Diagnostische fouten bij musculoskeletale echografie en hoe deze te vermijden | SG Web

In de afgelopen 20 jaar is musculoskeletale echografie (MSK US) uitgegroeid tot een essentieel diagnostisch hulpmiddel voor medische specialismen zoals orthopedie, sportgeneeskunde, reumatologie en andere gebieden van de geneeskunde waar musculoskeletale laesies worden aangetroffen. De verdiensten bestaan uit de brede beschikbaarheid, de veiligheid, het gebruiksgemak in verschillende klinische settings en een enorm diagnostisch potentieel, waaronder de mogelijkheid van real-time functionele evaluatie en onmiddellijke resultaten.

Ondanks alle voordelen en de opname van echografische bevindingen in een toenemend aantal diagnostische algoritmen, mag niet worden vergeten dat musculoskeletale echografie geen gemakkelijk onderzoek is om uit te voeren vanwege de complexe MSK anatomie en pathofysiologie, inclusief beeldvariabiliteit gerelateerd aan beweging, het belangrijkste kenmerk. Een uitgebreide kennis van de functionele anatomie is essentieel voor een correcte functionele beoordeling, die gewoonlijk een integrerend deel uitmaakt van MSK US. Een andere uitdaging zijn de artefacten die men vaak aantreft, vooral bij het scannen van gekromde, ongelijke weefsels en kleine, oppervlakkig gelegen pees- en gewrichtsstructuren. Anderzijds vereisen de diepe ligging van grote spieren en een dikke laag vetweefsel het gebruik van een transducer met een lage frequentie, soms een convexe (kromlijnige) transducer, die typisch wordt gebruikt voor abdominale scans. Dit leidt tot een verlies van resolutie, met name ruimtelijke resolutie.

Snel voortschrijdende ultrasone technologie blijft de beeldkwaliteit verbeteren, met inbegrip van vermindering van artefacten, een groter bereik van een enkele transducer, en het gemakkelijker maken van apparatuur om te gebruiken, waardoor de tijd die nodig is om de juiste scantechniek te leren en deze in het dagelijks werk toe te passen afneemt.

Zoals elke beeldvormingsmodaliteit, heeft ultrasound nog steeds zijn beperkingen en zijn unieke artefacten, die mogelijk tot een verkeerde diagnose leiden. Meerdere factoren beïnvloeden de juiste uitvoering en interpretatie van MSK US, waaronder:

• de kwaliteit van een US-machine,

• de keuze van een geschikte transducer,

• de juiste machine-instellingen,

• de juiste scantechniek, met inbegrip van de juiste positionering van de transducer of het gebruik van een ultrasound standoff pad waar nodig,

• kennis van de mogelijkheden en beperkingen van de modaliteit, met inbegrip van kennis van typische artefacten,

• kennis van normale MSK-anatomie, functionele MSK-anatomie en MSK-pathofysiologie.

De keuze van het echografietoestel en de transducers is afhankelijk van economische factoren en, gedeeltelijk, van de omvang van het uitgevoerde onderzoek. Recente ultrasone machines, zelfs basismachines, genereren en verwerken breedbandige ultrasone golven, hebben een breed scala van toepassingen met een ruime keuze aan transducers. Bijna alle nieuwe machines kunnen worden gebruikt voor basis MSK US. Sonografie met Doppler-technieken heeft zich ontpopt als een belangrijk instrument, omdat hiermee de activiteit van synoviale ontsteking, de vorming van abnormaal bindweefsel op plaatsen van weefselgenezing, ontstekingsreacties en overbelastingsverschijnselen kunnen worden aangetoond, maar het is zeker niet de enige modaliteit waarmee pathologieën kunnen worden gedetecteerd. De letsels kunnen ook worden waargenomen zonder gebruik te maken van Doppler echografie, maar hun juiste differentiatie kan moeilijk zijn of onmogelijk blijken. Een uitgebreid onderzoek met de beoordeling van de bloedvaten vereist het gebruik van machines van hoge kwaliteit met gevoelige Doppler-opties. Basis MSK US kan het klinisch onderzoek aanvullen, en kan dan worden uitgebreid voor verdere diagnostiek met Doppler US, afhankelijk van de resultaten van basis echografie en klinische bevindingen.

Correcte afstellingen van het echografieapparaat maken het mogelijk het beeld te optimaliseren zodat weefsels die zich op verschillende dieptes bevinden en subtiele echogeniciteitsverschillen zichtbaar worden. Eerst moeten de juiste instellingen voor een bepaald type onderzoek worden gekozen. De meeste beschikbare apparaten hebben algemene of meer gedetailleerde voorinstellingen voor MSK US, inclusief beeldkwaliteit, grootte en brandpuntsdiepte. Het selecteren van deze instellingen is meestal voldoende om het onderzoek correct uit te voeren. Niettemin moet het beeld soms worden aangepast om aan de individuele voorkeuren van de sonograaf te voldoen. De aanpassingen hebben betrekking op de grijsschaal, het dynamisch bereik, randverbeteringen, gammacurve. Het aan de individuele wensen aangepaste beeld kan gemakkelijk in het geheugen van elke machine worden opgeslagen als een individuele beeldvormingspreset.

Na de eerste instellingen, kan verdere optimalisatie van de volgende kenmerken noodzakelijk zijn:

• versterking,

• tijdversterkingscompensatie (TGC),

• brandpuntsdiepte,

• gebruik van aanvullende beeldverbeterende software

De recente echografieapparatuur uit het midden- en topsegment beschikt allemaal over een knop voor automatische beeldoptimalisatie, waardoor het werk van de sonograaf eenvoudiger en sneller wordt. Toch is een dergelijke automatische instelling niet altijd voldoende.

De volgende belangrijke stap is een zorgvuldige afstelling van de focus van de ultrageluidsbundel (positie, soms meerdere focale dieptes). Vermindering van de bundelbreedte en -dikte heeft een dramatisch effect op de ruimtelijke en contrastresolutie. De momenteel gebruikte systemen van dynamische bundelfocus met afwisselende activering van verschillende transducersegmenten op bepaalde tijdstippen of speciale Hanafy-lenzen die voor de converters zijn geplaatst, zijn beschikbaar in hoogwaardige US-machines, waarmee de focus van de uitgezonden golf en de ontvangen echo kan worden gewijzigd(1-3). Deze complexere systemen maken het in sommige machines mogelijk de breedte van de brandpuntszone aan te passen. De verbeterde scherpstelkwaliteit gaat echter gepaard met een hogere kostprijs van het apparaat.

De scherpstelling moet worden aangepast ter hoogte van of iets onder de onderzochte structuren. Voor het scannen van dunne, oppervlakkig gelegen weefsels (pols, dorsaal aspect van de voet, vingers of tenen) is één focus nodig, afgesteld op het hoogste niveau. Bij het onderzoek van dikkere weefsellagen moeten extra focuszones worden toegevoegd, waarbij de eerste focuszone op het hoogste niveau moet blijven (Fig. 1). Indien dieper gelegen weefsels moeten worden geëvalueerd en een dikke oppervlakkige laag vetweefsel aanwezig is, kan de bovenste brandpuntszone naar een diepere laag worden verplaatst.

De basistransducer die in MSK US wordt gebruikt is een lineaire array-transducer met een gemiddelde frequentie van 7-8 MHz. Hoe breder de band van de transducer, hoe breder het toepassingsgebied. Transducenten die gewoonlijk worden opgenomen in machines van het midden- en topsegment hebben een frequentie van 5-12 MHz, terwijl die in apparaten van het lagere segment – tot 10 MHz bedraagt.

De aanwezigheid van dikke lagen oppervlakkig weefsel, met name een dikke laag onderhuids vetweefsel in de onderste ledematen of dikkere spieren in de schouderstreek, maakt het gebruik van een lineaire transducent met een lager frequentiebereik (voor vasculaire toepassingen) noodzakelijk. Een convexe transducer, die gewoonlijk voor abdominale echografie wordt gebruikt, kan ook worden gebruikt, zolang hij een frequentiebereik tot 5-6 MHz heeft (fig. 2). Bovendien is voor het scannen van dunne en kleine weefsels die zich oppervlakkig bevinden (vingers en tenen, vooral bij kinderen) een kleinere, hockey-stick transducer nuttig.

Volgens de principes van ultrasone beeldvorming moet de hoek van de insonerende bundel loodrecht op de gescande weefsels staan voor een optimaal beeld. Musculoskeletale weefsels omvatten vaak dunne, smalle of gebogen structuren. De juiste positionering van de transducer is een van de belangrijkste voorwaarden om artefacten en diagnostische fouten te vermijden. Vaak is de loodrechte positionering van de transducer een uitdaging, die aanzienlijke inspanningen vereist. Het belangrijkste principe bij het hanteren van de transducer is deze geleidelijk over een gescand gebied te bewegen, waarbij de loodrechte oriëntatie behouden blijft en elke beweging die leidt tot rotatie naar de zijkanten of heen en weer wordt vermeden. Sommige ultrageluidapparaten beschikken over een bundelbesturingsfunctie waarmee het beeld kan worden verbeterd zonder de positie van de sonde te veranderen. Het uitoefenen van sterke druk op weefsels moet worden vermeden, aangezien in het geval van harde botachtergrond, sommige pathologieën mogelijk niet zichtbaar worden of vervormd zijn, en vasculaire stroming mogelijk niet zichtbaar is. Onze ervaring is dat de transducer het best als een pen tussen duim en wijsvinger wordt gehouden, met een licht vooruitgestoken pink en soms ringvinger. Dit maakt het mogelijk de transducer op het gescande gebied te stabiliseren en de druksterkte te controleren. Een soortgelijke manier om de transducer vast te houden wordt beschreven in het leerboek van Bianchi et Martinolli(2).

Directe toepassing van de probe op de dunne structuren vlak onder de huid en het dunne onderhuidse weefsel, op ongelijkmatige, uitstekende weefselcontouren leidt tot het optreden van artefacten op het grensvlak van de huid en de transducer, waardoor moeilijkheden ontstaan bij de beeldvorming van oppervlakkige weefsels. Dynamische evaluatie kan onder dergelijke omstandigheden ook moeilijk zijn. Een ultrasound afstandskussentje is dan nuttig, om de contouren van de lederhuid, onderhuids weefsel, fascia en pezen nauwkeurig in beeld te brengen (Fig. 3), en dynamische evaluatie te vergemakkelijken. Het gebruik van een standoff pad wordt ook aanbevolen in het geval van extern uitstekende knobbeltjes, en in de zeldzame gevallen waarin een convexe of sector transducer moet worden gebruikt voor het scannen van oppervlakkige weefsels. Hij is onmisbaar bij het scannen door een wond of door huidlaesies. We hebben een standoff pad gebruikt om gebieden met duidelijk uitgesproken botcontouren te onderzoeken (zoals de knie of de mediale en laterale malleolus), waar een correcte positionering van de transducer moeilijk is en het verkrijgen van een betrouwbaar beeld veel tijd en moeite kost.

Een andere eerste vereiste voor het correct uitvoeren van echografie is de kennis van de principes van echografie-beeldvorming, en dus de kennis wanneer het beeld vervormd kan zijn. De principes van MSK US, zijn dezelfde als bij echodiagnostiek van andere organen. Voor de meeste onderzoeken worden hoogfrequente golven gebruikt, die enerzijds een hoge ruimtelijke resolutie mogelijk maken, maar anderzijds artefacten in de hand werken en de visualisatie van dieper gelegen structuren belemmeren, zowel wat de anatomie als de evaluatie van de vasculaire doorstroming betreft.

Recente ultrasone technieken zoals weefselharmonische beeldvorming, samengestelde beeldvorming (cross beam imaging), bundelsturing en andere aanvullende software die onder verschillende namen door fabrikanten van apparatuur zijn geïntroduceerd, trachten sommige van deze problemen te beperken of te elimineren en vooral de contrastresolutie te verbeteren. Nieuwe technieken die gebruik maken van verschillende soorten impulsen en speciale software die het terugkerende signaal analyseert, maken het mogelijk de penetratiediepte te vergroten zonder afbreuk te doen aan de axiale resolutie(2,3).

Traditioneel worden ultrasone artefacten onderverdeeld in diagnostisch nuttig en nadelig(4,5).

De lijst van nuttige artefacten die een juiste diagnose vergemakkelijken, omvat de volgende:

• een akoestische schaduw die posterieur ontstaat bij verkalkingen,

• versterkte doorzending die gewoonlijk wordt aangetroffen diep bij een met vloeistof gevulde structuur,

• cometstaartartefact diep bij een metalen voorwerp of een groot stuk glas.

Een akoestische schaduw ontstaat meestal diep bij een sterke reflector. Een klassiek voorbeeld is de sterke echo (weerkaatsing van ultrageluidsgolven) van een verkalkt weefsel (zoals corticaal bot of verkalking) die een akoestische schaduw veroorzaakt (fig. 4). Een schaduw posterieur aan een sterke echo maakt een definitieve diagnose van calcificatie mogelijk, terwijl een sterke echo die geen schaduw produceert slechts in verband kan worden gebracht met kleine calcificaties. Bovendien kan in musculoskeletale weefsels een schaduw veroorzaakt door een sterke echo posterieur van grotere vreemde lichamen voorkomen (Fig. 5). De schaduw kan zich ook diep in een grotere gasverzameling (bijv. in het gewricht) vormen, maar vanwege de instabiele structuur is het beeld van de schaduw ook variabel, en als zodanig is het artefact mogelijk niet zichtbaar (fig. 6).

Een akoestische schaduw is geen afdoend symptoom voor de aanwezigheid van verkalkingen, aangezien deze ook optreedt als gevolg van refractie (een verandering in de richting van de golfvoortplanting, verstrooiing van de ultrageluidsboon op een gebogen, ongelijkmatig weefsel) en een aanzienlijke afname van de echo-intensiteit op deze plaats. Het kan voorkomen in het geval van gewond en gekromd fibreus weefsel, zoals een gescheurd stuk ligament of pees, op de plaats van een groot fibreus litteken. Op te merken valt dat er dan, in tegenstelling tot calcificaties, geen hyperechoïsche focus zichtbaar is (Fig. 7). Er zij ook op gewezen dat het gebruik van transducers met een hoge frequentie/resolutie tot een versterking van dit artefact leidt. Zorgvuldige beoordeling van de reflecties in het gebied van de schaduw maakt differentiatie van deze laesies en een sluitende diagnose van calcificatie mogelijk. Over het geheel genomen mag niet uit het oog worden verloren dat niet elke akoestische schaduw consistent is met de aanwezigheid van calcificatie, en het ontbreken van een schaduw sluit de aanwezigheid van kleine calcificaties niet uit.

Gehoogde doorzending diep in een met vloeistof gevulde structuur treedt op als gevolg van zwakke geluidsgolfdemping binnen eenvoudige vloeibare, gelatineuze structuur, evenals tot op zekere hoogte golfbuiging op het grensvlak van twee media, wat resulteert in een gelokaliseerd gebied van verhoogde echo posterieur aan het grensvlak. De golf die dieper passeert heeft een hogere energie en wordt sterker gereflecteerd door diepere weefsellagen, wat resulteert in een sterkere echo in vergelijking met de aangrenzende weefsels. Op basis van de aanwezigheid van dit artefact kan een hypoechoïsche of anechoïsche laesie met meer zekerheid worden verondersteld een vloeistofverzameling te zijn (fig. 8). In zeldzame gevallen kan ook een versterking optreden posterieur van hypoechoische of bijna anechoïsche foci, wat consistent is met de aanwezigheid van een rijk vasculair, los zacht weefsel. Dit verschijnsel wordt echter zelden aangetroffen in musculoskeletale structuren.

Cometstaart artefact treedt typisch op diep bij een metalen voorwerp(5,6). Het kan ook posterieur van een groot stuk glas worden gezien. Het wordt gevisualiseerd als dichte, sterke lineaire reflecties diep bij het reflecterende oppervlak. De intensiteit van de echo loopt taps toe, vandaar de vorm van de staart van een komeet (Fig. 9). Visualisatie van dit artefact leidt gewoonlijk tot de diagnose van een metalen voorwerp dat in het weefsel is ingebed.

Diagnostisch nadelige artefacten zijn onder andere:

• een brede schaduw diep bij een verkalkte structuur, gesuperponeerd op de posterieure weefsels

• laterale (rand) shadowing

• anisotropie

• reverberaties

• stralingsbreedteartefact.

Hoewel schaduwvorming posterieur aan een calcificatie nuttig is, kan de schaduw, indien te groot, de weefsels eronder bedekken, waardoor de visualisatie van structuren zoals een medullaire holte, weefsels in een gewricht of weefsels diep in grote calcificaties wordt belemmerd.

Laterale schaduwen vormen zich op de flanken van gebogen (afgeronde) structuren, waar er geen grote verschillen zijn in akoestische impedantie op het grensvlak van weefsels, maar de insonerende hoek is bijna gelijk aan de kromming van het weefsel, of anders dan 90°. Dergelijke structuren komen veel voor in het bewegingsapparaat, bijv. pezen of cysten. Een laterale schaduw kan kleine laesies in de peesschede of paratenon, of laesies na verwonding bedekken of soms nabootsen. In twijfelgevallen moet de transducer over het gebied worden bewogen, waarbij de insonatiehoek wordt gewijzigd, om na te gaan of de laesies zichtbaar blijven (Fig. 10). Een dergelijke manoeuvre is niet op alle dergelijke plaatsen mogelijk. Het gebruik van beeldvorming met gekruiste bundel of bundelbesturing maakt het mogelijk dit artefact te verminderen, ook al lost het meestal niet volledig op.

Het anisotrope effect bij echografie is wanneer weefsels een abnormale echogeniciteit vertonen, meestal verlies van echogeniciteit, als gevolg van een schuine insonatiehoek, wat de aanwezigheid van een pathologische aandoening suggereert(7). In het bewegingsapparaat wordt dit symptoom vaak aangetroffen, hetgeen tot een verkeerde diagnose kan leiden. De meest door anisotropie aangetaste structuren zijn pezen en spieren. Een geringe rotatie van de transducer zonder het verloop van zijn hechting aan het oppervlak te veranderen, leidt tot een abrupte vermindering van de echogeniciteit van de pees of spier. Dit artefact is uitgesproken bij gebogen aanhechtingen van pezen en ligamenten (fig. 11). Anisotropie van zenuwen is een soortgelijk, maar minder intensief, effect. In spieren is het ook mogelijk artefacten te zien in de vorm van hyperechoïde foci die oedemateuze of inflammatoire laesies imiteren. Momenteel zijn veel toestellen uitgerust met bundelbesturing of beeldvorming met gekruiste bundel, waardoor artefacten in verband met anisotropie kunnen worden verminderd, zo niet geëlimineerd. Om anisotropie volledig te ondervangen, moet de transducer in een strikt loodrechte positie ten opzichte van de anatomie in kwestie worden gehouden, en moet de potentiële laesie worden uitgesloten of bevestigd in het tweede, loodrechte vlak. Door tijdens MSK US rekening te houden met anisotropie (vooral omdat deze niet volledig wordt opgelost door corrigerende software) kan een verkeerde diagnose worden voorkomen.