Nowatorskie zastosowanie segmentacji obrazów rezonansu magnetycznego mięśniobręczy biodrowej w diagnozowaniu przewlekłego bólu krzyża – Wiktoria Frącz
Prezentujemy streszczenia (w jęz. polskim oraz j. angielskim) prac naukowych nadesłanych w ramach konkursu na najlepsze wystąpienie dotyczące interdyscyplinarności w fizjoterapii podczas II kongresu KIF.
W kategorii „E-POSTER. Sesja dla studentów, studenckich kół naukowych, młodych pracowników nauki, doktorantów i fizjoterapeutów w trakcie specjalizacji w dziedzinie fizjoterapia” – 1 miejsce zajęła Wiktoria Frącz
* * *
Tytuł: Nowatorskie zastosowanie segmentacji obrazów rezonansu magnetycznego mięśni obręczy biodrowej w diagnozowaniu przewlekłego bólu krzyża
Autorzy: Wiktoria Frącz¹, Jakub Matuska²
¹ Szkoła Doktorska, Zakład Fizjoterapii, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu, Poznań, Polska
STRESZCZENIE
Wprowadzenie: Ból krzyża (ang. low back pain, LBP) jest najczęstszą chorobą układu mięśniowo-szkieletowego i główną przyczyną niepełnosprawności na świecie [1]. Przetrwałość objawów bólowych potwierdza się u 30% pacjentów. Wprowadzenie „bólu przewlekłego” do 11 rewizji Międzynarodowej Klasyfikacji Chorób skutkuje zmianami w zakresie diagnozowania i leczenia. Konieczna jest eksploracja nowych metod diagnostycznych na potrzeby innowacyjnych rozwiązań leczenia bólu przewlekłego [1,2]. Jedną z nich jest ocena morfotyczna mięśni obręczy biodrowej za pomocą segmentacji obrazu rezonansu magnetycznego w kierunku symptomatycznych zmian objętości. Czasochłonność oceny skłania do analizy pola przekroju poprzecznego (ang. cross-sectional area, CSA) umożliwiając wprowadzenie metody w praktyce klinicznej.
Cel: Celem badania była ocena wiarygodności pomiaru CSA w kierunku atrofii mięśni obręczy biodrowej pacjentów z przewlekłym LBP oraz zdrowych ochotników.
Materiał i metody: W badaniu wzięło udział 71 pacjentów z przewlekłym LBP i 29 zdrowych ochotników. Kryteria włączenia pacjentów: ból spełniający kryteria bólu przewlekłego, ból nóg>3 skali VAS, dodatni objaw Lasègue, wiek 30-60 lat. Kryteria włączenia grupy kontrolnej: dobry stan zdrowia, wiek 30-60 lat. Kryteria wykluczenia uczestników: historia chorób przebiegających z bólem, cukrzyca, padaczka, infekcja, ciąża. Dwóch niezależnych badaczy wykonało pomiar CSA obrazu rezonansu magnetycznego mięśni pośladkowych (wielkiego, średniego, małego) obu kończyn dolnych i mięśnia gruszkowatego. Pomiary wykonano metodą manualnej segmentacji w programie ITK-SNAP 4.0. Obliczono aktywną tkankę mięśniową bez podskórnej i międzymięśniowej tkanki tłuszczowej. U chorych z przewlekłym LBP analizowano stronę symptomatyczną do strony asymptomatycznej, u zdrowych ochotników stronę prawą do strony lewej. Do analizy statystycznej wykorzystano test Manna–Whitneya, test dwumianowy i chi-kwadrat. Do oceny zgodności CSA między badaczami przyjęto współczynnik korelacji wewnątrzklasowej (ang. intraclass correlation coefficient, ICC) i współczynnik korelacji zgodności (ang. concordance correlation coefficient, CCC).
Wyniki: U ponad 50% pacjentów z przewlekłym LBP (p<0,05) wykazano zanik mięśni: pośladkowego wielkiego, pośladkowego małego i gruszkowatego. Zanik mięśnia pośladkowego średniego wykazano u pacjentów z bólem lewostronnym (p<0,001). Atrofia wystąpiła po stronie objawowej wszystkich badanych mięśni (bez pośladkowego wielkiego w ocenie 1 badacza). Nie zaobserwowano zmian w grupie kontrolnej, z wyjątkiem mięśnia pośladkowego średniego. Zgodność oceny badaczy ICC i CCC wyniosła 95% dla każdego mięśnia u pacjentów i zdrowych ochotników.
Wnioski: Pomiar CSA obrazu rezonansu magnetycznego u pacjentów z przewlekłym LBP, wskazuje na atrofię mięśni obręczy biodrowej strony symptomatycznej. Metoda wydaje się obiecującym biomarkerem w diagnostyce bólu przewlekłego.
Finansowanie: Zakład Fizjoterapii Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu
Słowa kluczowe: przewlekły ból krzyża, atrofia mięśniowa, segmentacja, obrazowanie
* * *
Title: Innovative application of magnetic resonance image segmentation of the pelvic muscles in the diagnosis of chronic low back pain
Authors: Wiktoria Frącz¹, Jakub Matuska¹
¹ Doctoral School, Department of Physiotherapy, Poznan University of Medical Sciences
ABSTRACT
Background: Low back pain (LBP) has the highest prevalence globally among musculoskeletal conditions and is the leading cause of disability worldwide [1]. Perpetuation of pain symptoms is confirmed in 30% of patients. The introduction of „Chronic pain” to the 11th revision of the International Classification of Diseases results in changes in diagnosis and treatment approaches. It is necessary to explore new diagnostic methods for innovative solutions in chronic pain treatment [1,2]. One proposition is morphological assessment of the pelvic muscles using magnetic resonance image segmentation towards symptomatic volume changes. The time-consuming nature of the assessment promotes analysis of the cross-sectional area (CSA), enabling the method to be introduced in clinical practice.
Aim: The aim of the study was to assess the reliability of CSA measurement for pelvic muscle atrophy in patients with chronic LBP and healthy volunteers.
Material and methods: The study included 71 patients with chronic LBP and 29 healthy volunteers. Inclusion criteria for patients: pain meeting the criteria for chronic pain, leg pain>3 on the VAS scale, positive Lasègue’s sign, age 30-60 years. Inclusion criteria for the control group: good health, age 30-60 years. Exclusion criteria for participants: history of diseases accompanied by pain, diabetes, epilepsy, infection, pregnancy. Two independent researchers conducted CSA measurements of the magnetic resonance image of the gluteal muscles (maximus, medius, minimus) bilaterally and the piriformis muscle. The measurements were performed using manual segmentation method in the ITK-SNAP 4.0 program. The calculations were based on active tissue, excluding subcutaneous and intermuscular adipose tissue. In patients with chronic LBP, the symptomatic side was analyzed compared to the asymptomatic side, while in healthy volunteers, the right side was compared to the left side. The Mann–Whitney test, binomial test and chi-square test were used for statistical analysis. To assess the agreement of CSA measurements between the researchers, the intraclass correlation coefficient (ICC) and the concordance correlation coefficient (CCC) were used.
Results: More than 50% of patients with chronic LBP (p<0.05) presented atrophy of the gluteus maximus, gluteus minimus and piriformis muscles. Gluteus medius atrophy was demonstrated in patients with left-sided pain (p<0.001). Symptomatic side muscle atrophy occurred in all examined muscles (excluding gluteus maximus in researcher 1 assessment). No changes were observed in the control group, except for the gluteus medius. The inter-rater agreement of ICC and CCC assessments was 95% for each muscle in patients and healthy volunteers.
Conclusions: The CSA measurements of magnetic resonance imaging in patients with chronic LBP indicates symptomatic side atrophy of the pelvic muscles. The method seems to be a promising biomarker in the diagnosis of chronic pain.
Funding: Department of Physiotherapy, Poznan University of Medical Sciences
Key words: chronic low back pain, muscle atrophy, segmentation, imaging
Piśmiennictwo / References:
[1] WHO guideline for non-surgical management of chronic primary low back pain in adults in primary and community care settings. Geneva: World Health Organization; 2023
[2] Nicol V, Verdaguer C, Daste C, Bisseriex H, Lapeyre É, Lefèvre-Colau MM, Rannou F, Rören, et al. Chronic Low Back Pain: A Narrative Review of Recent International Guidelines for Diagnosis and Conservative Treatment. Journal of Clinical Medicine. 2023 ;12(4):1685
