Ocena zmian wartości parametrów radiologicznych panewki stawu biodrowego w zależności od ustawienia miednicy

Transkrypt

1 Chirurgia Narządów Ruchu i Ortopedia Polska, 76(1), 9-13, 2011 Ocena zmian wartości parametrów radiologicznych panewki stawu biodrowego w zależności od ustawienia miednicy Emil Adamczyk 1, Marcin Sibiński 1, Wojciech Sobala 2, Marek Synder 1 1 Klinika Ortopedii i Ortopedii Dziecięcej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi 2 Zakład Epidemiologii Środowiskowej, Instytut Medycyny Pracy w Łodzi Streszczenie Celem pracy jest ustalenie powtarzalności pomiarów wybranych wskaźników radiologicznych w ocenie łagodnych postaci dysplazji stawu biodrowego oraz określenie zależności tych wskaźników od ustawienia miednicy. Retrospektywnej ocenie poddano przedniotylne zdjęcia radiologiczne 98 stawów biodrowych u 49 dzieci wykonane w pośrednim ustawieniu kończyn i w pozycji Langego. Spośród nich 59 stawów leczonych było z powodu łagodnych dysplazji typu II według Grafa. W chwili badania kontrolnego średnia wieku analizowanej grupy wynosiła 9,1 lat (zakres od 4 do 15 lat). Na radiogramach w pośrednim ułożeniu kończyn wskaźnik rotacji (wskaźnik Tönnisa-Brunkena) wynosił średnio 1,0, a na radiogramach w pozycji Langego 0,98 i nie miał wpływu na wartość badanych parametrów. Na radiogramach w pośrednim ułożeniu kończyn miednica była zwykle ustawiona w większym przodopochyleniu niż w pozycji Langego. W większym przodopochyleniu miednicy (mierzonym współczynnikiem pochylenia miednicy Balla-Kommenda) wartości kąta Lequesne a i Ullmanna-Sharpa ulegały zmniejszeniu, a kąta Wiberga zwiększeniu. Kąty te charakteryzowały się dość dobrą powtarzalnością (rzetelnością). Pozostałe wskaźniki: panewkowy, odległość decentracji i kąt Idelbergera-Franka nie korelowały istotnie statystycznie z współczynnikiem pochylenia miednicy. W przypadku kąta Idelbergera-Franka powtarzalność (rzetelność) była zadowalająca, zaś dla wskaźnika panewkowego i odległości decentracji była zła. Biorąc pod uwagę powyższe właściwości kąta Idelbergera-Franka i jego przydatność w różnych grupach wiekowych wskaźnik ten jest przydatnym narzędziem do centy stawu biodrowego. Słowa kluczowe: wskaźniki radiologiczne, powtarzalność pomiarów, badanie radiologiczne, rozwojowa dysplazja stawów biodrowych The assessment of changes in radiological parameters of acetabulum of the hip joint according to position of the pelvis Summary The aim of the study was to analyze the repeatability of selected radiological parameters in the assessment of mild forms of developmental dysplasia of the hip and to evaluate the changes of the parameters according the position of the pelvis. Retrospective review of radiographs of 98 hips (49 children) was done in antero-posterior and Lauenstein position. Among them 59 hips were treated for type II hip dysplasia according to Graf. At the latest follow-upthe mean age was 9.1 years (range from 4 to 15 years). On radiographs in antero-posterior position of the hips mean rotation index (Tönnis-Brunken index) was 1.0, and on radiographs in Lange position was 0.98 and had no influence on measured parameters. On radiographs in antero-posterior position pelvis was more in forward rotation than in Lange position. With the pelvis in more forward rotation (measured using Ball-Kommend index) the value of Lequesne and Ullmanna-Sharp angles were decreased and Wiberg angle was increased. The angles had good repeatability. The other parameters: acetabular index, decentrationdistance and Idelberg-Frank angle were not statistically related to Ball-Kommend index. Idelberg-Frank angle had satisfactory repeatability but acetabular index and decentration distance had poor repeatability. Considering above mentioned characteristics of Idelberg-Frank angle, this parameter may be a useful tool for assessment of the hip. Key words: radiological parameters, repeatability of paramerers, radographis examination, developmental dysplasia of the hip Badanie radiologiczne jest najczęściej stosowane do oceny odległych wyników leczenia chorób stawów biodrowych w tym rozwojowej dysplazji stawów biodrowych. Nie ma jednak standardów dotyczących wskaźników radiologicznych będących narzędziem do tej oceny. Otwarte pozostają więc pytania: które z powszechnie stosowanych wskaźników najlepiej opisują staw biodrowy oraz które z nich najmniej zależą od ustawienia miednicy i tym samych charakteryzują się większą powtarzalnością pomiarów. Celem pracy jest ustalenie wartości wybranych wskaźników radiologicznych w ocenie łagodnych postaci dysplazji stawu biodrowego oraz określenie zależności tych wskaźników od ustawienia miednicy. Materiał i metody Do 185 dzieci leczonych zachowawczo w okresie niemowlęcym z powodu zdiagnozowanej ultrasonograficznie dysplazji typu IIb według Grafa w latach wysłano listowne zaproszenia na badania kontrolne. Z grupy tej wykluczono pacjentów z niepełną dokumentacją medyczną, wcześniej leczonych w innych ośrodkach, z chorobami neurologicznymi lub innymi niż dysplazja chorobami stawów biodrowych. Ostatecznie grupę badaną stanowiło 49 dzieci (39 dziewczynek i 10 chłopców), które odpowiedziały na zaproszenie. Dysplazję jednostronną rozpoznano u 39, zaś obustronną u 10 badanych. W chwili badania kontrolnego średnia wieku analizowanej grupy wynosiła

2 10 E. Adamczyk i wsp. 9,1 lat (od 4 do 15 lat). Na przeprowadzenie badań uzyskano zgodę Komisji Bioetyki Uniwersytetu Medycznego w Łodzi numer RNN/7/08/KE z dnia 15 stycznia 2008 roku. W badanej grupie wykonano dwa zdjęcia stawów biodrowych w projekcji a-p: w pośrednim ułożeniu kończyn dolnych i w pozycji Langego. We wszystkich przypadkach odległość lampy od kasety wynosiła 100 cm, a promień centralny skierowany był na spojenie łonowe. Na zdjęciach miednicy wykonanych w obu projekcjach wykonano pomiary następujących parametrów radiologicznych: kąta Lequesne a, Ullmanna-Sharpa, Idelbergera-Franka, odległość decentracji, wskaźnika panewkowego według Heymana-Herndona i kąta Wiberga [1-3] przy założeniu, że w innym ułożeniu kończyny środek głowy kości udowej nie ulega istotnej zmianie. W celu porównania stopnia rotacji oraz pochylenia miednicy na dwóch radiogramach tego samego pacjenta wykorzystano odpowiednie współczynniki opisujące kształt otworów zasłonowych: współczynnik pochylenia miednicy (Balla-Kommenda) obliczany osobno dla lewego i prawego stawu biodrowego oraz pojedynczy współczynnik rotacji miednicy (Tönnisa-Brunkena) [1]. Obliczeń wartości współczynników dokonano według wzorów: Biorąc pod uwagę, że w większości przypadków chrząstka y była zarośnięta teoretyczną linię Hilgenreinera wykreślano łącząc przyśrodkowe brzegi stropu panewki. Na radiogramach w znacznym przodopochyleniu miednicy dochodziło często do zdwojenia górnego brzegu panewki względem, którego wyznaczano większość parametrów radiologicznych. W takich sytuacjach górny brzeg identyfikowano łącząc przednią i tylną krawędź panewki. Dla oceny zmienności wyników pomiarów kątów dla stawów oraz ich zależności od parametrów związanych położeniem dziecka podczas wykonywania zdjęcia wykorzystano model regresji liniowej z efektami losowymi. Wmodelu tym efektem losowym był numer stawu, co przekłada się na ocenę powtarzalności pomiaru dla stawu. Na podstawie tego modelu, w którym nie uwzględniono żadnych predyktorów związanych z położeniem dziecka oceniono średni błąd pomiarowy (SD reszt) oraz rzetelność pomiaru. Rzetelność wyznaczono jako iloraz wariancji dla stawów (SD stawy do potęgi 2) do wariancji całkowitej (wariancja dla stawów + wariancja dla reszt). Rzetelność można interpretować jako korelację pomiędzy wynikiem pomiaru, a prawdziwą wartością mierzonego kąta. Wszystkich obliczeń statystycznych dokonano przy pomocy pakietu R. Wyniki Różnice w pomiarze wybranych kątów wykonanych na radiogramach w projekcji a-p z wyprostowanymi stawami biodrowymi i w pozycji Lauensteina przedstawia tabela I. Wskaźnik rotacji (wskaźnik Tönnisa-Brunkena) Na radiogramach w pośrednim ułożeniu kończyn wskaźnik rotacji wynosił średnio 1,001 (0,6-1,6), a na radiogramach w pozycji Langego 0,98 (0,66-1,38). W tym zakresie nie stwierdzono istotnego wpływu na wartość badanych parametrów. Przykładowo kąt Wiberga w badanym zakresie rotacji miednicy zmieniał się w zakresie 1,98E ±0,99, a kąt Ullmanna-Sharpa zaledwie o 0,37E ±0,19. Wskaźnik pochylenia miednicy (wskaźnik Balla-Kommenda) Na radiogramach w pośrednim ułożeniu kończyn wskaźnik pochylenia miednicy wynosił średnio 0,42 (0,17-0,8) dla lewego i 0,44 (0,17-0,8) dla prawego stawu biodrowego. W pozycji Langego wynosił średnio 0,5 (0,24-0,9) dla lewego i 0,49 (0,18-0,9). Oznacza to, że na radiogramach w pośrednim ułożeniu kończyn miednica była zwykle ustawiona w większym przodopochyleniu niż w pozycji Langego. W badanym zakresie wskaźnika Balla-Kommenda zanotowano istotną statystycznie korelację wskaźnika pochylenia miednicy na wartości kąta Lequesne a, Ullmanna- Sharpa i zmodyfikowanego kąta Wiberga. W większym przodopochyleniu miednicy wartości kąta Lequesne a i Ullmanna-Sharpa ulegały zmniejszeniu, a kąta Wiberga zwiększeniu (tabela I). W skrajnych ustawieniach miednicy różnice w pomiarach wynosiły 22E dla kąta Lequesne a, 8E dla kąta Ullmanna-Sharpa i 13E dla kąta Wiberga. Porównując średnie różnice pomiaru tego samego stawu biodrowego na dwóch radiogramach różnice wynosiły średnio 3,04E dla kąta Lequesne a, 1,55E dla kąta Sharpa i 3,3E dla kąta Wiberga. W żadnym przypadku średnie różnice w pomiarach nie przekroczyły pojedynczego odchylenia standardowego (SD-stawy). Jednak biorąc pod uwagę przyjęte kryteria radiologiczne zmiany w ustawieniu miednicy mogą mieć istotny wpływ na końcową ocenę, szczególnie w łagodnych zmianach. Porównując średnie różnice pomiarów dla tego samego stawu biodrowego wartości wskaźnika panewkowego i odległości decentracji przekraczają pojedyncze odchylenie standardowe. Omówienie Zdjęcie radiologiczne wciąż pozostaje standardowym badaniem obrazowym służącym do oceny przebudowy biodra dysplastycznego. Dysponując dwoma radiogramami: w pośrednim ustawieniu kończyn i w pozycji Langego

3 Ocena parametrów radiologicznych stawu biodrowego 11 Tabela I. Różnice w pomiarze wybranych kątów wykonanych na radiogramach w projekcji a-p. z wyprostowanymi stawami biodrowymi i w pozycji Lauensteina Table I. Differences in the measurement of selected angles on the radiographs made in AP projection with straight hip joints and the Lauenstein position Parametr Średnia wartość /współczynnik regresji Se Wartość p SD stawy SD reszty Rzetelność Kąta Lequesne Staw lewy 5,2 0,90 5,72 3,04 0,78 Staw prawy 6,0 0,90 Wskaźnik rotacji miednicy!3,86 1,99 0,0558 1,93 Wskaźnik pochylenia miednicy 22,04 3,13 <0,001 10,36 Kąta Ullmanna-Sharpa Staw lewy 44,29 0,5 3,20 1,55 0,81 Staw prawy 44,37 0,5 Wskaźnik rotacji miednicy 0,38 1,11 0,7345 0,19 Wskaźnik pochylenia miednicy 8,09 1,87 <0,0001 3,80 Kąta Wiberga Staw lewy 32,23 0,87 5,31 3,30 0,72 Staw prawy 31,24 0,87 Wskaźnik rotacji miednicy!1,98 1,96 0,3138 0,99 Wskaźnik pochylenia miednicy!13,95 3,2 <0,0001 6,56 Kąt Idelbergera-Franka Staw lewy 45,31 0,37 2,23 1,54 0,68 Staw prawy 45,27 0,37 Wskaźnik rotacji miednicy 0,37 1,11 0,7393 0,19 Wskaźnik pochylenia miednicy 2,44 1,67 0,1489 1,15 Odległość decentracji (MZ) Staw lewy 2,18 0,16 0,73 1,04 0,33 Staw prawy 2,30 0,16 Wskaźnik rotacji miednicy!1,05 0,61 0,0877 0,52 Wskaźnik pochylenia miednicy!0,31 0,83 0,7117 0,14 Wskaźnik panewkowy Staw lewy 50,67 0,84 3,95 5,01 0,38 Staw prawy 50,96 0,84 Wskaźnik rotacji miednicy!4,23 2,94 0,1535 2,12 Wskaźnik pochylenia miednicy!3,11 3,98 0,4368 1,46 Średnia wartość/współczynnik regresji wartość średnia dla stawów oraz współczynnik regresji dla wskaźników położenia: Se błąd standardowy dla wartości średnich lewego i prawego stawu; SD stawy odchylenie standardowe (rozrzut) dla wyników pomiarów kątów u poszczególnych dzieci; SD reszty rozrzut wyników pomiaru kątów na dwóch radiogramach tego samego stawu biodrowego (łączny błąd wynikający z ułożenia i błędu pomiaru) porównano poszczególne parametry radiologiczne pod względem ich zmienności w zależności od ułożenia miednicy i zarazem przydatności w praktyce. Zmiany w ustawieniu miednicy opisano współczynnikiem rotacji (wskaźnik Tönnisa-Brunkena) i pochylenia (wskaźnik Balla-Kommenda). Głównym punktem odniesienia tej oceny są zmiany zarysów otworów zasłonowych. W pośrednim ustawieniu otwory zasłonowe są okrągłe, a w przodopochyleniu stają się bardziej owalne i spłaszczone. Współczynnik Balla-Kommenda zmniejsza się wraz ze wzrostem przodopochylenia, gdyż zmniejsza się wysokość otworów zasłonowych. Zanotowano istotną korelację wskaźnika pochylenia miednicy na wartości kąta Lequesne a, Ullmanna- Sharpa i Wiberga. Na radiogramie w większym przodopochyleniu miednicy wartości kąta Lequesne a i Ullmanna-Sharpa ulegały zmniejszeniu, a kąta Wiberga zwiększeniu. Kierunek zmian parametrów radiologicznych w zakresie przedopochylenia jest zbieżny z obserwacjami innych autorów. Czubak [4] przedstawił model miednicy, w którym ocenił zmienności parametrów radiologicznych w pełnym zakresie zarówno jej przodo-, jak i tyłopochylenia. W zakresie przodopochylenia najistotniejszej zmianie ulegał kąt Ullmanna-Sharpa. W przedstawionej pracy badałem tylko pewien wycinek większego lub mniejszego

4 12 E. Adamczyk i wsp. Ryc. 1. Sposób pomiaru wskaźników ustawienia miednicy: rotacji i pochylenia. Fig. 1. Methods of measuring of pelvis: a rotation and tilt. Ryc. 3. Różnice w pomiarach kąta Ullmanna-Sharpa na dwóch radiogramach tego samego pacjenta z oznaczeniem wysokości otworów zasłonowych: a) w projekcji przednio-tylnej, Fig. 3. Differences in the measurement of the angle of Ullmann- Sharp on two radiographs ofthe same patient with a high of obturator foramen: a) in the anteroposterior projection, b) in the Lauenstein projection Ryc. 2. Różnice w pomiarach kąta Lequesne a na dwóch radiogramach tego samego pacjenta z oznaczeniem wysokości otworów zasłonowych: a) w projekcji przednio-tylnej, Fig. 2. Differences in the measurement of the angle of Lequesne on tworadiographsofthe same patientwithahigh of obturatorforamen: a) in the anteroposterior projection, b) in the Lauenstein projection przodopochylenia. Troelsen i wsp. [5] porównali radiogramy wykonane w pozycji leżącej i stojącej u pacjentów z dysplazją. Zdjęcie wykonane na leżąco było zwykle ustawione w większym przodopochyleniu miednicy, a wartości kąta Lequesne a i Wiberga ulegały podobnej zmianie. W standaryzacji neutralnego ustawienia miednicy autorzy zastosowali zaproponowany przez Siebenrock i wsp. [6] pomiar odległości od spojenia łonowego do stawu krzyżowo-guzicznego, która powinna przyjmować wartości mm zarówno u mężczyzn i kobiet. W przedstawionym materiale na większości radiogramów osłony zasłaniały kość krzyżową i odległości takiej nie można było określić. Poza tym wartości samego współczynnika Balla-Kommenda znajdowały się poniżej przyjętych norm (0,75-1,2) i wynosiły średnio 0,44 na pierwszym i 0,5 na drugim radiogramie. Wynika to przede- Ryc. 4. Różnice w pomiarach kąta Wiberga na dwóch radiogramach tego samego pacjenta z oznaczeniem wysokości otworów zasłonowych: a) w projekcji przednio-tylnej, Fig. 4. Differences in the measurement of the Wiberg angle on two radiographs ofthe same patient with a high of obturator foramen: a) in the anteroposterior projection, b) in the Lauenstein projection wszystkim z faktu, że pomiar współczynnika pochylenia został zmodyfikowany. U większości dzieci nie można było wykreślić linii Hilgenreinera, więc punktem odniesienia w tych przypadkach była pozioma linia kąta Lequesne a, który jest odpowiednikiem kąta Hilgenreinera po zarośnięciu chrząstki у. Odległość do spojenia łonowego

5 Ocena parametrów radiologicznych stawu biodrowego 13 uległa jednak zwiększeniu. Miednica na radiogramach w pozycji Langego była zwykle ustawiona w mniejszym przodopochyleniu niż na radiogramie w pozycji pośredniej. Zdjęcie w pozycji pośredniej wykonano z opuszczonymi goleniami, dlatego najprawdopodobniej ich siła ciążenia zwiększała pochylenie miednicy, chociaż nie było to regułą. Dodatkowo nadmierne przodopochylenie miednicy często prowadziło do zdwojenia górnego brzegu panewki. Z tego powodu Tönnis [1] zaleca, by kończyny dolne były wyprostowane i leżały na blacie stołu. Z kolei Troelsen i wsp. [5] porzucają ideę uzyskania radiogramu w możliwie pośrednim ustawieniu miednicy i rekomendują zdjęcie na stojąco, które przedstawia rzeczywiste pochylenie miednicy i daje szereg dodatkowych informacji. Różnice w pomiarach pozostałych parametrów radiologicznych zależą od innych czynników lub wynikają z błędu pomiaru. Porównując poszczególne wartości najlepszą powtarzalność pomiarów uzyskano dla kąta Ullmanna-Sharpa (0,81), Lequesne a (0,78), Wiberga (0,72) i Idelbergera-Franka (0,68). Znacznie mniejszą dla pomiaru odległości decentracji (0,33) i wskaźnika panewkowego (0,38). Parametrem godnym polecenia w ocenie biodra dysplastycznego jest kąt Idelbergera-Franka. Parametr ten nie zależy od ustawienia miednicy i wieku pacjenta, co jest szczególnie pomocne w ocenie biodra dziecięcego. Większość autorów porównuje pomiary parametrów radiologicznych wykonywanych przez różne osoby, jednak obliczony współczynnik powtarzalności oparty jest na podobnych zasadach. Clohisy i wsp. [7] uzyskali najlepszą powtarzalność dla kąta Lequesne a (0,72), a dla pozostałych parametrów radiologicznych korelacja ta była mniejsza od 0,55. Autorzy uważają, że wyniki te charakteryzuje słaba powtarzalność, która dalece ogranicza radiologiczną ocenę stawu biodrowego. Z kolei Nelitz i wsp. [8] opisali wysoką korelację (0,7-0,92) dla większości wskaźników z wyjątkiem wskaźnika panewkowego Heymana-Herndona, odległości decentracji i kąta Idelbergera-Franka. Reasumując należy podkreślić, że spośród badanych parametrów kąt Lequesne a, Ullmanna-Sharpa i kąt Wiberga charakteryzowały się najlepszą powtarzalnością spośród mierzonych wskaźników, jednak ich wartości zależne są od stopnia pochylenia miednicy. Wskaźnik panewkowy i odległość decentracji nie zależały od pochylenia miednicy jednak ich powtarzalność była zła. Kąt Idelbergera-Franka także nie zależy od ustawienia miednicy i ma zadowalającą powtarzalność. Biorąc pod uwagę powyższe właściwości kąta Idelbergera-Franka i jego przydatność w różnych grupach wiekowych wskaźnik ten zasługuje na szczególną uwagę. Piśmiennictwo [1] Tönnis D.: Congenital dysplasia and dislocation of the hip in children and adults. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, [2] Heyman C.H., Herndon C.H.: Legg-Perthes Disease: A method for the measurement of the roentgenographic result.j. Bone Joint Surg. Am., 1950; 32: [3] Wiberg G.: Studies on dysplastic acetabula and congenital subluxation of the hip joint: witch special reference to the complication of osteoarthritis.acta Chir. Scand., 1939; Suppl. 83: 58. [4] Czubak J.: Konfiguracja panewki stawu biodrowego po osteotomii miednicy według Degi w aspekcie badań morfologicznych, klinicznych i radiologicznych. Rozprawa habilitacyjna. AM Poznań, [5] Troelsen A., Jacobsen S., Rømer L., Søballe K.: Weightbearinganteroposterior pelvic radiographs are recommended in DDH assessment. Clin. Orthop., 2008; 466: [6] Siebenrock K.A., Kalbermatten D.F., Ganz R.: Effect of pelvic tilt on acetabular retroversion: a study of pelves from cadavers. Clin. Orthop., 2003; 407: [7] Clohisy J.C., Carlisle J.C., Trousdale R., Kim Y.J., Beaule P.E., Morgan P., Steger-May K., Schoenecker P.L., Millis M.: Radiographic evaluation of the hip has limited reliability. Clin. Orthop., 2009; 467: [8] Nelitz M., Guenther K.P., Gunkel S., Puhl W.: Reliability of radiological measurements in the assessment of hip dysplasia in adults. Br. J. Radiol., 1999; 72: Adres do korespondencji adamczykemil@yahoo.com