ГБУЗ ГКБ № 67 им. Л.А. Ворохобова филиал Центр мануальной терапии
Россия
Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова
Россия
ГБУЗ ГКБ № 67 им. Л.А. Ворохобова филиал Центр мануальной терапии
Россия
В статье проведено подробное описание использования методики ультразвуковой диагностики позвоночника, на примере межпозвонкового диска L5-S1. Проведена оценка воспроизводимости и достоверного определения дегенеративных признаков структуры четырех показателей диска (неоднородность пульпозного ядра, истончение фиброзного кольца, снижение высоты межпозвонкового диска, разрыв/повреждение/«трещина» фиброзного кольца) на основании согласованности врачей УЗ-диагностики и использованием статистических расчетов с помощью критерия κ (каппа Коэна - Cohen'skappa).
межпозвонковый диск, пульпозное ядро, фиброзное кольцо, критерий каппа, ультразвуковая диагностика
Последствия дегенерации межпозвонкового диска (МПД) являются одной из основных причин развития болевых синдромов, в том числе на примере хронической боли в пояснице[5,10].Каскад дегенеративных процессов часто инициируется дисбалансом между катаболическими и анаболическими процессами в МПД и окружающих тканях.В результате деградации внеклеточного матрикса происходят неоиннервация и неоваскуляризация в веществе диска.И в конечном итоге этот дегенеративный процесс приводит к выбуханию части МПД, дегидратациипульпозного ядра (ПЯ)с последующей потерей высоты диска[10,18].
Понимание патофизиологии дегенеративных заболеваний МПД важно как для совершенствования существующих технологий, так и для перспектив в разработке инновационных методов возможного (частичного) обращения вспять дегенеративных процессов в дисках[6].
Дегенеративные изменения обычно обнаруживаются при визуализации позвоночника.Не секрет, что подобная картина на магнитно-резонансных изображениях часто имеет место как у людей без боли в спине, так и у людей с болями.Необходимо понимать, что при визуализации дегенеративные процессы позвоночника у большого количества «бессимптомных» людей с возрастом увеличиваются.Многие дегенеративные признаки чаще всего являются этапоместественного старения и не связаны с болью.Безусловно, любые данные визуализации следует интерпретировать в контексте клинического состояния пациента[4,6,8].
На сегодняшний день системы оценки дегенерации диска основаны на современной магнитно-резонансной томографии (МРТ) и соответствующих исследованиях воспроизводимости[16,17].В настоящее время такие данные изучены на основании разработанного диагностического алгоритма и оптимизированы на основе анализа поясничных Т2-взвешенных МР-изображений[15].Существуют наиболее точные оценки вариантов дегенерации диска на рутинных Т2-взвешенных магнитно-резонансных изображениях[13-15].
Изменения по Modicсоотносятся к дегенеративным изменениямМПД и имеют три, как правило, взаимоконвертируемых типа,представляя разные стадии одного и того же патологического процесса, который характеризуетсяследующими признаками[14]:
I– воспаление, сопровождающееся снижением интенсивности МР-сигнала на Т1-взвешенных изображениях и увеличением интенсивности МР-сигнала в Т2-режиме;
II - структурные изменения костной ткани в виде жировой инфильтрации, сопровождающиеся повышением МР-сигналов в Т1- и Т2-взвешенных изображениях;
III–фиброз, склерозирование МПД (МР-сигналы низкоинтенсивные в Т1- и Т2-взвешенных изображениях).
Модель заболеванияпо Модиксчитается индикатором с высокой чувствительностью и подразумевает повреждение диска/замыкательной пластинки и сохранение воспалительного раздражителя (например, скрытый дисцит или аутоиммунный ответ на повреждение диска)[8].
Наряду с высокоинформативнымметодом МРТ такжебылипредложеныметодикиколичественнойоценкихрящевойткани МПД приультрасонографии[1,2,17]. Получениеколичественныхданныхоботраженииультразвуковогосигналаотструктурхрящевойткани, сопоставимых у различныхбольных, достаточносложен, посколькууровеньотраженияопределяетсянетолькосвойствамиткани, но и условиямипроведенияисследования. Объективность УЗ-диагностики, надежность ее результатов, интерпретацияУЗ-изображенийзависят отрядафакторов ихарактеристикобъекта (анатомическиеособенностипозвоночногостолба, пространственногорасположенияпозвоночно-двигательныхсегментов (ПДС), конституциональныеособенностипациента), опыта и квалификацииэксперта (врач УЗ-диагностики)[2,19].
Сегодняотмечается значительный прогресс и качественное усовершенствование УЗ-диагностики, чтопозволяетврачу-диагностумаксимально точно проследить структурные особенности не только паренхиматозных органов, но и костно-мышечную систему и хрящевую ткань, включая параметры межпозвонковых дисков [1-4,11,17].
Ранее нами проводилось УЗ-исследование отдельных ПДС и параметров МПД шейного и поясничного отделов позвоночника, подтверждающее надёжность метода УЗ-диагностики позвоночника [3]. Но предыдущее исследование проводилось на небольшой выборке пациентов, носило экспериментальный и несистемныйхарактер. Стоит упомянуть, что существующие трудности в корректной диагностике и интерпретации Т2-взвешенных МР-изображений МПД требуютбольшей детализации и уточнения характера изменений структур МПД, характерных для разных стадий дегенерации.Несмотря на высокую чувствительность, формирование картины «темного диска» на Т2-взвешенных изображениях, изменения имеют низкую специфичность [18]. Поэтому актуальность получаемых нами УЗ-данных приобретает новое значение в свете использования статистической модели и оценкикритерияκ(каппы - Cohen'skappa).Нынешнее наше исcледованиепроведеноне столько дляподтверждения воспроизводимостиметода УЗИ позвоночника, но и для выделения значимых, на наш взгляд, четырех егопараметров,приусловиисогласованностимеждудвумянаблюдателями – врачами УЗ-диагностики.
Причины проведения исследования:
- некорректная оценка структуры МПД;
- гипо-/гипердиагностика участков повреждения фиброзного кольца (ФК);
- сложности в дифференцировке участка грыжи диска с иными процессами (эпидуральный отек, гематома, фиброз/кальциноз, дисцит и др.).
Условия исследования
1. Оценка критерия κ (каппа-статистики) в оценке непараметрических данных УЗ-исследования (структура ПЯ, изменения ФК, наличие повреждения/разрыва ФК, высота МПД).
2. При проведении УЗ-исследования врачи-эксперты не обмениваются информацией, выполняя условия «слепого исследования». При завершении диагностики в ограниченной выборке больных и заполнении протоколов данные по оценке согласованности результатов анализировалисьтретьим участником с использованием статистики критерия κ.
3. Оценка УЗ-признаков проводится по отработанной методике исследования МПД, согласно стандартной подготовке УЗ-специалистов по диагностике патологии костно-мышечной системы.
Возможность использования улучшенныхпроцессов ультразвуковой визуализации предполагает объективнееи точнее оцениватьрезультаты исследования на примере поясничного отдела позвоночника [2,11,17,19].Представляется актуальным проведение УЗ-исследования структурно-морфологических процессов МПД методом согласованной оценки врачей, экспертов с опытом использования в практике методики УЗ-диагностикипоясничного отдела позвоночника.В связи с наибольшей частотой дегенеративного поражения в популяции МПД L5-S1, последний был выбран нами в качестве объекта исследования.
Цельисследования:объективизациявоспроизводимости метода УЗ-диагносткипри исследовании структуры пульпозного ядра, фиброзного кольца МПД L5-S1 (четыре показателя), на основании согласованностиврачей(экспертов).
Материал и методы
Исследование проводилось на базе филиала 67-й ГКБ им. Ворохобова, Центра мануальной терапии ДЗМ, в период с 2021 по 2023 гг., двумя врачами-экспертами – специалистами по УЗ-диагностике. Врачипроводили УЗ-исследованиепоясничногоотделапозвоночникапо предварительному согласию у одних и техжепациентов,каждый в своемкабинете. Данныетестирования (наличие- да / отсутствие - нет УЗ-признака) заносились в заранееподготовленныйпротокол (пример протокола - таблица 1). Обсуждениерезультатовдиагностикиврачамипроводилосьтолько в подготовительный (тренировочный) период. Во времяпроведениясамогоисследованияспециалисты УЗ-диагностикиинформациейо своих результатахнеобменивались. Призавершениидиагностики в ограниченнойвыборкебольных и заполнениипротоколовданныепередавалисьтретьемуучастнику, которыйпроводилоценкусогласованностиполученных данных исследователями, применяястатистикуκ (Cohen’sкappa)[9].
Таблица 1
Пример вариантов согласованности (n=4)
|
Протокол, исследователь |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Исследователь 1 |
да |
нет |
нет |
да |
|
Исследователь 2 |
да |
нет |
да |
нет |
УЗ-исследование поясничного отдела позвоночника проводилось в положении больного лежа на спине, натощак, через переднюю брюшную стенку.Былапроведена подробная оценка структуры МПД L5-S1 в сагиттальной и горизонтальной проекции[2,3,11]. Опыт при проведении данного обследования составлял более 10 лет у каждого из врачей, работающих в одном медицинском учреждении (ЦМТ), но в разных кабинетах на идентичных по классу УЗ-приборах.
Исследование было проведено 94 пациентам в возрасте от 20 до 65 лет. Пациенты - 37 мужчин и 57 женщин, сопоставимых по возрасту и полу, со спондилогенными болевыми синдромами поясничной локализации различной давности. При этом у всех отмечались те или иные изменения структуры МПДL5-S1.
С цельюстандартизацииметодабылпроведентренировочныйпериод, которыйзанял у нас10рабочихдней. Срокиразвития и течениязаболевания у пациентовразличалисьотнесколькихдней (дебют) до15 лет.
Предварительно52пациентапрошли МРТ-исследованиепоясничногоотделапозвоночникас целью верификации выявленных структурных изменений, чтопозволилонамсопоставить полученныеданныес УЗИ.
В процессе исследования производиласьоценкачетырех УЗ-признаков (тестов), структурнонаиболееизменчивыхи отражающих степень дегенерации МПД, с использованиемдихотомическогопринципа (да/нет):
Iтест- неоднородность/перемещение ПЯ.
IIтест - истончение ФК.
IIIтест- разрыв/повреждение/”трещина” ФК.
IVтест- снижениевысоты МПД.
Тестрасценивалсякак«позитивный»,есливрач-экспертвыявлялопределенный признак в исследованном МПД. Если структурных измененийпо каждому из признаков отмечено не было, тотестрасценивалсякак«негативный».
Критериивключения:любыепациенты с различным болевымсиндромом в областипоясничногоотделапозвоночника разной давностии предполагаемыми УЗ-признаками структурных изменений МПД L5-S1.
Критерии исключения: пациенты, по разным причинам отказавшиеся от исследования, пациенты с сопутствующими заболеваниями (туберкулез, психические заболевания, онкологические заболевания и пр.).
Порядок проведения исследования:
Длярасчетакритерияκполученныеданныезаносились в«ячейки» a,b,c,dконтингентнойтаблицы.
Значения ячеек в табл. 2:
a-числослучаев, когдаобаисследователясогласованновыявилиналичиесимптома;
d- числослучаев, когдаобаспециалистаустановилиотсутствиепризнака.
b- числослучаев, когдаисследовательАневыявилпатологическихизменений, а исследовательБ – выявил;
c-число, отражающееслучаи, когдаисследовательАвыявилпатологическийпризнак, а исследовательБ – невыявил.
Первыйврач (исследовательА), обследуябольного, проводил УЗ-исследованиезаданныхпараметров и заносилданные (наличие / отсутствиеУЗ-признака) в своипротоколы(4 протоколанакаждый УЗ-признак). Второйврач (исследовательБ), обследуятогожебольного, проводилтожеУЗ-исследование изаносилданные (наличие / отсутствиеУЗ-признака) в свои4 протокола, такжепокаждомупризнаку.
Таблица 2
Матрицаэкспертныхоценокдлярасчетастатистикиκ
|
|
Исследователь А |
||
|
Да |
Нет |
||
|
Исследователь Б |
Да |
a |
b |
|
Нет |
c |
D |
|
По завершении исследования, когда были осмотрены все больные, врачи УЗ-диагностики, не сверяя полученных данных, отдавали протоколы третьему участнику (исследователю В), проводящему статистическую обработку полученного материала [3,11].
Результаты
В представленных таблицах рассчитаны четыре УЗ-признака МПД L5-S1. При этом каждое исследование проводилось в сагиттальной и фронтальной плоскостях с параллельной оценкой окружающих диск тканей и структур (связочный аппарат, эпидуральная клетчатка, позвоночный канал).
Таблица 3
Экспертные оценкиУЗ-признаков неоднородности/перемещения ПЯ (n=94)
|
Неоднородность/перемещение ПЯ |
Исследователь 1 |
|
||
|
|
Да |
Нет |
|
|
|
Исследователь 2 |
Да |
a да/да - 32 |
b да/нет - 12 |
44 |
|
Нет |
c нет/да - 14 |
d нет/нет - 36 |
50 |
|
|
|
|
46 |
48 |
94 |
Расчетобщейсогласованностиисследователей (overallagreement) P0выполнялся последующейформуле:
P0= ,n - число тестов, проведенных каждым исследователем (n=94).
P0 = = 32+36/94 = 0,72;т.е, общая согласованность мнений участников исследования составила 72%.
Расчет ожидаемой согласованности Pcпроводился по формуле:
Pc= .
|
Pc = |
32+12 |
x |
32+14 |
x |
14+36 |
x |
12+36 |
= 0,06 |
|
94 |
94 |
94 |
94 |
Критерий κ рассчитывали по формуле:
=
.
В нашем примере значение критерия (статистики) составило:
|
κ= |
0,72 - 0,06 |
= 0,66 |
|
1 - 0,06 |
=
.
Полученное значение критерия κ(эмпирическое) сопоставляли с рядами критических значений по следующему правилу(см. табл. 4, разработаннуюLandis и Koch в 1977 г.) [12].
Таблица 4
Критические значения статистики κ(kappa)
|
Диапазон значений |
Согласованность - уровень достоверности |
|
|
Менее 0,00 |
Недостаточное |
Poor |
|
0,00 – 0,20 |
Незначительное |
Slight |
|
0,21 – 0,40 |
Удовлетворительное |
Fair |
|
0,41 – 0,60 |
Умеренное |
Moderate |
|
0,61 – 0,80 |
Значимое |
Substantial |
|
0,81 – 1,00 |
Точное |
Almost perfect |
Определения:
- Po = наблюдаемаяпропорциясогласованности (observed proportion of agreement);
- Pc = ожидаемаяслучайно, пропорциясогласованности (proportion of agreement, expected by chance);
- P = (распространенность) prevalence;
- κ = (kappa)коэффициентсогласованности (coefficient of agreement, corrected for the chance).
Таблица 5
Экспертные оценки УЗ-признаков истончения ФК (n=94)
|
Истончение ФК |
Исследователь 1 |
|
||
|
|
Да |
Нет |
|
|
|
Исследователь 2 |
Да |
a да/да - 57 |
b да/нет - 11 |
68 |
|
Нет |
c нет/да - 17 |
d нет/нет - 9 |
26 |
|
|
|
|
74 |
20 |
94 |
P0= 0,7 (общая согласованность 70%);Pc = 0,03;κ = 0,69
Таблица 6
Экспертные оценки УЗ-признаков разрыва/повреждения ФК (n= 94)
|
Разрыв/повреждение ФК |
Исследователь 1 |
|
||
|
|
Да |
Нет |
|
|
|
Исследователь 2 |
Да |
a да/да - 17 |
b да/нет - 19 |
36 |
|
Нет |
c нет/да - 23 |
d нет/нет - 35 |
58 |
|
|
|
|
40 |
54 |
94 |
P0= 0,55 (общая согласованность 55%);Pc = 0,06;κ = 0,5
Таблица 7
Экспертные оценки УЗ – признаков снижения высоты МПД (n= 94)
|
Истончение ФК |
Исследователь 1 |
|
||
|
|
Да |
Нет |
|
|
|
Исследователь 2 |
Да |
a да/да - 39 |
b да/нет - 7 |
46 |
|
Нет |
c нет/да - 12 |
d нет/нет - 36 |
48 |
|
|
|
|
51 |
43 |
94 |
P0= 0,79 (общая согласованность 79%);Pc = 0,06;κ = 0,78
График 1
Сравнение данных общей согласованности и коэффициента согласованности κдля всех четырех УЗ-признаков
Полученные показатели согласованности на достаточно большой выборке пациентов в нашем исследовании выявили несколько закономерностей. Наиболее точный и анатомически устойчивый признак в виде снижения высоты МПД имел значимый показатель среди экспертов (κ = 0,78), по сравнению с другими четырьмя, что подтверждает эффективность УЗ-диагностики, как достаточно эффективного и практичного скрининг-метода диагностики.
УЗ-изображение и рисунок МПД L5-S1–1(сагиттальная проекция)
|
|
|
|
ПК – позвоночный канал
УЗ-изображение и рисунок МПД L5-S1 – 2. (фронтальная проекция).
ВыявлениеУЗ-признаков разрыва/повреждения/”трещины” ФК, не такой уж частый дегенеративный признак МПД.Результаты согласованности по этому показателю у УЗ – исследователей соответствовали κ = 0,5 (уровень достоверности - умеренный).Притом, что образование структурных и анатомических особенностей участков повреждения ФК(разные формы разрывов, локальный или обширный участок повреждения/”трещины”, давность процесса и др.)требуют детальной оценки.Это связано с регистрацией сигналов различной степениэхогенности и интенсивности со структур ПЯ и ФК. Причиной таких различий мы видим в фазе и степени выраженности воспалительных процессов в МПД, по аналогии с изменениями типа ModicI,II. Т.е. наличие выраженного гипоэхогенного сигнала с заднего контура ФК при “свежем” повреждении отличим от гиперэхогенного сигнала с ПЯ (рис. 2). И, наоборот, гиперэхогенные включения ФК в месте “старого” разрыва свидетельствуют о начале фибротизации и резорбтивных процессов в МПД, соответствующих изменениям типа ModicIII. Данные наблюдения важны в динамике, с целью уточнения и определения последующего терапевтического подхода.
Заключение
Изученные изменения МПДметодом УЗИ, вероятно, являются чем-то большим, чем просто выбором методики,ее воспроизводимости, надежностью оценки согласованностимежду экспертами. В данном случае, это результат объективизациидегенеративных процессов у пациентов с болью в нижней части спины на примере МПД L5-S1, как наиболее подверженного дегенеративно-дистрофическим изменениям диска в популяции.Выявляемые доказанные изменения в структуре МПД, представляют собой основную патологию, которая должна быть мишенью для терапии. Применение ультразвуковых методов позволяет детально визуализировать изменения структуры МПД (проекцию и размеры участков повреждений/трещин/разрывов ФК). Определение давности процессов повреждения/разрывов ФК, фазы воспалительных процессов в МПД, описываемых при наличии т.н. «трещин» задача последующих исследований, с целью улучшения описания выявляемых патологических изменений диска, что важно в организацииединого диагностического подходаи выбранной тактики лечения.
1. Вдовиченко В. А. Эхографическая видеоденситометрия межпозвонковых дисков в комплексной лучевой диагностике остеохондроза позвоночника : автореферат дис. ... канд. мед. наук / В. А. Вдовиченко. — Казань, 2001. - С. 22.
2. Кинзерский А.Ю., Медведев Д.В., Бурулев А.Л. Ультрасонография позвоночника. – Челябинск, “Иероглиф”, 2001. -164 с.
3. Кузьминов К.О., Бахтадзе М.А. Лаушкин С.И. Воспроизводимость ультразвуковой диагностики позвоночника у пациентов с болевым синдромом в шее и пояснице: опыт применения каппа-статистики // Ж. Мануальная терапия, 2012, N1 (45), с. 48-55.
4. Макина С.К., Дробышев В.А. Сравнительные характеристики ультразвуковой диагностики межпозвонковых дисков в реабилитации больных с пояснично-крестцовой дорсопатией. // Медицина и образование в Сибири. № 3, 2013.
5. Ситель А.Б.,Кузьминов К.О.,Канаев С.П., Никонов С.В., Беляков В.В. Компрессионные синдромы при диско-радикулярном конфликте у больных с поражением межпозвонкового диска. // Ж. Неврологии и психиатрии им. Корсакова С.С., N6, 2009. С. 24 – 26.
6. BrinjikjiW., LuetmerP.H., ComstockB., BresnahanB.W., ChenL.E., DeyoR.A., HalabiS.,TurnerJ.A., AvinsA.L., JamesK., WaldJ.T., KallmesD.F.,JarvikJ.G. Systematic literature review of imaging features of spinal degeneration in asymptomatic populations // Am J Neuroradiol. 2015 Apr;36(4):811-6. doi:https://doi.org/10.3174/ajnr.A4173.
7. Carpentier M., Combescure C., Merlini L., Perneger T.V. Kappa statistic to measure agreement beyond chance in free-response assessments // BMC Med Res Methodol. 2017 Apr 19;17(1):62. doi:https://doi.org/10.1186/s12874-017-0340-6.
8. Dudli S., Fields A.J., Samartzis D., Karppinen J., Lotz J.C.Pathobiology of Modic changes // Eur Spine J. 2016 Nov;25(11):3723-3734. doi:https://doi.org/10.1007/s00586-016-4459-7.
9. Haas M. How to evaluate intra-examiner reliability using an intra-examiner reliability study design. JMPT 1995. – vol. 18 (1). – pp – 10-15.
10. Kirnaz S., Capadona C. , Wong T., Goldberg J.L., Medary B., Sommer F., McGrath L.B. Jr, Härtl R. Fundamentals of Intervertebral Disc Degeneration // World Neurosurg. 2022 Jan:157:264-273. doi:https://doi.org/10.1016/j.wneu.2021.09.066.
11. KuzminovK.O., Bakhtadze M.A., Laushkin S.I. Ultrasound studies of some lumbar spine structures. //Proceedings of FIMM International Academy Conference, Amsterdam, 2010.
12. Landis JR., Koch GG. The measurement of observer agreement for categorical data. Biometrics, 1977. – vol. 33. – pp 159-174.
13. Milette PC, Fontaine S, Lepanto L, et al. Differentiating lumbar disc protrusions, disc bulges, and discs with normal contour but abnormal signal intensity. Spine 1999;24:44–53.
14. Modic M.T. Degenerative disorders of the spine. In: Magnetic resonance imaging of the spine. New York: Yearbook Medical, 1989: 83–95.
15. Pfirrmann CW, Metzdorf A, Zanetti M, et al. Magnetic resonance classification of lumbar intervertebral disc degeneration. Spine 2001;26:1873–8.
16. Schellhas KP, Pollei SR, Gundry CR, et al. Lumbar disc high intensity zone. Correlation of magnetic resonance imaging and discography. Spine 1996;21:79–86.
17. Tervonen O., Lahde S., Vanharanta H. Ultrasound diagnosis of lumbar disc degeneration. Comparison with computed tomography/discography. // Spine. 16(8):951-4, 1991 Aug.
18. Zhang Y.G., Guo T.M., Guo X., Wu S.X. Clinical diagnosis for discogenic low back pain // Int.J.Biol.Sci. 2009.Vol.5. N7. C.647 – 658.
19. Yrjӓmӓ M., Tervonen O., Vanharanta H. Ultrasonic imaging of lumbar discs combined with vibration pain provocation compared with discography in the diagnosis of internal annular fissures of the lumbar spine // Spine. 1996. Vol.21.,N5. P. 571-575.
