NIEINWAZYJNA TECHNIKA OCENY ZNIEKSZTAŁCENIA KLATKI PIERSIOWEJ W MŁODZIEŃCZEJ IDIOPATYCZNEJ SKOLIOZIE. Iwona Zielińska, Tomasz Kotwicki, Andrzej Szulc

Transkrypt

1 NIEINWAZYJNA TECHNIKA OCENY ZNIEKSZTAŁCENIA KLATKI PIERSIOWEJ W MŁODZIEŃCZEJ IDIOPATYCZNEJ SKOLIOZIE Iwona Zielińska, Tomasz Kotwicki, Andrzej Szulc Katedra i Klinika Ortopedii i Traumatologii Dziecięcej Uniwersytet Medyczny w Poznaniu Słowa kluczowe: skolioza idiopatyczna, ruchomość oddechowa klatki piersiowej, deformacja klatki piersiowej. Key words: idiopatic scoliosis, respiratory movement of the thorax, deformity of the thorax SUMMARY Idiopathic scoliosis is a severe medical problem due to the three dimensional character of the deformity of the spine. The degree of the trunk deformity with a corresponding external deformity depends on the location and the degree of the primary and secondary spinal curvatures. The contributing elements are: the rib hump, the asymmetry of the ribs, the asymmetry of waist lines, lumbar prominence, and the asymmetry of shoulders and scapulas. The majority of the signs directly depend on the ribs alignment and the thorax shape as a whole. There is a strong need for a non-invasive and reliable assessment of the shape of the thorax in patients with scoliosis; unfortunately, present methods do not assure it. Moreover, not only do idiopathic scoliosis decrease the mobility of the ribs but also decreases the space surrounded by ribs, leading, in severe cases, to the decrease in pulmonary and cardiac functions. The scope of the research is to introduce innovative techniques of the deformity assessment of the thorax and the movements of ribs. The technique may contribute to the enhancement of the diagnosis and the assessment of the results of idiopathic scoliosis treatment. STRESZCZENIE Skoliozy idiopatyczne stanowią poważny problem leczniczy ze względu na trójwymiarowy charakter zniekształcenia kręgosłupa. Stopień zniekształcenia tułowia i związana z tym zewnętrzna deformacja zależą od umiejscowienia i wielkości wygięcia pierwotnego i wygięć wtórnych. Elementami zniekształcającymi sylwetkę są: garb żebrowy, asymetria łuków żebrowych, asymetria talii, wał lędźwiowy oraz asymetria barków ze zmienionym ustawieniem łopatek. Większość z nich zależy bezpośrednio od ustawienia żeber i klatki piersiowej jako całości. Istnieje potrzeba nieinwazyjnej wiarygodnej oceny kształtu klatki piersiowej u chorych ze skoliozą, a dotychczas stosowane sposoby tego nie zapewniają. Ponadto skoliozy piersiowe zmniejszają ruchomość żeber, a także przestrzeń ograniczoną żebrami, doprowadzając w dużych skoliozach do ograniczenia wydolności krążeniowooddechowej. W pracy przedstawiono nowe nieinwazyjne techniki zaproponowane do oceny stopnia zniekształcenia klatki piersiowej oraz ruchomości żeber. Znajomość ich może być pomocna w diagnostyce i ocenie wyników leczenia skolioz idiopatycznych.

2 Skolioza jest zniekształceniem wielopłaszczyznowym kręgosłupa i związanych z nim części narządu ruchu, klatki piersiowej i narządów wewnętrznych. W płaszczyźnie czołowej występuje wygięcie kręgosłupa w bok, w strzałkowej zaburzenie krzywizn fizjologicznych, w poprzecznej rotacja i torsja. Rotacja (obracanie) jest przemieszczeniem kręgu w płaszczyźnie poziomej a torsja (skręcenie) jest to zniekształcenie wzrostowe kręgu, zachodzące pod wpływem modelujących sił obciążania oraz pociągania przez mięśnie i więzadła. Kierunek zaburzeń torsyjnych kręgu jest przeciwny do jego rotacji [1]. Rotacja kręgów jest przemieszczeniem odwracalnym i zmniejsza się przy wyprostowaniu bocznego skrzywienia. Torsja, jako utrwalone zniekształcenie kręgu jest praktycznie nieodwracalna. Stąd wniosek, że należy dążyć do leczenia skrzywień we wczesnych okresach rozwoju, gdy nie występuje jeszcze torsja [2]. Zaburzenie fizjologicznych krzywizn strzałkowych, szczególnie kifozy piersiowej wpływa na statykę kręgosłupa, rozmieszczenie środka ciężkości ciała oraz ruchomość klatki piersiowej a pośrednio na czynność układu oddechowego [3]. Najczęściej występują skoliozy w odcinku piersiowym kręgosłupa, w przebiegu których dochodzi do deformacji także w obrębie klatki piersiowej. Z uwagi na zmniejszenie się fizjologicznej kifozy kręgosłupa piersiowego przednio-tylny wymiar klatki piersiowej ulega zmniejszeniu. Ponadto kręgi strukturalnego skrzywienia piersiowego ulegają rotacji wokół osi długiej i pociągają za sobą żebra. W ten sposób dochodzi do przemieszczenia żeber w płaszczyźnie poprzecznej ciała, co powoduje powstanie na plecach garbu żebrowego (Ryc.1.); równocześnie asymetria łuków żebrowych uwidacznia się z przodu pod postacią uwypuklenia po stronie przeciwnej do garbu żebrowego tylnego (po lewej stronie w skoliozie prawostronnej) (Ryc.2.). Ryc.1. Obraz prawostronnego garbu żebrowego. W rzeczywistości różnica pomiędzy stroną prawą i lewą nie zależy tylko od uniesienia żeber po prawej, ale także od ich zapadnięcia po stronie lewej, co związane jest z obróceniem się klatki piersiowej wokół długiej osi kręgosłupa (pionowej) w kierunku zgodnym z kierunkiem skrzywienia. Źródło: własne.

3 Ryc. 2. Widok asymetrii łuków żebrowych. Wysunięcie do przodu lewego łuku żebrowego połączone jest z cofnięciem prawego łuku żebrowego w następstwie opisanego obracania się klatki piersiowej wokół osi pionowej. Źródło: własne. Zdaniem Chêneau [4] klatka piersiowa uzyskuje kształt elipsy, której długa oś przebiega od tylnego do przedniego garbu żebrowego, a krótka oś przebiega od okolicy wklęsłej tylnej do przedniej łącząc zapadnięte okolice (Ryc. 3.). Do podobnych wniosków prowadzą badania z użyciem tomografii komputerowej, które dodatkowo zwracają uwagę na zagadnienie osłabionej ruchomości żeber z powodu przestrzennego przemieszczenia stawów żebrowo-kręgowych i żebrowo-poprzecznych [5]. A.... B.. X L Tył P Y Ryc. 3. A. Widok zniekształconej klatki piersiowej w tomografii komputerowej. B. Koncepcja klatki piersiowej jako elipsy obróconej w stosunku do płaszczyzny strzałkowej o pewien kąt. Obrys zniekształconej klatki piersiowej(widok z góry); X oś w płaszczyźnie strzałkowej, Y oś w płaszczyźnie czołowej; kolor niebieski oznacza obrys klatki piersiowej na wysokości szczytu skoliozy piersiowej; kolor czerwony oznacza obrys miednicy; P prawa strona, L lewa strona. Źródło: Klinika Ortopedii i Traumatologii Dziecięcej UM w Poznaniu. Dubousset zwrócił uwagę na garb żebrowy wewnętrzny znajdujący się w obrębie klatki piersiowej, który jest wynikiem lordozy w odcinku piersiowym kręgosłupa. Uważa on, że w dużych skoliozach kręgosłup zagłębia się w klatkę piersiową. Taka sytuacja może doprowadzić do uciśnięcia narządów wewnętrznych, szczególnie poszkodowane jest płuco strony wypukłej, którego przewlekła hipowentylacja może prowadzić do rozwoju ognisk niedodmowych i infekcji [6]. Mechanika klatki piersiowej Klatka piersiowa mimo swej lekkiej budowy i zmienności w kształcie jest mocna i odporna, pełniąc rolę ochronną dla narządów wewnętrznych. Kształt klatki piersiowej zależy od wielu czynników: płci, wieku, typu budowy ciała, fazy oddechu oraz zniekształceń patologicznych [7]. Podczas wdechu klatka piersiowa poszerza się i pogłębia, jednocześnie unosząc się ku górze i uwypuklając. Ruchy te wywołują zwiększenie wymiarów strzałkowych i poprzecznych klatki piersiowej z równoczesnym prostowaniem piersiowego odcinka kręgosłupa. Wymiary wysokościowe jamy klatki piersiowej zmieniają się głównie pod wpływem przepony, która kurcząc się i spłaszczając podczas wdechu wpływa na ich powiększenie. Natomiast podczas wydechu następuje zwężenie, spłaszczenie z jednoczesnym opuszczeniem się klatki piersiowej. Podczas opuszczania się żeber zmniejsza się wymiar poprzeczny i strzałkowy, a przepona unosząca się w czasie rozkurczu powoduje zmniejszenie

4 wysokości klatki piersiowej. Równocześnie zgina się piersiowy odcinek kręgosłupa. W powiększonej klatce piersiowej powiększają się również płuca, szczelnie objęte opłucną. Powietrze zostaje wessane przez drogi oddechowe, podczas wdechu. Płuca dostosowują się również do zmniejszającej się jamy klatki piersiowej, powietrze zostaje wydalone i następuje wydech [7]. Żebra, kręgosłup i mostek tworzą zamkniętą obręcz, która w płaszczyźnie czołowej ma kształt owalu. Zmiany ustawienia któregoś z elementów wywołuje zniekształcenie obrysów klatki piersiowej. Żebro jest ściśle powiązane z kręgosłupem w dwóch stawach: żebrowo-kręgowym i żebrowo-poprzecznym. Ruchy żeber w warunkach fizjologicznych odbywają się w obu stawach jednocześnie. Zmiany w budowie klatki piersiowej w skoliozie piersiowej Wygięcie boczne i torsja piersiowego odcinka kręgosłupa pociągają za sobą deformację klatki piersiowej. Po wypukłej stronie bocznego skrzywienia przykręgosłupowe odcinki żeber ściśle powiązane z kręgami ustawiają się równolegle do wyrostków poprzecznych, tzn. w płaszczyźnie strzałkowej. Po wklęsłej stronie skrzywienia żebra ustawiają się równolegle do wyrostków poprzecznych, a więc w płaszczyźnie zbliżonej do czołowej [8]. Długość obwodu obręczy nie ulega zmianom, co doprowadza do zniekształcenia jej obrysów. Po wypukłej stronie skrzywienia części tylnej żebra w bliskiej odległości od stawów żebrowo-poprzecznych ulegają kątowemu zagięciu do przodu, co wytwarza garb żebrowy tylny. Trzony żeber zagięte pod ostrym kątem ponownie ustawiają się w płaszczyźnie zbliżonej do strzałkowej i równocześnie obniżają do dołu. W przedniej części klatki piersiowej żebra łagodnym już łukiem zbliżają się do płaszczyzny czołowej. Po wypukłej stronie skrzywienia, poniżej szczytu, żebra obniżają się często tak znacznie, że krzyżują przykręgosłupową część żeber niżej leżących [8]. Po wypukłej stronie skrzywienia kręgosłupa żebra ustawione są rozbieżnie, tzn. odległość pomiędzy nimi ulega zwiększeniu. Po wklęsłej stronie skrzywienia w związku ze zmniejszeniem przestrzeni pomiędzy poszczególnymi wyrostkami poprzecznymi odległość pomiędzy żebrami ulega zmniejszeniu. Żebra przylegają ściśle do siebie lub nawet wzajemnie na siebie zachodzą i pokrywają się. Przedni garb żebrowy powstaje po wklęsłej stronie skrzywienia w chrzęstnych częściach żeber. Przyczyną tworzenia się tego garbu jest wysuwanie się żeber strony wklęsłej ku przodowi przy jednoczesnym zachowaniu ustawienia mostka w płaszczyźnie czołowej. Przy daleko posuniętej rotacji kręgów szczytowych zniekształcenie ściany klatki piersiowej po wypukłej stronie skrzywienia narasta tak dalece, że żebra otaczają kręgosłup od tyłu. Pozostaje wtedy tylko wąska szczelina pomiędzy trzonami kręgów żebrami [8]. Zniekształcenie klatki piersiowej pociąga za sobą skrócenie tkanek miękkich (powierzchownej i głębokiej powięzi, mięśni międzyżebrowych, więzadeł, torebek stawowych żebrowo-kręgowych i żebrowo-poprzecznych, przepony), a także deformacje żeber. Deformacji klatki piersiowej towarzyszy zniekształcenie płuc, które po stronie wypukłej w skoliozie idiopatycznej zostają przesunięte centralnie. W ich obszarze stwierdza się niekiedy ogniska niedodmy. Z kolei w obrębie płuca po stronie wklęsłej skrzywienia obserwuje się często cechy rozedmy płuc. Zaburzenia te mogą w pierwszym etapie być

5 przyczyną obniżenia wydolności fizycznej, w skrajnych przypadkach powodem wystąpienia serca płucnego, a w konsekwencji niewydolności krążenia [8]. Metodyka oceny zniekształcenia klatki piersiowej Konieczność rozpoznania zniekształceń klatki piersiowej w skoliozie idiopatycznej w najwcześniejszej fazie choroby jest kluczowa dla dalszego postępowania. Do oceny kształtu klatki piersiowej wykorzystuje się różne metody: kliniczny pomiar wysokości garbu żebrowego w teście Adamsa. Oglądając badanego z przodu i z tyłu podczas wykonywania powolnego skłonu obserwuje się asymetrie w postaci garbu żebrowego, wysokość garbu mierzy się w cm; pomiar kąta rotacji tułowia (ATR - angle of trunk rotation), za pomocą przyrządu zwanego skoliometrem Bunella, w miejscu największej deformacji do pleców badanego przykłada się skoliometr ustawiając go prostopadle do linii kręgosłupa; pomiary antropometryczne uwzględniające obwód klatki piersiowej mierzone w centymetrach na wdechu i wydechu; badanie radiologiczne (pomiar kąta żebrowo-kręgowego wg Mehty); badanie tomografią komputerową (CT); badanie rezonansem magnetycznym (MRI); badanie technikami topografii powierzchni ciała: stereografią rastrową lub systemem ISIS (Integraed Shape Imaging System), są to metody optyczne, za pomocą których określa sie zniekształcenie na powierzchni tułowia. Krytyczna analiza technik wymienionych powyżej doprowadza do wniosku, że żadna z nich nie jest doskonała. Obecnie stosowane sposoby pomiaru wielkości garbu żebrowego w skoliozie (linijką lub skoliometrem) nie uwzględniają deformacji całej klatki piersiowej, a jedynie jej tylnej części. Natomiast badania radiologiczne niosą za sobą konieczność naświetlania dziecka szkodliwymi promieniami X. Z kolei badania CT i MRI nie mogą być wykonane w pozycji stojącej, co wprowadza błąd wynikający z odrotowania spowodowanego leżeniem pacjenta na wypukłości żebrowej (garbie). Wreszcie badania topografii powierzchniowej obrazują jedynie grzbiet, a nie cały tułów. Na podstawie obserwacji i wstępnych badań można zaproponować nowe, dotychczas niestosowane sposoby oceny deformacji klatki piersiowej jako całości. Do metod nieinwazyjnych, a przy tym prostych w wykonaniu, służących ocenie zniekształcenia klatki piersiowej należą fotografie skośne tułowia. W badaniu wykorzystuje się fotografie cyfrowe wykonane skośnie pod kątem 45 na wdechu i wydechu od strony lewej i prawej, uwidaczniające asymetrię klatki piersiowej. Za pomocą programu komputerowego dokonuje się nałożenia na siebie fotografii skośnej prawej i lewej, gdzie widoczna jest asymetria klatki piersiowej, a następnie mierzy się różnicę pola powierzchni w pikselach (Ryc. 4 i 5.).

6 Ryc. 4. Stanowisko do wykonywania fotografii skośnej. Obie fotografie wykonane są jednocześnie, pod katem 45 stopni, od strony prawej i lewej, dwukrotnie na wdechu i na wydechu. Źródło: własne. Ryc.5. Kontur uwidaczniający asymetrię klatki piersiowej w skosie (prawo i lewostronnej) przy wdechu i wydechu. Kolorem białym oznaczono zarys tułowia na wydechu, a kolorem zielonym na wdechu. Źródło: własne. Kolejne badanie służące do oceny zniekształcenia klatki piersiowej polega na wykorzystaniu cyrkla kabłąkowego Martina. Badanie wykonywane jest na urządzenia własnej konstrukcji, składającego się z dwóch równoległych podstaw; na jednej z nich jest ustawiony statyw fotograficzny z zamontowanym na nim cyrklem kabłąkowym Martina, połączonym z kątomierzem tarczowym. Na drugiej z podstaw zamocowany jest krążek obrotowy (tzw. twister sportowy) (Ryc.5.).

7 Ryc. 2. Urządzenie do pomiaru cyrklem kabłąkowym. Źródło: własne. Osoba badana zostaje ustawiona na krążku obrotowym przodem do przyrządu pomiarowego. Przez ruch skrętny ciała w prawo i lewo oraz przyłożenie ramion cyrkla kabłąkowego Martina do klatki piersiowej dokonywany jest pomiar w centymetrach (z dokładnością do 1cm) długości osi klatki piersiowej traktowanej, jako elipsa, wykonany w płaszczyźnie poprzecznej ciała (osi długiej i osi krótkiej). Pomiar wykonywany jest na dwóch równoległych poziomach, pierwszy na wysokości nasady wyrostka mieczykowatego oraz drugi na wysokości dolnych łuków żebrowych. Równocześnie przy pomiarze odczytuje się kąt przyłożenia ramion cyrkla w stosunku do osi klatki piersiowej. Pomiarów dokonuje się dwukrotnie: na wydechu i na wdechu. Przedstawione metody oceny zniekształcenia klatki piersiowej w skoliozie piersiowej oparte o nieinwazyjne pomiary antropometryczne i badanie fotograficzne, mogłyby być pomocne w monitorowaniu leczenia dzieci ze skoliozą oraz w codziennej pracy lekarza i fizjoterapeuty. W badaniach ankietowych zarówno pacjentów ze skoliozą jak i lekarzy i fizjoterapeutów zagadnienie deformacji klatki piersiowej znajduje się na czele problemów związanych z leczeniem skoliozy [9]. Dlatego uzasadnione są dalsze wysiłki zmierzające do opracowania wiarygodnych sposobów badania tego zniekształcenia. PIŚMIENNICTWO 1. Nowakowski A., Napiontek M., Rzymski K.: Torsja i rotacja kręgu szczytowego oraz zniekształcenie klatki piersiowej w idiopatycznych skoliozach piersiowych badanych w tomografie komputerowym. Chir. Narz. Ruchu Ortop. Pol., 1991; 56: Tylman D.: Rotacja i torsja kręgów w skoliozie. Chir. Narz. Ruchu Ortop. Pol., 1973; 38(2): Głowacki M., Kotwicki T., Pucher A.: Skrzywienie kręgosłupa. [w:] Wiktora Degi Ortopedia i Rehabilitacja, red. Marciniak W., Szulc A.: PZWL Warszawa 2003:

8 4. Kotwicki T., Chêneau J.: Biomechanical action of a corrective brace on thoracic idiopatic scoliosis: Chêneau 2000 orthosis. Disabil. Rehabilit. 2008; 3: Durmała J., Tomalak W., Kotwicki T.: Function of the respiratory system in patients with idiopathic scoliosis: reasons for impairement and methods of evaluation. Stud. Health Technol. Inform. 2008; 135: Kotwicki T., Szulc A., Dobosiewicz K., Rąpała K.: Patomechanizm progresji skolioz idiopatycznych znaczenie fizjologicznej kifozy piersiowej. Ortop. Traum. Reh. 2002: 4 (6): Bochenek A., Reicher M.: Anatomia człowieka tom I. PZWL Warszawa 1990, Tylman D.: Patomechanika bocznych skrzywień kręgosłupa. Warszawa, Wyd. Severus Negrini S., Grivas TB., Kotwicki T., Maruyama T., Rigo M., Weiss HR.: Why do we treat adolescent idiopathic scoliosis? What we want to obtain and to avoid for our patients. SOSORT 2005 Consensus paper. Scoliosis 2006; 1: 4.