Diagnostisch vermogen van dynamisch vier dimensionaal 4D CT onderzoek vergeleken met arthroscopie voor het analyseren van distaal radio-ulnaire instabiliteit

De pols is een complexe verzameling gewrichten. Het omvat de gewrichten van
acht kleine handwortelbeentjes, twee onderarmbeenderen en vijf handbeenderen,
met ingewikkelde inter- en intra-osseuze kinematica. De pols beschikt over
multidirectionele beweging op een synergistische manier, waardoor het unieke
bereik van mobiliteit van de hand en onderarm mogelijk wordt gemaakt.
Intrinsieke (interosseuze) en extrinsieke (capsulaire) ligamenten zijn de
belangrijkste passieve stabilisatoren van de pols. De spieren van de hand en
onderarm zijn secundaire, dynamische stabilisatoren.

Van alle blessures hebben hand- en polsblessures de hoogste sociale en
economische impact; jaarlijkse gezondheidskosten en verlies van
arbeidsproductiviteit met totale kosten geschat op 540 miljoen euro [1]. Een
deel van de polsblessures betreft ligament letsels die, onbehandeld, zullen
leiden tot carpale instabiliteit en uiteindelijk osteoartritis. Van de
jaarlijkse 25.000 polsblessures zal ongeveer 10% leiden tot instabiliteit,
waarvoor reconstructies nodig zijn, die elk ¤3.700 kosten, inclusief
fysiotherapie en in totaal 9,25 miljoen euro kosten. Na de operatie krijgen
patiënten 3-6 maanden revalidatie en zijn ze niet in staat om te werken, wat
¤405 per dag kost [6]; dit kost per jaar ¤55.350 per persoon of ¤138 miljoen in
totaal. Als patiënten eerder worden gediagnosticeerd, zullen minder operaties
nodig zijn, wat de maatschappelijke kosten en het ongemak van de patiënt
aanzienlijk zal verminderen.

Real-time fluoroscopie is momenteel de enige beeldvormende techniek die kan
worden gebruikt om dynamische afwijkingen bij deze patiënten op te sporen [13].
Fluoroscopie heeft echter verschillende nadelen: afbeeldingen zijn beperkt tot
2 dimensies, bot-superimpositie is constant aanwezig en de sensitiviteit van
het onderzoek is sterk afhankelijk van de beoordelende arts. Hierdoor is het
onmogelijk om eventuele afwijkingen reproduceerbaar en objectief te
kwantificeren.

Vanwege de hoge sensitiviteit en specificiteit blijft arthroscopie de gouden
standaard voor het diagnosticeren van intra-articulaire pathologie en ligament
scheuren van de pols [14]. Arthroscopie is echter een invasieve en relatief
dure procedure met een complicatie ratio van 2%. Een ander nadeel van
arthroscopie is het feit dat de functie van de ligamenten nog steeds niet
dynamisch kan worden beoordeeld om drie redenen: 1) de pols en zachte weefsels
worden tijdens de procedure opgerekt om de polsgewrichten te openen en plaats
te maken voor de scoop en instrumenten, waardoor niet alle bewegingen mogelijk
zijn en 2) de patiënt kan de pols niet bewegen vanwege de anesthesie en 3)
bewegingen van de pols zijn niet mogelijk vanwege de stijfheid van de
ingebrachte scoop.
Een veelbelovende methode die aan dit vakgebied kan bijdragen, is 4D
CT-scanning. Door het gebruik van recent ontwikkelde, continue acquisitie van
3D CT-beelden tijdens beweging, is het mogelijk om patiënten met vermoedelijke
instabiliteit te beoordelen met een hogere diagnostische precisie door
kinematische beoordeling van polsbewegingen. In een eerdere studie hebben we
ons gericht op de beeldvorming van het scapholunate gewricht (ABR-nummer
NL72518.091.19) tijdens radio-ulnaire deviatie en flexie- en extensie van de
pols, dit leverde mooie resultaten op en is momenteel in de klinische fase.
Vanwege het roteren van de CT-gantry rond de volume of interest, in dit geval
de pols, kan elke andere beweging andere bewegingsartefacten veroorzaken. Om de
4DCT-techniek mogelijk uit te breiden naar de volledige instabiliteit van de
pols, willen we ook de andere gewrichten van de pols in beeld brengen tijdens
klinisch relevante bewegingen. Dit betekent dat we ons willen richten op het
distale radio-ulnaire gewricht (DRUJ); het carpometacarpale-1 (CMC-1) gewricht
en het metacarpofalangeale-1 (MPC-1) gewricht tijdens pronatie-supinatie,
abductie-adductie en oppositie-repositie. Hierdoor wordt het mogelijk om een
methode op te zetten voor volledig automatische instabiliteitsdiagnose in de
pols op basis van 4DCT.

De superieure 3-dimensionale spatiele resolutie van 4DCT in vergelijking met
fluoroscopie maakt het mogelijk om zelfs kleine positionele veranderingen van
de botten nauwkeurig te detecteren, anders dan bij 2D fluoroscopie [15]. Hoewel
conventionele statische 3D-beeldvormingsmethoden waardevolle informatie kunnen
bieden over de anatomie en uitlijning van de carpale botten, heeft dynamische
beeldvorming het voordeel dat het de bewegingen van de carpale botten, de
distale radius en ulna en de gewrichtsruimten gedurende het hele
bewegingsbereik kan beoordelen en hun complexe interactie kan vastleggen. Dit
geeft een beter begrip van normale polsbewegingen en kan de diagnose van
subtiele instabiliteiten verbeteren en daarmee de indicatie voor arthroscopie
verminderen. Bovendien kan wanneer een chirurgische ingreep geïndiceerd is, de
bron van de instabiliteit preciezer worden geïdentificeerd. Gedetailleerde
kennis van de aard van instabiliteit stelt clinici in staat om meer specifieke
en passende chirurgie voor elke patiënt aan te bieden.

Een belangrijk nadeel van 4D CT-scan is, net als bij fluoroscopie, de
blootstelling aan straling. Echter, in een vorige studie gericht op het
scapholunate ligament (ABR-nummer NL72518.091.19) hebben we de aangetoond dat
nauwkeurige 4D-beelden van de bewegende pols te verkrijgen zijn met een
gemiddelde effectieve stralingsdosis van mSv, wat relatief weinig is vergeleken
met de normale achtergrondstraling (2 mSv per jaar). Bovendien heeft onderzoek
in het orthopedisch onderzoekslaboratorium van het Radboudumc ervaring meth het
gebruik van 4D CT bij het beeldvormen van het kniegewricht tijdens flexie- en
extensiebewegingen. Op basis van de bevindingen van deze eerdere studies hebben
we een robuuste workflow vastgesteld voor het verwerken van lage-dosis
beeldvorming met veel ruis. In overeenstemming met dit protocol willen we het
gebruik van 4D CT onderzoeken voor het polsgewricht om de articulatie van de
nog niet onderzochte gewrichten van de pols te visualiseren.

Het distale radioulnaire gewricht (DRUJ) is een intrinsiek instabiel gewricht
gelegen tussen de radius en ulna, gestabiliseerd door het radioulnaire ligament
dat deel uitmaakt van het Triangular Fibrocartilage Complex complex (TFCC) [7].
TFCC letsels, die DRUJ instabiliteit veroorzaken, kunnen optreden na distale
radiusfracturen in tot 43% van de gevallen, of als gevolg van chronische
degeneratieve letsels na abnormale belasting als gevolg van het ulnaire
impactie [8] [9]. Als TFCC letsels onbehandeld blijven, kunnen ze leiden tot
progressieve pijnverergering, functionele beperking en uiteindelijk secundaire
osteoartritis [10]. Chirurgische behandeling van de TFCC laesie is geïndiceerd
bij instabiliteit van de DRUJ of instabiele en verplaatste fracturen [11].

Vanwege de progressieve aard van de aandoening kunnen patiënten met een vroege
diagnose van het TFCC letsel profiteren van minder invasieve behandelopties,
een betere prognose hebben en minder resterende invaliditeit ervaren [11].
Huidige beeldvorming van het TFCC blijft echter moeilijk, dynamische
instabiliteiten zijn alleen zichtbaar tijdens beweging. CTA en MRA zijn
momenteel de meest accurate beeldvormende technieken maar de sensitiviteit en
specificiteit van deze statische beeldvormende technieken zijn relatief laag in
vergelijking met arthroscopie, met een sensitiviteit van respectievelijk 0,89
en 0,78 en een specificiteit van respectievelijk 0,89 en 0,85 [12]. Normale MRI
wordt ook gebruikt, maar heeft een sensitiviteit van 0,76 en een specificiteit
van 0,82.

Vanwege de recente ontwikkeling van de techniek zijn slechts enkele studies
gepubliceerd over het in beeld brengen van polskinetiek met behulp van 4D
CT-scans. Deze studies hebben het potentieel aangetoond voor de evaluatie van
DRUJ-instabiliteit, met name

De studie bestaat uit drie delen. Allereerst willen we een referentiestudie
uitvoeren om de reproduceerbaarheid van dynamische 4DCT-scans van de pols te
onderzoeken voor het evalueren van de bewegingen van de pols structuren
(translaties en rotaties) tijdens een nieuwe set bewegingen die we niet hebben
geëvalueerd in onze vorige studie gericht op het scapholunaire ligament
(NL72518.091.19). We willen de zichtbaarheid van het distale radioulnaire
gewricht (DRUJ), het carpometacarpale gewricht 1 (CMC-1) en het
metacarpofalangeale gewricht 1 (MCP-1) evalueren tijdens de beweging waarbij
instabiliteit het meest zichtbaar is en het links-rechts verschil tijdens de
beweging evalueren. Bij patiënten wordt de onbeschadigde pols als referentie
gebruikt voor de geblesseerde pols; het bepalen van het links-rechts verschil
bij gezonde vrijwilligers zal de robuustheid van deze techniek aantonen.


Daarnaast zullen we een diagnostisch klinisch onderzoek uitvoeren bij patiënten
met chronische pols klachten, waarbij vermoed wordt dat er sprake is van
instabiliteit van het distale radioulnaire gewricht (DRUJ). Het doel van de
klinische studie is om de sensitiviteit en specificiteit van de 4DCT-scan
(tijdens een reeks bewegingen waarin DRUJ-instabiliteit naar verwachting het
best zichtbaar is) te bepalen voor de diagnose van DRUJ-instabiliteit in
vergelijking met arthroscopie (de gouden standaard). Als de 4D CT een
sensitiviteit en specificiteit blijkt te hebben die vergelijkbaar is met die
van de arthroscopie, is het de bedoeling om 4D CT als primaire diagnostische
methode bij vermoedelijke ligament letsels van de pols. Aanvullend willen we
een betrouwbaarheidsstudie uitvoeren om de test-retest betrouwbaarheid te
testen van het gebruikte protocol.

Een pilotstudie gevolgd door een diagnostische klinische studie in het Radboud
Universitair Medisch Centrum. We zullen 30 gezonde vrijwilligers zonder
medische voorgeschiedenis van polstrauma, chirurgie of klachten en in de
leeftijdscategorie van 20-50 jaar opnemen, en 30 patiënten met chronische
unilaterale pols klachten waarbij DRUJ-instabiliteit vermoed wordt.

Momenteel wordt in de standaard klinische praktijk een conventionele
röntgenfoto van beide polsen met een posterieur-anterieur (met en zonder
gebalde vuistpositie) en laterale weergave gemaakt om de symptomatische pols te
evalueren en te vergelijken met de asymptomatische pols. De volgende
radiografische parameters zullen worden geëvalueerd: radioulnaire hoek; afstand
tussen de sigmoïd notch en de ulna kop; radioulnaire ratio; radioulnaire
lijnafstand; subluxatieverhouding; epicentrumafstand; radioulnaire
gewrichtsvolume; ulnaire variantie; scaphoid en lunatum hoek en afstand tussen
ulnaire kop en carpale botten [23] [24] [25] [26] [27].

Voor deze studie zal naast de standaard röntgenfoto een statische 3D CT-scan en
een dynamische 4D CT-scan van beide polsen van de patiënt worden gemaakt. De
scan techniek is een Toshiba-applicatie en CE-gecertificeerd. Voordat de
beeldacquisitie plaatsvindt, krijgen de deelnemers buiten de scannerkamer een
trainingssessie over hoe ze hun pols volgens het protocol moeten bewegen.20
patiënten zullen tweemaal worden gescand met een aantal minuten tussen de scans
om de betrouwbaarheid van de scans te bepalen.

Tijdens de beeldacquisitie ondergaan de gezonde vrijwilligers eerst een 3D
CT-scan in neutrale polspositie als referentie. Daarna ondergaan ze een
dynamische 4D CT-scan van de pols terwijl ze actief de pols bewegen volgens een
geprotocolleerde cyclus van bewegingen. Tijdens de beeldacquisitie worden
video's getoond aan de deelnemers waarop de polsbewegingen te zien zijn, wat de
deelnemers zal helpen om de bewegingen op een constant tempo uit te voeren. Dit
zal de beste beelden opleveren en de brondata verstrekken over de bewegingen
van de carpale botten en de functie van de ligamenten tijdens actieve
polsbewegingen.

Gebruikmakend van de optimale dosering zoals we die in onze vorige studie
hebben vastgesteld, zullen 30 vrijwilligers een bilaterale dynamische 4DCT-scan
van de pols ondergaan met het eerder genoemde referentieprotocol om de
zichtbaarheid van het DRUJ- en metacarpophalangeale gewricht te evalueren. Deze
scans zullen ook worden gebruikt om de links-rechts variatie te bepalen.

Deze studie wordt uitgevoerd als een samenwerking tussen de afdeling
Radiologie, de afdeling Plastische Chirurgie en het Orthopedisch
onderzoekslaboratorium van het Radboud Universitair Medisch Centrum. De
verwachte duur van de studie is 6 maanden.

Van de gezonde vrijwilligers zullen er 30 een bilaterale statische 3DCT scan en
een bilaterale 4DCT scan ondergaan,

In de klinische studie ondergaan 30 patiënten met DRUJ instabiliteit een
eenvoudige bilaterale radiografie van de pols, een statische bilaterale
CT-scan, een bilaterale 4D CT-scan en een unilaterale artroscopie van de pols
met DRUJ instabiliteit symptomatisch.

Daarnaast ondergaan 20 van deze 30 patiënten een bilaterale statische 3DCT
scan, een bilaterale 4DCT scan en een bilaterale 4DCT scan één minuut na de
eerste CT scan. We willen de test-hertestbetrouwbaarheid van het protocol
onderzoeken. Daarom is het belangrijk dat exact dezelfde dynamische scan
opnieuw wordt gedaan. De 4DCT gaat gepaard met een effectieve dosis van 0,02mSv
per scan, dit komt bovenop de standaard statische 3DCT scan. In totaal is de
dosis voor deze groep 0,06mSv. Deze belasting is een beheersbaar risico
vergeleken met de natuurlijke achtergrondstraling in Nederland (2 mSv). Daarom
is het belangrijk op te merken dat de extra stralingsblootstelling minimaal is,
zodat het risico op nadelige stralingsgerelateerde gezondheidseffecten minimaal
is. Bovendien maken zowel gewone röntgenfoto's als artroscopie deel uit van de
normale diagnostische follow-up van patiënten bij wie DRUJ wordt vermoed, dus
er is geen sprake van extra belasting of risico.