概要

健常者と負傷した上腕三頭筋の形態の測定

Published: October 27, 2023
doi:

概要

超音波画像診断は、臨床および研究の現場でよりアクセスしやすくなっており、一貫したプロトコルは、研究間の比較や臨床解釈に有益です。超音波評価のためのこのプロトコルは、健康な腱、腱障害、および破裂した腱のアキレス腱の形態を評価するための有効で信頼性の高い方法です。

Abstract

アキレス腱の損傷は生涯を通じて発生し、生活の質と全体的な健康に悪影響を与える可能性があります。アキレス腱障害は、一般に、紡錘状腱の肥厚、血管新生、および間質性腱変性に関連する酷使損傷として分類されます。現在の文献では、これらの構造変化は、症状と身体活動レベルの低下、および長期的には症状と下肢機能に関連していることが示唆されています。外科的および非外科的に管理されたアキレス腱断裂は、腱断面積 (CSA) の増加とアキレス腱の延長をもたらします。CSAが大きいほど機能が肯定的に予測されるのに対し、腱の延長が増加するとアキレス腱断裂後の機能が低下すると予測されるため、どちらの構造的転帰も臨床的な意味合いを持っています。アキレス腱の損傷に関連する構造変化が損傷の重症度と損傷の回復の両方に関連していることを考えると、アキレス腱の構造を確実かつ正確に定量化できることが重要です。Silbernagel のグループは、上腕三頭筋、腱、筋、および腱の構造を効率的に評価するための有効で信頼性の高い方法を確立しました。このプロトコルでは、Bモード筋骨格超音波イメージングを使用して、アキレス腱の厚さとCSA、ヒラメ筋の厚さ、および追加の所見(石灰化と滑液包炎)の存在を含む上腕三頭筋の楼骨構造を測定します。Bモード拡張視野は、アキレス腱の長さと腓腹筋の解剖学的CSAを測定するために使用されます。最後に、パワードップラーを使用して腱内新生血管を特定します。上腕三頭筋の腱構造の定量化により、健康な人やアキレス腱損傷者の運動や治療に対する手足間の比較や、運動や治療に対する縦方向の変化を比較することができます。このプロトコルは、これまで多くの調査研究で使用されており、腱の構造と損傷の発症、重症度、および回復との関係を理解する上で価値があることが証明されています。超音波装置がより手頃な価格で携帯可能になるにつれて、このプロトコルは、その迅速かつ効率的な方法を考えると、臨床ツールとして有望であることが証明されています。

Introduction

アキレス腱は、腓腹筋とヒラメ筋の筋腱接合部に由来し、後踵骨に挿入されます。アキレス腱は、主に密集して組織化されたコラーゲン組織で構成されており、引張強度を最大化するために階層的に配置されています1。アキレス腱は、重い力に耐える能力があるにもかかわらず、生涯を通じていくつかの種類の怪我をする可能性があります。アキレス腱障害やアキレス腱断裂などのこれらの損傷は、しばしば上腕三頭筋スラエと周囲の組織の構造の変化を伴います。アキレス腱症では、患者はしばしば紡錘状腱肥厚、腱炎、コラーゲン分解、および血管および神経組織が腱に増殖するプロセスである血管新生を示します2。さらに、アキレス腱障害に関連する病理学的変化には、傍腱炎、腱内および/または腱内石灰化、および滑液包炎が含まれます 2,3。アキレス腱断裂後、治療に関係なく、構造変化がよく発生し、アキレス腱の肥厚と腱長の増加が含まれます4,5。さらに、上腕三頭筋筋萎縮などの筋肉の変化も、一般的にアキレス腱の損傷に関連しています5,6

上腕三頭筋と周囲の組織構造を評価する能力は、症状、機能、および予後4,7,8,9に関連することが知られている構造的完全性、組織の質、およびサイズに関する貴重な洞察を提供します。超音波画像診断は、アキレス腱の長さ10、厚さ10,11、断面積(CSA)12、腓腹筋の解剖学的CSA13、および血管新生14,15を含むがこれらに限定されない、これらの構造の信頼性と有効な評価ツールです。これらの測定値の評価は、健康な上腕三頭筋組織の理解、および損傷のリスク、重症度、および回復を評価するための構造変化の定量化、および健康な組織の品質の理解に関する貴重な洞察を提供します16

上腕三頭筋の構造を評価する上での超音波イメージングの臨床的および研究的有用性にもかかわらず、臨床研究および調査研究17,18の間でイメージング技術および測定パラメータにしばしば違いがあります。その結果、研究間の比較は困難です。したがって、この手法論文の目的は、筋骨格系超音波イメージングを使用して上腕三頭筋、楼頭筋、および腱の構造を効率的に評価するための有効で信頼性の高いプロトコルを説明することです。このプロトコルは、このツールを研究および臨床現場に完全に組み込むことの実現可能性を実証することを目的としています。さらに、健康な上腕三頭筋と負傷した上腕三頭筋の代表値が提供されます。

Protocol

以下のプロトコルは、安全で倫理的なヒトを対象とした研究を確保するために、大学治験審査委員会によって定められ、承認されたガイドラインに従っています。すべての被験者は、調査研究への参加とデータの普及についてインフォームドコンセントを提供しました。完全なプロトコルは、訓練を受けた超音波検査技師が実行するのに約20分かかります。ただし、評価のニーズごとに個別?…

Representative Results

このプロトコルの測定値は、信頼性が高く有効であることが実証されています10,20。アキレス腱から腓腹筋までの視野長(クラス間相関係数(ICC):0.944)とアキレス腱からヒラメ筋までの視野長(ICC:0.898)について、優れた信頼性が報告されています10。アキレス腱の長さ測定のグループレベル (MDCグループ) で検出可能な最小の変?…

Discussion

方法の有効性と信頼性を確保するためのプロトコルの重要なステップには、超音波検査をガイドするための参加者の皮膚マーキングの使用と、調査研究で使用される測定を実行する個人の必要なトレーニングが含まれます。文書化された特定の場所での皮膚マーキングは、同じ個人の同じ場所で関心のある変数を経時的に一貫して正確に評価する能力を支援します。さらに、同じ体系的な方?…

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者は、このプロトコルを使用したデータ収集を支援してくれたデラウェア腱研究グループの過去および現在のメンバーに感謝します。この出版物で報告された研究は、米国国立衛生研究所の国立関節炎・筋骨格・皮膚疾患研究所(National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases)が賞番号R01AR072034、R01AR078898、F31AR081663、R21AR067390、米国国立衛生研究所(NIH)のユーニス・ケネディ・シュライバー国立小児保健・人間発達研究所(National Institute of Child Health and Human Development)が賞番号T32HD007490で支援したものです。内容は著者の責任であり、必ずしも国立衛生研究所の公式見解を表すものではありません。この出版物で報告された研究は、スウェーデンスポーツ科学研究評議会、ストックホルム郡評議会(ALFプロジェクト)、およびスウェーデン研究評議会から提供された助成金によっても支援されました。この研究は、理学療法研究財団からの博士課程研究奨学金の促進と、リウマチ研究財団の医学および大学院生の指導によっても部分的に支援されました。

Materials

Aquaflex Stand Off Pad Parker Laboratories  E8317C
Aquasonic ultrasound Gel Parker Laboratories  E8365AF
Linear Array Ultrasound Probe L4-12t-RS GE Healthcare 5495987
LOGIC e Ultrasound GE Healthcare E8349PA
Osirix Dicom Viewer Pixmeo SARL Software for measurements

参考文献

  1. Millar, N. L., et al. Tendinopathy. Nat Rev Dis Primers. 7 (1), 1 (2021).
  2. Silbernagel, K. G., Hanlon, S., Sprague, A. Current clinical concepts: Conservative management of Achilles tendinopathy. J Athl Train. 55 (5), 438-447 (2020).
  3. Chimenti, R. L., Cychosz, C. C., Hall, M. M., Phisitkul, P. Current concepts review update: insertional Achilles tendinopathy. Foot Ankle Int. 38 (10), 1160-1169 (2017).
  4. Zellers, J. A., Pohlig, R. T., Cortes, D. H., Grävare Silbernagel, K. Achilles tendon cross-sectional area at 12 weeks post-rupture relates to 1-year heel-rise height. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 28 (1), 245-252 (2020).
  5. Aufwerber, S., Edman, G., Grävare Silbernagel, K., Ackermann, P. W. Changes in tendon elongation and muscle atrophy over time after Achilles tendon rupture repair: a prospective cohort study on the effects of early functional mobilization. Am J Sports Med. 48 (13), 3296-3305 (2020).
  6. Heikkinen, J., et al. Tendon length, calf muscle atrophy, and strength deficit after acute Achilles tendon rupture: Long-term follow-up of patients in a previous study. J Bone Joint Surg Am. 99 (18), 1509-1515 (2017).
  7. Corrigan, P., Cortes, D. H., Pohlig, R. T., Grävare Silbernagel, K. Tendon morphology and mechanical properties are associated with the recovery of symptoms and function in patients with Achilles tendinopathy. Orthop J Sports Med. 8 (4), 2325967120917271 (2020).
  8. De Jonge, S., et al. Relationship between neovascularization and clinical severity in Achilles tendinopathy in 556 paired measurements. Scand J Med Sci Sports. 24 (5), 773-778 (2014).
  9. De Jonge, S., et al. The tendon structure returns to asymptomatic values in nonoperatively treated Achilles tendinopathy but is not associated with symptoms: A prospective study. Am J Sports Med. 43 (12), 2950-2958 (2015).
  10. Silbernagel, K. G., Shelley, K., Powell, S., Varrecchia, S. Extended field of view ultrasound imaging to evaluate Achilles tendon length and thickness: A reliability and validity study. Muscles Ligaments Tendons J. 6 (1), 104-110 (2016).
  11. Albano, D., et al. Magnetic resonance and ultrasound in Achilles tendinopathy: predictive role and response assessment to platelet-rich plasma and adipose-derived stromal vascular fraction injection. Eur J Radiol. 95, 130-135 (2017).
  12. Alghamdi, N. H., Killian, M., Aitha, B., Pohlig, R. T., Silbernagel, K. G. Quantifying the dimensions of Achilles tendon insertional area using ultrasound imaging a validity and reliability study. Muscles Ligaments Tendons J. 9 (4), 544-551 (2019).
  13. Park, E. S., Sim, E., Rha, D. W., Jung, S. Estimation of gastrocnemius muscle volume using ultrasonography in children with spastic cerebral palsy. Yonsei Med J. 55 (4), 1115-1122 (2014).
  14. Risch, L., et al. Is sonographic assessment of intratendinous blood flow in achilles tendinopathy patients reliable?: Consistency of Doppler ultrasound modes and intra- and inter-observer reliability. Ultrasound Int Open. 2 (1), E13-E18 (2016).
  15. Risch, L., et al. Reliability of evaluating Achilles tendon vascularization assessed with Doppler ultrasound advanced dynamic flow. J Ultrasound Med. 37 (3), 737-744 (2018).
  16. Forney, M. C., Delzell, P. B. Musculoskeletal ultrasonography basics. Cleve Clin J Med. 85 (4), 283-300 (2018).
  17. Dams, O. C., Reininga, I. H. F., Gielen, J. L., van den Akker-Scheek, I., Zwerver, J. Imaging modalities in the diagnosis and monitoring of Achilles tendon ruptures: A systematic review. Injury. 48 (11), 2383-2399 (2017).
  18. Fredberg, U., Bolvig, L., Andersen, N. T., Stengaard-Pedersen, K. Ultrasonography in evaluation of Achilles and patella tendon thickness. Ultraschall Med. 29 (1), 60-65 (2007).
  19. Dudley-Javoroski, S., McMullen, T., Borgwardt, M. R., Peranich, L. M., Shields, R. K. Reliability and responsiveness of musculoskeletal ultrasound in subjects with and without spinal cord injury. Ultrasound Med Biol. 36 (10), 1594-1607 (2010).
  20. Zellers, J. A., Cortes, D. H., Pohlig, R. T., Silbernagel, K. G. Tendon morphology and mechanical properties assessed by ultrasound show change early in recovery and potential prognostic ability for 6-month outcomes. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 27 (9), 2831-2839 (2019).
  21. Zellers, J. A., Bley, B. C., Pohlig, R. T., Alghamdi, N. H., Silbernagel, K. G. Frequency of pathology on diagnostic ultrasound and relationship to patient demographics in individuals with insertional Achilles tendinopathy. Int J Sports Phys Ther. 14 (5), 761-769 (2019).
  22. de Jonge, S., et al. Incidence of midportion Achilles tendinopathy in the general population. Br J Sports Med. 45 (13), 1026-1028 (2011).
  23. Lemme, N. J., Li, N. Y., DeFroda, S. F., Kleiner, J., Owens, B. D. Epidemiology of Achilles tendon ruptures in the United States: athletic and nonathletic injuries from 2012 to 2016. Orthop J Sports Med. 6 (11), 2325967118808238 (2018).
  24. Jackson, J. B., Chu, C. H., Williams, K. A., Bornemann, P. H. Normal ultrasonographic parameters of the posterior tibial, peroneal, and Achilles tendons. Foot Ankle Spec. 12 (5), 480-485 (2019).
  25. Schmidt, W. A., Schmidt, H., Schicke, B., Gromnica-Ihle, E. Standard reference values for musculoskeletal ultrasonography. Ann Rheum Dis. 63 (8), 988-994 (2004).
  26. Ackermann, P. W., Hart, D. A. . Metabolic Influences on Risk for Tendon Disorders. , (2016).
  27. Westh, E., et al. Effect of habitual exercise on the structural and mechanical properties of human tendon, in vivo, in men and women. Scand J Med Sci Sports. 18 (1), 23-30 (2008).
  28. Cassel, M., et al. Prevalence of Achilles and patellar tendinopathy and their association to intratendinous changes in adolescent athletes. Scand J Med Sci Sports. 25 (3), e310-e318 (2015).
  29. Hirschmüller, A., et al. Achilles tendon power Doppler sonography in 953 long distance runners – a cross sectional study. Ultraschall Med. 31 (4), 387-393 (2010).
  30. Radovanović, G., Bohm, S., Arampatzis, A., Legerlotz, K. In Achilles tendinopathy the symptomatic tendon differs from the asymptomatic tendon while exercise therapy has little effect on asymmetries-an ancillary analysis of data from a controlled clinical trial. J Clin Med. 12 (3), 1102 (2023).
  31. Corrigan, P., Cortes, D. H., Pontiggia, L., Silbernagel, K. G. The degree of tendinosis is related to symptom severity and physical activity levels in patients with midportion Achilles tendinopathy. Int J Sports Phys Ther. 13 (2), 196-207 (2018).
  32. Enriquez, J. L., Wu, T. S. An introduction to ultrasound equipment and knobology. Crit Care Clin. 30 (1), 25-45 (2014).
  33. Jacobson, J. A. . Fundamentals of Musculoskeletal Ultrasound 3rd Edition. , (2018).
  34. Scanlan, K. A. Sonographic artifacts and their origins. AJR Am J Roentgenol. 156 (6), 1267-1272 (1991).
  35. Gimber, L. H., et al. Artifacts at musculoskeletal US: resident and fellow education feature. Radiographics. 36 (2), 479-480 (2016).

Play Video

記事を引用
Smitheman, H. P., Seymore, K. D., Potter, M. N., Smith, A. K., Aufwerber, S., Silbernagel, K. G. Measurement of Healthy and Injured Triceps Surae Morphology. J. Vis. Exp. (200), e65798, doi:10.3791/65798 (2023).

View Video