Warunki i możliwości stosowania techniki topografii powierzchni ciała do wykrywania skrzywień kręgosłupa u dzieci i młodzieży

Transkrypt

1 Artykuły Chowańska J i poglądowe wsp. Warunki i / możliwości Review stosowania papers techniki topografii powierzchni ciała do wykrywania skrzywień... Warunki i możliwości stosowania techniki topografii powierzchni ciała do wykrywania skrzywień kręgosłupa u dzieci i młodzieży Surface topography for evaluation of spinal deformities in children Joanna Chowańska 1/, Tomasz Kotwicki 1/, Alicja Krzyżaniak 2/, Andrzej Szulc 1/ 1/ Katedra i Klinika Ortopedii i Traumatologii Dziecięcej, Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu 2/ Zakład Epidemiologii Katedry Medycyny Społecznej, Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu Skolioza idiopatyczna jest zniekształceniem kręgosłupa pojawiającym się w wieku rozwojowym. Większość skolioz pozostaje stabilna, jednak pewna ich część w wieku dojrzewania ulega szybkiemu pogorszeniu. Duże skrzywienia wymagają leczenia operacyjnego, które jest rozległe, skomplikowane i obciążające dla dziecka. Wiele skrzywień diagnozuje się zbyt późno, gdyż w naszym kraju nie istnieje zorganizowany system wykrywania skolioz u dzieci. Topografia powierzchniowa jest optyczną metodą oceny powierzchni grzbietu, w tym asymetrii związanych ze skoliozą. Podstawą stosowania jest istnienie zależności pomiędzy deformacją szkieletu i powierzchni tułowia. Technika fotogrametryczna jest nieinwazyjna, badanie szybkie, jednak dotychczas obarczone było wysokim odsetkiem wyników fałszywie dodatnich. Zastosowanie techniki topografii powierzchniowej w zmodyfikowanej formie, zwiększającej specyficzność metody, może być wartościowym sposobem wczesnego wykrywania skoliozy, śledzenia jej przebiegu i oceny wyników leczenia. Idiopathic scoliosis is a developmental deformity of the spine. At small angle most cases remain stable, however a rapid progression can occur during the adolescent intensive growth period. Surgical scoliosis treatment is a complex and extensive procedure. Late diagnosis is common because no systematic scoliosis care has been implemented in Poland. Surface topography is an optic technique used to assess asymmetries of the back surface contours associated with scoliosis. The advantages of the photogrammetric method include non-invasive, quick and easy measurements of the trunk asymmetry, however, a high false positive rate was reported. The use of modified surface topography, assuring better specificity, is a potentially valuable method of the early detection of scoliosis, monitoring its course and the evaluation of the therapy effects. Key words: idiopathic scoliosis, surface topography, screening Słowa kluczowe: skolioza idiopatyczna, topografia powierzchniowa, badanie przesiewowe Probl Hig Epidemiol 2009, 90(1): Nadesłano: Zakwalifikowano do druku: Adres do korespondencji / Address for correspondence dr hab. med. Tomasz Kotwicki Katedra i Klinika Ortopedii i Traumatologii Dziecięcej UM ul. 28 Czerwca 1956 roku nr 135, Poznań tel , fax kotwicki@ump.edu.pl Skolioza idiopatyczna jako problem diagnostyczny w populacji wieku rozwojowego Skolioza idiopatyczna jest zniekształceniem kręgosłupa i całego tułowia, które pojawia się i rozwija w okresie dziecięcym i młodzieńczym. Deformacja dotyczy wszystkich trzech wymiarów przestrzeni: występuje wygięcie w bok w płaszczyźnie czołowej, zmniejszenie fizjologicznych krzywizn w płaszczyźnie strzałkowej oraz rotacja osiowa kręgów w płaszczyźnie poprzecznej, natomiast w czwartym wymiarze (czas) zachodzą zmiany w stopniu zniekształcenia [1]. Badanie kliniczne i radiologiczne są podstawą rozpoznania skoliozy, jednak nie rozwiązują problemu wykrywania skrzywień kręgosłupa w skali całej populacji wieku rozwojowego. Objęcie wszystkich dzieci programem wczesnej diagnostyki skoliozy jest zasadne z powodu częstego jej występowania (2-3%) i istotnych skutków zdrowotnych w przypadku opóźnionego wykrycia [1]. W naszym kraju, w odróżnieniu od większości krajów Unii Europejskiej oraz USA [2], nie istnieje nowoczesny, zorganizowany system wykrywania skolioz idiopatycznych. Terminy wykonywania badań bilansowych zdrowia (10. i 14. r.ż.) pozostawiają lukę w wieku, gdy skolioza zazwyczaj się ujawnia i pogłębia. Brak lekarzy w szkołach pozbawia dzieci fachowego

2 2 Probl Hig Epidemiol 2009, 90(1): 1-5 nadzoru, a pielęgniarki szkolne nie są systematycznie kształcone w nowoczesnych technikach oceny wad postawy i skolioz. W efekcie regułą staje się późne wykrywanie deformacji, co utrudnia stosowanie mało inwazyjnych sposobów leczenia i zmusza do wykonywania rozległych, skomplikowanych i obciążających zabiegów operacyjnych. W zakresie wykrywania skolioz zastosowanie znalazł skoliometr jako prosty przyrząd obiektywizujący badanie kliniczne [3,4,5]. W ostatnich latach zainteresowanie budzą nieinwazyjne techniki optyczne, określanie wspólnym mianem topografii powierzchni ciała (ang. surface topography), wśród których w Polsce dostępna jest metoda fotogrametrii rastrowej. Topografia powierzchni ciała Klasyczna ocena kliniczna dziecka ze skoliozą jest w dużej mierze zależna od badającego, a uzyskane dane trudno poddać analizie ilościowej, dlatego też istotne znaczenie w badaniach skolioz odgrywają metody obiektywne, głownie zdjęcia rentgenowskie kręgosłupa. W odniesieniu do oceny kształtu tułowia taką rolę może spełniać topografia powierzchni ciała technika polegająca na obrazowaniu i komputerowej analizie zewnętrznych obrysów tułowia, najczęściej tylko od strony pleców badanego. Wykorzystuje się tu współzależność pomiędzy powierzchniową deformacją grzbietu a zniekształceniem szkieletu. Zmienność postawy, różnice wynikające z ruchów oddechowych klatki piersiowej czy odruchów utrzymania równowagi, są istotne dla tego typu pomiarów, dlatego samo badanie, czyli tzw. prezentacja pacjenta, trwa bardzo krótko (dziesiętne części sekundy). Badanie jest nieinwazyjne, dostarcza szybkiej i dokładnej oceny postawy w trzech płaszczyznach, daje możliwość gromadzenia, przechowywania i analizowania danych. Z drugiej strony, wysoka czułość pomiarów metodą topografii powierzchniowej może być przyczyną powstania wyników błędnie dodatnich. Dlatego ważne jest, aby interpretacja wyników była dokonana przez osobę doświadczoną, z uwzględnieniem faktu, że nie każda asymetria tułowia jest patologią. Wydaje się, że metoda topografii powierzchniowej znajduje się obecnie w fazie standaryzacji [6,7]. Od techniki Moiré do stereografii rastrowej Rozwój metody, zapoczątkowany w latach 70. ubiegłego wieku, bierze swój początek z techniki fotooptycznej oceny sylwetki człowieka przy pomocy prążków Moiré [1,6]. Technika prążków Moiré zwana niekiedy techniką mory projekcyjnej należy do metod fotogrametrii (fototopografii) przestrzennej, zajmującej się odtwarzaniem kształtu i położenia oraz mierzeniem obiektów przestrzennych na podstawie fotogramów, czyli specjalnych zdjęć fotograficznych. Metoda polega na wykorzystaniu załamania wiązki światła między ekranem z siatką (rastrem) a jego cieniem, który pada na badanego stojącego za ekranem. Do interferencji fal świetlnych dochodzi po ich przejściu przez raster (ryc. 1). W rezultacie uzyskuje się obraz w układzie warstwicowym. Wygląd linii topograficznych zależy od kształtu oświetlanej powierzchni oraz odległości pacjenta od ekranu [6,8,9,10,11]. Ryc. 1. Schemat urządzenia do badania metodą prążków Moiré (wzorowane na Kasperczyku [6]). Fig. 1. Diagram of the Moiré examination device Znając odległość pomiędzy źródłem światła, a rastrem oraz odległość pomiędzy tym źródłem a aparatem fotograficznym oraz grubość siatki (wykonanej najczęściej z drutu lub żyłki) można obliczyć wysokość każdej warstwicy, a w praktyce np. wysokość garbu żebrowego pacjenta ze skoliozą oraz przestrzenne ułożenie wybranych punktów ciała leżących na różnych warstwicach [6]. Rozwój metody Moiré nastąpił w dwóch kierunkach tradycyjny raster zastąpiono optycznym, który stanowi diapozytyw prążków rzutowanych na badaną powierzchnię. Drugi kierunek wiąże się z rozwojem nowoczesnych technik komputerowych [1,6]. Wykorzystanie oprogramowania do półautomatycznej analizy obrazu umożliwia szybkie uzyskanie wielu parametrów charakteryzujących kształt grzbietu w trzech płaszczyznach przestrzeni [1,6].

3 Chowańska J i wsp. Warunki i możliwości stosowania techniki topografii powierzchni ciała do wykrywania skrzywień... 3 A B Ryc. 2. Obraz uzyskany przy wykorzystaniu stereografii rastrowej. (A) klasyczna prezentacja poziomicowa jak w metodzie Moiré, (B) obraz z zaznaczeniem segmentarnych wartości rotacji tułowia w płaszczyźnie poprzecznej. Materiał Kliniki Ortopedii i Traumatologii Dziecięcej UM w Poznaniu Fig. 2. Picture obtained with the raster stereography. (A) classic contour presentation as in the Moiré method. (B) picture with the segment values of the body rotation in transverse plane. Materials of the Department of Pediatric Orthopedics and Traumatology, University of Medical Sciences in Poznan Zastosowanie topografii powierzchniowej w badaniach przesiewowych Rozważanie potencjalnej przydatności techniki topografii powierzchni ciała wymaga odniesienia do dziesięciu kryteriów efektywności badań przesiewowych, ustalonych przez Światową Organizację Zdrowia [10,12]. Należy zaznaczyć, że poniższe kryteria spełnione są także w sytuacji wykonywania badania przesiewowego przy użyciu skoliometru. 1. Jednostka chorobowa, w kierunku której przeprowadzane są badania, powinna wyraźnie wpływać na stan zdrowia pacjenta. Skolioza uznawana jest za istotny problem zdrowotny. Należy tu uwzględnić wielkość deformacji. Niewielkie (poniżej 30 kąta Cobba) skrzywienia kręgosłupa nie stanowią zagrożenia dla zdrowia dziecka, a większość skolioz nie osiąga tej wartości. Progresja powyżej 60 może wywierać poważny, negatywny wpływ na zdrowie pacjenta, jednak deformacje o dużych wartościach kątowych występują stosunkowo rzadko (0,1-0,3%). 2. Choroba powinna charakteryzować się w swym przebiegu utajonymi, jednak możliwymi do rozpoznania we wczesnym stadium objawami. Skolioza należy do chorób posiadających tzw. złoty okres, kiedy wczesna interwencja może w znacznym stopniu wpłynąć korzystnie na przebieg schorzenia. Programy przesiewowe dają możliwość wykrycia skoliozy właśnie w tej wczesnej fazie, w której często nie jest jeszcze zauważana przez dziecko ani przez rodziców. Celem wczesnego wykrycia schorzenia jest niedopuszczenie do progresji skrzywienia stwarzającej konieczność leczenia operacyjnego. 3. Naturalna historia, czyli patogeneza oraz przebieg choroby, powinna być dobrze poznana. Etiologia największej grupy skolioz idiopatycznych nie jest znana. Znana jest jednak patogeneza skolioz idiopatycznych i ich przebieg w przypadkach skolioz przekraczających kąt 30. Wiadomym jest, że w okresie intensywnego wzrastania (11-13 r.ż. u dziewcząt) skrzywienia te raptownie się pogarszają, w tempie dochodzącym do 20 na rok. Natomiast nie można jednoznacznie stwierdzić, które z 20-stopniowych skrzywień będą podlegały progresji, a które nie. Biorąc pod uwagę negatywne zdrowotne skutki pogłębienia deformacji, obecnie przeważa pogląd, że zasadnym jest wdrożenie leczenia zachowawczego u dzieci ze skrzywieniem kręgosłupa nie przekraczającym kąta 30 według Cobba. 4. Powinny być dostępne skuteczne metody leczenia danej jednostki chorobowej po jej wykryciu. W odniesieniu do skoliozy warunek ten jest spełniony, przy czym im wcześniej rozpocznie

4 4 Probl Hig Epidemiol 2009, 90(1): 1-5 się odpowiednie leczenie i przy mniejszej deformacji, tym jego skuteczność jest większa a samo leczenie mniej obciążające dla pacjenta. Dotyczy to zarówno technik leczenia nieoperacyjnego jak i operacji. 5. Istnienie odpowiednich metod badania dla wykrycia określonej choroby. W wielu krajach wykrywanie skolioz w badaniu przesiewowym opiera się na badaniu skoliometrem, którym mierzony jest kąt rotacji tułowia. Zakłada się, że taką metodą może być może być topografia powierzchniowa. 6. Badanie powinno być bezpieczne dla pacjenta. Jest to warunek spełniony w metodzie topografii powierzchniowej, która jest metodą optyczną. 7. Badanie powinno dać szybką i dokładną diagnozę, tak by było możliwe przebadanie w krótkim czasie dużej liczby osób. Zastosowanie nowoczesnych technik obrazowania z wykorzystaniem komputera umożliwia szybkie, do 5 minut, uzyskanie kompletu wyników. Topografia powierzchniowa jest badaniem dokładnym. Istnieje jednak ryzyko uzyskania pewnej liczby wyników błędnie dodatnich, z powodu wysokiej czułości metody na asymetrie tułowia, nawet wynikające z chwilowego przybrania asymetrycznej pozycji przez badanego. Szkodliwość postawienia błędnego rozpoznania jest istotna, gdyż może niepotrzebnie narażać pacjenta na dodatkowe badania, w tym rentgenowskie. W celu zwiększenia specyficzności badania zaproponowano wykonywanie go w pozycji siedzącej ze zgięciem kręgosłupa [4]. 8. Przebieg badania powinien być akceptowany przez pacjentów. Wykorzystanie metody topografii powierzchniowej nie budzi w tym przypadku zastrzeżeń, pod warunkiem zachowania podstawowych zasad prywatności. 9. Badania powinny być przeprowadzane z pewną regularnością i okresowo powtarzane. W badaniach przesiewowych w kierunku skolioz ważna jest regularna ocena postawy i kręgosłupa, do czasu zakończenia procesu wzrastania dziecka. Wykorzystanie metody topografii powierzchniowej nie ma żadnego szkodliwego wpływu na młody organizm, badanie może więc być dowolnie powtarzane. 10. Koszty przeprowadzenia badań przesiewowych, ewentualnie późniejszej dokładnej diagnozy i leczenia powinny zostać uwzględnione i możliwe do zrealizowania oraz planowane w sposób racjonalny. Koszty zakupu sprzętu do topografii powierzchniowej oraz wyszkolenia personelu medycznego są cechami obciążającymi pod względem ekonomicznym. Jednak wczesne wykrycie skoliozy przyczynia się do odpowiedniego prowadzenia chorego, powodując zmniejszenie liczby pacjentów wymagających leczenia operacyjnego, co stanowi korzystne rozwiązanie dla pacjenta jak i budżetu ochrony zdrowia. Podsumowując wydaje się, że badania przesiewowe w kierunku skolioz są potrzebne, a wykorzystanie w tym celu metody topografii powierzchni ciała może stanowić jedno z rozwiązań, spełniających kryteria WHO. Zastosowanie topografii powierzchniowej w monitorowaniu przebiegu skoliozy Dzieci ze skoliozą wymagają systematycznych obserwacji w odstępach od 3 do 6 miesięcy, do czasu osiągnięcia dojrzałości kostnej, a ich stan kliniczny wymaga dokumentowania. Tradycyjną techniką obrazowania jest radiografia, która potwierdza diagnozę, określa stopień skrzywienia, obrazuje kształt kręgów. Ocena progresji skoliozy wyłącznie za pomocą badania radiologicznego wiązałaby się z wielokrotną ekspozycją pacjenta na działanie promieniowania jonizującego. Kumulowanie się dawek w organizmie obserwuje się w narządach krytycznych: tarczycy, przełyku, gruczołach piersiowych, płucach i gonadach. Śmiertelność z powodu raka piersi wśród kobiet narażonych 50 lub więcej razy w przeciągu 30 lat na promieniowanie podczas badań radiograficznych jest znamiennie wyższa niż w grupie kontrolnej o przeciętnej ekspozycji [13]. Rezonans magnetyczny nie może zastąpić klasycznego badania radiologicznego, gdyż wykonywany jest w pozycji leżącej. Stąd wzrastające znaczenie nieinwazyjnej oceny deformacji za pomocą topografii powierzchni ciała. Zastosowanie topografii powierzchniowej do oceny wyników leczenia skolioz Ocena wyniku leczenia skoliozy przeprowadzana jest zazwyczaj poprzez porównanie wartości kąta radiologicznego skrzywienia. W sposób oczywisty jest to ocena uproszczona, gdyż deformacja radiologiczna i kliniczna nie muszą przebiegać równolegle. Skolioza o wartości kąta Cobba 60 daje znamiennie różny wygląd, gdy dotyczy kręgosłupa piersiowego, lędźwiowego lub połączenia piersiowo-lędźwiowego. Krzywizna wielkości 60 nie wyraża się deformacją kliniczną dwukrotnie większą od 30-stopniowej, a chirurgiczna korekcja o 50% kąta Cobba nie zmniejsza widocznych skutków deformacji o połowę [13]. Istotną komponentą zniekształcenia skoliotycznego jest garb żebrowy, będący rezultatem rotacji kręgów. Zarówno dziecko ze skoliozą, jak i jego rodzice, są zwykle bardziej zatroskani rozmiarami i wagą problemu wynikającego z zewnętrznego zniekształcenia tułowia,

5 Chowańska J i wsp. Warunki i możliwości stosowania techniki topografii powierzchni ciała do wykrywania skrzywień... 5 niż wielkością samego kąta skrzywienia, widocznego na radiogramie. Badanie rentgenowskie nie określa wielkości garbu żebrowego, co może wykonać topografia powierzchni ciała. Tomografia komputerowa oraz rezonans magnetyczny są wykonywane w pozycji leżącej, co uniemożliwia dokonanie prawidłowej oceny. Nawet łącząc te badania, lekarz nie posiada pełnego obrazu deformacji i w tym miejscu może znaleźć udział obrazowanie z wykorzystaniem topografii powierzchniowej [13,14]. Obszar jej zastosowania dotyczy zarówno oceny wyniku operacji, jak i leczenia gorsetem i ćwiczeniami. Podsumowanie Istnieje wiele metod badania dzieci ze skoliozą, niektóre z nich, choć stosowane od lat, pozostają niezastąpione, w tym podstawowe, bezprzyrządowe badanie kliniczne oraz rentgenografia. Wraz z rozwojem nowych przyrządów i technik badania powiększa się wachlarz metod użytecznych w diagnozowaniu i prowadzeniu pacjenta ze skoliozą. Topografia powierzchniowa może znaleźć zastosowanie w badaniach przesiewowych, monitorowaniu przebiegu choroby oraz do oceny wyników leczenia skolioz. Docenić należy brak szkodliwości badania, krótki czas wykonania oraz fakt zwrócenia uwagi na wygląd zewnętrzny pacjenta. Odgrywa to istotną i stale rosnącą rolę w ocenie wyniku leczenia przez chorego, dla którego widoczność deformacji stanowi często duży problem psychologiczny i społeczny. Wszechstronność i wierność trójwymiarowego obrazu pozwala lepiej zgłębić naturę indywidualnej deformacji i w połączeniu z tradycyjnymi metodami pomaga w zebraniu rzetelnych informacji o morfologii chorego, pomocnych w trudnej terapii skoliozy idiopatycznej. Piśmiennictwo / References 1. Głowacki M, Kotwicki T, Pucher A. Skrzywienie kręgosłupa [w:] Wiktora Degi ortopedia i rehabilitacja. Marciniak W, Szulc A (red). PZWL, Warszawa 2003: Grivas TB, Wade MH, Negrini S, O Brien JP, Maruyama T, Hawes MC, Rigo M, Weiss HR, Kotwicki T, Vasiliadis E, Neuhaus Sulam L, Neuhaus T. Sosort consensus paper: school screening for scoliosis: Where are we today? Scoliosis 2007, 2: Kotwicki T, Frydryk K, Lorkowska M, Krawczyński A, Szulc A. Powtarzalność i zgodność pomiaru rotacji tułowia skoliometrem Bunnella u dzieci ze skoliozą idiopatyczną. Fizjoter Pol 2006, 6: Chowańska J. Zasadność stosowania różnych pozycji przy badaniu metodą topografii powierzchniowej dla oceny zniekształcenia tułowia u dzieci ze skoliozą idiopatyczną. Praca magisterska. UM, Poznań Korovessis PG, Stamatakis MV. Prediction of scoliotic Cobb angle with the use of the scoliometer. Spine 1996, 21: Kasperczyk T. Wady postawy ciała diagnostyka i leczenie. Kasper, Kraków Kotwicki T, Szulc A, Tyrakowski M. Wartość metody tak zwanego komputerowego badania postawy dzieci i młodzieży. Materiały Konferencji: Rozwój fizyczny dzieci i młodzieży oraz ich motoryczność w zdrowiu i wybranych jednostkach chorobowych. Poznań, Wilczyński J. Boczne skrzywienia kręgosłupa. Rozpoznanie i korekcja. cz. I. Uczeln Wszechn Świętokrz, Kielce Ślężyński J. Postawa ciała człowieka i metody jej oceny. UŚl, Katowice McCarthy RE. Evaluation of the patient with deformity. [in:] The Pediatric Spine. Weinstein SL (ed). Raven Press, NY 1994: Kiwerski J. Schorzenia i urazy kręgosłupa. PZWL, Warszawa Karachalios T, Roidis N, Papagelopoulos PJ, Karachalios GG. The efficacy of school screening for scoliosis. orthobluejournal.com/cmearticles/art017.asp 13. Oxborrow NJ. Assessing the child with scoliosis: the role of surface topography. Arch Dis Child 2000, 83: Hay R, Niendorf S, Wines E. Reliability and validity of a new instrument and procedures for measuring scoliosis. Research and Writing in Physical Therapy. com/u%20of%20mt%20study.html ( ).