Diagnostiska fel i muskuloskeletala ultraljud och hur man undviker dem | SG Web

Under de senaste 20 åren har muskuloskeletalt ultraljud (MSK US) vuxit fram som ett viktigt diagnostiskt verktyg för medicinska specialiteter som ortopedi, idrottsmedicin, reumatologi och andra medicinska områden där man stöter på muskuloskeletala skador. Dess förtjänster består i den breda tillgängligheten, säkerheten, den enkla användningen i olika kliniska miljöer och den stora diagnostiska potentialen, inklusive möjligheten till funktionsbedömning i realtid och omedelbara resultat.

Trots alla dess fördelar och inkluderandet av ultraljudsfynd i ett ökande antal diagnostiska algoritmer bör man komma ihåg att muskuloskeletalt ultraljud inte är någon lätt undersökning att utföra på grund av den komplexa muskuloskeletala anatomin och patofysiologin, inklusive bildvariabilitet som är relaterad till rörelse, som är dess viktigaste kännetecken. En omfattande kunskap om funktionell anatomi är nödvändig för en korrekt funktionsbedömning, som vanligtvis är en integrerad del av MSK US. En annan utmaning är de vanligt förekommande artefakterna, särskilt vid skanning av böjda, ojämna vävnader och små, ytligt belägna sen- och ledstrukturer. Å andra sidan kräver den djupa placeringen av stora muskler och ett tjockt lager fettvävnad att man använder en lågfrekvent transducer, ibland en konvex (kurvlinjär) transducer, som vanligtvis används för bukskanning. Detta resulterar i en förlust av upplösning, särskilt spatial upplösning.

Snabba framsteg inom ultraljudstekniken fortsätter att förbättra bildkvaliteten, bland annat genom att minska artefakter, bredare räckvidd för en enskild transduktors användningsområde och genom att göra utrustningen lättare att använda, vilket minskar den tid som krävs för att lära sig den korrekta skanningstekniken och tillämpa den i det dagliga arbetet.

Som alla avbildningsmodaliteter har ultraljudet fortfarande sina begränsningar och sina unika artefakter, vilket potentiellt kan leda till felaktig diagnostik. Flera faktorer påverkar det korrekta utförandet och tolkningen av MSK US, bland annat:

• kvaliteten på en US-maskin,

• valet av en lämplig transducer,

• korrekta maskininställningar,

• korrekt skanningsteknik, inklusive korrekt positionering av transducern eller användning av en ultraljudsavståndskudde vid behov,

• kunskap om modalitetens möjligheter och begränsningar, inklusive kunskap om typiska artefakter,

• kunskap om normal MSK-anatomi, funktionell MSK-anatomi och MSK-patofysiologi.

Valet av ultraljudsmaskin och transduktorer beror på ekonomiska faktorer och delvis på omfattningen av den utförda undersökningen. De senaste ultraljudsmaskinerna, även de enkla, genererar och bearbetar bredbandiga ultraljudsvågor, har ett stort antal tillämpningar med ett stort urval av transducers. Nästan alla nya maskiner kan användas för grundläggande MSK US. Sonografi med dopplerteknik har blivit ett viktigt verktyg, eftersom det gör det möjligt att visa aktiviteten hos synovialinflammation, bildandet av onormal bindväv på platser där vävnaden läker, inflammatoriska reaktioner och symtom på överanvändning, men det är långt ifrån den enda modalitet som kan upptäcka patologier. Läsionerna kan också ses utan användning av dopplerultraljud, men deras korrekta differentiering kan vara svår eller visa sig omöjlig. En omfattande undersökning med bedömning av blodkärl kräver användning av högkvalitativa maskiner med känsliga doppleralternativ. Grundläggande MSK US kan komplettera den kliniska undersökningen och kan sedan utökas för ytterligare diagnostik med Doppler US, beroende på resultaten av det grundläggande ultraljudet och de kliniska fynden.

Korrekta justeringar av ultraljudsmaskinen gör det möjligt att optimera bilden så att vävnader som ligger på olika djup och subtila ekogenicitetsskillnader blir synliga. Först måste rätt inställningar för en viss typ av undersökning väljas. De flesta tillgängliga apparater har allmänna eller mer detaljerade förinställningar för MSK US, inklusive bildkvalitet, storlek och fokaldjup. Att välja dessa är vanligtvis tillräckligt för att undersökningen ska kunna utföras korrekt. Trots detta kan bilden ibland behöva modifieras för att motsvara sonografens individuella preferenser. Justeringarna omfattar gråskala, dynamiskt omfång, kantförbättringar, gammakurva. Den bild som anpassats till individuella krav kan enkelt sparas i minnet på varje maskin som en individuell förinställning för bildbehandling.

Efter de första inställningarna kan ytterligare optimering av följande funktioner vara nödvändig:

• förstärkning,

• tidsförstärkningskompensation (TGC),

• bränndjup,

• användning av ytterligare bildförbättrande programvara

Nyare ultraljudsmaskiner i mellanklass och toppklass har alla en knapp för automatisk bildoptimering, vilket gör sonografens arbete enklare och snabbare. Ändå är en sådan automatisk inställning inte alltid tillräcklig.

Nästa viktiga steg innebär noggrann justering av ultraljudsstrålens fokus (position, ibland flera bränndjup). Att minska strålens bredd och tjocklek har en dramatisk effekt på den rumsliga och kontrastmässiga upplösningen. De för närvarande använda systemen för dynamisk strålfokusering som innebär alternerande aktivering av olika transducersegment vid givna tidsintervaller eller speciella Hanafy-linser placerade framför omvandlare finns tillgängliga i avancerade ”premium”-US-maskiner, vilket gör det möjligt att ändra fokuset på den utsända vågen och det mottagna ekot(1-3). Dessa mer komplexa system i vissa maskiner gör det möjligt att justera fokalzonens bredd. Den förbättrade fokuseringskvaliteten är dock kopplad till den högre kostnaden för apparaten.

Fokuseringen bör justeras i nivå med eller något under de undersökta strukturerna. Skanning av tunna, ytligt belägna vävnader (handled, fotens dorsala sida, fingrar eller tår) kräver ett enda fokus som justeras på den högsta nivån. Vid undersökning av tjockare vävnadslager bör ytterligare fokuszoner läggas till, varvid den första fokuszonen ska ligga på den översta nivån (fig. 1). Om djupare belägna vävnader ska utvärderas och det finns ett tjockt ytligt lager fettvävnad kan den översta fokuszonen flyttas till ett djupare lager.

Den grundläggande transducer som används vid MSK US är en linjär array-transducer med en genomsnittsfrekvens på 7-8 MHz. Ju bredare band transducern har, desto bredare är dess tillämpningsområde. Transducers som typiskt ingår i medel- och avancerade maskiner har en frekvens på 5-12 MHz, medan de i avancerade apparater har en frekvens på upp till 10 MHz.

Närvaron av tjocka lager av ytliga vävnader, särskilt ett tjockt lager av subkutan fettvävnad i de nedre extremiteterna eller tjockare muskler i axelregionen, gör det nödvändigt att använda en linjär transducer med ett lägre frekvensområde (för vaskulära tillämpningar). En konvex transducer, som vanligtvis används för ultraljud i buken, kan också användas så länge den har ett frekvensområde på upp till 5-6 MHz (fig. 2). För skanning av tunna och små vävnader som ligger ytligt (fingrar och tår, särskilt hos barn) är dessutom en mindre transducer med hockeystav till hjälp.

Enligt principerna för bildbildning med ultraljud bör den insonerande strålens vinkel vara vinkelrät mot de skannade vävnaderna för en optimal bild. Muskuloskeletala vävnader innehåller ofta tunna, smala eller böjda strukturer. Korrekt positionering av transduktorn är en av de viktigaste förutsättningarna för att undvika artefakter och diagnostiska fel. Ofta är det en utmaning att placera transducern vinkelrätt och kräver stora ansträngningar. Den primära principen för hantering av transduktorn är att flytta den gradvis över ett skannat område samtidigt som den behåller sin vinkelräta orientering och undviker alla rörelser som resulterar i att den roterar åt sidorna eller fram och tillbaka. Vissa ultraljudsmaskiner har en strålstyrningsfunktion som gör det möjligt att förbättra bilden utan att ändra sondens position. Man bör undvika att utöva starkt tryck på vävnader, eftersom det vid hård benbakgrund kan hända att vissa patologier inte visualiseras eller förvrängs och att kärlflödet inte syns. Enligt vår erfarenhet fungerar transducern som hålls som en penna mellan tummen och pekfingret, med ett något utskjutande lillfinger och ibland ringfinger bäst. Detta gör det möjligt att stabilisera givaren på det skannade området och att kontrollera tryckstyrkan. Ett liknande sätt att hålla givaren beskrivs i läroboken redigerad av Bianchi och Martinolli(2).

Direkt applicering av sonden på de tunna strukturerna strax under huden och den tunna subkutana vävnaden, på ojämna, utskjutande vävnadskonturer leder till artefakter vid gränssnittet mellan huden och givaren, och därmed till svårigheter vid avbildning av ytliga vävnader. Dynamisk utvärdering kan också vara svår under sådana omständigheter. Då är det användbart att använda en ultrasound standoff pad som gör det möjligt att exakt visualisera dermis, subkutan vävnad, fascia och senors konturer (fig. 3) och som underlättar den dynamiska utvärderingen. Användningen av en standoff-pad rekommenderas också när det gäller utåtriktade knölar och i de sällsynta fall då en konvex eller sektortransducer måste användas för att skanna ytliga vävnader. Den är oumbärlig vid skanning genom ett sår eller hudförändringar. Vi har använt en standoff-pad för att undersöka områden med tydligt uttalade benkonturer (t.ex. knäet eller den mediala och laterala malleolus), där det är svårt att placera transducern korrekt och där det är tids- och arbetskrävande att få en tillförlitlig bild.

En annan förutsättning för korrekt utförande av ultraljud är kunskapen om principerna för bildbildning med ultraljud, och därmed kunskapen om när bilden kan vara förvrängd. Principerna för MSK US, är desamma som vid ultraljudsdiagnostik av andra organ. Vid de flesta undersökningar används högfrekventa vågor, vilket å ena sidan ger en hög rumslig upplösning, men å andra sidan underlättar artefakter och försvårar visualiseringen av djupare belägna strukturer, både när det gäller anatomi och utvärdering av kärlflödet.

Nyare ultraljudstekniker, t.ex. vävnadsharmonisk avbildning, sammansatt avbildning (cross beam imaging), strålstyrning och andra kompletterande programvaror som införts av utrustningstillverkarna under olika namn, försöker att begränsa eller eliminera en del av dessa problem och framför allt förbättra kontrastupplösningen. Nya tekniker som använder olika typer av impulser och särskild programvara som analyserar den återkommande signalen gör det möjligt att öka penetrationsdjupet utan att äventyra den axiella upplösningen(2,3).

Traditionellt sett delas ultraljudsartefakter in i diagnostiskt användbara och negativa(4,5).

Listan över hjälpsamma artefakter som underlättar en korrekt diagnos omfattar följande:

• En akustisk skugga som uppstår posteriort till förkalkningar,

• förstärkt genomgångsöverföring som vanligen påträffas djupt intill en vätskefylld struktur,

• kometthalsartefakt djupt intill ett metalliskt objekt eller stor glasbit.

En akustisk skugga uppstår vanligtvis djupt mot en stark reflektor. Ett klassiskt exempel är det starka ekot (ultraljudsvågsreflektion) från en förkalkad vävnad (t.ex. kortikalt ben eller förkalkning) som ger upphov till en akustisk skugga (fig. 4). En skugga bakom ett starkt eko möjliggör en definitiv diagnos av förkalkning, medan ett starkt eko som inte ger upphov till en skugga endast kan vara förknippat med små förkalkningar. I muskuloskeletala vävnader kan en skugga som orsakas av ett starkt eko dessutom uppträda posteriört till större främmande kroppar (fig. 5). Skuggan kan också bildas djupt intill en större gasansamling (t.ex. i leden), men på grund av dess instabila struktur är skuggans bild också varierande, och som sådan är artefakten kanske inte synlig (Fig. 6).

En akustisk skugga är inte ett avgörande symtom för förekomst av förkalkningar, eftersom den också förekommer som ett resultat av refraktion (en förändring av vågutbredningens riktning, spridning av ultraljudsbönan på en böjd, ojämn vävnad) och en betydande minskning av ekointensiteten på denna plats. Det kan förekomma vid skadad och krökt fibrös vävnad, t.ex. en riven bit av ligament eller sena, på platsen för ett stort fibröst ärr. Det är värt att notera att i motsats till förkalkningar syns då inget hyperechoiskt fokus (fig. 7). Det bör också noteras att användningen av transducers med hög frekvens/upplösning leder till en förstärkning av denna artefakt. En noggrann bedömning av reflektioner i skuggans område gör det möjligt att differentiera dessa lesioner och ställa en slutgiltig kalkdiagnos. Man bör dock komma ihåg att inte alla akustiska skuggor är förenliga med förekomsten av förkalkning, och avsaknaden av en skugga utesluter inte förekomsten av små förkalkningar.

Refraktion uppstår vid gränssnittet mellan två medier med olika ultraljudsutbredningshastigheter, t.ex. fettvävnad och muskler. Vågriktningen ändras när den passerar från ett medium till ett annat, vilket gör att lesioner djupt intill gränssnittet verkar förskjutna. Artefakten övervinns delvis genom att ständigt hålla transduktorn i ett vinkelrätt läge mot de undersökta strukturerna. I vissa, nyaste maskiner är det möjligt att beräkna de korrekta värdena för ultraljudets våghastighet och korrigera bilden genom att införliva mätningarna.

Reverberationer ses när ultraljudsstrålen möter två starka parallella reflektorer och reflekteras fram och tillbaka mellan dem, och tar olika lång tid på sig för att återvända till transduktorn. Det är en av orsakerna till att linjära ekon bildas i vätskefyllda strukturer, bakre delen av en benkontur eller en spegelbild (fig. 12). I muskuloskeletala vävnader uppstår denna effekt typiskt på grund av närvaron av en krökt kortikal benvävnad som starkt reflekterar ultraljudet.

Ultraljudsstrålens bredd eller volymgenomsnittsartefakter, inträffar när maskinen registrerar ekon från en viss vävnadsvolym beroende på transduktorns utformning och tjockleken på de undersökta vävnaderna. Om den skannade strukturen är mindre än strålens bredd erhålls dess bild från de ekon som reflekteras från strukturen och de angränsande vävnaderna. Detta kan leda till att en skugga bakom en liten förkalkning elimineras, att ekot visas i en vätskefylld struktur eller att vävnadsavvikelser visas. De senaste ultraljudsapparaterna har ytterligare möjlighet att fokusera US-strålen i dess tvärplan (smalna av strålen) för att minska denna effekt.

I ultraljudsbilder, särskilt MSK US, kan olika normala vävnader och patologiska tillstånd se likadana ut, vilket kräver adekvat differentiell utredning. Sådana bilder omfattar anekoiska och hypoekoiska foci och utrymmen som kan representera följande vävnader och lesioner:

• hyalint brosk;

• olika vätskefyllda strukturer, t.ex. synovialbursa, vätskefylld slida, hematom, cysta, infekterad vätska (purulent);

• inflammatoriska fynd, ödem;

• mucoid eller hyalin mjukdelsdegeneration på skadeplatsen;

• nekrotisk vävnad;

• inflammatoriska lesioner med ökad vaskularitet, som omfattar e.

• angiofibroblastisk hyperplasi;

• kompakt fibrös ärrvävnad med ett oregelbundet mönster av tjocka kollagenfibrer som kraftigt sprider ultraljudsvågen.

Det första steget i den differentialdiagnostiska utredningen innebär att man identifierar strukturens lokalisering, t.ex. brosk ytligt i förhållande till benkonturen eller vätskeskiktet i en synovialfördjupning, bursa eller slida. Anechoisk fokus som ses på skadeplatsen kan överensstämma med en vätskefylld struktur av olika typer, liksom en hel rad degenerativa foci. Ett enkelt kompressionstest hjälper till att ytterligare skilja mellan vätskefyllda strukturer och andra skador. När tryck appliceras med transducern ändrar de vätskefyllda strukturerna form, och vätskan ändrar ibland plats eller försvinner helt från synfältet. Testet kan dock bli negativt om vätskeansamlingen har ett högt tryck och formförändringen kanske bara är mycket liten. För att skilja en struktur fylld med högtrycksvätska från andra lesioner kan doppleralternativet användas, eftersom det visar vätskefluktuationer. Det vätskefyllda området kommer att fyllas med färg, dopplersignal (bild av vätskerörelse), särskilt när trycket släpper (fig. 13).

Kompressionstestet hjälper också till att särskilja mjukare bindväv (mukoid degeneration, nekros, granulationsvävnad), som är något komprimerbar och plattas ut vid tryck, i motsats till styva, icke-komprimerbara oregelbundna ärr som består av kollagenfibrer, eller degenerativa hyalina lesioner.

Färg- eller kraftdoppleralternativet bör användas som nästa steg i det diagnostiska arbetet. Närvaron av ett kärlnätverk inom lesionen gör det möjligt att differentiera inflammatoriska lesioner och utvärdera den inflammatoriska aktiviteten (fig. 14) samt att identifiera onormalt läkande lesioner med anamnes på trauma eller kronisk mekanisk överanvändning (fig. 15 A)(8). När förekomsten av sådana lesioner misstänks bör ett känsligt doppleralternativ användas.

Avbildning av blodkärl i muskuloskeletala systemet syftar till att identifiera ökad vaskularisering av vävnad (hyperemi) eller eventuella vaskulära patologier, det vill säga att ta reda på om blodkärl är synliga, hur många de är och var de är placerade. Det är nödvändigt att försöka visualisera även de minsta kärlen i de minsta strukturerna, till exempel nerverna. För att söka efter några få, små kärl kräver dopplerläget därför maximal förstärkning på nivån för små rörelseartefakter. Den korrekta tekniken kräver korrekt immobilisering av transducern utan att vävnaderna komprimeras (fig. 15 B). Artefakter visar sig vanligtvis som slumpmässiga färgblinkningar; i närheten av större kärl kan perivaskulär vävnadspulsering upptäckas.

Det är viktigt att undersökarna är medvetna om DEN tekniska kapaciteten hos den utrustning de använder(8,9). Nya ”premium”-ultraljudsmaskiner har ytterligare alternativ som förbättrar känsligheten för detektion av kärlflödet i små kärl. Man bör komma ihåg att trots dessa tilläggsfunktioner minskar känsligheten avsevärt med det ökande djupet på de skannade vävnaderna. En lågfrekvent transducer, t.ex. en konvex transducer, ger ett ökat penetrationsdjup, men det är inte alltid tillräckligt för att utesluta förekomsten av små kärl. Det bör också noteras att förekomsten av ökad, onormal kärlbildning inte nödvändigtvis är förenlig med en diagnos av ett inflammatoriskt tillstånd. Bedömningen kräver en noggrann analys av vävnadsmorfologin (2D-bild), kärlens placering och de kliniska uppgifterna. Förutom inflammatoriska tillstånd finns ökad vaskularitet i tidiga stadier av en normal läkningsprocess, vid fibroangioblastisk hyperplasi(10), vid nervkompressionssyndrom(11), tumörer och vaskulära missbildningar(12).

Som helhet betraktat är sonografi av muskuloskeletala systemet en mycket känslig undersökning, som gör det möjligt att visualisera även mycket små lesioner i muskuloskeletala vävnader. Samtidigt har bilden av de visualiserade lesionerna ofta låg specificitet. Flera faktorer påverkar en korrekt US-diagnostik. Förutom att förstå MSK US-principerna, dra full nytta av dess tekniska möjligheter och känna till de fallgropar som diskuterats ovan, finns det ett behov av en tillförlitlig korrelation av ultraljudsfynden med de kliniska symtomen och resultaten av ytterligare tester vid behov. Alla dessa faktorer tillsammans garanterar en omfattande tolkning av de symtom som hittas på ultraljud.