Автореферат и диссертация по медицине (14.01.13) на тему:ВОЗМОЖНОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ В ОПРЕДЕЛЕНИИ КОСТНОГО ВОЗРАСТА У ДЕТЕЙ

рукописи

Алексеева Лариса Николаевна

ВОЗМОЖНОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ В ОПРЕДЕЛЕНИИ КОСТНОГО ВОЗРАСТА У ДЕТЕЙ

(14.01.13 - Лучевая диагностика, лучевая терапия)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

16 МАЙ 2013

005057985

Томск - 2013

005057985

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» имени академика Г.А. Илизарова Министерства здравоохранения Российской Федерации» (г. Курган) Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Кинзерский Александр Юрьевич Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук, профессор, Завадовская Вера Дмитриевна

Государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Сибирский государственный медицинский

университет» Министерства

здравоохранения Российской Федерации,

кафедра лучевой диагностики и лучевой

терапии, заведующая

доктор медицинских наук, Федеральное Буховец Ирина Львовна

государственное бюджетное учреждение

«Научно-исследовательский институт

кардиологии» Сибирского отделения

Российской академии медицинских наук,

отделение рентгеновских и

томографических методов диагностики,

старший научный сотрудник

Ведущая организация:

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Башкирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Уфа

Защита состоится «_»_2013 года в 9.00 часов на заседании

диссертационного совета Д 001.036.01 на базе ФГБУ «НИИ кардиологии» СО РАМН по адресу: 634012, г.Томск, ул.Киевская, 111а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «НИИ кардиологии» СО

РАМН

Автореферат разослан «

г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор медицинских наук, профессор

Ворожцова И.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 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 A.A., Щеплягина JI.A., 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 B.C., Рохлин Д.Г., 1957; Лагунова И.Г., 1981; Жуковский М.А., 1982; Садофьева В.И., 1990; Scheuer L., Black S., 2000; Gilsanz V., Ratib О., 2005; SedlakP., 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 B.C., 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 С., Mathonnet G., Sinnett D., 2000; Linet M. S., Kim K., 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 H.A., 2006; Климец Е.И., 2006; Малахов Н.Б., 2009; Михайлов МБ., 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., ЧочиевГ.М., 2007; Григанов М.В., 2009; Михайлов М.В., 2009; Castriota-Scanderbeg A., Micheli V., 1995; Castriota-Scanderbeg A., Sacco М.С., 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:

1) 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;

2) провести сопоставление предполагаемой ультразвуковой методики с рентгенологическими данными для разработки критериев по определению костного возраста у детей;

3) определить информативность ультразвукового метода визуализации относительно рентгенологических критериев для каждой возрастной группы;

4) 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:

1. 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.

2. 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.

3. 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 лечебно-диагностического центра 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, октябрь 2009 г.); на городской школе детских ортопедов (г. Челябинск, январь 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 130 страницах машинописного текста, состоит из разделов: введения, 4 глав, выводов и практических рекомендаций. Работа иллюстрирована 35 рисунками, 5 таблицами. В библиографическом указателе 158 работ, из которых 82 - отечественных авторов и 76 - зарубежных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Дизайн исследования и распределение пациентов на группы. Для

достижения поставленной цели и решения задач в период с 2008 по 2011 год было обследовано 110 детей в возрасте от 0 до 14 лет, среди которых был 61 (55%) мальчик и 49 (45 %) девочек.

Пациенты отбирались из числа детей, находившихся на лечении и обследовании в отделениях ГБУЗ «Челябинская областная детская клиническая больница». Выполненное исследование было выборочным, т. е. в процессе исследования был выбран объект наблюдения - дети, которым была выполнена рентгенография кисти по медицинским показаниям. Представительность выборки была обусловлена набором пациентов (направленные в кабинеты лучевой диагностики врачами эндокринологами, кардиоревматологами, травматологами-

ортопедами, педиатрами) в зависимости от цели (определить скелетную зрелость и различную костную патологию кисти и запястья). Затем, в течение трех дней, всем детям было выполнено ультразвуковое исследование кисти (УЗИ) по разработанной нами методике.

После проведения рентгенографии и установления костного возраста общая группа пациентов была разделена на шесть возрастных групп в соответствии с этапами постнатального формирования элементов лучезапястного сустава и кисти по В.И. Садофьевой (1990): 0-2 года - 20 чел., 3^4 года - 16 чел., 5-7 лет - 14 чел., 8-9 лет - 22 чел., 10-11 лет - 22 чел., 12-14 лет - 16 чел.

Всем пациентам было выполнено 110 рентгенологических и 110 ультразвуковых исследований левой кисти. Перед проведением исследования было получено информированное согласие законных представителей всех обследуемых детей в соответствии с принципами Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации. У детей подросткового возраста, которые были способны выразить собственное отношение к участию в исследовании, было запрошено собственное мнение в дополнение к согласию их законных представителей (Хельсинская декларация Всемирной медицинской ассоциации, 2008).

В нашей работе мы решили ограничиться возрастным интервалом от 0 до 12-14 лет, т. е. периодом окостенения эпифизов трубчатых костей предплечья, кисти и костей запястья до наступления синостозов. Именно в этом возрасте наиболее важно избежать воздействия ионизирующего излучения на интенсивно растущий организм ребенка, и поэтому критерием исключения были дети с биологическим (паспортным) возрастом 14 лет и менее, но у которых костный возраст был ускорен. Это определялось по наличию на рентгенограмме синостоза в I пястной кости, т. к., согласно литературным данным, именно он возникает первым (Майкова-Строганова B.C., Рохлин Д.Г., 1957; Лагунова И.Г., 1981; Садофьева В.И., 1990). При УЗИ это характеризовалось исчезновением гипоэхогенного слоя хряща и появлением сплошного гиперэхогенного слоя кортикальной пластинки проксимального эпифиза I пястной кости.

Методы исследования

А. Рентгенография кисти с захватом дистальных отделов костей предплечья в прямой ладонной проекции проводилась на аппарате фирмы SHIMADZU, оснащенном цифровой рентгенологической системой DAR 8000 i и телеуправляемым рентгенодиагностическим столом SONALVISION Versa ZS 100 I (Япония). Исследование проводилось строго по медицинским показаниям. Кисть

укладывалась на кассету размерами 18x24 или 24x30 см. (в зависимости от возраста исследуемого) ладонью книзу так, чтобы ось среднего пальца являлась продолжением оси предплечья. Во всех случаях рентгенобследования расстояние от аппарата до пленки составляло 100 см, т. к. при этих условиях размеры костей на рентгеновском снимке полностью совпадают с истинными размерами костей (Кишковский А.Н., ТютинЛ.А., Есиновская Г.Н., 1987; Бонтрагер К.Л., 2005).

Б. Ультразвуковое исследование. УЗИ проводилось автором методики лично на ультразвуковых сканерах экспертного и высокого класса: Logic 7 (GE MS), PHILIPS HD 11 XE, Mini Focus 1402 (B-K Medical) - с использованием линейных датчиков с диапазоном частот 5-12 МГц. Для визуализации ядер окостенения запястья, пясти, дистальных эпифизов лучевой и локтевой костей было выполнено ультразвуковое исследование тыльной поверхности кисти, боковой поверхности вдоль локтевого и лучевого краев кисти и ладонной поверхности I пальца. Основной плоскостью сканирования была сагиттальная, дополнительно была использована фронтальная плоскость со стороны локтевого и лучевого края кисти. Так как оссификация костей запястья и кисти во временном интервале происходит последовательно, на чем, собственно, и основано определение костного возраста, то в каждой возрастной группе анализировался свой ряд анатомических объектов. У детей всех возрастных категорий оценивались: зона роста I пястной кости, эпифиз I пястной кости (El), кость-трапеция (TR), ладьевидная (S), трапециевидная (TZ), головчатая кость (С), крючковидная (Н), полулунная (L), трехгранная (Т), эпифиз лучевой кости (ER), эпифиз локтевой кости (EU). Дополнительно, только в группах 0-2 года и 3—4 года, были исследованы дистальный эпифиз III пястной кости и проксимальные эпифизы проксимальной, средней и дистальной фаланг III пальца. В группах 8-9, 10-11 и 12-14 лет + шиловидный отросток локтевой кости, гороховидная кость (Р). В 1011 и 12-14 лет, помимо шиловидного отростка и гороховидной кости, + сесамовидная кость I пястно-фалангового сустава (ses). После проведения визуальной оценки среза ультразвуковая картина дополнялась измерением каждого ядра окостенения по длинной оси между соответствующими его краями. В старших возрастных группах, где кости запястья практически достигли полного окостенения, измерения проводились между диаметрально противоположными поверхностями кортикального слоя. При анализе полученных рентгенограмм также были проведены продольные измерения ядер окостенения в аналогичной сонографическому измерению плоскости с использованием обычной линейки.

Статистическая обработка материала. Статистическая обработка полученных данных проводилась по общепринятым в медицине методикам с использованием пакетов прикладных программ для статистического анализа Microsoft Excel и Statistica 6.0. Качественные данные были представлены в виде абсолютных или относительных (%) частот. Для сравнения дихотомических показателей применялся ср - коэффициент ассоциации с использованием четырехпольных таблиц сопряженности. Значимость коэффициента фэмп проверяли с помощью критерия Стьюдента. Для сравнения двух способов измерений, выполненных на УЗИ и при оценке рентгенограмм, представленных в интервальной шкале, использовали метод Бленда - Альтмана. Для суждения о достоверности различий количественных признаков был использован непараметрический критерий Манна — Уитни. Надежность и обоснованность диагностической методики, т. е. ее адекватность, определяли с помощью тестов чувствительности, специфичности, общей точности, прогностической ценности положительного результата и прогностической ценности отрицательного результата.

Результаты исследования и их обсуждение

В структуре клинических диагнозов пациентов, направленных на рентгенографию кисти, основную долю составили дети с низкорослостью сомато-конституционального генеза - 29 детей (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, высокорослостью. Значимые различия между паспортным и костным возрастами были выявлены у 33 человек (30%), и в основном это были дети с различной эндокринной патологией - врожденной дисфункцией коры надпочечников, врожденным гипотиреозом, гипофизарным нанизмом, ожирением

Ультразвуковая визуализация костно-хрящевых структур кисти у детей. 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 для визуализации каждого ядра окостенения дистальных эпифизов костей предплечья, головок коротких трубчатых костей кисти и костей запястья в отдельности. Полученные нами данные об эхографической картине этапов энхондрального окостенения согласуются с результатами других исследователей, изучавших эту проблему (Граф Р., 2005; Климец Е.И., 2007; Григанов М.В., 2009; Малахов Н.Б., 2009).

При УЗИ поэтапный процесс оссификации ЯО можно представить следующим образом. Хрящевая модель определялась в виде практически анэхогенной структуры в области сканирования соответствующей анатомической проекции кости.

Рис. 1. Сонограмма хрящевой модели гороховидной кости (Р) у ребенка 7 лет

Затем в центре провизорного хряща появлялись точечные эхогенные включения, которые формировались в процессе структурных преобразований гиалинового хряща на начальных этапах остеогенеза и являлись рентгеннегативными.

Рис. 2. Сонограмма ядра окостенения гороховидной кости (Р) у ребенка 8 лет, +-+ в центре хрящевой модели кости определяется гиперэхогенное включение на начальных этапах оссификации

В своей работе мы не ставили задачи определить точный временной интервал от регистрации начальных признаков оссификации при УЗИ до

появления ядер окостенения на рентгенограмме. По данным Р. Графа, при эхографии это регистрируется в среднем на 4-8 недель раньше (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 ядро окостенения, различимое на рентгенограмме, а при УЗИ обладающее феноменом дистальной акустической тени.

Рис. 3. Сонограмма ядра окостенения гороховидной кости (Р) у ребенка 11 лет, +-+ гиперэхогенное включение с дистальной эхотенью

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 была 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. 4. Сонограмма ядра окостенения гороховидной кости (Р) у ребенка 14 лет, различим лишь гиперэхогенный контур кости с выраженной дистальной эхотенью

Эхографические доступы к ядрам окостенения кисти

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. Ультразвуковое исследование включало проведение следующих сканов:

1. Продольное сагиттальное сканирование тыльной поверхности кисти.

1.1. Сагиттальное сканирование вдоль оси первого нальца в положении отведения I пальца на 40-50 град. Датчик устанавливается по длинной оси на уровне дистальной трети I пястной кости. Последовательно визуализируются: проксимальный эпифиз I пястной кости, его метаэпифизарная зона роста, кость-трапеция (os'trapezium) и ладьевидная кость (os scaphoideum). Метаэпифизарный хрящ, в частности I пястной кости, 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) в виде исчезновения гипоэхогенного слоя хряща и появлением сплошного гиперэхогенного слоя кортикальной пластинки. 1.2. Сагиттальное сканирование вдоль оси II пальца. Датчик устанавливается продольно на уровне нижней трети II пястной кости, и непосредственно за кортикальной пластинкой основания пястной кости визуализируется ядро окостенения трапециевидной кости (os trapezoideum).

1.3. Сагиттальное сканирование вдоль оси III пальца. При этом положении датчика визуализируются два ядра окостенения головчатой (os capitatum) и полулунной (os lunatum) костей. Для визуализации головчатой кости датчик устанавливается продольно на уровне проксимальной трети III пястной кости, при этом визуализируются кортикальная пластинка ее основания, и ядро окостенения самой крупной кости запястья - головчатой. Ее формирование начинается очень рано, в возрасте 4-6 мес., поэтому практически всегда мы можем наблюдать ту или иную степень оссификации. Затем датчик перемещается проксимальнее и несколько ротируется в локтевую сторону. Таким образом, достигается оптимальная визуализация ядра окостенения полулунной кости, которое располагается непосредственно за гиперэхогенным контуром головчатой кости.

1.4. Сагиттальное сканирование на уровне межпястного сустава между основаниями IV и V пястных костей. Датчик устанавливается продольно на

уровне суставной щели межпястного сустава между IV и V пястными костями. Визуализируется продольная ось крючковидной кости (os hamatum).

1.5. Сагиттальное сканирование вдоль оси III пальца для визуализации эпифизов пястной кости и фаланг (проксимальной, средней и дистальной).

При оценке эпифизов пястных костей и фаланг пальцев для сокращения времени исследования мы проводили сканирование тыльной поверхности только III пальца, т. к. установлено, что именно в нем центры оссификации появляются первыми и имеют следующий порядок возникновения: 1) эпифиз проксимальной фаланги, 2) эпифиз пястной кости, 3) эпифиз средней фаланги, 4) эпифиз дистальной фаланги (Gilsanz V., Ratib О., 2005). В нашей работе мы оценивали только факт начала их окостенения в возрастных подгруппах от 0 до 4 лет, т. к. наиболее поздний срок появления ядер окостенения в эпифизах - возраст 2,53 года (Жуковский М.А., 1982). Сканирование проводится в продольной плоскости вдоль оси III пальца.

2. Продольное фронтальное сканирование (локтевой край кисти и запястья).

2.1. Ядро окостенения трехгранной кости (os triquetral). Датчик устанавливается вдоль локтевого края запястья по ходу сухожилия локтевого разгибателя запястья, extensor carpi ulnaris. В этом скане проксимальнее основания V пястной кости и непосредственно под сухожилием визуализируется ядро окостенения трехгранной кости.

2.2. Гороховидная кость (os pisiform) является сесамовидной, залегает в толще сухожилия локтевого сгибателя запястья, flexor carpi ulnaris, и своей тыльной поверхностью сочленяется с ладонной поверхностью трехгранной кости. Ее исследование проводится после оценки трехгранной кости путем перемещения датчика в ладонную сторону. При этом визуализируется сухожилие локтевого сгибателя запястья, в толще которого и определяется гороховидная кость или ее хрящевая модель.

3. Сагиттальное сканирование ладонной поверхности I пальца используется для обнаружения сесамовидной кости пястно-фалангового сустава I пальца (os sesamoid). Одним из критериев наступления пубертатного периода является обнаружение сесамовидной кости (12 лет) (Садофьева В.И., 1990; Scheuer L., Black S., 2000; Giuca M.R., MazzaP., MarrapeseE. et al., 2002). Визуализация сесамовидной кости осуществляется в проекции пястно-фалангового сустава I пальца с ладонной стороны;

4. Фронтальное сканирование вдоль длинной оси дистального эпифиза лучевой кости. Визуализация ядра окостенения дистального эпифиза лучевой кости достигается путем сканирования вдоль лучевого края запястья, здесь же производим и измерение его высоты. Средний срок начала его окостенения — возраст 10-12 мес. Оценкой формирования шиловидного отростка головки лучевой кости мы решили пренебречь, т. к. его обнаружение не имеет принципиального значения при установлении костного возраста, в отличие от шиловидного отростка эпифиза локтевой кости, который является критерием перехода ребенка в следующую возрастную группу (Лагунова И.Г., 1981; Жуковский М.А., 1982; Садофьева В.И., 1990).

5. Сагиттальное сканирование вдоль длинной оси эпифиза локтевой кости. Ядро окостенения дистального эпифиза локтевой кости: средний срок начала окостенения у девочек 6-6,5 года, у мальчиков 7-7,5 года (Жуковский М.А., 1982). Исследуя эпифиз локтевой кости, необходимо получить информацию не только об его оссификации, но также оценить факт формирования шиловидного отростка, т. к. именно его наличие является идентификатором возрастной группы 8-9 лет (Лагунова И.Г., 1981; Жуковский М.А., 1982; Садофьева В.И., 1990; Сивапг V., ЯайЬ О., 2005).

Головка локтевой кости на начальных этапах оссификации имеет форму сильно вытянутого по горизонтали узкого овала, равномерного по высоте. Формирование шиловидного отростка начинается с локтевого края эпифиза, и поэтому его появление мы предлагаем оценивать путем двукратного измерения высоты эпифиза следующим образом. После визуализации эпифиза лучевой кости датчик перемещаем по тыльной поверхности лучезапястного сустава через щель лучелоктевого сустава. Как только появилось ядро окостенения эпифиза локтевой кости, производим первое его измерение (ЕШ). Затем датчик перемещаем вдоль головки вышеназванной кости максимально медиально, устанавливаем его фронтально и вдоль локтевого края лучезапястного сустава, проводим второе измерение (ЕШ).

Определение информативности эхографии в установлении костного возраста у детей. 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)

- по размеру объекта (мм).

Таблица 1

Результаты сравнительного анализа по наличию объекта исследования

на УЗИ и Кй

Возраст, годы Коэффициент ассоциации срэмп Значимость коэффициента фэмп

0-2 0,97 р<0,01

3-4 0,95 р< 0,001

5-7 0,92 р< 0,001

8-9 0,82 р< 0,001

10-11 1,0 Полное соответствие

12-14 1,0 Полное соответствие

При проведении статистического сравнительного анализа по наличию объектов исследования 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), в группах 10-14 лет - полное соответствие между рентгенологическим и ультразвуковым методами. 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 Яд. Разночтения встречаются именно в этих возрастных группах потому, что к 10-11 годам большинство исследуемых структур кисти уже подверглось окостенению.

Полученные данные по эхоструктуре визуализируемых ядер окостенения следуют из результатов сравнительного анализа по наличию объектов исследования. В основу дифференцировки эхоструктуры кость/хрящ было положено наличие ультразвукового феномена акустической тени за гиперэхогенным сигналом в центре хрящевой модели. Так как референтным методом в нашей работе был рентген, то именно этот признак позволил нам использовать рентгенологические нормативные таблицы возрастной оссификации. То есть за центр оссификации костной структуры, который непосредственно был учтен 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. 5.

0УЗИ + ПУЗИ + Нд- ЯУЗИ - Ид+ ЕзУЗИ - 1?д-

Рис. 5. Диаграмма результатов сравнительного анализа по качеству исследуемых объектов (костная/хрящевая ткань)

Примечания:

УЗИ(+) - на УЗИ и рентгене объект исследования костной структуры; УЗИ (+) (-) - на УЗИ объект костной структуры, на рентгене не выявлен; УЗИ (-) (+) - на рентгене объект костной структуры, на УЗИ не выявлен; УЗИ (-) (-) - на УЗИ и рентгене объект исследования хрящевой структуры. Мы рассчитали показатели диагностической ценности теста в каждой возрастной группе (таб. 2).

Таблица 2

Показатели диагностической ценности эхографии в зависимости от возраста пациентов

Возраст, годы

0-2 г. 3-4 г. 5-7 л. 8-9 л. 10-11 л. 12-14 л.

Чувствительность 100% 100% 100% 100% 100% 100%

Специфичность 97,9% 91,8% 90,0% 70,0% 100% 100%

Точность 98,5% 97,8% 99,3% 97,6% 100% 100%

ПЦПР 95,5% 97,0% 99,2% 97,4% 100% 100%

ПЦОР 100% 100% 100% 100% 100% 100%

Как видно из представленной таблицы видно, что 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 года специфичность имела более низкое значение (91,8%) в сравнении с возрастной группой 0-2 года (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 по своей диагностической способности. О возможности возникновения подобной парадоксальной ситуации указывают 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 %. Для того чтобы максимально экстраполировать существующие рентгенологические нормативы на разработанную нами методику при установлении костного возраста, были учтены только те ядра окостенения, которые обладали четкой акустической тенью.

Лучевым методом, который в данной ситуации мог бы также обнаружить дорентгенологические признаки оссификации и дать более полную информацию о состоянии костных и хрящевых структур, является магнитно-резонансная томография. Но использование МРТ в качестве референтного метода невозможно в связи с рядом трудностей, таких как высокая стоимость, необходимость седации или наркоза при исследовании детей раннего возраста, отсутствие стандартов в определении скелетной зрелости. Таким образом, предложенная нами методика обладает высокой чувствительностью, которая во всех возрастных группах составила 100%. Специфичность метода при учете ранних рентгеннегативных признаков оссификации в качестве ложноположительных заключений по группам составила: 0-2 года - 97,9 %, 3-4 года - 91,8 %, 5-7 лет - 90%, 8-9 лет - 70%, в группах 10-11 и 12-14 лет - 100 %. Точность, соответственно, в группе 0-2 года -98,5 %, 3-4 года - 97,8 %, 5-7 лет - 99,3 %, 8-9 лет - 97,6 %, в группах 10-11 и 1214 лет - 100 %. Специфичность и точность метода при учете указанных признаков в качестве истинно отрицательных заключений во всех возрастных группах составила 100%. Также был выполнен сравнительный анализ

рентгенологического и ультразвукового способов измерения линейных размеров ядер окостенения, толщины гипоэхогенного хряща метаэпифизарной зоны роста I пястной кости. В возрастных группах от 0 до 11 лет получена хорошая согласованность и отсутствие систематической ошибки в измерениях. В шестой возрастной группе (12-14 лет) по некоторым позициям выявлены значимые различия в замерах (р<0,01). В частности, это относится к проксимальному эпифизу I пястной кости, его зоне роста, трапециевидной кости, эпифизу локтевой кости (параметру ЕШ). На наш взгляд, это можно объяснить практически полным окостенением структур лучезапястного сустава и кисти в этом возрасте и, как следствие, взаимным наложением контуров кортикальных пластинок костей, что иногда приводит к неточным ультразвуковым измерениям. В отношении зоны роста выявленные значимые различия могут быть обусловлены меньшим шагом измерения на УЗИ и получением более высокой точности изменений в сравнении с использованием обычной линейки при измерении на рентгенограмме.

В возрастной группе 8-9 лет дополнительно был проведен статистический анализ возможности обнаружения шиловидного отростка локтевой кости по описанной ранее предложенной нами методике. При рентгенологическом исследовании формирование отростка оценивается качественно по изменению формы эпифиза, и все дети возрастной группы 8-9 лет в зависимости от обнаружения шиловидного отростка на рентгенограмме были разделены на две подгруппы: 1 - шиловидный отросток обнаружен, 2 - шиловидный отросток не обнаружен. Сравнительный анализ групп проводили с использованием непараметрического критерия сравнения двух выборок по уровню признака (Манна - Уитни). На уровне значимости р < 0,01 доказаны различия между показателями (ЕШ - Еи 1) в группах 1 и 2, и о наличии шиловидного отростка мы делаем вывод на основании полученного эмпирическим путем значения разницы между измерениями (ЕШ - ЕШ) > 1,5 мм. Полученные значения чувствительности, специфичности, прогностической ценности и точности прогноза в нашей выборке составили 100 %.

В результате проделанной работы был разработан алгоритм определения костного возраста с помощью эхографии (рис.7). Его использование позволяет оптимизировать проведение исследования и существенно сократить время. Зная паспортный возраст и пол ребенка, следуя алгоритму, достаточно оценить только те объекты исследования, которые являются индикаторами данной возрастной группы. В случае несоответствия костного и паспортного возрастов объем исследования необходимо расширить до необходимого для установления скелетной зрелости в каждом конкретном случае.

Примечание: (+) объект есть на УЗИ, (-) объект на УЗИ отсутствует, мальчики, девочки Рис. 7. Алгоритм УЗ сканирования костей кисти для определения костного возраста у детей от 0 до 14 лет.

выводы

1. Предлагаемая усовершенствованная методика ультразвукового исследования кисти с использованием дополнительных доступов позволяет качественно визуализировать все объекты, необходимые для определения костного возраста.

2. Для определения костного возраста с использованием существующих рентгеноанатомических нормативов необходимо учитывать только ядра окостенения с признаками оссификации, т. е. с наличием акустического эффекта дистальной эхотени.

3. Проведенные рентгено-сонографические сопоставления свидетельствуют о том, что предложенная нами методика обладает высокой чувствительностью, которая во всех возрастных группах составила 100 %.

- Специфичность метода при учете ранних рентгеннегативных признаков оссификации в качестве ложноположительных заключений по группам составила: 0-2 года - 97,9%, 3-4 года - 91,8%, 5-7 лет - 90%, 8-9 лет -70%, в группах 10-11 и 12-14 лет - 100%. Точность, соответственно: 02 года - 98,5 %, 3-4 года - 97,8 %, 5-7 лет - 99,3 %, 8-9 лет - 97,6 %, в группах 10-11 и 12-14 лет - 100 %.

- Специфичность и точность метода при учете указанных признаков в качестве истинно отрицательных заключений во всех возрастных группах составила 100%.

4. Разработанный алгоритм ультразвукового исследования кисти может быть использован для определения костного возраста у детей от 0 до 14 лет вместо рентгенографии в тех случаях, когда существуют клинические ограничения для проведения рентгенологического исследования, а также для мониторинга краткосрочных изменений окостенения в процессе роста.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Ультразвуковое исследование костно-хрящевых структур кисти рекомендуется в качестве альтернативы рентгенографии и является методом первичного скрининга при определении костного возраста у детей от 0 до 14 лет.

2. Оптимальный протокол ультразвукового исследования должен включать:

- использование линейных датчиков с диапазоном частот 5-12 МГц;

выполнение исследования в В — режиме в сагиттальной, фронтальной и аксиальной плоскостях в соответствии с разработанной нами методикой;

- в протоколе исследования целесообразно указывать наличие эхопозитивных включений в центре хрящевых моделей, не обладающих акустической тенью, т.к. их обнаружение имеет прогностическое значение и может быть полезно клиницистам.

3. Рентгенография кисти является уточняющим методом, который рекомендуется проводить на втором этапе после УЗИ в следующих случаях:

- дети в возрасте 14 лет и младше, но у которых костный возраст опережает паспортный и при эхографии выявлены признаки синостоза метаэпифизарной зоны роста I пястной кости;

- дети, имеющие врожденные или приобретенные деформации костей и/или мягкотканных структур кисти, затрудняющие выполнение УЗИ и трактовку полученных эхографических данных.

4. Использование предложенного алгоритма ультразвукового сканирования ядер окостенения кисти позволяет оптимизировать проведение исследования и существенно сократить время.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Алексеева, JI.H. Эхографическая визуализация ядер окостенения кисти и запястья для определения костного возраста у детей [Текст] / Л.Н. Алексеева, А.Ю. Кинзерский // Современные проблемы науки и образования. - 2012. — № 3 (Электронный журнал) URL: www.science-education.ru/103-6491

2. Алексеева, JI.H. Определение костного возраста у детей с использованием ультразвукового метода исследования [Текст] / JI.H. Алексеева, А.Ю. Кинзерский // Гений ортопедии. - 2012. -№ 2. - С. 117-121.

3. Алексеева, JI.H. Возможности определения костного возраста у детей путем эхографической визуализации ядер окостенения костей кисти [Текст] / JI.H. Алексеева, А.Ю. Кинзерский // Ультразвуковая и функциональная диагностика. - 2012. - № 4. - С. 70-80.

4. Алексеева, JI.H. Использование ультразвукового метода исследования для определения костного возраста у детей [Текст] / Л.Н. Алексеева, А.Ю. Кинзерский // Вестник уральской медицинской академической науки. -2012. - Т. 42, JV® 5. - С. 38^1.

5. Алексеева, Л.Н. Определение костного возраста у детей с помощью ультразвукового метода исследования [Текст] / Л.Н. Алексеева, А.Ю. Кинзерский

// Ультразвуковая и функциональная диагностика - 2009. - № 4. - С. 144.

6. Алексеева, JI.H. Возможности ультразвукового исследования в определении костного возраста у детей [Текст] / JI.H. Алексеева, А.Ю. Кинзерский // Медицинская визуализация. - 2009. - Спец. выпуск. - С. 21.

7. Алексеева, JI.H. Диагностика и лечение замедления сроков окостенения головки бедренной кости у детей первого года жизни [Текст] / Е.А. Неизвестных, Н.В. Носков, JI.H. Алексеева // Российский вестник хирургии, анестезиологии и реаниматологии. - 2012. - Приложение. - С. 95.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

МРТ - магнитно-резонансная томография

ПЦПР — прогностическая ценность положительного результата

ПЦОР — прогностическая ценность отрицательного результата

УЗИ - ультразвуковое исследование

ЯО - ядро(а) окостенения

Е1 - проксимальный эпифиз I пястной кости

TR (os trapezium) — кость-трапеция

S (os scaphoid) — ладьевидная кость

TZ (os trapezoid) - трапециевидная кость

С (os capitate) — головчатая кость

L (os lunate) - полулунная кость

И (os hamat) — крючковидная кость

Т (os triquetral) - трехгранная кость

Р (os pisiform) — гороховидная кость

ses (os sesamoid) — сесамовидная кость I пястно-фалангового сустава

ER (epiphysis radius) - эпифиз лучевой кости

EU (epiphysis ulnae) - эпифиз локтевой кости

sin. I met (synostosis metacarpi I) — синостоз I пястной кости

На правах рукописи

Алексеева Лариса Николаевна

ВОЗМОЖНОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ В ОПРЕДЕЛЕНИИ КОСТНОГО ВОЗРАСТА У ДЕТЕЙ

(14.01.13 - Лучевая диагностика, лучевая терапия)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Томск-2013

Подписано в печать.17.04.2013 Формат 60 х 84/16. Бумага офисная. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ № 114.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии TETA (ИП Алексеев C.B.) 454048, г. Челябинск, ул. Яблочкина, 23 Тел. 225-09-18, e-mail: teta-art@mail.ru