i modsætning til stive, ikke-komprimerbare uregelmæssige ar bestående af kollagenfibre eller degenerative hyaline læsioner.

Farve- eller power Doppler-mulighed bør anvendes som det næste trin i den diagnostiske udredning. Tilstedeværelsen af et vaskulært netværk i læsionen gør det muligt at differentiere inflammatoriske læsioner og vurdere den inflammatoriske aktivitet (fig. 14) samt at identificere unormalt helende læsioner med en historie af traumer eller kronisk mekanisk overbelastning (fig. 15 A)(8). Når der er mistanke om tilstedeværelsen af sådanne læsioner, bør der anvendes en følsom Doppler-mulighed.

Billeddannelse af blodkar i bevægeapparatet har til formål at identificere øget vævsvaskularisering (hyperæmi) eller eventuelle vaskulære patologier, dvs. at finde ud af, om blodkar er synlige, hvad er deres antal og placering. Det er nødvendigt at forsøge at visualisere selv de mindste kar i de mindste strukturer, som f.eks. nerverne. Derfor kræver Doppler-mode, når man søger efter få, små kar, maksimal forstærkning på niveauet af små bevægelsesartefakter. Den korrekte teknik kræver en korrekt immobilisering af transduceren uden at komprimere vævene (fig. 15 B). Artefakter viser sig typisk som tilfældige farveblinker; i nærheden af større kar kan der påvises perivaskulær vævspulsation.

Det er vigtigt for undersøgerne at være opmærksomme på DE tekniske muligheder for det udstyr, de anvender(8,9). Nyere “premium”-ultralydsmaskiner har yderligere muligheder, der forbedrer følsomheden af detektion af vaskulær flow i små kar. Det skal erindres, at på trods af disse ekstra funktioner falder følsomheden betydeligt med DEN stigende dybde af det scannede væv. En lavfrekvent transducer, f.eks. en konveks transducer, giver en større indtrængningsdybde, men det er ikke altid nok til at udelukke tilstedeværelsen af små kar. Det skal også bemærkes, at tilstedeværelsen af øget, unormal vaskularitet ikke nødvendigvis er forenelig med en diagnose af en inflammatorisk tilstand. Vurderingen kræver en omhyggelig analyse af vævsmorfologien (2D-billede), karrenes placering og de kliniske data. Ud over inflammatoriske tilstande findes øget vaskularitet i tidlige stadier af en normal helingsproces, ved fibroangioblastisk hyperplasi(10), ved nervekompressionssyndrom(11), tumorer og vaskulære misdannelser(12).

Som helhed betragtet er sonografi af bevægeapparatet en meget følsom undersøgelse, der gør det muligt at visualisere selv meget små læsioner i muskuloskeletale væv. Samtidig har billedet af de visualiserede læsioner ofte en lav specificitet. Flere faktorer påvirker den korrekte amerikanske diagnose. Ud over at forstå MSK US-principperne, udnytte de tekniske muligheder fuldt ud og kende de faldgruber, der er omtalt ovenfor, er der behov for en pålidelig korrelation af ultralydsresultater med de kliniske symptomer og resultaterne af yderligere undersøgelser, hvis det er nødvendigt. Alle disse elementer tilsammen garanterer en omfattende fortolkning af de symptomer, der er fundet på ultralyd.