Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 11
1.1. Современные данные об анатомии, развитии скелета кисти и лучезапястного сустава на этапах пренатального и постнатального онтогенеза 11
1.1.1. Развитие скелета кисти и лучезапястного сустава на этапах пренатального и постнатального онтогенеза человека 11
1.1.2. Краткие сведения об анатомии костно-суставного аппарата кисти, особенности у детей 14
1.2. Биологический и хронологический (паспортный) возраст, методы определения биологического возраста у детей 18
1.3. Лучевые методы определения костного возраста 23
1.3.1. Рентгенологический метод 23
1.3.2. Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (ДРА) 32
1.3.3. Ультразвуковое исследование костного возраста 33
1.3.4. Магнитно-резонансная томография (МРТ) 39
1.4. К вопросу о безопасности методов визуализации 40
Глава 2. Материалы и методы 44
2.1. Дизайн исследования 44
2.2. Методы исследования 46
2.3. Рентгенологический метод исследования 46
2.4. Ультразвуковой метод исследования 48
2.5. Методы статистической обработки полученных данных 52
Глава 3. Результаты исследования 55
3.1. Ультразвуковая визуализация костно-хрящевых структур лучезапястного сустава и кисти у детей 55
3.2. Определение информативности эхографии в установлении костного возраста у детей 71
Глава 4. Обсуждение полученных результатов 89
Выводы 95
Практические рекомендации 96
Список литературы 97
Приложение 113
- Краткие сведения об анатомии костно-суставного аппарата кисти, особенности у детей
- Ультразвуковое исследование костного возраста
- Ультразвуковая визуализация костно-хрящевых структур лучезапястного сустава и кисти у детей
- Определение информативности эхографии в установлении костного возраста у детей
Введение к работе
Актуальность исследования. Изучение возрастных особенностей скелета имеет большое практическое и теоретическое значение, поскольку состояние костной системы является одним из наиболее точных и ярких морфологических показателей, отражающих физическое и биологическое развитие всего организма. Существует прямая зависимость темпов окостенения от уровня физического и полового развития, и, следовательно, одним из критериев определения биологического возраста принято считать возраст появления точек окостенения и синостозов (Жуковский М.А., 1982; Юрьев В.В., 2000; Шабалов Н.П., 2002; Баранов А.А., Щеплягина Л.А., 2006). Показателями общего костного возраста считаются возрастные сроки появления ядер окостенения дистальных эпифизов костей предплечья, головок коротких трубчатых костей кисти и костей запястья. Показатели локального костного возраста различны для разных отделов костно-суставной системы (Майкова-Строганова В.С., Рохлин Д.Г., 1957; Лагунова И.Г., 1981; Жуковский М.А., 1982; Садофьева В.И., 1990; Scheuer L., Black S., 2000; Gilsanz V., Ratib O., 2005; Sedlak P., 2007). Традиционно костный возраст определяют рентгенологическим методом путем проведения рентгенографии кисти в прямой ладонной проекции с последующим сопоставлением рентгенологических признаков оссификации по значимым этапам постнатального формирования костно-суставной системы (Майкова-Строганова В.С., Рохлин Д.Г., 1957; Перепуст Л.А., 1977; Лагунова И.Г., 1981; Садофьева В.И., 1990; Greulich W.W., Pyle S.I., 1959; Tanner J.M., Whitehouse R.H., 1975). Основным недостатком использования этого метода является воздействие ионизирующего излучения на организм ребенка. Доза облучения, получаемая при проведении рентгеновского снимка для оценки костного возраста, расценивается как «малая», и эффективная эквивалентная доза облучения составляет менее 0,00012 мЗв (Гигиенические требования по ограничению доз облучения детей при рентгенологических исследованиях, 2007). Однако известно, что дети обладают повышенной радиочувствительностью к ионизирующему излучению (в среднем в 2–3 раза), и любая, в т. ч. сколь угодно «малая», доза может вызвать нежелательные последствия в виде злокачественных заболеваний и генетических нарушений, которые могут проявиться спустя определенное время (Huda W., Gkanatsios N.A., 1998; Infante Rivard C., Mathonnet G., Sinnett D., 2000; Linet M. S., Kim К., 2009; Frederic H., Fahey S., Adelstein J. и др., 2011). Одним из путей снижения лучевой нагрузки является разработка альтернативных неионизирующих методов диагностики. По простоте выполнения, экономической доступности, возможности многократного обследования и безвредности для здоровья пациента конкурентным является ультразвуковой метод исследования. Метод хорошо зарекомендовал себя в оценке мягких тканей, сухожильно-связочного аппарата, хрящевой ткани. С помощью ультразвука у детей возможно исследование неоссифицированной хрящевой части скелета, ядер окостенения и метаэпифизарных зон роста (Бадамшина Л.М., Щетинин В.В., 2003; Зубарев А.Р., Неменова Н.А., 2006; Климец Е.И., 2006; Малахов Н.Б., 2009; Михайлов М.В., 2009; Хмызов С.А., Вишняков А.Е., Гарбузняк И.Н., 2009; Bilgili Y., Hizel S., Kara A., 2003). В научных изданиях, как в России, так и за рубежом были опубликованы результаты ряда исследований, посвященных ультразвуковой оценке костного возраста (Травин В.А., Белов В.Г., Пыков М.И., 2003; Малахов Н.Б., Чочиев Г.М., 2007; Григанов М.В., 2009; Михайлов М.В., 2009; Castriota-Scanderbeg A., Micheli V., 1995; Castriota-Scanderbeg A., Sacco M.C., Emberti-Gialloreti L., 1998; Bilgili Y., Hizel S., Kara A., 2003). В них авторы предлагали некоторые эхографические критерии для установления скелетной зрелости. Однако комплексной ультразвуковой методики, которая бы позволила определять костный возраст у детей от 0 до 14 лет по порядку оссификации костей кисти, пока не разработано. В связи с этим нами предпринято настоящее исследование.
Цель работы:
разработка метода ультразвуковой оценки костного возраста и определение его диагностических возможностей у детей различных возрастных групп.
Задачи исследования:
-
усовершенствовать методику ультразвукового исследования кисти с включением дополнительных доступов, обеспечивающих визуализацию ядер окостенения кисти, шиловидного отростка локтевой кости, оценку метаэпифизарной зоны роста проксимального эпифиза I пястной кости;
-
провести сопоставление предполагаемой ультразвуковой методики с рентгенологическими данными для разработки критериев по определению костного возраста у детей;
-
определить информативность ультразвукового метода визуализации относительно рентгенологических критериев для каждой возрастной группы;
-
разработать алгоритм эхографической оценки костно-хрящевых структур лучезапястного сустава и кисти, позволяющий использовать УЗ методику для определения костного возраста у детей от 0 до 14 лет при наличии клинических ограничений для проведения рентгенологического исследования.
Научная новизна работы. Разработана комплексная методика оценки ядер окостенения кисти, шиловидного отростка локтевой кости, метаэпифизарной зоны роста проксимального эпифиза I пястной кости для определения костного возраста у детей от 0 до 14 лет. Проведен сравнительный анализ костно-хрящевых элементов лучезапястного сустава и кисти по данным рентгенологического и ультразвукового методов исследования. Изучены эхографические особенности процесса оссификации ядер окостенения и предложены ультразвуковые эквиваленты для возможности использования существующих рентгенологических таблиц оценки костного возраста.
Практическая значимость. Предложенная методика позволяет определять костный возраст без проведения традиционной рентгенографии кисти и тем самым исключает воздействие ионизирующего облучения на интенсивно растущий организм ребенка. Для этого используется сравнительно дешевый, доступный в широкой клинической практике и безвредный для здоровья пациента метод ультразвуковой диагностики.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Ультразвуковое исследование кисти и запястья у детей с использованием предложенных нами дополнительных доступов позволяет визуализировать все анатомические структуры, необходимые для оценки костного возраста в возрастной группе от 0 до 14 лет.
-
Информативность выявления указанных анатомических структур в различных возрастных группах сопоставима с информативностью референтного рентгенологического метода. Некоторые разногласия в информативности обусловлены возможностью эхографии в качественном обнаружении более ранних признаков оссификации.
-
Ультразвуковое исследование кисти для определения костного возраста может быть использовано в клинической практике вместо рентгенографии в случаях, когда дополнительная дозовая лучевая нагрузка нецелесообразна.
Внедрение результатов работы в практику. Основные положения работы внедрены в диагностический процесс отделения ультразвуковой диагностики ГБУЗ «Челябинская областная детская клиническая больница» и медицинского центра ультразвуковой диагностики профессора Кинзерского А.Ю. ООО «Сонар».
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на научно-практической конференции врачей ультразвуковой диагностики и детских ортопедов «Актуальные вопросы ультразвуковой диагностики в детской ортопедии» (г. Челябинск, 13 октября 2009 г.); на городской школе детских ортопедов (г. Челябинск, 28 января 2010 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, в т. ч. 4 в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов научных работ на соискание ученой степени кандидата и доктора медицинских наук.
Личный вклад автора. Весь материал, представленный в диссертации, получен, обработан, проанализирован и описан лично автором. Автор самостоятельно проводил ультразвуковое исследование костей кисти и лучезапястного сустава всем пациентам. Статистическая обработка полученного материала проведена с помощью современных статистических методов. В результате проведенного исследования разработана методика оценки костного возраста с использованием ультразвука у детей от 0 до 14 лет, доказана ее диагностическая эффективность. Все научные результаты были получены автором или при его личном участии.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 129 страницах машинописного текста, состоит из разделов: введения, 4 глав, выводов и практических рекомендаций. Работа иллюстрирована 35 рисунками, 5 таблицами. В библиографическом указателе 82 работы отечественных авторов и 76 работ – зарубежных авторов.
Краткие сведения об анатомии костно-суставного аппарата кисти, особенности у детей
ПРЕДПЛЕЧЬЕ образовано двумя длинными трубчатыми костями — локтевой и лучевой (рис. 1). В рамках данного обзора мы рассмотрим анатомию лишь дистальных суставных концов костей принимающих участие в образовании лучезапястного сустава.
Лучевая кость. Нижний конец лучевой кости значительно утолщен и расширен, его наружный угол несколько вытянут книзу, и представляет собой массивный шиловидный отросток. Нижняя поверхность луча треугольной формы, двояковогнута и является суставной впадиной лучезапястного сустава.
Локтевая кость Нижний конец локтевой кости оканчивается несколько сплющенной спереди назад и расширенной головкой. Нижневнутренняя ее часть вытянута в виде шиловидного отростка, размеры и форма которого очень вариабельны (вплоть до его полного отсутствия). На наружной (лучевой) поверхности головки располагается суставная полуокружность для сочленения с лучевой костью в дистальном лучелоктевом суставе. Кисть включает запястье, пясть и пальцы. Запястье состоит из 8 костей разной величины и формы, расположенных в два ряда по 4 кости в каждом и соединенных между собой, а также с предплечьем и пястными костями многочисленными суставами [Лагунова И.Г., 1981; Синельников Р.Д., Синельников Я.Р., 1996; Сапин М.Р., 2001]. В первом верхнем (проксимальном) ряду, если рассматривать в медиальном направлении, находятся следующие кости: ладьевидная, полулунная, трехгранная и гороховидная. В нижнем (дистальном) ряду расположены кость-трапеция, трапециевидная, головчатая и крючковидная. Названия костей отражают их форму. На поверхностях каждой из них имеются суставные площадки для сочленения с соседними костями [Синельников Р.Д., Синельников Я.Р., 1992]. Верхний ряд, обращенный к предплечью, образует дугу, охватывающую второй ряд, и играет в запястье роль костного мениска.
СУСТАВЫ КИСТИ
Лучезапястный сустав — сложный сустав, впадина которого состоит из суставной поверхности лучевой кости и нижней поверхности хрящевого суставного диска, расположенного у головки локтевой кости (рис. 2).
Выпуклая суставная головка образована 3 костями первого ряда запястья: ладьевидной, полулунной и трехгранной (гороховидная в лучезапястном суставе участия не принимает).
Нижний лучелоктевой сустав образован полуокружностью на головке локтевой кости и локтевой вырезкой луча. Суставной диск, имеющий треугольную форму, вершиной прикрепляется к внутренней поверхности шиловидного отростка локтевой кости, а противолежащим краем — к локтевой вырезке лучевой кости. Проксимальный и дистальный ряды запястья формируют межзапястный сустав. Запястно-пястный сустав образован вторым рядом костей запястья и основанием пястных костей. В нем в качестве самостоятельного сустава выделяется запястно-пястный сустав I пальца. Он образован костью-трапецией и основанием I пястной кости, имеет самостоятельную суставную сумку и не сообщается с остальными суставами кисти. Пястно-фаланговые суставы образованы головками пястных костей и впадинами на основании основных фаланг. Сустав I пальца имеет блоковидную форму; у II-V пальцев суставы шаровидные. У пястно-фалангового сустава I пальца с ладонной стороны в сухожилии его сгибателя располагаются две постоянные добавочные сесамовидные косточки линзообразной формы (радиальная и ульнарная). Внутренняя поверхность их обращена в сторону сустава и имеет суставную площадку. В редких случаях сесамовидных косточек бывает три. В 85% случаев сесамовидная косточка имеется и у межфалангового сустава I пальца. Межфаланговые суставы располагаются в два ряда. Они образованы головками проксимальных и основаниями средних фаланг, а также головками средних и основаниями дистальных фаланг. I палец имеет один межфаланговый сустав, остальные — по два [Синельников Р. Д., Синельников Я.Р., 1996; Привес М.Г., Лысенков Н.К., Бушкович В.И., 1998; Трофимова Т.Н. и др., 2005]
Анатомическое строение лучезапястного сустава и кисти у детей раннего возраста существенно отличается от такового у взрослого. К моменту рождения и в период новорожденности хрящевое строение имеют все кости запястья и эпифизы трубчатых костей, за исключением крючковидной и головчатой костей, а также диафизов локтевой и лучевой костей. В процессе роста ребенка точки окостенения в костях запястья, коротких трубчатых костях кисти появляются последовательно и на этой закономерности основано определение костного возраста у детей [Майкова-Строганова B.C., Рохлин Д.Г., 1957; Лагунова И.Г., 1981; Жуковский М.А., 1982; Садофьева В.И., 1990; Зубарев А.Р., Неменова Н.А., 2006; Gilsanz V., Ratib О., 2005; Tanner J.M., Whitehouse R.H., 1975; Greulich W.W., Pyle S.I.,1959; Scheuer L., Black S., 2000].
Ультразвуковое исследование костного возраста
В имеющейся литературе встречаются работы по использованию ультразвука в определении костного возраста [Травин В.А., Белов В.Г., Пыков М.И., 2003; Самохина Е.О., 2007; Григанов М.В., 2009; Щеплягина Л.А,. Самохина Е.О., Круглова И.В., 2009; Mentzel HJ.,Vilser С, Eulenstein М., 2005; Castriota-Scanderbeg A., Sacco М.С., Emberti-Gialloreti L., 1998; Castriota-Scanderbeg A., Micheli V.,1995; Bilgili S., Hizel S., Kara S.A., 2003; Shimura N., Kouama S., Arisaca O., 2005; Khan K.M., Miller B.S., Hoggard E., 2009].
Следует отметить, что существует два принципиально разных подхода в использовании ультразвукового метода диагностики при оценке скелетной зрелости, это количественная ультразвуковая денситометрия и качественное серошкальное ультразвуковое исследование в режиме реального времени.
1) Количественная ультразвуковая денситометрия.
Как и рентгеновская денситометрия, этот метод используется для определения минеральной плотности костной ткани [Самохина Е.О., 2007; Щеплягина Л.А,. Самохина Е.О., Круглова И.В., 2009; Lequin М. Н., 2000; Njeh C.F., Shaw N., Gardner-Medwin J.M., 2000; Pluskiewicz W., Halaba Z.P., 2004; Halaba Z.P., Konstantynowicz J., Pluskiewicz W.,2005]. На его основе была разработана система определения костного возраста BonAge (Sunlight Medical Ltd., Israel). Суть метода заключается в количественной ультрасонометрии, основанной на взаимодействии ультразвука с костной тканью, через которую он проходит. В результате происходит снижение мощности проведения звука и изменение скорости его распространения. Вместо визуальной информации (картинки изображения) получается количественный результат, определяется скорость звука (SOS- Speed of Sound) в м/сек. Ультразвуковые волны с частотой 750 кГц передаются через левое запястье, в частности оцениваются дистальные эпифизы локтевой и лучевой костей. Импедансные характеристики хряща отличаются от кальцинированных костей, поэтому ультразвук проводится с разными скоростными характеристиками через хрящ и кость. Скорость распространения ультразвуковых волн через хрящ составляет около 1700 м/с, в то время как при прохождении через кальцинированные кости она может достигать значения в диапазоне 2,200-4,500 м. Если ультразвуковая волна передается через эпифиз до появления центра оссификации, результирующая скорость будет близка к скорости звука через хрящ. С появлением центра окостенения и последующим увеличением его размеров, скорость будет увеличиваться, пока не закончится процесс роста.
Изменение скорости зависит от двух процессов: размера центра окостенения и увеличения его плотности. Таким образом, скорость ультразвуковой волны возрастает с увеличением костного возраста пациента. С целью обеспечения более высокой точности выполняется 11 циклов измерений, это занимает около 5 мин. Костный возраст устанавливается по зарегистрированным количественным данным скорости ультразвука (SOS) с использованием нормальных показателей референтной базы прибора и выражается в числовом результате в годах и мес. Несколько исследователей сравнивали показатели костного возраста, полученные ультразвуковой денситометрией и рентгенологическим методом W.W. Greulich и S.I. Pyle . Согласно результатам исследований H.J. Mentzel (2005) и N. Shimura (2005) статистически достоверного различия в диагностической точности между этими двумя методами не получено.Авторы указывают на достаточно высокую точность в определении костного возраста методом количественной ультрасонометрии, в пределах 1,0±0,8 г, коэффициент корреляции Пирсона (R2) = 0,8 [Mentzel H.J., Vilser С, Eulenstein М. и др., 2005; Shimura N., Kouama S., Arisaca О., 2005]. Однако другие исследователи отмечают слабую корреляционную зависимость, низкие показатели отрицательной и положительной ценности теста при сравнении количественного УЗ и рентгена в группах с нормальным и замедленным скелетным созреванием [Khan К.М., Miller B.S., Hoggard Е., 2009]. К положительным сторонам этого метода следует отнести отсутствие ионизирующего излучения и его безопасность при неоднократном использовании. Однако детям младше 5 лет определение костного возраста таким способом не может быть осуществлено, т.к. разработанная база данных включает в себя возрастной интервал от 5 до 18 лет. Для безошибочного определения костного возраста должна быть обеспечена точная позиция сканирующего устройства на запястье, а у детей младшего возраста данное условие трудновыполнимо. Для последующего исследования в динамике необходимо, чтобы точки измерения как можно точно соответствовали предыдущему. Относительно легкой доступности метода, о которой сообщают зарубежные авторы, ситуация в российских учреждениях здравоохранения аналогична с двухэнергетическим рентгеновским денситометром, т.е. далеко не все больницы имеют в своем парке аппаратуры ультразвуковой денситометр [Mentzel H.J., Vilser С, Eulenstein М. et al., 2005; Shimura N., Kouama S., Arisaca O.,2005].
2) Серошкальное ультразвуковое исследование в режиме реального времени.
Ультразвуковой метод визуализации является широко распространенным диагностическим методом, основными преимуществами которого являются простота и экономичность, неинвазивность, доступность, неограниченность во времени исследования, возможность получения послойных изображений в реальном времени, возможность полиплоскостного и полипозиционного сканирования, применение с необходимой частотой для изучения динамики патологического процесса [Хилл К., 1989].
Сегодня ультразвук, является быстро развивающимся методом визуализации костно-мышечной системы [Зубарев А.Р., 2002; Мак Нелли Ю., 2007; Малахов Н.Б., Пыков М.И., Чочиев Г.М., 2002; Малахов Н.Б., 2009; Еськин Н.А., 2001, 2009; Bradle М., Donnel О., 2002; Bianchi S., Martinoli С, 2007]. Распространение ультразвука в мягких тканях, к разряду которых можно отнести хрящ и неминерализованную кость, удовлетворяет всем требованиям к излучению, применяемому в визуализации: его распространение геометрически предсказуемо, затухание в исследуемой среде не очень сильно и допускает проникновение сигнала на глубину 300 длин волн в мегагерцевом диапазоне частот, что обеспечивает получение изображения с достаточным отношением сигнал/шум [К. Хилл, 1989]. В основе метода ультрасонографии лежит локация различных органов и тканей ультразвуковыми колебаниями, расположенными в диагностическом диапазоне частот от 2 до 15 МГц.
Ультразвуковая волна, отраженная от мелких элементов тканевых структур и на границах сред между различными тканями, улавливается прибором. После многократного усиления и сложных преобразований, на экране монитора осуществляется построение двухмерного изображения в так называемой «серой шкале». Современные приборы позволяют не только получать статическое изображение, но и проводить исследование в режиме реального времени. Далеко не все ткани организма обладают хорошими визуализационными характеристиками, что ограничивает применение методики. Например, ультразвуковое исследование зрелой костной ткани ограничивается исключительно оценкой суставных поверхностей и наружного контура, так как происходит мощное отражение ультразвуковых волн от поверхности кости и структуру кости оценить невозможно.
К недостаткам эхографии относят также субъективность оценки, которая зависит от характеристик изображения и практического опыта исследователя. В травматологии и ортопедии для диагностики состояния костно-суставной и мышечной систем чаще всего используют приборы, работающие в режиме реального времени с частотой излучения ультразвуковых колебаний от 3,5 до 12,0 МГц. Колебания низкой частоты (3,5-5,0 МГц) лучше проникают в ткани и предназначены для исследования костей, суставов и крупных мышечных массивов. Высокочастотное излучение (7,0-12,0 МГц) проникает в ткани на небольшую глубину, поэтому их используют для определения состояния поверхностно расположенных органов и параартикулярных тканей.
Несмотря на все ограничения ультразвука, отсутствие ионизирующего излучения, неинвазивность и широкие диагностические возможности заставляют продолжать поиски по расширению возможностей его использования во всех отраслях медицины в т.ч. педиатрии, детской травматологии и ортопедии. В первую очередь эхография широко используется в оценке связок, сухожилий, хрящевой ткани и мышц и полученные ультразвуковые изображения сопоставимы по информативности с анатомическими препаратами [Вовченко А.Я., 1995; Еськин Н.А., 2001; Зубарев А.Р., 2002; Бадамшина Л.М., ЩетининВ.В., 2003; Малахов Н.Б., ПыковМ.И., Чочиев Г.М., 2002; Мак Нелли Ю., 2007; Bianchi S., Martinoli С, 2007].
Ультразвуковая визуализация костно-хрящевых структур лучезапястного сустава и кисти у детей
В структуре клинических диагнозов пациентов, направленных на рентгенографию кисти, основную долю составили дети с низкорослостью сомато-конституционального генеза - 29 человек (26 %); 22 (20 %) ребенка с ожирением; с врожденными пороками развития пальцев и кисти -клинодактилия, полидактилия - 17 (16%) детей, с ювенильным ревматоидным артритом - 16 (14 %) детей, 11 (10 %) детей - с врожденной дисфункцией коры надпочечников, по 5 детей (4,5 %) - с врожденным гипотиреозом и гипофизарным нанизмом; по 1 ребенку (1 %) - с ранним половым развитием, синдромом позднего пубертата, синдромом Шерешевского - Тернера, Прадера - Вилли, высокоросл остью. Значимые различия между паспортным и костным возрастами были выявлены у 33 человек (30 %). В основном это были дети с различной эндокринной патологией - врожденной дисфункцией коры надпочечников, врожденным гипотиреозом, гипофизарным нанизмом, ожирением.
При ультразвуковом исследовании кисти и запястья на начальных этапах работы мы столкнулись с трудностью идентификации ядер окостенения. Они располагаются в два ряда и очень близко друг к другу на относительно небольшой площади сканирования. Мы сочли целесообразным разработать оптимальный доступ сканирования для визуализации каждого ядра окостенения дистальных эпифизов костей предплечья, головок коротких трубчатых костей кисти и костей запястья в отдельности.
Для идентификации всех ядер окостенения проксимального ряда и большей части дистального ряда запястья мы предлагаем проводить сканирование тыльной поверхности кисти, в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Помимо визуальной оценки исследуемых костных структур мы проводили измерение ядер окостенения, и зоны роста проксимального эпифиза I пястной кости в соответствии с дизайном исследования. Ядра окостенения измеряли между диаметрально противоположными поверхностями кортикального слоя. Если оссификация еще не закончилась, то между соответствующими краями ядра окостенения или его частей. При исследовании зоны роста измерялась толщина гипоэхогенного метаэпифизарного хряща.
В предложенной нами методике первоначально используется взаимное анатомическое расположение костей дистального ряда запястья относительно основания каждой из пяти пястных костей. Затем, после идентификации каждого из этих ядер или их хрящевых моделей, мы визуализируем кости проксимального ряда. Дополнительно мы оценивали наличие сесамовидной кости I пястно-фалангового сустава, степень оссификации дистальных эпифизов лучевой и локтевой костей, эпифизов пястных костей и фаланг.
Полученные нами данные об эхографической картине этапов энхондрального окостенения согласуются с результатами других исследователей изучавших эту проблему [Граф Р., 2005; Климец Е.И., 2007; Малахов Н.Б., 2009; Григанов М.В., 2009].
На УЗИ поэтапный процесс оссификации ЯО можно представить следующим образом (рис. 10 А-Г). Изначально, хрящевая модель определялась в виде практически анэхогенной структуры в области сканирования соответствующей анатомической проекции кости (рис. 10А). Затем в центре провизорного хряща появлялись точечные гиперэхогенные включения, которые формируются в процессе структурных преобразований гиалинового хряща на начальных этапах остеогенеза и являются рентгеннегативными (рис. 10Б). По данным Р. Графа на эхограмме это регистрируется в среднем на 4-8 недель раньше, чем на рентгенограмме [Граф Р. 2005]. Постепенно эти включения становятся более гиперэхогенными, за счет отложения солей кальция в структуре хрящевого матрикса, сливаются между собой и образуют более крупное включение различимое на рентгенограмме, а при УЗИ обладающее феноменом дистальной акустической тени (рис. 10В). С возрастом ядро окостенения прогрессивно увеличивается в размерах, хрящ постепенно разрушается изнутри и на его месте энхондральным путем образуется костная ткань, которая постепенно замещает всю хрящевую модель кости. При полном окостенении на эхограмме различима лишь кортикальная пластинка в виде гиперэхогенного сигнала повторяющего контур кости и дающая позади себя выраженную акустическую тень. Хрящевое покрытие сохраняют только суставные поверхности (рис. \0Г).
Датчик устанавливается по длинной оси на уровне дистальной трети I пястной кости. Последовательно визуализируются: проксимальный эпифиз пястной кости (Е1) , его метаэпифизарная зона роста, кость трапеция (os trapezium - TR) и ладьевидная кость (ps scaphoid - S). Возможность одновременной визуализации всех перечисленных объектов зависит от длины сканирующей поверхности датчика (апертуры) и возраста ребенка, в частности от размеров его кисти. Если все объекты не попадают в область исследования, то датчик чуть перемещается по линии сканирования проксимальнее. При большой апертуре датчика в плоскость сканирования могут попадать соседние ядра окостенения, в частности эпифиз лучевой кости (ER). Метаэпифизарный хрящ, в частности I пястной кости, (рис. ПА, х) на эхограмме определялся в виде гипоэхогенной или анэхогенной неровной полоски толщиной от 0,5 до 2 мм в зависимости от возраста ребенка. С помощью эхографии можно проследить замещение метаэпифизарного хряща костной тканью и сращение всех частей кости (появление синостоза), что в частности и представлено на рис. 11Б в виде исчезновения гипоэхогенного слоя хряща и появления сплошного гиперэхогенного слоя кортикальной пластинки эпифиза I пястной кости.
На рис. 11 представлены сонограммы полученные при сканировании по рассмотренной методике у детей в возрасте 4 и 14 лет. Для сравнения также приведены соответствующие рентгенограммы со схематическим изображением линии сканирования и объектов исследования
Определение информативности эхографии в установлении костного возраста у детей
На следующем этапе исследования были проведены сопоставления двух способов определения костного возраста в каждой возрастной группе.
При оценке объектов исследования (ядер окостенения и зоны роста проксимального эпифиза I пястной кости) анализ был проведен по трем группам признаков:
- по наличию объекта исследования (есть /нет ядро окостенения, зона роста);
- по качеству исследуемого объекта (костное/хрящевое строение ЯО, зоны роста);
- по размеру объекта (мм).
1. Сравнительный анализ по наличию объекта исследования (ЯО и зона роста проксимального эпифиза 1 пястной кости).
При статистическом анализе по наличию объекта исследования учет проводился по качественному признаку в дихотомической шкале 0 - нет признака; 1 - есть признак. Полученные данные были проанализированы с использованием коэффициента ассоциации Фишера (ср-коэффициент ассоциации) и его вычисление осуществлялось с использованием четырехпольных таблиц сопряженности.
Величина t p проверяется на уровень значимости по таблице критических значений распределения Стъюдента с к=п-2 степенями свободы.
В первой возрастной группе 0-2 г. по всем объектам исследования (кроме трехгранной кости) выявлено полное соответствие показателей УЗИ и Rg. (приложение, табл. 2). В 4 (1,4%) случаях отмечаются разночтения в обнаружении ЯО по УЗИ и Rg. Так, по трехгранной кости имеется средняя корреляционная зависимость и это обусловлено обнаружением на УЗИ рентгеннегативных начальных признаков оссификации.
На рис. 23 представлены результаты по выявлению объектов исследования в возрастной группе 0-2 г.
Итак, из общего числа исследуемых объектов при УЗИ и Rg исследовании:
- в 30,4% (85 случаев) на УЗИ и Rg одновременно определялись объекты исследования (ЯО и метаэпифизарный хрящ эпифиза I пястной кости);
- в 68,2% (191 случай) УЗИ и Rg объекты не были обнаружены;
- в 1,4% (4 случая) на УЗИ были зарегистрированы начальные признаки оссификации, а на Rg нет;
- ситуации, когда на Rg есть ЯО, а на УЗИ нет, не выявлены.
В группе 3-4 г. по всем объектам исследования (кроме ЯО полулунной кости) выявлено полное соответствие показателей УЗИ и Rg. Для полулунной кости имеется сильная корреляционная зависимость, в 5 случаях (2,2%) зарегистрированы начальные признаки оссификации (приложение, табл. 3).
Из диаграммы видно, что:
- в 72,8 % (163 случая) на УЗИ и Rg одновременно определяются объекты исследования (ЯО и метаэпифизарный хрящ эпифиза 1 пястной кости);
- в 25% (56 случаев) УЗИ и Rg не обнаружили признаков оссификации ЯО;
- в 2,2% (5 случаев) на УЗИ зарегистрированы начальные признаки оссификации, а на Rg нет;
- ситуации, когда на Rg есть ЯО, а на УЗИ нет, не выявлены.
Аналогичные данные получены и в возрастной группе 5-7 л. По всем объектам исследования, кроме кости-трапеции и дистального эпифиза локтевой кости, выявлено полное соответствие показателей УЗИ и Rg. В 3 случаях (2,1%) зарегистрированы рентгеннегативные включения в структуре хрящевой модели гиалинового хряща. 83,9 % исследованных объектов одновременно выявлены на УЗИ и Rg (120 случаев), в 14 % УЗИ и Rg не обнаружили ядра окостенения (20 случаев).
Результаты сравнительного анализа по выявлению ЯО в группе 5-7 лет представлены на рис. 25.
На следующем рисунке 26 представлены данные по выявлению объектов исследования в четвертой возрастной группе 8-9 л. В 92 % (263 случая) на УЗИ и Rg одновременно обнаружены объекты исследования. В 16 случаях (5,6%) УЗИ и Rg не обнаружили признаков оссификации ЯО; в 7 случаях (2,4%) отмечается визуализация гиперэхогенных рентгеннегативных включений в центре хрящевой модели гороховидной кости.
В возрастных группах 10-11 и 12-14 лет выявлено полное соответствие в выявлении объектов исследования на УЗИ и Rg.
Обобщенные данные сравнительного анализа по наличию объектов исследования представлены в таблице 3, из которой видно, что в группе детей от 0 до 2 лет выявлена средняя корреляционная зависимость (р 0,01), в возрастных группах от 3 до 9 лет - сильная корреляционная зависимость (р 0,001), а в группах 10-14 лет полное соответствие между рентгенологическим и ультразвуковым методом. Полученные данные в группах от 0 до 9 лет, объясняются тем, что в исследуемых ядрах окостенения на УЗИ были зарегистрированы рентгеннегативные начальные признаки структурных преобразований в хрящевой модели кости, что и обусловило большую чувствительность УЗИ относительно Rg. Разночтения встречаются именно в этих возрастных группах потому, что к 10-11 г. большинство исследуемых структур кисти уже подверглось окостенению.
2. Сравнительный анализ по качеству исследуемого объекта кость/хрящ.
Полученные данные по эхоструктуре визуализируемых ядер окостенения следуют из результатов сравнительного анализа по наличию объекта исследования. В основу дифференцировки эхоструктуры кость/хрящ было положено наличие ультразвукового феномена акустической тени за гиперэхогенным сигналом в центре хрящевой модели. Т.к. референтным методом в нашей работе был рентген, то именно этот признак позволил нам использовать рентгенологические нормативные таблицы возрастной оссификации. Т.е. за центр оссификации костной структуры, которое непосредственно было учтено при установлении костного возраста, было принято гиперэхогенное включение в центре хрящевой модели четко обладающее феноменом акустической тени.
Полученные результаты по качеству выявляемых объектов представлены на рис. 27.
Из представленных данных видно, что с возрастом происходит закономерное уменьшение ЯО имеющих хрящевое строение и все больше структур лучезапястного сустава и кисти приобретают костную структуру. Во всех исследуемых возрастных группах не было ситуаций, при которых на УЗИ было бы выявлено ЯО костной структуры, а на рентгене нет, и на рентгене имелось бы ЯО костной структуры не визуализируемое на УЗИ.
Диагностическая ценность критерия
В таблице 4 представлены данные чувствительности, специфичности, точности, прогностической ценности положительного и отрицательного результатов ультразвукового метода в сравнении с рентгенографией, которая в нашем случае была взята в качестве референтного метода (учитывая то, что на сегодняшний день она является «золотым стандартом» в определении костного возраста). Как видно из представленной диаграммы, во всех возрастных группах отмечаются высокие показатели чувствительности метода, которая составила 100%. При анализе специфичности в возрастной группе 8-9 лет был выявлен низкий показатель - 70%, а в группе 3-4 г. специфичность имела более низкое значение (91,8%) в сравнении с возрастной группой 0-2г. (97,9%). Подобная ситуация была вызвана интерпретацией начальных рентгеннегативных признаков оссификации как ложноположительных, в то время как их обнаружение является прогностическим фактором и отражает большие возможности ультразвукового исследования в установлении процессов оссификации. Таким образом, исследуемый метод превзошел референтный метод по своей диагностической способности. О возможности возникновения подобной парадоксальной ситуации указывает в своей монографии Р. Флетчер с соавт. (1998) [Флетчер Р., Флетчер С, Вагнер Э., 1998]. Учитывая все вышеизложенное, на наш взгляд правомочен и иной подход к трактовке истинно отрицательных и ложноположительных заключений и показатель специфичности может быть интерпретирован по-разному в зависимости от учета фактора рентгеннегативности. Мы считаем, что обнаружение гиперэхогенных включений в структуре хрящевого матрикса, не обладающих дистальной акустической тенью, можно считать истинно отрицательными по отношению к рентгенографии. В этом случае специфичность во всех возрастных группах будет составлять 100%.
Прогностическая ценность положительного и отрицательного результата, общая точность при таком подходе также будет иметь высокие показатели и составит 100%.
