Błędy diagnostyczne w obrazowaniu ultrasonograficznym układu mięśniowo-szkieletowego i sposoby ich unikania | SG Web

W ciągu ostatnich 20 lat ultrasonografia układu mięśniowo-szkieletowego (musculoskeletal ultrasound, MSK US) stała się podstawowym narzędziem diagnostycznym w takich specjalnościach medycznych, jak ortopedia, medycyna sportowa, reumatologia i innych dziedzinach medycyny, w których występują zmiany w układzie mięśniowo-szkieletowym. Jego zalety to szeroka dostępność, bezpieczeństwo, łatwość stosowania w różnych warunkach klinicznych oraz ogromny potencjał diagnostyczny, w tym możliwość oceny czynnościowej w czasie rzeczywistym i natychmiastowe wyniki.

Mimo wszystkich zalet i uwzględniania wyników badania ultrasonograficznego w coraz większej liczbie algorytmów diagnostycznych, należy pamiętać, że badanie ultrasonograficzne układu mięśniowo-szkieletowego nie jest badaniem łatwym do wykonania ze względu na złożoną anatomię i patofizjologię układu mięśniowo-szkieletowego, w tym zmienność obrazu związaną z ruchem, który jest jego kluczową cechą. Wszechstronna znajomość anatomii funkcjonalnej jest niezbędna do prawidłowej oceny czynnościowej, która zwykle stanowi integralną część USG narządu ruchu. Kolejnym wyzwaniem są często spotykane artefakty, szczególnie widoczne podczas skanowania zakrzywionych, nierównych tkanek oraz małych, powierzchownie położonych struktur ścięgnistych i stawowych. Z drugiej strony, głębokie położenie dużych mięśni i gruba warstwa tkanki tłuszczowej wymagają zastosowania głowicy o niskiej częstotliwości, czasem wypukłej (krzywoliniowej), typowej dla skanów jamy brzusznej. Powoduje to utratę rozdzielczości, zwłaszcza przestrzennej.

Szybko rozwijająca się technologia ultrasonograficzna nadal poprawia jakość obrazu, w tym redukcję artefaktów, szerszy zakres użyteczności pojedynczego przetwornika oraz ułatwia obsługę sprzętu, zmniejszając tym samym czas niezbędny do nauczenia się prawidłowej techniki skanowania i stosowania jej w codziennej pracy.

Jak każda metoda obrazowania, ultrasonografia nadal ma swoje ograniczenia i unikalne artefakty, potencjalnie prowadzące do błędnej diagnozy. Na prawidłowe wykonanie i interpretację USG MSK wpływa wiele czynników, w tym:

• jakość aparatu USG,

• wybór odpowiedniego przetwornika,

• prawidłowe ustawienia aparatu,

• prawidłowa technika skanowania, w tym prawidłowe pozycjonowanie przetwornika lub użycie ultrasonograficznej podkładki standoff, gdy jest to konieczne,

• znajomość możliwości i ograniczeń danej modalności, w tym znajomość typowych artefaktów,

• znajomość prawidłowej anatomii MSK, anatomii funkcjonalnej MSK i patofizjologii MSK.

Wybór aparatu ultrasonograficznego i przetworników zależy od czynników ekonomicznych, a częściowo także od zakresu wykonywanego badania. Najnowsze ultrasonografy, nawet te podstawowe, generują i przetwarzają szerokopasmowe fale ultradźwiękowe, mają szeroki zakres zastosowań i szeroki wybór przetworników. Prawie wszystkie nowe aparaty mogą być używane do podstawowego USG MSK. Sonografia z wykorzystaniem technik dopplerowskich staje się coraz ważniejszym narzędziem, gdyż pozwala na uwidocznienie aktywności zapalenia błony maziowej, tworzenia się nieprawidłowej tkanki łącznej w miejscach gojenia się tkanek, odczynów zapalnych i objawów przeciążenia, ale nie jest to bynajmniej jedyna metoda wykrywania patologii. Zmiany chorobowe mogą być widoczne również bez użycia USG Doppler, ale ich prawidłowe zróżnicowanie może być trudne lub okazać się niemożliwe. Kompleksowe badanie z oceną naczyń krwionośnych wymaga zastosowania wysokiej klasy aparatów z czułymi opcjami dopplerowskimi. Podstawowe USG MSK może być uzupełnieniem badania klinicznego, a następnie może być rozszerzone o dalszą diagnostykę za pomocą USG Doppler, w zależności od wyników podstawowego USG i obrazu klinicznego.

Prawidłowe ustawienie aparatu USG pozwala na optymalizację obrazu tak, aby uwidocznić tkanki położone na różnych głębokościach i subtelne różnice echogeniczności. W pierwszej kolejności należy dobrać odpowiednie ustawienia dla danego typu badania. Większość dostępnych urządzeń posiada ogólne lub bardziej szczegółowe presety dla USG MSK, obejmujące jakość obrazu, wielkość i głębokość ogniska. Ich wybór zazwyczaj wystarcza do prawidłowego wykonania badania. Niekiedy jednak obraz może wymagać modyfikacji w celu dostosowania go do indywidualnych preferencji sonografisty. Korekty dotyczą skali szarości, zakresu dynamiki, wzmocnienia krawędzi, krzywej gamma. Obraz dostosowany do indywidualnych wymagań może być łatwo zapisany w pamięci każdego urządzenia jako indywidualny preset obrazowania.

Po dokonaniu ustawień wstępnych może być konieczna dalsza optymalizacja następujących funkcji:

• gain,

• kompensacja wzmocnienia czasowego (TGC),

• głębia ogniskowa,

• użycie dodatkowego oprogramowania poprawiającego obraz

Wszystkie najnowsze ultrasonografy średniej i wysokiej klasy posiadają przycisk automatycznej optymalizacji obrazu, co ułatwia i przyspiesza pracę sonografisty. Jednak takie automatyczne ustawienie nie zawsze jest wystarczające.

Kolejnym ważnym krokiem jest staranne ustawienie ostrości wiązki ultradźwiękowej (pozycja, czasem wiele głębokości ogniskowych). Zmniejszenie szerokości i grubości wiązki radykalnie wpływa na rozdzielczość przestrzenną i kontrastową. Obecnie stosowane systemy dynamicznego ogniskowania wiązki polegające na naprzemiennym włączaniu różnych segmentów głowicy w określonych odstępach czasu lub specjalne soczewki Hanafy’ego umieszczone przed konwerterami są dostępne w wysokiej klasy aparatach USG „premium”, pozwalając na modyfikację ogniska emitowanej fali i odbieranego echa(1-3). Te bardziej złożone systemy w niektórych aparatach pozwalają na regulację szerokości strefy ogniskowej. Poprawa jakości ogniskowania wiąże się jednak z wyższym kosztem urządzenia.

Ogniskowanie powinno być regulowane na poziomie lub nieco poniżej badanych struktur. Skanowanie cienkich, powierzchownie położonych tkanek (nadgarstek, grzbietowa strona stopy, palce lub palce) wymaga pojedynczego ogniska, ustawionego na najwyższym poziomie. Przy badaniu grubszych warstw tkanek należy dodać kolejne strefy ogniskowe, pozostawiając pierwszą strefę ogniskową na najwyższym poziomie (ryc. 1). Jeśli oceniane mają być głębiej położone tkanki, a obecna jest gruba powierzchowna warstwa tkanki tłuszczowej, najwyższa strefa ogniskowa może być przesunięta do głębszej warstwy.

Podstawowym przetwornikiem stosowanym w MSK USG jest przetwornik typu linear array o średniej częstotliwości 7-8 MHz. Im szersze pasmo przetwornika, tym szerszy zakres jego zastosowań. Przetworniki znajdujące się zwykle w aparatach średniej i wysokiej klasy mają częstotliwość 5-12 MHz, a w urządzeniach niższej klasy – do 10 MHz.

Występowanie grubych warstw tkanek powierzchownych, zwłaszcza grubej warstwy podskórnej tkanki tłuszczowej w obrębie kończyn dolnych lub grubszych mięśni w okolicy barku, wymusza zastosowanie przetwornika liniowego o niższym zakresie częstotliwości (do zastosowań naczyniowych). Można również zastosować głowicę typu convex, typową dla USG jamy brzusznej, o ile ma zakres częstotliwości do 5-6 MHz (ryc. 2). Dodatkowo do skanowania cienkich i małych tkanek położonych powierzchownie (palce rąk i nóg, zwłaszcza u dzieci) pomocny jest mniejszy, hokejowy przetwornik.

Zgodnie z zasadami tworzenia obrazu ultrasonograficznego, aby uzyskać optymalny obraz, kąt padania wiązki insonującej powinien być prostopadły do skanowanych tkanek. Tkanki mięśniowo-szkieletowe często zawierają cienkie, wąskie lub zakrzywione struktury. Prawidłowe ustawienie głowicy jest jednym z kluczowych warunków uniknięcia artefaktów i błędów diagnostycznych. Często prostopadłe ustawienie głowicy jest trudne i wymaga znacznego wysiłku. Podstawową zasadą postępowania z głowicą jest stopniowe przesuwanie jej po skanowanym obszarze z zachowaniem prostopadłej orientacji i unikanie ruchów powodujących jej obrót na boki lub w przód i w tył. Niektóre ultrasonografy posiadają funkcję kierowania wiązką, pozwalającą na poprawę obrazu bez zmiany położenia głowicy. Należy unikać silnego ucisku na tkanki, gdyż w przypadku twardego podłoża kostnego niektóre patologie mogą nie być uwidocznione lub mogą być zniekształcone, a przepływ naczyniowy może być niewidoczny. Z naszego doświadczenia wynika, że najlepiej sprawdza się głowica trzymana jak długopis między kciukiem a palcem wskazującym, z lekko wysuniętym małym palcem i czasami palcem serdecznym. Pozwala to ustabilizować głowicę na skanowanym obszarze i kontrolować siłę nacisku. Podobny sposób trzymania głowicy opisany jest w podręczniku pod redakcją Bianchi i Martinolli(2).

Bezpośrednie przykładanie głowicy do cienkich struktur znajdujących się tuż pod skórą i cienkiej tkanki podskórnej, do nierównych, wystających konturów tkanek prowadzi do powstawania artefaktów na styku skóry i głowicy, a tym samym trudności w obrazowaniu tkanek powierzchownych. W takich warunkach utrudniona może być również ocena dynamiczna. Pomocna jest wówczas ultrasonograficzna podkładka dystansowa (standoff pad), która umożliwia dokładne uwidocznienie skóry właściwej, tkanki podskórnej, powięzi i konturu ścięgna (ryc. 3) oraz ułatwia ocenę dynamiczną. Zastosowanie podkładki typu standoff jest również zalecane w przypadku guzków wystających na zewnątrz oraz w rzadkich sytuacjach, gdy do skanowania tkanek powierzchownych należy użyć głowicy typu convex lub sektorowej. Jest on niezbędny przy skanowaniu przez ranę lub zmiany skórne. Podkładkę standoff stosujemy do badania obszarów o wyraźnie zaznaczonych konturach kostnych (np. kolano, kość młoteczkowa przyśrodkowa i boczna), gdzie prawidłowe ustawienie głowicy jest trudne, a uzyskanie wiarygodnego obrazu czaso- i pracochłonne.

Innym warunkiem prawidłowego wykonania badania ultrasonograficznego jest znajomość zasad tworzenia obrazu ultrasonograficznego, a co za tym idzie wiedza, kiedy obraz może być zniekształcony. Zasady USG MSK są takie same jak w diagnostyce ultrasonograficznej innych narządów. W większości badań stosowane są fale o wysokiej częstotliwości, które z jednej strony pozwalają na uzyskanie wysokiej rozdzielczości przestrzennej, ale z drugiej strony sprzyjają powstawaniu artefaktów i utrudniają uwidocznienie głębiej położonych struktur, zarówno pod względem anatomii, jak i oceny przepływu naczyniowego.

Nowe techniki ultrasonograficzne, takie jak obrazowanie harmoniczne tkanek, obrazowanie złożone (cross beam imaging), sterowanie wiązką i inne uzupełniające oprogramowanie wprowadzane pod różnymi nazwami przez producentów sprzętu, próbują ograniczyć lub wyeliminować niektóre z tych problemów, a przede wszystkim poprawić rozdzielczość kontrastową. Nowe techniki wykorzystujące różnego rodzaju impulsy oraz dedykowane oprogramowanie analizujące powracający sygnał pozwalają na zwiększenie głębokości penetracji bez pogorszenia rozdzielczości osiowej(2,3).

Tradycyjnie artefakty ultrasonograficzne dzieli się na diagnostycznie pomocne i niekorzystne(4,5).

Na liście pomocnych artefaktów ułatwiających postawienie prawidłowej diagnozy znajdują się między innymi:

• cień akustyczny powstający w tylnej części zwapnień,

• wzmocniona transmisja przechodząca często spotykana w głębi struktury wypełnionej płynem,

• artefakt ogona komety w głębi obiektu metalowego lub dużego kawałka szkła.

Cień akustyczny powstaje zwykle w pobliżu silnego reflektora. Klasycznym przykładem jest silne echo (odbicie fali ultradźwiękowej) zwapniałej tkanki (takiej jak kość korowa lub zwapnienie) powodujące powstanie cienia akustycznego (ryc. 4). Cień występujący po silnym echu pozwala na ostateczne rozpoznanie zwapnienia, podczas gdy silne echo nie dające cienia może być związane jedynie z małymi zwapnieniami. Dodatkowo, w tkankach mięśniowo-szkieletowych, cień spowodowany silnym echem może wystąpić po większych ciałach obcych (ryc. 5). Cień może powstać również w głębi większego skupiska gazu (np. w stawie), jednak ze względu na niestabilną strukturę obraz cienia jest również zmienny, przez co artefakt może nie być widoczny (ryc. 6).

Cień akustyczny nie jest objawem rozstrzygającym o obecności zwapnień, gdyż występuje również w wyniku refrakcji (zmiana kierunku rozchodzenia się fali, rozpraszanie ziarna ultradźwiękowego na zakrzywionej, nierównej tkance) i znacznego spadku intensywności echa w tym miejscu. Może to wystąpić w przypadku uszkodzonej i poskręcanej tkanki włóknistej, np. rozerwanego fragmentu więzadła lub ścięgna, w miejscu dużej blizny włóknistej. Warto zwrócić uwagę, że w przeciwieństwie do zwapnień nie widać wówczas ogniska hiperechogenicznego (ryc. 7). Należy również zwrócić uwagę, że stosowanie przetworników o wysokiej częstotliwości/rozdzielczości prowadzi do wzmocnienia tego artefaktu. Dokładna ocena odbić w obszarze cienia pozwala na zróżnicowanie tych zmian i jednoznaczne rozpoznanie zwapnień. Ogólnie należy pamiętać, że nie każdy cień akustyczny jest zgodny z obecnością zwapnień, a brak cienia nie wyklucza obecności małych zwapnień.

Wzmocniona transmisja w głąb struktury wypełnionej płynem występuje z powodu słabego tłumienia fali dźwiękowej w obrębie prostej płynnej, galaretowatej struktury, jak również do pewnego stopnia ugięcia fali na granicy dwóch ośrodków, co skutkuje zlokalizowanym obszarem zwiększonego echa w kierunku tylnym w stosunku do granicy. Fala, która przechodzi głębiej ma wyższą energię i jest silniej odbijana od głębszych warstw tkanek, co skutkuje silniejszym echem w porównaniu z sąsiednimi tkankami. Na podstawie obecności tego artefaktu można z większą pewnością przyjąć, że hipoechogeniczna lub bezechowa zmiana jest zbiorem płynu (ryc. 8). W rzadkich przypadkach wzmocnienie może wystąpić również w tylnej części hipoechogenicznych lub prawie bezechowych ognisk, co wskazuje na obecność bogato unaczynionej, luźnej tkanki miękkiej. Objaw ten jest jednak rzadko spotykany w strukturach mięśniowo-szkieletowych.

Artefakt ogona kości śródręcza występuje zwykle głęboko w pobliżu metalowych przedmiotów(5,6). Może być również widoczny w tylnej części dużego kawałka szkła. Jest on widoczny jako gęste, silne, liniowe odbicia głęboko do powierzchni odbijającej. Intensywność echa zwęża się, stąd kształt ogona komety (Rys. 9). Wizualizacja tego artefaktu zwykle skłania do rozpoznania metalowego obiektu osadzonego w tkance.