Application of speckle tracking as a diagnostic tool for achilles tendon injuries

Populärvetenskaplig sammanfattning

Kronisk hälsensmärta (tendinopati) och akuta skador (rupturer) är vanliga inom idrottsutövning. Hittills har det inte varit möjligt att identifiera senor med större sannolikhet att skadas och rehabiliteringsprotokoll efter skada har baserats på konservativt skyddande av senan. Ett ökande bevisläge från ny forskning visar att det inom senvävnaden finns förskjutningar av olika portioner av senan relativ till varandra och att denna interna dynamik är ett tecken på en frisk sena.

Både tränings- och rehabiliteringsprotokoll ska därmed kanske utformas för att förmå senan att bibehålla/återfå denna relativa rörelse. Ultraljudsbaserade mätningar av denna icke homogena töjning i senor har genomförts i några nya studier med en metod som heter speckle tracking. Eftersom algoritmerna som underligger speckle tracking metoden är baserat på kardiologiska mätningar finns dock ett stort behov av att analysera användbarhet av speckle tracking på senvävnad.

Detta projekt ska bidra till att undersöka tillämpning av en kommersiell tillgänglig speckle tracking modul (EchoPac, GE Healthcare) på senvävnad och applikation av metoden i en klinisk tillämpning. En precis mätning av töjning i senor, och i detta fall den humana hälsenan, skulle ge information av nytta både inom kliniken för identifiering av individer med stor risk för kroniska och/eller akuta senskador, men även inom idrott där den nyliga beskrivna ojämna töjning i senan kan vara en indikation på träningskvalitet och prestationsförmåga.

En första in vitro studie genomfördes där en tillverkat syntetisk PVA phantom med homogena egenskaper och interna grafit ”speckles”, några grissenor och en human hälsena (som hade tagits från ett amputerat ben från en diabetespatient) spändes i en materialprövningsmaskin och drogs med känd töjning. Ultraljudsbilder tillsammans med EchoPac mätningar användes för att jämföra resultatet av speckle tracking med den kände töjningen. Resultaten påvisade att felen i den beräknade peak strain varierade mycket mellan dem olika senor. Fel så stor som 14.85% mättes vilket är högt i jämförelse med töjningen som tidigare har beskrivits i hälsenan under vanlig gång.

Mätningen av senornas tvådimensionella töjning förbättrades i EchoPAC när insamlingsfrekvensen sänktes från 78.6 Hz till 39.4 Hz och när en “region of interest” (ROI) på 22 mm användes istället för 11 mm. Detta är värdefull information för fortsätt arbete med speckle tracking mätningar i vävnad med liknande struktur som senor. Undersökning av ultraljud speckle tracking algoritmers validitet är mycket viktigt inför applikation till senvävnad och fram för allt idrottsprestations- och kliniska tillämpningar.

Den andra studien genomfördes under en uppföljning av patienter som hade opererats efter hälsensrupturer på Karolinska Universitetssjukhus i Huddinge. Olika rörelse, bl.a. det kliniska testet ”Thompsons test” genomfördes medans ultraljudsfilmer tågs över den fria, distala hälsenan. EchPac användes sedan för att jämföra den interna sendynamiken i den opererade jämfört med den icke opererade senan.

Den icke opererade hälsenan visade den ovan beskrivna varierande förflyttning i olika delar av senan vilket antas tyda på att fasciklarna i senan glider relativt till varandra. Detta mönster var rubbad och inte utpräglat på samma sätt i dem opererade hälsenor upp till 19 månader postoperativt, vilket kan vara en anledning till den kända nedsatta senfunktionen en lång tid efter operation. Den friska glidningen mellan fascikler inom senan kan behövas för dem komplexa funktioner hälsenan används för under vardagliga rörelse och inom idrotten. Nya träningsmetoder och rehabiliteringsprotokoll kan behövas för att bibehålla eller återfå en frisk, asymmetrisk töjning inom olika andelar av hälsenan.

Framtida forskning krävs för vidareutveckling av speckle tracking och liknande metoder för muskuloskeletal- och senanalys. Av stor vikt är att det blir bättre samverkan mellan forskningen och ultraljuds företag för att speckle tracking ska kunna bli en metod för daglig klinisk användning. Ett hinder i nuläget är fortsatt att ultraljudsindustrin är till stor del dominerad av kardiologiinriktade produkter med sämre möjligheter inom biomekanisk forskning. Ett rutin verktyg kan leda till standardiserade protokoll som kan ligga till grund för rekommendationer om vilka sendynamiska värden relaterar till specifika steg i tränings eller lågaktivitets processer eller under läkningen.

Läs mer

Projektansvarig:
Toni Arndt

Populärvetenskaplig sammanfattning

Kronisk hälsensmärta (tendinopati) och akuta skador (rupturer) är vanliga inom idrottsutövning. Hittills har det inte varit möjligt att identifiera senor med större sannolikhet att skadas och rehabiliteringsprotokoll efter skada har baserats på konservativt skyddande av senan. Ett ökande bevisläge från ny forskning visar att det inom senvävnaden finns förskjutningar av olika portioner av senan relativ till varandra och att denna interna dynamik är ett tecken på en frisk sena.

Både tränings- och rehabiliteringsprotokoll ska därmed kanske utformas för att förmå senan att bibehålla/återfå denna relativa rörelse. Ultraljudsbaserade mätningar av denna icke homogena töjning i senor har genomförts i några nya studier med en metod som heter speckle tracking. Eftersom algoritmerna som underligger speckle tracking metoden är baserat på kardiologiska mätningar finns dock ett stort behov av att analysera användbarhet av speckle tracking på senvävnad.

Detta projekt ska bidra till att undersöka tillämpning av en kommersiell tillgänglig speckle tracking modul (EchoPac, GE Healthcare) på senvävnad och applikation av metoden i en klinisk tillämpning. En precis mätning av töjning i senor, och i detta fall den humana hälsenan, skulle ge information av nytta både inom kliniken för identifiering av individer med stor risk för kroniska och/eller akuta senskador, men även inom idrott där den nyliga beskrivna ojämna töjning i senan kan vara en indikation på träningskvalitet och prestationsförmåga.

En första in vitro studie genomfördes där en tillverkat syntetisk PVA phantom med homogena egenskaper och interna grafit ”speckles”, några grissenor och en human hälsena (som hade tagits från ett amputerat ben från en diabetespatient) spändes i en materialprövningsmaskin och drogs med känd töjning. Ultraljudsbilder tillsammans med EchoPac mätningar användes för att jämföra resultatet av speckle tracking med den kände töjningen. Resultaten påvisade att felen i den beräknade peak strain varierade mycket mellan dem olika senor. Fel så stor som 14.85% mättes vilket är högt i jämförelse med töjningen som tidigare har beskrivits i hälsenan under vanlig gång.

Mätningen av senornas tvådimensionella töjning förbättrades i EchoPAC när insamlingsfrekvensen sänktes från 78.6 Hz till 39.4 Hz och när en “region of interest” (ROI) på 22 mm användes istället för 11 mm. Detta är värdefull information för fortsätt arbete med speckle tracking mätningar i vävnad med liknande struktur som senor. Undersökning av ultraljud speckle tracking algoritmers validitet är mycket viktigt inför applikation till senvävnad och fram för allt idrottsprestations- och kliniska tillämpningar.

Den andra studien genomfördes under en uppföljning av patienter som hade opererats efter hälsensrupturer på Karolinska Universitetssjukhus i Huddinge. Olika rörelse, bl.a. det kliniska testet ”Thompsons test” genomfördes medans ultraljudsfilmer tågs över den fria, distala hälsenan. EchPac användes sedan för att jämföra den interna sendynamiken i den opererade jämfört med den icke opererade senan.

Den icke opererade hälsenan visade den ovan beskrivna varierande förflyttning i olika delar av senan vilket antas tyda på att fasciklarna i senan glider relativt till varandra. Detta mönster var rubbad och inte utpräglat på samma sätt i dem opererade hälsenor upp till 19 månader postoperativt, vilket kan vara en anledning till den kända nedsatta senfunktionen en lång tid efter operation. Den friska glidningen mellan fascikler inom senan kan behövas för dem komplexa funktioner hälsenan används för under vardagliga rörelse och inom idrotten. Nya träningsmetoder och rehabiliteringsprotokoll kan behövas för att bibehålla eller återfå en frisk, asymmetrisk töjning inom olika andelar av hälsenan.

Framtida forskning krävs för vidareutveckling av speckle tracking och liknande metoder för muskuloskeletal- och senanalys. Av stor vikt är att det blir bättre samverkan mellan forskningen och ultraljuds företag för att speckle tracking ska kunna bli en metod för daglig klinisk användning. Ett hinder i nuläget är fortsatt att ultraljudsindustrin är till stor del dominerad av kardiologiinriktade produkter med sämre möjligheter inom biomekanisk forskning. Ett rutin verktyg kan leda till standardiserade protokoll som kan ligga till grund för rekommendationer om vilka sendynamiska värden relaterar till specifika steg i tränings eller lågaktivitets processer eller under läkningen.

Projektnummer:
FO2014-0032
Forskare:
Toni Arndt
Lärosäte:
År:
2014
Nyckelord:

Feedback

All form av feedback är välkommen.

Var innehållet i artikeln det du sökte efter?
Skriv en kommentar
Ditt meddelande är skickat!