In den letzten 20 Jahren hat sich der muskuloskelettale Ultraschall (MSK US) zu einem wesentlichen diagnostischen Instrument für medizinische Fachgebiete wie Orthopädie, Sportmedizin, Rheumatologie und andere Bereiche der Medizin entwickelt, in denen muskuloskelettale Läsionen auftreten. Seine Vorzüge liegen in der breiten Verfügbarkeit, der Sicherheit, der einfachen Anwendung in verschiedenen klinischen Umgebungen und dem enormen diagnostischen Potenzial, einschließlich der Möglichkeit einer funktionellen Bewertung in Echtzeit und sofortiger Ergebnisse.
Trotz all seiner Vorteile und der Einbeziehung von Ultraschallbefunden in eine wachsende Zahl von Diagnosealgorithmen sollte nicht vergessen werden, dass die Ultraschalluntersuchung des Bewegungsapparats aufgrund der komplexen Anatomie und Pathophysiologie des Bewegungsapparats, einschließlich der mit der Bewegung verbundenen Bildvariabilität, keine einfach durchzuführende Untersuchung ist. Umfassende Kenntnisse der funktionellen Anatomie sind für die korrekte Funktionsbeurteilung, die in der Regel ein integraler Bestandteil der MSK-Ultraschalluntersuchung ist, unerlässlich. Eine weitere Herausforderung sind die häufig auftretenden Artefakte, insbesondere beim Scannen von gekrümmten, unebenen Geweben und kleinen, oberflächlich gelegenen Sehnen- und Gelenkstrukturen. Andererseits erfordern die tiefe Lage großer Muskeln und eine dicke Schicht von Fettgewebe die Verwendung eines Niederfrequenz-Schallkopfes, manchmal eines konvexen (gekrümmten) Schallkopfes, der typischerweise für abdominale Scans verwendet wird. Dies führt zu einem Verlust an Auflösung, insbesondere an räumlicher Auflösung.
Die rasch fortschreitende Ultraschalltechnologie verbessert die Bildqualität weiter, u. a. durch die Verringerung von Artefakten, die größere Reichweite eines einzelnen Schallkopfs und die einfachere Handhabung der Geräte, wodurch die Zeit, die für das Erlernen der korrekten Scantechnik und ihre Anwendung bei der täglichen Arbeit erforderlich ist, verringert wird.
Wie jede Bildgebungsmodalität hat auch der Ultraschall seine Grenzen und seine einzigartigen Artefakte, die zu Fehldiagnosen führen können. Mehrere Faktoren beeinflussen die korrekte Durchführung und Interpretation von MSK-US, darunter:
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die Qualität eines US-Gerätes,
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die Wahl eines geeigneten Schallkopfes,
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die korrekten Geräteeinstellungen,
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die korrekte Scantechnik, einschließlich der richtigen Positionierung des Schallkopfes oder gegebenenfalls der Verwendung eines Ultraschall-Abstandshalters,
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Kenntnis der Möglichkeiten und Grenzen der Modalität, einschließlich Kenntnis typischer Artefakte,
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Kenntnis der normalen MSK-Anatomie, der funktionellen MSK-Anatomie und der MSK-Pathophysiologie.
Die Wahl des Ultraschallgeräts und der Schallköpfe hängt von wirtschaftlichen Faktoren und teilweise auch vom Umfang der durchgeführten Untersuchung ab. Neuere Ultraschallgeräte, auch einfache, erzeugen und verarbeiten Breitband-Ultraschallwellen, haben ein breites Anwendungsspektrum und eine große Auswahl an Schallköpfen. Nahezu alle neuen Geräte können für grundlegende MSK-US verwendet werden. Die Sonographie mit Dopplertechniken hat sich als wichtiges Instrument herauskristallisiert, da sie die Aktivität von Gelenkentzündungen, die Bildung von abnormalem Bindegewebe an Stellen der Gewebeheilung, Entzündungsreaktionen und Überlastungserscheinungen aufzeigen kann, doch ist sie bei weitem nicht die einzige Modalität, mit der Pathologien erkannt werden können. Die Läsionen können auch ohne Doppler-Ultraschall gesehen werden, aber ihre genaue Differenzierung kann schwierig oder unmöglich sein. Eine umfassende Untersuchung mit Beurteilung der Blutgefäße erfordert den Einsatz hochwertiger Geräte mit empfindlichen Doppleroptionen. Die Basis-MSK-Ultraschalluntersuchung kann die klinische Untersuchung ergänzen und dann je nach den Ergebnissen der Basis-Ultraschalluntersuchung und den klinischen Befunden zur weiteren Diagnostik mit Doppler-Ultraschall erweitert werden.
Durch die richtige Einstellung des Ultraschallgeräts kann das Bild so optimiert werden, dass Gewebe in unterschiedlichen Tiefen und subtile Echogenitätsunterschiede sichtbar werden. Zunächst müssen die richtigen Einstellungen für eine bestimmte Art von Untersuchung gewählt werden. Die meisten verfügbaren Geräte verfügen über allgemeine oder detailliertere Voreinstellungen für MSK-US, einschließlich Bildqualität, Größe und Fokustiefe. Die Auswahl dieser Einstellungen reicht in der Regel aus, um die Untersuchung korrekt durchzuführen. Dennoch kann es vorkommen, dass das Bild geändert werden muss, um den individuellen Präferenzen des Untersuchers zu entsprechen. Die Anpassungen betreffen die Grauskala, den Dynamikbereich, die Kantenverbesserungen und die Gammakurve. Das an die individuellen Anforderungen angepasste Bild kann im Speicher jedes Geräts problemlos als individuelle Bildvoreinstellung gespeichert werden.
Nach den Ersteinstellungen können weitere Optimierungen der folgenden Funktionen notwendig sein:
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Gain,
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Time Gain Compensation (TGC),
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Fokaltiefe,
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Verwendung zusätzlicher bildverbessernder Software
Moderne Ultraschallgeräte der Mittel- und Oberklasse verfügen alle über eine Taste zur automatischen Bildoptimierung, die die Arbeit des Ultraschalldiagnostikers erleichtert und beschleunigt. Diese automatische Einstellung ist jedoch nicht immer ausreichend.
Der nächste wichtige Schritt besteht in der sorgfältigen Einstellung des Fokus des Ultraschallstrahls (Position, manchmal mehrere Fokustiefen). Die Verringerung der Strahlbreite und -dicke hat dramatische Auswirkungen auf die räumliche und die Kontrastauflösung. Die derzeit verwendeten Systeme zur dynamischen Strahlfokussierung, bei denen verschiedene Schallkopfsegmente in bestimmten Zeitintervallen abwechselnd aktiviert werden, oder spezielle Hanafy-Linsen, die vor Konvertern platziert werden, sind in hochwertigen „Premium“-US-Geräten verfügbar und ermöglichen die Veränderung des Fokus der ausgesendeten Welle und des empfangenen Echos (1-3). Diese komplexeren Systeme in einigen Geräten ermöglichen die Einstellung der Breite der Fokuszone. Die verbesserte Fokussierungsqualität ist jedoch mit höheren Kosten für das Gerät verbunden.
Der Fokus sollte auf der Höhe oder etwas unterhalb der untersuchten Strukturen eingestellt werden. Das Scannen von dünnen, oberflächlich gelegenen Geweben (Handgelenk, dorsale Seite des Fußes, Finger oder Zehen) erfordert einen einzigen Fokus, der auf die höchste Ebene eingestellt wird. Bei der Untersuchung dickerer Gewebeschichten sollten zusätzliche Fokuszonen hinzugefügt werden, wobei die erste Fokuszone auf der obersten Ebene verbleibt (Abb. 1). Wenn tiefer gelegene Gewebe untersucht werden sollen und eine dicke oberflächliche Fettgewebeschicht vorhanden ist, kann die oberste Fokuszone in eine tiefere Schicht verschoben werden.
Die Auswirkung der Einstellung der Fokustiefe (Pfeil) auf das Bild von Geweben, die sich in unterschiedlichen Tiefen befinden. Nervus medianus (MN) im unteren Drittel des Unterarms, zwischen Flexor digitorum superficialis und Flexor digitorum profundus: A. tief angesetzter Brennpunkt, die Struktur des Nervs und der oberflächlich gelegenen Muskeln ist weniger gut sichtbar; B. ein nach oben verschobener Brennpunkt führt zu einer besseren Sichtbarmachung des Nervs und der oberflächlich gelegenen Gewebe
Der in der MSK-US verwendete Basisschallkopf ist ein Linear-Array-Schallkopf mit einer durchschnittlichen Frequenz von 7-8 MHz. Je breiter das Frequenzband des Schallkopfs ist, desto größer ist sein Anwendungsbereich. Schallköpfe, die typischerweise in Geräten der mittleren und oberen Leistungsklasse enthalten sind, haben eine Frequenz von 5-12 MHz, während sie in Geräten der unteren Leistungsklasse bis zu 10 MHz betragen.
Das Vorhandensein dicker Schichten oberflächlichen Gewebes, insbesondere einer dicken Schicht subkutanen Fettgewebes in den unteren Extremitäten oder dickerer Muskeln in der Schulterregion, erfordert die Verwendung eines linearen Schallkopfes mit einem niedrigeren Frequenzbereich (für vaskuläre Anwendungen). Ein konvexer Schallkopf, wie er typischerweise für abdominale Ultraschalluntersuchungen verwendet wird, kann ebenfalls eingesetzt werden, solange er einen Frequenzbereich von bis zu 5-6 MHz aufweist (Abb. 2). Darüber hinaus ist für die Untersuchung von dünnem und kleinem, oberflächlich gelegenem Gewebe (Finger und Zehen, insbesondere bei Kindern) ein kleinerer Schallkopf mit Hockeyschläger hilfreich.
Sonogramm des hinteren Kreuzbandes bei einem Patienten mit einer dicken Gewebeschicht in der Kniekehle: A. 3-9 MHz linearer Schallkopf, sehr schwacher US-Strahl, nicht diagnostisches Bild; B. 3-6 MHz konvexer Schallkopf, Bild desselben Bereichs, das hintere Kreuzband und das dahinter liegende Gewebe sind besser zu erkennen
Nach den Grundsätzen der Ultraschallbildgebung sollte der Winkel des Schallkopfes senkrecht zu den untersuchten Geweben stehen, um ein optimales Bild zu erhalten. Muskuloskelettale Gewebe enthalten oft dünne, schmale oder gekrümmte Strukturen. Die richtige Positionierung des Schallkopfs ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Vermeidung von Artefakten und Diagnosefehlern. Häufig ist die rechtwinklige Positionierung des Schallkopfs eine Herausforderung und erfordert einen erheblichen Kraftaufwand. Das wichtigste Prinzip bei der Handhabung des Schallkopfs besteht darin, ihn allmählich über einen gescannten Bereich zu bewegen und dabei seine senkrechte Ausrichtung beizubehalten und jede Bewegung zu vermeiden, die zu einer Drehung des Schallkopfs zur Seite oder hin und her führt. Einige Ultraschallgeräte verfügen über eine Funktion zur Strahlsteuerung, die es ermöglicht, das Bild zu verbessern, ohne die Position des Schallkopfs zu verändern. Es sollte vermieden werden, starken Druck auf das Gewebe auszuüben, da im Falle eines harten Knochenhintergrunds einige Pathologien nicht oder verzerrt dargestellt werden können und der Gefäßfluss möglicherweise nicht sichtbar ist. Unserer Erfahrung nach funktioniert der Schallkopf am besten, wenn er wie ein Stift zwischen Daumen und Zeigefinger gehalten wird, wobei der kleine Finger und manchmal der Ringfinger leicht abstehen. Auf diese Weise lässt sich der Schallkopf auf dem gescannten Bereich stabilisieren und die Druckstärke kontrollieren. Eine ähnliche Art und Weise, den Schallkopf zu halten, wird in dem von Bianchi und Martinolli herausgegebenen Lehrbuch(2) beschrieben.
Die direkte Anwendung der Sonde auf die dünnen Strukturen, die sich direkt unter der Haut und dem dünnen subkutanen Gewebe befinden, auf unebene, hervorstehende Gewebekonturen führt zum Auftreten von Artefakten an der Grenzfläche zwischen Haut und Schallkopf und damit zu Schwierigkeiten bei der Abbildung von oberflächlichen Geweben. Auch die dynamische Auswertung kann unter solchen Umständen schwierig sein. In diesem Fall ist ein Ultraschall-Abstandshalter nützlich, der eine genaue Darstellung der Konturen von Dermis, Subkutangewebe, Faszien und Sehnen ermöglicht (Abb. 3) und die dynamische Beurteilung erleichtert. Die Verwendung eines Abstandshalters wird auch bei nach außen vorstehenden Knötchen und in den seltenen Fällen empfohlen, in denen ein konvexer oder sektoraler Schallkopf zum Abtasten von oberflächlichem Gewebe verwendet werden muss. Er ist unverzichtbar, wenn durch eine Wunde oder Hautläsionen hindurch gescannt wird. Wir haben ein Standoff-Pad verwendet, um Bereiche mit deutlich ausgeprägten Knochenkonturen zu untersuchen (z. B. das Knie oder den medialen und lateralen Malleolus), in denen eine korrekte Positionierung des Schallkopfs schwierig und die Gewinnung eines zuverlässigen Bildes zeit- und arbeitsaufwändig ist.
Sonogramm der dorsalen Seite des Handgelenks, transversale Ebene: A. ohne Ultraschall-Abstandshalter; B. mit Ultraschall-Abstandshalter. Die Untersuchung mit Abstandshalter ergibt eine klare Sicht auf alle Hautschichten, besser definierte Zystenränder und die Kontur der Sehne des extensor carpi radialis brevis (Pfeil). Die Untersuchung ohne Abstandshalter zeigt eine Gewebekompression durch den Druck des Schallkopfs, wobei Flüssigkeit aus dem Sehnenbereich verdrängt wird und die Ränder nur schlecht zu erkennen sind
Eine weitere Voraussetzung für die korrekte Durchführung von Ultraschall ist die Kenntnis der Prinzipien der Ultraschallbildgebung und damit das Wissen, wann das Bild verzerrt sein kann. Die Prinzipien der MSK-US sind die gleichen wie bei der Ultraschalldiagnostik anderer Organe. Für die meisten Untersuchungen werden Hochfrequenzwellen verwendet, die einerseits eine hohe räumliche Auflösung ermöglichen, andererseits aber Artefakte begünstigen und die Visualisierung tiefer gelegener Strukturen erschweren, sowohl im Hinblick auf die Anatomie als auch auf die Beurteilung des Gefäßflusses.
Neuere Ultraschalltechniken wie Tissue Harmonic Imaging, Compound Imaging (Cross Beam Imaging), Beam Steering und andere ergänzende Software, die von den Geräteherstellern unter verschiedenen Namen eingeführt wurden, versuchen, einige dieser Probleme zu begrenzen oder zu beseitigen und vor allem die Kontrastauflösung zu verbessern. Neue Techniken, bei denen verschiedene Arten von Impulsen und spezielle Software zur Analyse des zurückkehrenden Signals verwendet werden, ermöglichen es, die Eindringtiefe zu erhöhen, ohne die axiale Auflösung zu beeinträchtigen(2,3).
Traditionell werden Ultraschallartefakte in diagnostisch nützliche und unerwünschte Artefakte unterteilt(4,5).
Die Liste der hilfreichen Artefakte, die eine korrekte Diagnose erleichtern, umfasst die folgenden:
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ein Schallschatten, der hinter Verkalkungen auftritt,
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eine verstärkte Durchschallung, die häufig tief in der Nähe einer flüssigkeitsgefüllten Struktur auftritt,
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ein Kometenschwanz-Artefakt tief in der Nähe eines metallischen Objekts oder eines großen Glasstücks.
Ein akustischer Schatten entsteht typischerweise in der Nähe eines starken Reflektors. Ein klassisches Beispiel ist das starke Echo (Ultraschallwellenreflexion) eines verkalkten Gewebes (z. B. kortikaler Knochen oder Verkalkung), das einen akustischen Schatten erzeugt (Abb. 4). Ein Schatten hinter einem starken Echo ermöglicht die definitive Diagnose einer Verkalkung, während ein starkes Echo, das keinen Schatten erzeugt, nur mit kleinen Verkalkungen in Verbindung gebracht werden kann. Darüber hinaus kann in muskuloskelettalen Geweben ein durch ein starkes Echo verursachter Schatten hinter größeren Fremdkörpern auftreten (Abb. 5). Der Schatten kann sich auch in der Tiefe einer größeren Gasansammlung (z. B. im Gelenk) bilden, doch ist das Bild des Schattens aufgrund seiner instabilen Struktur ebenfalls variabel, so dass das Artefakt möglicherweise nicht sichtbar ist (Abb. 6).
Schultergelenk, Sehne des Musculus supraspinatus. Charakteristisches Bild der Verkalkung in der Sehne als starkes Echo (CAL) und akustischer Schatten (Pfeil). ACR – Akromion, SS – Supraspinatussehne
Starkes Echo, erzeugt durch einen Fremdkörper – ein Schrapnell, eingebettet in der Leistengegend, in der Nähe des Hüftgelenks, ähnlich einer Verkalkung (Pfeil). B – Geschossstück, IL – Beckenknochen
Starkes, durch Gas (G) erzeugtes Echo im Kniegelenk über der Kontur des Oberschenkelkondylus (C) mit Nachhall und unregelmäßigem Schatten (Pfeil)
Ein akustischer Schatten ist kein eindeutiges Symptom für das Vorliegen von Verkalkungen, da er auch durch Refraktion (Richtungsänderung der Wellenausbreitung, Streuung der Ultraschallbohne an einem gekrümmten, unebenen Gewebe) und deutliche Abnahme der Echointensität an dieser Stelle entsteht. Sie kann bei verletztem und gekrümmtem Fasergewebe auftreten, z. B. bei einem gerissenen Stück Band oder Sehne, an der Stelle einer großen Fasernarbe. Bemerkenswert ist, dass im Gegensatz zu Verkalkungen dann kein hyperechoischer Herd sichtbar ist (Abb. 7). Es sollte auch beachtet werden, dass die Verwendung von Hochfrequenz-/Auflösungsschallköpfen zu einer Verstärkung dieses Artefakts führt. Eine sorgfältige Bewertung der Reflexionen im Schattenbereich ermöglicht die Differenzierung dieser Läsionen und eine eindeutige Diagnose der Verkalkung. Insgesamt ist zu bedenken, dass nicht jeder akustische Schatten mit dem Vorhandensein einer Verkalkung übereinstimmt, und das Fehlen eines Schattens schließt das Vorhandensein kleiner Verkalkungen nicht aus.
Akustischer Schatten (Pfeil) tief in einer Narbe, die durch einen partiellen Muskelriss entstanden ist. Fasernarbe (B) ohne das für Verkalkungen charakteristische starke Echo
Verstärkte Durchstrahlung tief in einer flüssigkeitsgefüllten Struktur tritt aufgrund schwacher Schallwellendämpfung innerhalb einer einfachen flüssigen, gallertartigen Struktur sowie bis zu einem gewissen Grad durch Wellenbiegung an der Grenzfläche zweier Medien auf, was zu einem lokalisierten Bereich mit verstärktem Echo hinter der Grenzfläche führt. Die Welle, die tiefer geht, hat eine höhere Energie und wird von tieferen Gewebeschichten stärker reflektiert, was zu einem stärkeren Echo im Vergleich zu den angrenzenden Geweben führt. Aufgrund des Vorhandenseins dieses Artefakts kann eine hypoechoische oder anechoische Läsion mit größerer Sicherheit als Flüssigkeitsansammlung angesehen werden (Abb. 8). In seltenen Fällen kann es auch zu einer Anreicherung hinter hypoechoischen oder nahezu echolosen Herden kommen, was auf das Vorhandensein von reichlich vaskulärem, lockerem Weichgewebe hindeutet. Dieses Symptom wird jedoch nur selten bei muskuloskelettalen Strukturen gefunden.
Bild der Echoanreicherung hinter einer flüssigkeitsgefüllten Struktur (Pfeil), die tief neben einer kleinen gallertartigen Zyste neben der Flexor-Digitorum-Sehne (FD) sichtbar ist.
Komet-Schwanz-Artefakte treten typischerweise tief neben einem metallischen Objekt auf(5,6). Es kann auch hinter einer großen Glasscherbe auftreten. Es wird als dichte, starke lineare Reflexionen tief an der reflektierenden Oberfläche sichtbar. Die Intensität des Echos verjüngt sich, daher die Form eines Kometenschweifs (Abb. 9). Die Visualisierung dieses Artefakts führt typischerweise zur Diagnose eines im Gewebe eingebetteten metallischen Objekts.
Fixationsschraube (S) im Humerusknochen. Kometenschweif-Artefakt tief in einem metallischen Objekt (Pfeil)
Diagnostisch ungünstige Artefakte sind:
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ein breiter Schatten tief in einer verkalkten Struktur, überlagert das hintere Gewebe
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seitiger (Rand-)Schatten
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Anisotropie
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Rückstrahlungen
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Strahlenbreitenartefakt.
Auch wenn die Abschattung hinter einer Verkalkung hilfreich ist, kann der Schatten, wenn er zu groß ist, das darunter liegende Gewebe verdecken und so die Sichtbarmachung von Strukturen wie einer Markhöhle, von Gewebe innerhalb eines Gelenks oder von Gewebe in der Tiefe von großen Verkalkungen erschweren.
Seitliche Schatten bilden sich an den Flanken gekrümmter (abgerundeter) Strukturen, bei denen es keine großen Unterschiede in der akustischen Impedanz an der Grenzfläche der Gewebe gibt, der Beschallungswinkel jedoch nahezu der Krümmung des Gewebes entspricht oder von 90° abweicht. Solche Strukturen kommen im Bewegungsapparat häufig vor, z. B. Sehnen oder Zysten. Ein seitlicher Schatten kann kleine Läsionen in der Sehnenscheide oder im Paratenon oder Läsionen nach einer Verletzung verdecken oder manchmal imitieren. In zweifelhaften Fällen sollte der Schallkopf über den Bereich bewegt werden, wobei der Beschallungswinkel verändert wird, um zu prüfen, ob die Läsionen sichtbar bleiben (Abb. 10). Ein solches Manöver ist nicht an allen solchen Stellen erforderlich. Die Verwendung von Cross-Beam-Imaging oder Beam-Steering ermöglicht es, dieses Artefakt zu reduzieren, auch wenn es sich in der Regel nicht vollständig auflösen lässt.
Lateraler Schatten (Pfeile) neben der Achillessehne (T): A. Senkrechte Positionierung des Schallkopfs; B. Schräge Positionierung des Schallkopfs, wodurch der Schatten reduziert wird. Man beachte die Verwendung des Abstandshalters, der die korrekte Positionierung des Schallkopfs erleichtert
Der anisotrope Effekt im Ultraschall tritt auf, wenn Gewebe aufgrund eines schrägen Einschallwinkels eine abnormale Echogenität, typischerweise einen Echogenitätsverlust, aufweisen, was auf das Vorliegen eines pathologischen Zustands hindeutet(7). Am Bewegungsapparat ist dieses Symptom häufig anzutreffen und kann zu Fehldiagnosen führen. Die von der Anisotropie am meisten betroffenen Strukturen sind Sehnen und Muskeln. Eine leichte Drehung des Schallkopfs, ohne den Verlauf seiner Haftung an der Oberfläche zu ändern, führt zu einer abrupten Abnahme der Echogenität der Sehne oder des Muskels. Dieses Artefakt ist an gekrümmten Sehnen- und Bänderansätzen besonders ausgeprägt (Abb. 11). Die Anisotropie von Nerven ist ein ähnlicher, aber weniger intensiver Effekt. In Muskeln können auch Artefakte in Form von hyperechoischen Herden auftreten, die ödematöse oder entzündliche Läsionen imitieren. Gegenwärtig sind viele Geräte mit Funktionen zur Strahlenlenkung oder Cross-Beam-Imaging ausgestattet, die es ermöglichen, Anisotropie-bedingte Artefakte zu reduzieren, wenn nicht gar zu eliminieren. Um die Anisotropie vollständig zu beseitigen, sollte der Schallkopf in einer streng senkrechten Position zur fraglichen Anatomie gehalten und die potenzielle Läsion in der zweiten, senkrechten Ebene ausgeschlossen oder bestätigt werden. Die Berücksichtigung der Anisotropie (zumal sie von der Korrektursoftware nicht vollständig aufgelöst wird) bei der MSK-US-Untersuchung trägt dazu bei, Fehldiagnosen zu vermeiden.
Anisotropie-bedingte Artefakte am Ansatz der Sehne des Quadriceps femoris (T) neben der Basis der Patella (P): A. Ansatz mit einem hypoechoischen Fokus nach Verwendung der gekreuzten Strahlenbildgebung (Pfeil); B. korrektes Bild der Sehne nach einer leichten Bewegung des Schallkopfs und Beugung des Quadriceps femoris
Refraktion tritt an der Grenzfläche zweier Medien mit unterschiedlichen Ultraschall-Ausbreitungsgeschwindigkeiten auf, z. B. Fettgewebe und Muskel. Die Wellenrichtung ändert sich beim Übergang von einem Medium zum anderen, so dass Läsionen tief an der Grenzfläche verschoben erscheinen. Das Artefakt wird teilweise dadurch überwunden, dass der Schallkopf ständig senkrecht zu den untersuchten Strukturen gehalten wird. Bei einigen neueren Geräten ist es möglich, die korrekten Werte der Ultraschallwellengeschwindigkeit zu berechnen und das Bild durch Einbeziehung der Messungen zu korrigieren.
Widerhall entsteht, wenn der Ultraschallstrahl auf zwei starke parallele Reflektoren trifft und zwischen ihnen hin und her reflektiert wird, wobei er unterschiedlich lange braucht, um zum Schallkopf zurückzukehren. Dies ist eine der Ursachen für lineare Echos, die sich in flüssigkeitsgefüllten Strukturen, hinter einer Knochenkontur oder einem Spiegelbild bilden (Abb. 12). In muskuloskelettalen Geweben tritt dieser Effekt typischerweise aufgrund des Vorhandenseins eines gekrümmten kortikalen Knochengewebes auf, das den Ultraschall stark reflektiert.
Spiegelungsartefakt neben dem vorderen Aspekt der Tibia (TIB). Oberhalb der Knochenkontur ist ein posttraumatisches Hämatom (HEM) im subkutanen Gewebe sichtbar. Der tief im Knochen sichtbare hypoechoische Fokus ist ein Spiegelreflexionsartefakt (Pfeil), der einen pathologischen Zustand innerhalb des Knochens imitiert
Ultraschallstrahlbreiten- oder Volumenmittelungsartefakte treten auf, wenn das Gerät Echos von einem bestimmten Gewebevolumen registriert, das von der Konstruktion des Schallkopfs und der Dicke des untersuchten Gewebes abhängt. Wenn die gescannte Struktur kleiner ist als die Breite des Strahls, wird ihr Bild aus den von der Struktur und den angrenzenden Geweben reflektierten Echos gewonnen. Dies kann dazu führen, dass ein Schatten hinter einer kleinen Verkalkung beseitigt wird, ein Echo in einer flüssigkeitsgefüllten Struktur angezeigt wird oder Gewebeanomalien sichtbar werden. Neuere Ultraschallgeräte bieten zusätzlich die Möglichkeit, den US-Strahl in der Querebene zu fokussieren (Verengung des Strahls), um diesen Effekt zu verringern.
Bei der Ultraschallbildgebung, insbesondere bei der MSK-US, können verschiedene normale Gewebe und pathologische Zustände ähnlich aussehen, was eine angemessene Differenzialdiagnose erfordert. Zu solchen Bildern gehören echolose und hypoechoische Herde und Räume, die die folgenden Gewebe und Läsionen darstellen können:
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hyaliner Knorpel;
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verschiedene flüssigkeitsgefüllte Strukturen, wie Schleimbeutel, flüssigkeitsgefüllte Scheide, Hämatom, Zyste, infizierte Flüssigkeit (eitrig);
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entzündliche Herde, Ödeme;
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mukoide oder hyaline Weichteildegeneration an der Verletzungsstelle;
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nekrotisches Gewebe;
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entzündliche Läsionen mit erhöhter Vaskularität, die z.z. B. Synovium (Gelenke, Sehnenscheiden, Schleimbeutel), Sehnenansätze und Muskeln;
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angiofibroblastische Hyperplasie;
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kompaktes fibröses Narbengewebe mit einem unregelmäßigen Muster dicker Kollagenfasern, die die Ultraschallwelle stark streuen.
Der erste Schritt bei der Differentialdiagnose besteht darin, die Lage der Struktur zu bestimmen, z. B. Knorpel oberhalb der Knochenkontur oder Flüssigkeitsschicht in einer Synovialis, einem Schleimbeutel oder einer Scheide. Ein schalltoter Herd an der Verletzungsstelle kann mit einer flüssigkeitsgefüllten Struktur verschiedener Art sowie mit einer ganzen Reihe degenerativer Herde übereinstimmen. Ein einfacher Kompressionstest hilft bei der weiteren Unterscheidung zwischen flüssigkeitsgefüllten Strukturen und anderen Läsionen. Wenn mit dem Schallkopf Druck ausgeübt wird, verändern die flüssigkeitsgefüllten Strukturen ihre Form, wobei die Flüssigkeit manchmal ihre Lage ändert oder ganz verschwindet. Der Test kann jedoch auch negativ ausfallen, wenn die Flüssigkeitsansammlung einen hohen Druck aufweist und die Formveränderung nur sehr gering ist. Um eine mit Hochdruckflüssigkeit gefüllte Struktur von anderen Läsionen zu unterscheiden, kann die Doppler-Option verwendet werden, da sie Flüssigkeitsschwankungen anzeigt. Der mit Flüssigkeit gefüllte Bereich füllt sich mit einem farbigen Doppler-Signal (Bild der Flüssigkeitsbewegung), insbesondere wenn der Druck nachlässt (Abb. 13).
Zusätzliches Symptom, das die Unterscheidung von flüssigkeitsgefüllten Strukturen bei zweideutigen Befunden erleichtert: A. eine typische flüssigkeitsgefüllte Struktur in der Fossa poplitea, die mit einem vergrößerten Schleimbeutel des M. gastrocnemius übereinstimmt; B. das Fluktuationssymptom, das durch die Power-Doppler-Option gezeigt wurde, sichtbar als Farbe, die den Flüssigkeitsraum aufgrund der Flüssigkeitsbewegung füllt, die durch den mit dem Schallkopf ausgeübten Druck verursacht wird
Der Kompressionstest hilft auch, weicheres Bindegewebe (mukoide Degeneration, Nekrose, Granulationsgewebe) zu unterscheiden, das etwas komprimierbar ist und sich unter Druck abflacht, im Gegensatz zu steifen, nicht komprimierbaren unregelmäßigen Narben, die aus Kollagenfasern bestehen, oder degenerativen hyalinen Läsionen.
Als nächster Schritt der diagnostischen Abklärung sollte eine Farb- oder Power-Doppler-Option eingesetzt werden. Das Vorhandensein eines vaskulären Netzwerks innerhalb der Läsion ermöglicht die Unterscheidung von entzündlichen Läsionen und die Bewertung der Entzündungsaktivität (Abb. 14) sowie die Identifizierung abnormal heilender Läsionen mit einer Vorgeschichte von Trauma oder chronischer mechanischer Überbeanspruchung (Abb. 15 A)(8). Bei Verdacht auf das Vorhandensein solcher Läsionen sollte eine empfindliche Doppler-Option verwendet werden.
Metacarpophalangealgelenk: A. verdickte Gelenkkapsel mit hypoechoischem, flüssigkeitsähnlichem Synovialödem (Pfeile); B. Power-Doppler-Scan zeigt zahlreiche Gefäße, die mit hochaktiven entzündlichen Läsionen übereinstimmen (Grad 3 der Vaskularität)
Enthesopathie am proximalen Ansatz des Patellabandes, Läsionen mit Überlastungsverletzung bei einem Leistungssportler: A. Power-Doppler-Option zeigt mehrere Gefäße am proximalen Ansatz des Kniescheibenbandes, was auf eine abnorme Heilung mit angiofibroblastischer Hyperplasie hinweist; B. Gefäße, die bei stärkerem Druck mit dem Schallkopf nicht sichtbar sind
Die Darstellung der Blutgefäße des Bewegungsapparats zielt darauf ab, eine verstärkte Vaskularisierung des Gewebes (Hyperämie) oder etwaige Gefäßpathologien zu erkennen, d. h. festzustellen, ob Blutgefäße sichtbar sind, wie viele es sind und wo sie sich befinden. Es muss versucht werden, auch die kleinsten Gefäße in den kleinsten Strukturen, wie z. B. den Nerven, sichtbar zu machen. Bei der Suche nach wenigen, kleinen Gefäßen erfordert der Dopplermodus daher eine maximale Verstärkung auf der Ebene der kleinen Bewegungsartefakte. Die richtige Technik erfordert eine korrekte Fixierung des Schallkopfs, ohne das Gewebe zu komprimieren (Abb. 15 B). Artefakte zeigen sich typischerweise als zufällige Farbblitze; in der Nähe größerer Gefäße kann eine perivaskuläre Gewebepulsation erkannt werden.
Es ist wichtig, dass der Untersucher die technischen Möglichkeiten der von ihm verwendeten Geräte kennt(8,9). Neuere „Premium“-Ultraschallgeräte verfügen über zusätzliche Optionen, die die Empfindlichkeit der Erkennung des Gefäßflusses in kleinen Gefäßen verbessern. Es ist zu bedenken, dass trotz dieser zusätzlichen Funktionen die Empfindlichkeit mit zunehmender Tiefe des untersuchten Gewebes deutlich abnimmt. Ein Niederfrequenz-Schallkopf, z. B. ein konvexer, bietet zwar eine größere Eindringtiefe, reicht aber nicht immer aus, um das Vorhandensein von kleinen Gefäßen auszuschließen. Es sollte auch beachtet werden, dass das Vorhandensein einer erhöhten, abnormalen Vaskularität nicht unbedingt mit der Diagnose einer entzündlichen Erkrankung übereinstimmt. Die Beurteilung erfordert eine sorgfältige Analyse der Gewebemorphologie (2D-Bild), der Gefäßposition und der klinischen Daten. Abgesehen von entzündlichen Zuständen findet sich eine erhöhte Vaskularität in frühen Stadien eines normalen Heilungsprozesses, bei fibroangioblastischer Hyperplasie(10), beim Nervenkompressionssyndrom(11), bei Tumoren und vaskulären Fehlbildungen(12).
Alles in allem ist die Sonographie des Bewegungsapparates eine hochempfindliche Untersuchung, die es ermöglicht, auch sehr kleine Läsionen in muskuloskelettalen Geweben sichtbar zu machen. Gleichzeitig hat das Bild der sichtbaren Läsionen häufig eine geringe Spezifität. Mehrere Faktoren beeinflussen die korrekte US-Diagnose. Neben dem Verständnis der Grundsätze der MSK-US, der vollen Nutzung ihrer technischen Möglichkeiten und der Kenntnis der oben genannten Fallstricke ist eine zuverlässige Korrelation der Ultraschallbefunde mit den klinischen Symptomen und den Ergebnissen zusätzlicher Tests erforderlich. Alle diese Elemente zusammen gewährleisten eine umfassende Interpretation der im Ultraschall festgestellten Symptome.