Автори: Małgorzata Serafin-Król та Artur Maliborski
Вступ
У статті розглядаються основні проблеми, пов’язані з принципами правильної методики УЗД опорно-рухового апарату (ОРА). Приділено увагу всім найважливішим аспектам правильної діагностики м’яких тканин ОДА, в тому числі налаштуванню обладнання, використанню останніх інновацій в програмному забезпеченні для обробки зображень, а також правильному позиціонуванню датчика. Було наголошено на важливості основоположних принципів УЗД ОДА, що забезпечують хорошу якість зображення і обмежують появу артефактів. Були обговорені нетипові ультразвукові результати, що призводять до неправильної діагностики даних патологічних станів.
Безліч чинників впливають на правильну роботу і інтерпретацію результатів, в тому числі:
- якість апарату,
- вибір відповідного датчика,
- правильні настройки сканера,
- правильна техніка сканування, в тому числі правильне розташування датчика або використання ультразвукової підставки, якщо необхідно,
- знання можливостей і обмежень модальності, включаючи знання типових артефактів,
- знання нормальної анатомії ОРА, функціональної анатомії і патофізіології ОРА.
Правильні налаштування ультразвукового апарату дозволяють оптимізувати зображення в такий спосіб, щоб було видно тканини, розташовані на різних глибинах, і невеликі відмінності в ехогенності. По-перше, необхідно вибрати правильні налаштування для даного типу дослідження. Більшість доступних пристроїв мають загальні або більш докладні попередні налаштування для УЗД ОРА, включаючи якість зображень, розмір і глибину фокусування. Їх вибору зазвичай досить, щоб правильно виконати сканування. Проте, зображення може іноді вимагати змін, щоб відповідати індивідуальним перевагам лікаря. Коригування включають в себе шкалу сірого, динамічний діапазон, посилення країв, криву гами. Зображення, адаптоване до індивідуальних вимог, може бути легко збережено в пам’яті кожного пристрою в порядку індивідуальної попереднього налаштування зображення.
Всі сучасні ультразвукові апарати середнього та експертного класу оснащені кнопкою автоматичної оптимізації зображення, що спрощує і прискорює роботу. Проте, такої автоматичної настройки не завжди достатньо.
Наступний важливий крок включає в себе ретельну настройку фокусування ультразвукового променя (положення, іноді кілька глибин фокусування). Зменшення ширини і товщини променя робить істотний вплив на просторовий і контрастний дозвіл. Використовувані в даний час системи динамічної фокусування променя, що включають поперемінно активацію різних сегментів датчика через задані проміжки часу або спеціальні лінзи, розміщені перед датчиками, доступні в високопродуктивних «преміальних» апаратах.
Фокус слід відрегулювати на рівні або трохи нижче досліджуваних структур. Сканування тонких, розташованих на поверхні тканин (зап’ястя, дорсальная сторона стопи, пальці рук або ніг) вимагає єдиного фокусування, налаштованого на найвищому рівні. При дослідженні більш товстих шарів тканин слід додати додаткові фокальні зони, залишаючи першу фокальную зону на самому верхньому рівні (зобр. 1). Якщо необхідно оцінити тканини, розташовані глибше, і при цьому є товстий поверхневий шар жирової тканини, то верхня фокальна зона може бути переміщена в більш глибокий шар.
Зображення 1: Вплив установки глибини фокуса (стрілка) на зображення тканин, розташованих на різних глибинах. Серединний нерв (MN) в нижній третині передпліччя, між flexor digitorum superficialis і flexor digitorum profundus: A. фокальна точка встановлена низько, структура нерва і розташовані на поверхні м’язи менш помітні; B. зміщення його фокусної точки призводить до кращої візуалізації нерва і розташованих на поверхні тканин
Основний датчик, який використовується при УЗД ОРА, являє собою лінійний датчик середньої частоти 7-8 МГц. Чим ширше смуга датчика, тим ширше область його застосування. Датчики, що зазвичай включаються в сканери середнього і високого класу, мають частоту 5-12 МГц, в той час як в пристроях початкового класу – до 10 МГц.
Наявність товстих шарів поверхневих тканин, особливо товстого шару підшкірної жирової тканини в нижніх кінцівках або більш товстих м’язів в області плеча, вимагає використання лінійного датчика з більш низьким частотним діапазоном (для судинних застосувань). Конвексний датчик, що часто використовується для УЗД черевної порожнини, також може використовуватися за умови, що він має діапазон частот до 5-6 МГц (зобр. 2). Крім того, для сканування тонких і дрібних тканин, розташованих на поверхні (пальці рук і ніг, особливо у дітей), корисний менший датчик в формі хокейної ключки.
Зображення 2: Сонограмма задньої хрестоподібної зв’язки у пацієнта з товстим шаром тканин підколінної ямки: A. лінійний датчик 3-9 МГц, дуже слабкий промінь УЗД, недіагностичне зображення; B. 3-6 МГц конвексний датчик, зображення тієї ж області, задня хрестоподібна зв’язка і розташовані ззаду тканини краще видно.
Відповідно до принципів формування ультразвукового зображення кут променя повинен бути перпендикулярний до скануючих тканин для оптимального зображення. Кістково-м’язові тканини часто включають в себе тонкі, вузькі або вигнуті структури. Правильне розташування датчика є однією з основних передумов для запобігання появи артефактів і діагностичних помилок. Часто перпендикулярне позиціонування датчика є складним завданням, що вимагає значних зусиль. Основним принципом роботи з датчиком є його поступове переміщення по області, що сканується, зберігаючи при цьому його перпендикулярну орієнтацію, і уникаючи будь-яких рухів, що призводять до його обертання в сторони або назад і вперед. Слід уникати сильного тиску на тканини, так як в разі твердого кісткового фону деякі патології можуть не візуалізуватись або можуть бути перекручені, а кровотік може бути не видно.
Безпосереднє застосування датчика на тонкі структури, розташовані безпосередньо під шкірою і тонкою підшкірною тканиною, на нерівні, виступаючі контури тканини призводить до появи артефактів на кордоні розділу шкіри і датчика, отже, виникають труднощі при візуалізації поверхневих тканин. Динамічна оцінка також може бути утруднена при таких обставинах. У цьому випадку корисно використовувати ультразвукову прокладку, що дозволяє точно візуалізувати контур дерми, підшкірної клітковини, фасції і сухожилля (зобр. 3), а також полегшує динамічну оцінку. Ми використовували опорну подушку для дослідження областей з чітко вираженими контурами кістки (наприклад, колінна або медіальної і латеральної кісточок), де правильне розташування датчика утруднено, а отримання надійного зображення вимагає часу і зусиль.
Зображення 3: Сонограма дорсального боку зап’ястя, поперечна площина: А. без ультразвукової відхиляючої накладки; В. з ультразвуковою накладкою.
Ще однією умовою правильної роботи ультразвуку є знання принципів формування ультразвукового зображення і, отже, знання того, коли зображення може бути спотворено. Принципи криптографічного захисту інформації ОДА, ті ж, що і при ультразвукової діагностики інших органів. Для більшості досліджень використовуються високочастотні хвилі, які, з одного боку, допускають високу просторову роздільну здатність, а з іншого – полегшують поява артефактів і перешкоджають візуалізації глибших структур як з точки зору анатомії, так і оцінки кровотоку.
Сучасні ультразвукові методи, такі як тканинна гармонійна візуалізація, складова візуалізація (перехресна візуалізація), управління променем і інше додаткове програмне забезпечення, представлене під різними назвами виробниками обладнання, намагаються обмежити або усунути деякі з цих проблем і в першу чергу поліпшити контрастний дозвіл. Нові методи, які використовують різні типи імпульсів і спеціалізоване програмне забезпечення, що аналізує повернувшийся сигнал, дозволяють збільшити глибину проникнення без шкоди для осьового дозволу.
Традиційно ультразвукові артефакти діляться на діагностично корисні і несприятливі.
Список корисних артефактів, що полегшують правильний діагноз, включає наступне:
- акустична тінь, яка виникає після кальцифікації,
- посилена наскрізна передача, зазвичай зустрічається глибоко в заповненій рідиною структурі,
- артефакт “хвіст комети” – глибоко металевий предмет або великий шматок скла.
Акустична тінь зазвичай виникає глибоко. Класичним прикладом є сильний сигнал (відображення ультразвукової хвилі) кальцифікованими тканини (такий як кортикальна кістка або кальцифікація), що створює акустичну тінь (зобр. 4). Крім того, в кістково-м’язовій тканині тінь, викликана сильним сигналом, може виникати позаду великих сторонніх тіл (рис. 5). Тінь також може формуватися глибоко до більшого скупчення газу (наприклад, в суглобі), однак через свою нестабільної структури зображення тіні також є змінним, і як такий артефакт може бути не видно (зобр. 6).
Зображення 4: Плечовий суглоб, надостні м’язи сухожилля. Характерне зображення кальцифікації в сухожиллях в вигляді сильного сигналу і акустичної тіні (стрілка). ACR – акроміон, SS – сухожилля надостних м’язів.
Зображення 5: Сильний сигнал, що генерується чужорідним тілом – осколок, в паховій області, поблизу тазостегнового суглоба, аналогічно кальцифікації (стрілка). В – шматок кулі, IL – клубова кістка.
Зображення 6: Сильний сигнал, що генерується газом (G) в колінному суглобі по контуру виростка стегна (C) з ревербераціями та нерегулярною тінню (стрілка).
Акустична тінь не є незаперечним симптомом наявності кальцифікація, оскільки вона також виникає в результаті рефракції (зміна напрямку поширення хвилі) і значного зниження інтенсивності ехо-сигналу. Це може статися в разі пошкодженої і скрученої волокнистої тканини, такої як розірваний шматок зв’язки або сухожилля, в місці розташування великого фіброзного рубця. Варто відзначити, що на відміну від кальцифікації гіперехогенний фокус не видно (зобр. 7). Слід також зазначити, що використання датчика високої частоти призводить до посилення цього артефакту. Ретельна оцінка відображень в області тіні дозволяє диференціювати ці ушкодження і поставити остаточний діагноз кальцифікації. В цілому, слід пам’ятати, що не кожна акустична тінь відповідає присутності кальцифікації, і відсутність тіні не виключає наявності невеликих кальцифікація.
Зображення 7: Акустична тінь (стрілка) рубця в результаті часткового розриву м’язів. Волокнистий рубець (B) без сильного ехосигналу.
Підвищена наскрізна передача глибоко в заповнену рідиною структуру відбувається через слабке затухання звукової хвилі в простій рідкій, гелеподібній структурі, а також в деякій мірі вигин хвилі на межі розділу двох середовищ, що призводить до локалізованої області підвищеного ехосигналу ззаду. Хвиля, яка проходить глибше, має більш високу енергію і більш сильно відбивається від більш глибоких шарів тканини, що призводить до сильнішого сигналу в порівнянні з сусідніми тканинами. На підставі наявності цього артефакту можна з більшою впевненістю припустити, що гіпоехогенне або безехогенне пошкодження являє собою збір рідини (зобр. 8).
Зображення 8: Зображення посиленого сигналу з заповненою рідиною структурою (стрілка), видимої глибоко в невеликій желатиновой кісті, розташованої поруч з сухожиллям flexor digitorum.
Артефакт “хвоста комети” зазвичай виникає при наявності металевого об’єкта. Він може також бути помічений позаду великого шматка скла. Він візуалізується як щільні, сильні лінійні відображення. Інтенсивність сигналу звужується, тому форма виглядає як хвіст комети (зобр. 9).
Зображення 9: Фіксація гвинта (S) в плечовій кістці. Артефакт хвоста комети спрямований до металевого предмету (стрілка).
Діагностично несприятливі артефакти включають в себе:
- широку тінь глибоко в кальцинованій структурі, накладеній на задні тканини;
- бокове (крайове) затінення;
- анізотропію;
- реверберації;
- артефакт ширини променя.
Навіть якщо затінення позаду кальцифікації корисно, тінь, коли вона занадто велика, може покривати тканини, розташовані під нею, що ускладнює візуалізацію структур, таких як тканини в суглобі.
Бічні тіні утворюються на бічних сторонах вигнутих (закруглених) структур, де немає великих відмінностей в акустичному імпедансі на кордоні розділу тканин, але кут огляду майже відповідає кривизні тканини або відрізняється від 90 °. Бічна тінь може покривати або іноді імітувати невеликі ураження в сухожильних або паратенонових оболонках або пошкодження після травм. У сумнівних випадках датчик повинен переміщатися по області, змінюючи кут візуалізації, щоб перевірити, чи залишаться пошкодження видимими (зобр. 10).
Зображення 10: Бічна тінь (стрілки) поряд з ахіловим сухожиллям (Т): A. перпендикулярне розташування датчика; В. Похиле позиціонування датчика, зменшення тіні.
Анізотропний ефект при ультразвуковому дослідженні полягає в тому, що тканини демонструють аномальну ехогенність, зазвичай це втрата ехогенності, через похилий кут візуалізації, що свідчить про наявність патологічного стану. У кістково-м’язовій системі цей симптом часто зустрічається, що може привести до неправильної діагностики. Структури, найбільш порушені анізотропією, є сухожиллями і м’язами. Невелике обертання датчика без зміни напрямку його прилягання до поверхні призводить до різкого зниження ехогенності сухожиль або м’язів. Цей артефакт виражений на вигнутих виступах сухожиль і зв’язок (зобр 11). Анізотропія нервів – схожий, але менш інтенсивний ефект. У м’язах також можна побачити артефакти у вигляді гіперехогенних вогнищ, що імітують набряклі або запальні ураження. Щоб повністю подолати анізотропію, датчик повинен знаходитися в строго перпендикулярному положенні щодо даної анатомії, і потенційне ураження повинно бути виключено або підтверджено в другій, перпендикулярній площині. Пам’ятайте про анізотропію, особливо тому, що вона не повністю усунена коригуючим програмним забезпеченням.
Зображення 11: Пов’язаний з анізотропією артефакт, що спостерігається в місці прикріплення сухожилля чотириголового м’яза стегна (T) до основи надколінка (P).
Рефракція відбувається на кордоні розділу двох середовищ з різними швидкостями поширення ультразвуку, таких як жирова тканина і м’яз. Напрямок хвилі змінюється при переході від одного середовища до іншого, в результаті чого глибокі пошкодження на кордоні розділу здаються зміщеними. Артефакт частково долається шляхом постійного утримання датчика в перпендикулярному положенні до досліджуваних структур.
Реверберації видно, коли ультразвуковий промінь стикається з двома сильними паралельними середовищами і відбивається між ними, повертаючись до датчика протягом різного часу. Це є однією з причин формування лінійних ехосигналів в заповнених рідиною структурах, розташованих позаду контуру кістки, або в дзеркальному відображенні (зобр. 12). У кістково-м’язової тканини цей ефект зазвичай виникає через наявність вигнутої кортикальної кісткової тканини, що сильно відбиває ультразвук.
Зображення 12: Дзеркальне відображення артефакту поруч з передньою стороною гомілки (TIB). Поверхнева по контуру кістки посттравматична гематома (HEM) видна в підшкірній клітковині. Гіпоехогенне вогнище, видиме глибоко в контурі кістки, являє собою артефакт дзеркального відображення (стрілка), що імітує патологічний стан в кістки.
Артефакти зменшення ширини або обсягу ультразвукового променя виникають, коли апарат реєструє ехо-сигнали від заданого обсягу тканини в залежності від конструкції датчика і товщини досліджуваних тканин. Якщо сканована структура менше ширини променя, його зображення виходить з відбитих сигналів від структури і сусідніх тканин. Це може привести до видалення тіні позаду невеликої кальцифікації, відображенню сигналу всередині заповненої рідиною структури або появи аномалій тканини.
Такі зображення включають безехові і гіпоехогенні вогнища і простори, які можуть представляти такі тканини і ураження:
- гіалінові хрящі;
- різні заповнені рідиною структури;
- запальні вогнища, набряки;
- слизова або гіалиіова дегенерація м’яких тканин в місці пошкодження;
- некротична тканина;
- запальні ураження з підвищеною васкулярністю;
- ангіофібробластична гіперплазія;
- компактна фіброзна рубцева тканина з нерегулярним малюнком з товстих колагенових волокон, сильно розсіюючих ультразвукову хвилю.
Перший етап диференціальної обробки включає в себе визначення місця розташування структури щодо хряща, поверхневого до контуру кістки або шару рідини. Безехогенне вогнище, яке спостерігається в місці пошкодження, може відповідати заповненій рідиною структурі різних типів, а також цілій низці дегенеративних вогнищ. Простий тест з тиском допомагає додатково розрізняти заповнені рідиною структури та інші ушкодження. Коли до датчика прикладається тиск, заповнені рідиною структури змінюють форму, при цьому рідина іноді змінює місце розташування або зовсім зникає з поля зору. Щоб відрізнити конструкцію, заповнену рідиною під високим тиском, від інших пошкоджень, можна використовувати доплерографію (зобр. 13).
Зображення 13: Додатковий симптом, який полегшує диференціювання заповнених рідиною структур при двозначних знахідках: A. типова заповнена рідиною структура в підколінній ямці; B. симптом флуктуації, показаний опцією доплера.
Тест з тиском також допомагає розрізнити більш м’яку сполучну тканину (дегенерація слизової оболонки, некроз, грануляційна тканина), яка кілька стискається і згладжується під тиском, на відміну від жорстких, нестискуваних рубців, що складаються з колагенових волокон, або дегенеративних гіалінових уражень.
Як наступний крок діагностичної процедури слід використовувати колірний або енергетичний доплерівський режим. Наявність судинної мережі всередині ураження дозволяє диференціювати запальні ураження і оцінювати запальну активність (зобр. 14), а також виявляти ураження, що аномально загоюються з історією травми або хронічним механічним перенапруженням (зобр. 15).
Зображення 14: П’ястно-фаланговий суглоб: A. потовщена суглобова капсула з гіпоехогенним набряком синовіальної оболонки (стрілки); B. Енергетичне доплерівське сканування показало численні судини, відповідні високоактивним запальним ураженням (ступінь васкуляризації 3 ступеня).
Зображення 15: Ентезопатія в місці кріплення зв’язки надколінка, ураження з історією надмірного травмування у професійного спортсмена: A. Енергетичний доплер показує множинні судини, що відповідають аномальному загоєнню з ангіофібробластичною гіперплазію; B. судини не видно, коли здійснюється більш сильний тиск.
Візуалізація кровоносних судин, опорно-рухового апарату спрямована на виявлення підвищеної васкуляризації тканин (гіперемія) або будь-яких судинних патологій. Артефакти зазвичай відображаються у вигляді випадкових колірних спалахів; в околиці більших судин може бути виявлена пульсація периваскулярних тканин.
Слід також зазначити, що наявність підвищеної аномальної судинності системи не обов’язково узгоджується з діагнозом запального стану. Оцінка вимагає ретельного аналізу морфології тканини (2D зображення), місця розташування судини і клінічних даних. Крім запальних станів, підвищена васкуляризація виявляється на ранніх стадіях нормального процесу загоєння, при фіброангіобластичній гіперплазії, при синдромі здавлення нервів, пухлинах і судинних мальформаціях.
