Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2015; 82(3):198-202 | DOI: 10.55095/achot2015/029

Měření elasticity kompartmentu s použitím ultrazvukové tlakově závislé elastografie: metoda pro identifikaci pacientů s hrozícím kompartment syndromemPůvodní práce

R. M. SELLEI1,*, S. J. HINGMANN1, P. KOBBE1, C. WEBER1, J. E. GRICE2, F. ZIMMERMAN3, S. JEROMIN3, A. GANSSLEN4, F. HILDEBRAND1, H. C. PAPE1
1 Department of Orthopaedic Trauma, RWTH Aachen University Hospital, Aachen, Germany
2 Department of Orthopaedics and Trauma, Queen Alexandra Hospital, Portsmouth, United Kingdom
3 Helmholtz-Institute for biomedical engineering, Chair of medical engineering, RWTH Aachen University, Aachen, Germany
4 Department of Orthopaedic Trauma, Klinikum der Stadt Wolfsburg, Wolfsburg, Germany

PURPOSE OF THE STUDY:
Decision-making in treatment of an acute compartment syndrome is based on clinical assessment, supported by invasive monitoring. Thus, evolving compartment syndrome may require repeated pressure measurements. In suspected cases of potential compartment syndromes clinical assessment alone seems to be unreliable. The objective of this study was to investigate the feasibility of a non-invasive application estimating whole compartmental elasticity by ultrasound, which may improve accuracy of diagnostics.

MATERIAL AND METHODS:
In an in-vitro model, using an artificial container simulating dimensions of the human anterior tibial compartment, intra-compartmental pressures (p) were raised subsequently up to 80 mm Hg by infusion of saline solution. The compartmental depth (mm) in the cross-section view was measured before and after manual probe compression (100 mm Hg) upon the surface resulting in a linear compartmental displacement (Δd). This was repeated at rising compartmental pressures. The resulting displacements were related to the corresponding intra-compartmental pressures simulated in our model. A hypothesized relationship between pressures related compartmental displacement and the elasticity at elevated compartment pressures was investigated.

RESULTS:
With rising compartmental pressures, a non-linear, reciprocal proportional relation between the displacement (mm) and the intra-compartmental pressure (mm Hg) occurred. The Pearson's coefficient showed a high correlation (r2 = -0.960). The intraobserver reliability value kappa resulted in a statistically high reliability (κ = 0.840). The inter-observer value indicated a fair reliability (κ = 0.640).

CONCLUSIONS:
Our model reveals that a strong correlation between compartmental strain displacements assessed by ultrasound and the intra-compartmental pressure changes occurs. Further studies are required to prove whether this assessment is transferable to human muscle tissue. Determining the complete compartmental elasticity by ultrasound enhancement, this application may improve detection of early signs of potential compartment syndrome.

Klíčová slova: compartment syndrome, intra-compartmental pressure, non-invasive diagnostic, elasticity measurement, elastography

Zveřejněno: 1. červen 2015  Zobrazit citaci

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
SELLEI RM, HINGMANN SJ, KOBBE P, WEBER C, GRICE JE, ZIMMERMAN F, et al.. Měření elasticity kompartmentu s použitím ultrazvukové tlakově závislé elastografie: metoda pro identifikaci pacientů s hrozícím kompartment syndromem. Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2015;82(3):198-202. doi: 10.55095/achot2015/029. PubMed PMID: 26317290.
Stáhnout citaci

Reference

  1. ARIJI, Y., KATSUMATA, A., HIRAIWA, Y., IZUMI, M., IIDA, Y., GOTO, M., SAKUMA, S., OGI, N., KURITA, K., ARIJI, E.: Use of sonographic elastography of the masseter muscles for optimizing massage pressure: a preliminary study. J. Oral. Rehabil., 36: 627-635, 2009. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  2. AROKOSKI, J., SURAKKA, J., OJALA, T., KOLARI, P., JURVELIN, J.: Feasibility of the use of a novel soft tissue stiffness meter. Physiol. Meas., 26: 215-228, 2005. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  3. DICKSON, K., SULLIVAN, M., STEINBERG, B., MYERS, L., ANDERSON, E. R., HARRIS, M.: Noninvasive measurement of compartment syndrome. Orthopedics, 26: 1215-1218, 2003. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  4. Finkelstein, J., Hunter, G., Hu, R.: Lower limb compartment syndrome: course after delayed fasciotomy. J. Trauma, 40: 342-344, 1996. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  5. GARRA, B.: Imaging and estimation of tissue elasticity by ultrasound. Ultrasound Q., 23: 255-268, 2007. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  6. GERSHUNI, D., GOSINK, B., HARGENS, A., GOULD, R., FORSYTHE, J., MUBARAK, S., AKESON, W.: Ultrasound evaluation of the anterior musculofascial compartment of the leg following exercise. Clin. Orthop., 167: 185-190, 1982. Přejít k původnímu zdroji...
  7. HECKMAN, M., WHITESIDES, T. E. JR., GREWE, S., JUDD, R., MILLER, M., LAWRENCE, J. H. 3rd: Histologic determination of the ischemic threshold of muscle in the canine compartment syndrome model. J. Orthop. Trauma, 7: 199-210, 1993. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  8. HECKMAN, M., WHITESIDES, T. E. JR., GREWE, S., ROOKS, M.: Compartment pressure in association with closed tibial fractures. The relationship between tissue pressure, compartment, and the distance from the site of the fracture. J. Bone Jt Surg., 76-A: 1285-1292, 1994. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  9. LERNER, R., HUANG, S., PARKER, K.: "Sonoelasticity" images derived from ultrasound signals in mechanically vibrated tissues. Ultrasound Med. Biol., 16: 231-239, 1990. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  10. MATAVA, M., WHITESIDES, T. J. JR., SEILER, J. G. 3rd, HEWAN-LOWE, K., HUTTON, W.: Determination of the compartment pressure threshold of muscle ischemia in a canine model. J. Trauma, 37: 50-58, 1994. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  11. MATSEN, F. A. 3rd: Compartmental syndrome. An unified concept. Clin. Orthop., 113: 8-14, 1975. Přejít k původnímu zdroji...
  12. MCQUEEN, M., CHRISTIE, J., COURT-BROWN, C.: Acute compartment syndrome in tibial diaphyseal fractures. J. Bone Jt Surg., 78-B: 95-98, 1996. Přejít k původnímu zdroji...
  13. MCQUEEN, M., GASTON, P., COURT-BROWN, C.: Acute compartment syndrome. Who is at risk? J. Bone Jt Surg., 82-B: 200-203, 2000. Přejít k původnímu zdroji...
  14. MURAYAMA, M., NOSAKA, K., YONEDA, T., MINAMITANI, K.: Changes in hardness of the human elbow flexor muscles after eccentric exercise. Eur. J. Appl. Physiol., 82: 362-367, 2000. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  15. NIITSU, M., MICHIZAKI, A., ENDO, A., TAKEI, H., YANAGISAWA, O.: Muscle hardness measurement by using ultrasound elastography: a feasibility study. Acta Radiol., 52: 99-105, 2011. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  16. OLSON, S., RHORER, A.: Orthopaedic trauma for the general orthopaedist: avoiding problems and pitfalls in treatment. Clin. Orthop., 433: 30-37, 2005. Přejít k původnímu zdroji...
  17. OPHIR, J., CESPEDES, I., PONNEKANTI, H., YAZDI, Y., LI, X.: Elastography: a quantitative method for imaging the elasticity of biological tissues. Ultrason. Imaging, 13: 111-134, 1991. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  18. PARK, G., KWON, D.: Application of real-time sonoelastography in musculoskeletal diseases related to physical medicine and rehabilitation. Am. J. Phys. Med. Rehabil., 90: 875-886, 2011. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  19. RAJASEKARAN, S., BEAVIS, C., ALY, A., LESWICK, D.: The utility of ultrasound in detecting anterior compartment thickness changes in chronic exertional compartment syndrome: a pilot study. Clin. J. Sport Med., 23: 305-311, 2013. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  20. RORABECK, C.: The treatment of compartment syndromes of the leg. J. Bone Jt Surg., 66-B: 93-97, 1984. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  21. SHADGAN, B., MENON, M., O'BRIEN, P., REID, W.: Diagnostic techniques in acute compartment syndrome of the leg. J. Orthop. Trauma, 22: 581-587, 2008. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  22. SHULER, F., DIETZ, M.: Physicians' ability to manually detect isolated elevations in leg intracompartmental pressure. J. Bone Jt Surg., 92-A: 361-367, 2010. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  23. SHULER, M., REISMAN, W., KINSEY, T., WHITESIDES, T. J., HAMMERBERG, E., DAVILA, M., MOORE, T.: Correlation between muscle oxygenation and compartment pressures in acute compartment syndrome of the leg. J. Bone Jt Surg., 92-A: 863-870, 2010. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  24. STEINBERG, B.: Evaluation of limb compartments with increased interstitial pressure. An improved noninvasive method for determining quantitative hardness. J. Biomech., 38: 1629-1635, 2005. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  25. TEMPLEMAN, D., LANGE, R., HARMS, B.: Lower-extremity compartment syndromes associated with use of pneumatic antishock garments. J. Trauma, 27: 79-81, 1987. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  26. TIWARI, A., HAQ, A., MYINT, F., HAMILTON, G.: Acute compartment syndromes. Br. J. Surg., 89: 397-412, 2002. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  27. TZIOUPIS, C., COX, G., GIANNOUDIS, P.: Acute compartment syndrome of the lower extremity: an update. Orthopaedics Trauma, 23: 433-440, 2009. Přejít k původnímu zdroji...
  28. ULMER, T.: The clinical diagnosis of compartment syndrome of the lower leg are clinical findings predictive of the disorder? J. Orthop. Trauma, 16: 572-577, 2002. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  29. WHITESIDES, T. J., HANEY, T., HARADA, H., HOLMES, H., MORIMOTO, K.: A simple method for tissue pressure determination. Arch. Surg., 110: 1311-1313, 1975. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...