De 4D-CT scan: De nieuwe hardloopanalyse?

Iedereen kent hem wel. Die sportieveling met zijn nieuwe hardloopschoenen. Zijn voeten laten opmeten, een hardloopanalyse laten uitvoeren en een drukopname laten maken speciaal voor die extra prestatie, maar vooral omdat die schoen perfect past bij zijn voet. 

Maar hoe zit dat nu eigenlijk? Waarom heeft de een meer steun nodig voor zijn voet dan de ander? Beweegt jouw voet dan anders dan die van je vriend of vriendin? En hoe zit het met mensen met een blessure? Stel dat onze hardloper zijn voet heeft omgeslagen en zijn enkelbanden heeft gescheurd, beweegt zijn voet nu dan anders dan voordat hij geblesseerd raakte? Op deze vraag werd geprobeerd een antwoord te geven door onderzoek te doen naar bewegingen in de enkel en voet.  

Achtergrondinformatie

Enkelverzwikkingen zijn de meest voorkomende sportblessures ter wereld. Hierbij scheurt vaak een of meer van de drie buitenste enkelbanden. Deze enkelbanden sturen normaliter de botten in een bepaalde richting wanneer de voet beweegt. Een letsel aan dit systeem zou dus van invloed kunnen zijn op de manier waarop onze gewrichten bewegen. Om deze gewrichtsbeweging goed te kunnen analyseren is het belangrijk dat we een zo realistisch mogelijk beeld krijgen van wat er gebeurt in onze voet. Hiervoor werd er gebruik gemaakt van de hypermoderne vierdimensionale gecomputeriseerde tomografie oftewel 4D-CT. Dit is een CT-scanner die met behulp van röntgenstralen een driedimensionaal model van een gescande voet kan maken. De vierde dimensie die er aan toegevoegd wordt, is de tijd, waardoor er een live-video ontstaat van een bewegende voet. Deze techniek is echter nog erg nieuw en de vraag was of deze techniek wel de capaciteiten had voor het uit te voeren onderzoek.   

Hoe beschrijven we beweging

Belangrijk om te weten is dat elke beweging van eender welk object opgedeeld kan worden in zes verschillende componenten. Zo zijn er drie rotaties (draaiingen) en drie translaties (verschuivingen) nodig om van positie A naar positie B te bewegen. Deze drie rotaties en translaties vinden plaats rond en langs drie assen. In Figuur 1 is te zien hoe deze assen tijdens het onderzoek gepositioneerd waren. Om beweging te beschrijven benoemen we dan de rotaties rond de X-, Y- en Z-as in graden en de translaties langs deze assen in millimeters.  

Wat werd er onderzocht

Tijdens het onderzoek werden vier verschillende scenario’s onderzocht. Eerst werd een scan gemaakt van een voet zonder letsels aan de enkelbanden (Scenario 1). Vervolgens werden er scans gemaakt van bewegingen met één gescheurde (Scenario 2), twee gescheurde (Scenario 3) en drie gescheurde (Scenario 4) enkelbanden.

Via software werden alle 2D-scanbeelden verwerkt tot een bewegend 3D-beeld (4D-beeld) van de botten in de voet. Op basis van dit 4D-beeld werden de bewegingen in het enkelgewricht (bovenste spronggewricht) en het gewricht tussen het sprongbeen en het hielbeen (onderste spronggewricht) geanalyseerd tijdens een enkelverzwikking (Figuur 2).  

Wat waren de resultaten

Uit deze analyses kwamen interessante resultaten naar boven. Zo bleek dat hoe uitgebreider het letsel van de enkelbanden, hoe groter het verschil in rotaties was in vergelijking met intacte enkelbanden. Dit geldt zowel voor het bovenste als het onderste spronggewricht. Voor de translaties bleek in grote lijnen hetzelfde, op een aantal uitzonderingen na. Dit betekent dus dat hoe ernstiger het letsel van de enkelbanden is, hoe meer de beweging zal verschillen van de beweging van een enkel met intacte enkelbanden.

Opvallend hierin is dat de verschillen zich al voordoen tijdens het bewegen en niet alleen aan het eind van de beweging. Dit is dus waar de 4D-CT-techniek zich onderscheidt van de rest. De standaard röntgenfoto, CT- en MRI-scan hebben allemaal één ding gemeen en dat is hun statische karakter. Ze zijn in staat een momentopname te creëren van een bepaald punt tijdens het bewegen, maar een dynamische opname behoort niet tot de mogelijkheden. Deze technieken zouden dus ook falen in het vaststellen van de verschillen die tijdens het huidige onderzoek wel werden vastgesteld.

Daarnaast blijkt ook dat de gebruikte methode goed te herhalen en betrouwbaar is. Het maximale verschil wat vastgesteld werd tussen de herhalingen was namelijk slechts 1.01° voor de rotatie en 0.66mm voor de translatie. Dit zijn verwaarloosbaar kleine afwijkingen, wat dus bijdraagt aan bruikbaarheid van de techniek in praktijk.

Een laatste knelpunt met röntgenstraling is het stralingsrisico dat dit met zich meebrengt. We weten uit onderzoek dat de jaarlijkse achtergrondstraling in Amerika 3 millisievert per jaar is. Dit is dus de dosis straling die je jaarlijks over je heen krijgt in Amerika zonder dat je daar iets voor moet doen. De dosis tijdens ons onderzoek was 0.005 millisievert per scan. Dit is slecht 0.1% van de jaarlijkse achtergrondstraling! Ook hier doet de 4D-CT dus niet onder aan andere beeldvormingstechnieken. 

De conclusie

Op basis van deze resultaten kunnen we de conclusie trekken dat enkelbandletsel weldegelijk van invloed is op de beweging van de enkelgewrichten. Ook blijkt de 4D-CT-techniek een betrouwbare techniek om deze beweging zeer nauwkeurig en over het gehele traject te analyseren. Deze informatie is voor de dagelijkse medische praktijk zeer belangrijk. Hiermee kunnen artsen, chirurgen, kinesisten en andere medische specialisten hun onderzoek en behandeling beter afstemmen op de problematiek. Dit kan in het beste geval leiden tot een beter en spoediger herstel. Helaas is deze techniek nog niet wijdverspreid beschikbaar en is er zeker nog meer onderzoek nodig naar de toepasbaarheid van deze techniek.  Onze hardloper zal het dus voorlopig nog even met de ouderwetse hardloopanalyse bij zijn plaatselijke schoenenverkoper moeten doen, maar verandering komt er zeker aan.