Misurazione della rotazione vertebrale patologica su radiografie di piccolo e grande formato con il Metodo Raimondi

Transcript

1 ARTICOLO 3 Misurazione della rotazione vertebrale patologica su radiografie di piccolo e grande formato con il Metodo Raimondi PROSPERINI V.* - RAIMONDI P.** - MARTINELLI E.*** - BIZZARRI F.**** * Professore a.c. Facoltà di Scienze Motorie L Aquila; ** Professore associato Università degli Studi L Aquila, Facltà dio Scienze Motorie; ***Professore associato Università degli Studi Firenze, Facoltà di Medicina e Chirurgia, Corso in Scienze Motorie; **** Università degli Studi L Aquila, Dip. Scienze Chirurgiche Riassunto Dopo un breve escursus del pensiero di alcuni studiosi sulla rotazione vertebrale patologica l autore riporta le considerazioni di 2 gruppi di valutazione che hanno preso in esame 77 radiografie di grande e piccolo formato per determinarne la correlazione di misurazione. Parole chiave: scoliosi, rotazione vertebrale, misurazione. Summary After a brief excursus about the thought of some studious on the pathological vertebral rotation the author shows the considerations of two evaluation s groups who examined 77 big and small shaped radiographies in order to determine their measurement correlation. Key word: scoliosis, vertebral rotation, measurement. INTRODUZIONE Oggi per misurare la rotazione vertebrale ci sono vari metodi ( ) ma sono rari quelli che permettono di fare una immediata misurazione con un errore contenuto anche per alti gradi di rotazione: due di questi sono i torsiometri di Perdriolle (9-10) e di Raimondi ( ). I metodi di rilevamento della rotazione vertebrale si basano su due reperi quali: l ombra radiografica del processo spinoso o l ombra radiografica dei peduncoli, Benson (2). Lovett e Cobb (3) (cit. Aaro) hanno tentato di valutare la rotazione della vertebra sull asse longitudinale usando come principio di riferimento la posizione dell apofisi spinosa in relazione alla sua ombra radiografica. Nash e Moe (15) hanno utilizzato l ombra radiografica del peduncolo. Perdriolle (9-10) ha proposto uno strumento chiamato torsiometro con il quale valuta la rotazione vertebrale con una tolleranza di circa 5 gradi. Per quanto concerne i metodi analitici Drerup (16-17) nel 1984 ha introdotto nuovi parametri radiografici utilizzando la posizione del peduncolo in relazione al centro del corpo vertebrale e ha ideato una laboriosa funzione trigonometrica che, ugualmente, permette uno scarto di circa 5. Aaro S., Dahlborn M. (3), per valutare le componenti tridimensionali si sono serviti di tomografia e di un apparecchio meccanico per controllare la rotazione vertebrale sul piano frontale e trasverso. Stokes e altri (4-5) hanno usato il centro dell ombra del peduncolo affermando una precisione di circa 4. Monji e Koreska (6) hanno descritto un metodo che utilizza la distanza fra peduncolo e ampiezza del piatto vertebrale inferiore. Deane e Duthie (18) si riferiscono alla tomografia assiale trasversa. Bunnel (19) ha rivendicato una precisione fino a 3 per una rotazione vertebrale fino a 30. Nel 1970 Fait e Janovec (20) hanno descritto un metodo basato sulla posizione del peduncolo e, nel considerare la vertebra come un rettangolo, affermano che la tecnica è precisa fino a rotazioni di 40. Raimondi afferma che con il Regolo o le tavole Raimondi, con la dovuta interpolazione dei dati, si può giungere alla precisione di 1 grado. L Autore fa osservare che il problema non è la misurazione della rotazione quanto la certezza della metodologia che permette di risalire ai gradi di rotazione. Obiettivo del lavoro è quello di constatare l affidabilità della misurazione di radiografie di vario formato e constatarne l eventuale range d errore. MATERIALI E METODI Nella valutazione la misurazione della rotazione vertebrale è stata eseguita utilizzando le Tavole Raimondi (Fig. 1) Le tavole su ogni lato riportano le seguenti scale: la scala denominata vertebral body width posta in basso. In essa, su ogni lato, sono riportati in millimetri le misure dei diversi diametri (trasversali) dell ombra radiografica del corpo vertebrale (da 20 mm. a 45 mm. su un lato e da 46 mm. a 70 sull altro). La lettura di questa scala è in senso orizzontale; 23

2 Fig. 1 la scala denominata distance from thevertebral edge to the pedicle major axis posta a sinistra. Questa scala riporta in millimetri (e decimo di millimetri) i valori di spostamento lineare che nell ambito della rotazione può subire l asse maggiore dell ombra radiografica del peduncolo ruotato. La lettura di questa scala è eseguita in senso verticale; la scala dei rotation degrees posta a destra. Questa mostra i gradi di rotazione in rapporto ai due precedenti parametri. Per trovare i gradi di rotazione (Fig. 2), sull ombra radiografica, si è misurata la distanza fra i due bordi laterali A-B del corpo vertebrale e, successivamente, la distanza fra il bordo laterale B e l asse maggiore del peduncolo ruotato C acquisendo i due valori matematici. Poi, sulla scala vertebral body width si è trovato il valore matematico corrispondente alla distanza A-B e sovrastante a tale valore matematico, sulla scala distance from thevertebral edge to the pedicle major axis, si è trovato il valore matematico corrispondente alla distanza fra il bordo vertebrale e l asse maggiore del peduncolo ruotato B-C. Successivamente, seguendo la linea orizzontale che ha origine dal valore matematico trovato sulla scala distance from thevertebral edge to the pedicle major axis, sono stati rilevati i gradi di rotazione (Fig. 3). Fig. 3 - vertebral body width = 58 mm.; distance from the vertebral edge to che pedicle major axis = 18,6 mm.; rotation degrees = 28 o Fig. 2 - A-B distanza tra i due bordi vertebrali; B-C distanza dal bordo vertebrale all asse maggiore del peduncolo ruotato L analisi della misurazione si è svolta utilizzando solo radiografie in antero-posteriore. Sono state esaminate 77 radiografie di vario formato: 25 di grande formato, 52 di piccolo formato. Gli esaminatori erano suddivisi in due teams: i componenti del primo team di valutazione (composto da un dottore in fisioterapia, un medico ortopedico, un fisiatra) hanno esaminato e valutato tutte le radiografie fornendo i singoli risultati. Successivamente, le radiografie i cui risultati evidenziavano differenze di valutazione di ± 5, sono state rivalutate dal secondo team (composto da un radiologo, un fisiatra). A tutti i componenti dei due teams è stato spiegato 24

3 come procedere per una corretta, univoca misurazione; le raccomandazioni fatte sono state: - valutare la vertebra con maggior grado di rotazione nelle curve uniche: nelle doppie curve la vertebra con maggior grado di rotazione della curva maggiore; - effettuare le misurazioni nella mezzeria orizzontale del corpo vertebrale; - sulla scala vertebral body width approssimare per eccesso o per difetto il valore della larghezza del corpo vertebale A-B ; - sulla scala distance from thevertebral edge to the pedicle major axis rilevare il valore matematico della distanza B-C ; se non presente approssimare al valore sovrastante o sottostante; - per tracciare i reperi, utilizzare esclusivamente punte scriventi superfine; RISULTATI I componenti della prima equipe di valutazione che hanno esaminato singolarmente e autonomamente ognuna delle 77 radiografie hanno confermato l immediatezza e la facilità d uso dello strumento. Delle 77 radiografie 3 di queste non sono state prese in considerazione per l impossibilità di identificare il repere riferito alla larghezza del corpo vertebrale a causa della scadente radiografia. Sono state valutate radiografie di grande e piccolo formato (Fig. 4). Tab. I Fig. 4 - Radiografia grande e piccola Il rilevamento dei gradi di rotazione nelle radiografie di grande formato compiuto dal primo team (Tab. I) ha fornito dati pressoché simili e i valutatori, nella maggior parte delle misurazioni, hanno trovato valori pressoché uguali. Però, in 3 radiografie con scarsa vedibilità dei reperi, le misurazioni hanno Tab. III Tab. II evidenziato discrepanze di 3/4 gradi. Nelle radiografie di piccolo formato (Tab. II) l errore, per la maggior parte delle radiografie, si è mantenuto sui ± 2. Anche per 9 di queste radiografie, a causa di immagini piccole e/o ombre radiografiche scadenti, ci sono stati errori di misurazione fino 5. Presa visione dei risultati, la seconda equipe ha raccolto le 12 radiografie con grandi differenze d errore e ha proceduto ad una ulteriore valutazione digitalizzando le vertebre da valutare, ingrandendole a monitor fino alla massima dimensione misurabile con le tavole. L ingrandimento e la manipolazione dell immagine ha permesso di evidenziare maggiormente i reperi e misurare agevolmente e con molta precisione la rotazione. I risultati ottenuti sono riportati nella Tab. III. I componenti di questo se- 25

4 condo team ha eseguito la valutazione in collaborazione. Nella prima colonna sono riportati i risultati del primo team in cui si evidenziano le variazione fino a 5 di rotazione. Nella seconda colonna è riportata la verifica finale delle radiografie (con errori fino a 5 ) da parte del secondo team dopo la valutazione a video. Questa valutazione è ritenuta priva di errori di rilevamento dei reperi. DISCUSSIONE Pur se auspicabile è difficile misurare la rotazione vertebrale sul un piano frontale (20). Infatti, questo tipo di misurazione è in rapporto a molte variabili quali: il metodo, la visione radiografica su un piano di una struttura tridimensionale, la leggibilità dell immagine radiografica, l individuazione dei reperi di misurazione e il tracciamento degli stessi, la misurazione vera e propria, gli arrotondamenti per eccesso o per difetto. E plausibile l uso della metodologia che prende in considerazione l ombra radiografica del peduncolo perché ritenuta più precisa rispetto a quella del processo spinoso (22). Il primo metodo che ha utilizzato questo sistema è stato quello di Nash e Moe attraverso incrementi di misurazione a quattro settori. Perdriolle e Raimondi hanno utilizzato metodologie di rilevamento con incrementi rispettivamente di 5 e 2. Sono ambedue abbastanza simili (23). Stokes e altri hanno utilizzano questo metodo per la ricostruzione rachidea tridimensionale (24, 25). Per il metodo Stokes, a seconda del livello vertebrale la variabilità è di 3-6 (28). Per quanto concerne metodi tomografici o risonanza i metodi sono più precisi solo se le vertebre non sono inclinate (29,30,31). Tralasciando gli errori dovuti alla imprecisione del tracciamento dei reperi dovuti agli operatori, è opportuno porre in discussione anche la lieve imprecisione del metodo Raimondi dovuto alla sinterizzazione dei dati. Infatti, per condensare migliaia di dati (ricavati dai calcoli degli assi di rotazione, dalle rotazioni, dalle inclinazioni e il diametro delle vertebre) e riportarli sulle tavole, onde evitare l uso di ingombranti manuali, si sono utilizzati valori medi che non possono non generare piccoli errori di metodo. Per quanto concerne lo studio effettuato, pur se la maggioranza delle misurazioni è risultata abbastanza precisa, per alcune radiografie la variabilità interoperatore è stata di 2/5 confermando l evidenza di altri autori (23,26,27). La tecnica di riportare a video alcune radiografie e di migliorarne la leggibilità ha permesso di minimizzare gli errori. Purtroppo in letteratura non sono reperibili lavori che hanno messo a confronto la misurazione della rotazione vertebrale su radiografie di piccolo e grande formato per cui non è possibile fare una comparazione dei dati. Non soggetto a valutazione né a discussione, è stato misurato anche il grado di torsione. Ciò è stato fatto sommando i gradi di rotazione di ogni vertebra compresa tra la vertebra limite superiore e inferiore dividendo per il numero delle vertebre di cui si sono ricavati i gradi di rotazione unitaria (se ad esempio il valore di rotazione unitaria di 4 vertebre che interessano una curva è , la torsione del tratto interessato è di 36,45 gradi). Questa misurazione può essere utile per seguire l evoluzione (o involuzione) torsionale complessiva del rachide scoliotico. CONCLUSIONI Recenti esperienze ci inducono a pensare che in futuro si apriranno nuovi orizzonti per stimare con una certa precisione la gravità della scoliosi facendo riferimento allo studio esteriore del torace (32,33,34,35). Attualmente l uso di mezzi non invasivi per stimare i valori di un rachide scoliotico su un radiogramma non sono molti e non possono essere precisi considerando che si misura un volume riflesso su un piano. Ugualmente, tutti i passaggi che occorrono per una misurazione, dalla interpretazione dell ombra radiografica al tracciamento dei reperi, alla interpretazione dei dati, non sono esenti da errori. La misurazione della rotazione vertebrale con le tavole Raimondi, una volta appresa la tecnica, è risultata ripetibile e di facile applicazione anche per radiografie di piccolo formato. Questo studio dimostra che più operatori che hanno usato lo stesso mezzo diagnostico sono stati in grado di realizzare un più che accettabile grado di riproducibilità interoperatore. Infatti, nelle radiografie eccellenti in cui è stato possibile rilevare i reperi, la riproducibilità interoperatore è stata elevatissima mentre è stata buona nella misurazione di radiografie scadenti. La variabilità di errore in radiografie eccellenti è rimasta contenuta fra 0 ± 2 facendo le opportune interpolazione dei dati sulla scala distance from thevertebral edge to the pedicle major axis. Difficilmente i dati ottenuti possono essere confrontati con altri mancando studi simili. 26

5 Bibliografia 1) Mehta M.H. The radiographic estimation of vertebral rotation in scoliosis. J Bone Joint Surg 1973; 55B: ) Benson D.R., Scultz A.B., DeWald R.L. Roentgenographic evaluation of vertebral rotation. J Bone Joint Sur 1976; 58a: ) Aaro S., Dahlborn M. Estimatio of vertebral rotation and the spinal and rib deformity in scoliosis by computer tomography. Spine vol. 6, 1981; 5: ) Stokes Ian A.F. e altri. Measurement of axial rotation vertebrae in scoliosis. Spine vol. 11, 1986; 3: ) Stokes Ian A.F:, Bigalow L.C. Moreland M.S., Threediemsional spinal curvature in idiopathic scoliosis J.Orthopaedic Res. 1987;5: ) Monji J, Koreska J. Analysis of spine rotation, a New accurate method for clinical use Spine. 7) Coetsier M., Vercaunteren M., Moerman P. A new radiographic method for measuring vertebral rotation in scoliosis. Acta Orthop Belg 1977; 43: ) Shufflebarger H. King W.F. Composite measurement of scoliosis: a new method of analysis of the deformity Spine 1987; 12: ) Pedriolle R. La scoliose, son étude tridimensionnelle Ed. Maloine, Paris, )Perdriolle R. Vidal J. Etude de la courbure scoliotique. Importance del l extension et de la rotation vértebrale. Rev. Chir. Orthop. 1981; 67: ) Raimondi P. J.M.Dupre. Evaluation Chiffre de la rotation vertebrale par la mèthode de Paolo Raimondi Kinésithérapie Scientifique 1996; 358: ) Raimondi P., Costanzo G., Santaroni A.P., Bizzarri F. Ipotesi patogenetica sul ruolo di percezione e postura nello sviluppo delle scoliosi Résonances Européennes du Rachis 1998; 20: ) Raimondi P. La rotazione vertebrale, proposta di un nuovo metodo di valutazione International Council For Healt Physical Education And Recreation-Europa, 1986, Cuneo, Italia. 14) Raimondi P. La misurazione della rotazione vertebrale sul piano orizzontale con il Metodo Raimondi Scienze Motorie. 2002: 2; ) Nash C.L., Moe JH. Study of vertebral rotation. J Bone Joint Surg 1969; 51A: ) Drerup. B. Improvements in measuring vertebral rotation from the projection of the pedicle. J. Biomechanics 1985; 18: ) Drerup B. Principles of measurement of vertebral rotation from frontal projections of the pedicles. J. Biomechanics 1984; 17: ) Dean G., Duthie R.B. A new projectional look at articulated scoliotic spine Acta Orthop. Scad. 44, , ) Bunnel W.P. Vertebral Rotation: a simple method of measurement on routine radiographs 19th Annual meeting of Scoliosis Research Society 1984, Orlando, Florida, USA. 20) Fait M., Janovec M. Establishing the rotation angle in the vertebrae. Scripta Medica 1970; 43: ) Pope MH. Stokes AF. Moreland M. The biomechanics of scoliosis. CRC Crit Rev Biomed Eng, 1984: 11(3): ) White AA. Panjabi M M Ch. 1: Basic Science. Clinical Biomechanics of the Spine. Philadelphia, J. B. Lippincott Co. 1990: )Weiss HR. Measurement of vertebral rotation: Perdriolle versus Raimondi Eur Spine J. 1995;4(1): )Labelle H. Dansereau J. Bellefleur C. Jequier JC. (1995). Variability of geometric measurements from three-dimensional reconstructions of scoliotic spines and rib cages, Eur Spine J, 1995: 4(2); ) Stokes IA. Bigalow LC. Moreland MS. Measurement of axial rotation of vertebrae in scoliosis. Spine, 1986:11(3): ) Weiss HR. Technical Error of Vertebral Rotation Measurement. InTechnology and information Threedimensional Analysis of Spinal Deformities, n. 15. Editors D Amico M, Merolli A, Santambrogio G.C. IOS Press Amsterdam Library of Congress Catalog Card Number Pagg ) Defino H L A; de Araújo P HM. Comparative study of the measurements of the vertebral rotation using Nash & Moe and Raimondi methods. Acta ortop.bras. 2004: 3(12); ) Labelle H. Dansereau J. Bellefleur C. Jequier JC. Variability of geometric measurements from three-dimensional reconstructions of scoliotic spines and rib cages. Eur Spine J, 1995; 4(2): ) Aaro S. Dahlborn M. Estimation of vertebral rotation and the spinal and rib cage deformity in scoliosis by computer tomography. Spine, 1981;6(5): ) Aaro S, Dahlborn M. The longitudinal axis rotation of the apical vertebra, the vertebral, spinal, and rib cage deformity in idiopathic scoliosis studied by computer tomography. Spine, 1981; 6(6): )Birchall D, Hughes DG, Hindle J, Robinson L, Williamson JB. Measurement of vertebral rotation in adolescent idiopathic scoliosis using three-dimensional magnetic resonance imaging. Spine, 1997;22(20): ) Jaremko JL, Hill D, Moreau M, Zernicke RF. Back surface assessment of scoliosis severity by neural network. J of Bone and Joint Surgery. 2008; I(90-b) ) Jaremko JL, Poncet P, Ronsky J, Harder J, Dansereau J, Labelle H, Zernicke RF. Comparison of Cobb angles measured manually, calculated from 3-D spinal reconstruction, and estimated from torso asymmetry. Comput Methods Biomech Biomed Engin, 2002; 5(4): ) Jaremko JL, Poncet P, Ronsky J, Harder J, Dansereau J, Labelle H, Zernicke RF. Genetic algorithmneural network estimation of Cobb angle from torso asymmetry in scoliosis. J Biomech Eng. 2002; 124(5): ) Pinheiro A P, Tanure MC, Oliveira AS. Validity and reliability of a computer method to estimate.eur Spine J DOI s vertebral axial rotation from digital radiographs. Fonte immagini: archivio P. Raimondi 27