Shear wave elastography in the diagnosis of rhabdomyolysis

Abstract

Rhabdomyolysis is a life-threatening skeletal muscle disease, the time of diagnosis and initiation of treatment of which directly affects the likelihood of developing acute kidney injury and the quality of recovery of muscle function. The ultrasound method of diagnostics is accessible and can be used at the stage of primary diagnosis, but it has low sensitivity of 68% and specificity of 57% when using such ultrasound symptoms as a diffuse expressed increase of echogenicity (homogeneous or heterogeneous), disorder of transverse striation of the muscle structure and high volume of the muscular tissue damage (over 30%).

The possibility of ultrasonic elastography in the diagnosis of rhabdomyolysis in 95 patients admitted with suspected damage to muscle tissue are discussed. Comparison of the parameters of shear wave elastography in patients with rhabdomyolysis and patients with other diseases manifested by muscle edema (muscle contusion, inflammatory myopathies, post-exercise muscle edema), as well as with the control group, significant differences were noted (p < 0.01) allows to determine the quantitative ultrasound characteristics of muscle tissue, pathognomonic for rhabdomyolysis. The use of shear wave elastography with obtaining lateral wave velocity of less than 1.64 m/s increased the sensitivity and specificity of the method in the diagnosis of rhabdomyolysis to 75 and 62%, respectively.

A logit model with integrated use of elastography indices was developed, with a diagnostic accuracy of 77%. During muscle recovery, there was an increase in lateral wave velocity to the level of control group values, which can be used as one of the markers of patient recovery.

About the authors

Aleksandr A. Emelyantsev

Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: yemelyantsev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5723-7058
SPIN-code: 6895-7818
Scopus Author ID: 57223387651

M.D., Ph.D. (Medicine), Senior Lecturer of the Radiology and Radiology Department with a course of ultrasound diagnostics

Russian Federation, 6, Akademika Lebedeva str., Saint Petersburg, 194044

Sergey N. Bardakov

Military Medical Academy

Email: epistaxis@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3804-6245
SPIN-code: 2351-4096
Scopus Author ID: 57193732211

M.D., Ph.D. (Medicine), Lecturer at the Nephrology and Efferent Therapy Department

Russian Federation, Saint Petersburg

Igor’ V. Boikov

Military Medical Academy

Email: qwertycooolt@mail.ru
SPIN-code: 1453-8437

M.D., D.Sc. (Medicine), Professor, Deputy Head of the Radiology and Radiology Department with a Course in Ultrasound Diagnostics

Russian Federation, Saint Petersburg

Vladimir N. Malakhovskiy

Military Medical Academy

Email: malakhovskyvova@gmail.com
SPIN-code: 2014-6335

M.D., D.Sc. (Medicine), Professor, Lecturer at the Radiology and Radiology Department with a course in ultrasound diagnostics

Russian Federation, Saint Petersburg

Tamara E. Rameshvili

Military Medical Academy

Email: rentgenvma@mail.ru
SPIN-code: 3034-3209

M.D., D.Sc. (Medicine), Professor, Senior Lecturer of the Radiology and Radiology Department with a course of ultrasound diagnostics

Russian Federation, Saint Petersburg

Vadim A. Tsargush

Military Medical Academy

Email: tsargushvmf@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5459-986X
SPIN-code: 2599-1515
Scopus Author ID: 57214886746

M.D., Ph.D. (Medicine), radiologist

Russian Federation, Saint Petersburg

Gennadiy G. Romanov

Military Medical Academy

Email: romanov_gennadiy@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5987-8158
SPIN-code: 9298-4494
Scopus Author ID: 56024998000

M.D., Ph.D. (Medicine), Associate Professor of the Radiology and Radiology Department with a course of ultrasound diagnostics

Russian Federation, Saint Petersburg

Anna A. Bagrova

Military Medical Academy

Email: annieba@mail.ru
SPIN-code: 6969-7667

the Head of the medical department

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Chavez LO, Leon M, Einav S, et al. Beyond muscle destruction: a systematic review of rhabdomyolysis for clinical practice. Crit Care. 2016;20(1):135. doi: 10.1186/s13054-016-1314-5
  2. Alpers JP, Jones LK. Natural history of exertional rhabdomyolysis: A population-based analysis. Muscle and Nerve. 2010;42(4): 487–491. doi: 10.1002/mus.21740
  3. Chatzizisis YS, Misirli G, Hatzitolios A, et al. The syndrome of rhabdomyolysis: Complications and treatment. Eur J Intern Med. 2008;19(8):568–574. doi: 10.1016/j.ejim.2007.06.037
  4. Cabral BMI, Edding SN, Portocarrero JP, et al. Rhabdomyolysis. Disease-a-Month. 2020;66(8):1010–1015. doi: 10.1016/j.disamonth.2020.101015
  5. Keltz E, Khan FY, Mann G. Rhabdomyolysis. The role of diagnostic and prognostic factors. Muscles, Ligam Tend J. 2014;3(4):303–312.
  6. Sein Anand Ł, Kosiak W. Sonographic appearance of rhabdomyolysis – a systematic review of the literature. Med Ultrason. 2020;22(1):92–96. doi: 10.11152/mu-2285
  7. Xu Q, Tian M, Xia J, et al. Application of ultrasonography in the diagnosis of rhabdomyolysis. Ultrasound Med Biol. 2021;47(12): 3349–3355. doi: 10.1016/j.ultrasmedbio.2021.08.012
  8. Long S, Garret J, Bhargava P, et al. Multimodality imaging findings in rhabdomyolysis and a brief review of differential diagnoses. Emerg Radiol. 2017;24(4):387–392. doi: 10.1007/s10140-017-1512-8
  9. Boyle J, Marks P, Read J. Rectus abdominis rhabdomyolysis: report of 2 cases: rectus abdominis rhabdomyolysis. J Uultrasound Med. 2017;36(10):2165–2171. doi: 10.1002/jum.14242
  10. Nassar A, Talbot R, Grant A, et al. Rapid diagnosis of rhabdomyolysis with point-of-care ultrasound. West J Emerg Med. 2016;17(6):801–804. doi: 10.5811/westjem.2016.8.31255
  11. Brockmann K, Becker P, Schreiber G, et al. Sensitivity and specificity of qualitative muscle ultrasound in assessment of suspected neuromuscular disease in childhood. NMD. 2007;17(7):517–523. doi: 10.1016/j.nmd.2007.03.015
  12. Litvinenko IV, Zhivolupov SA, Bardakov SN, et al. Inflammatory myopathies: pathogenesis, clinic, diagnosis, treatment. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2015;51(3):217–226. (In Russ.)
  13. Nevzorova MS, Vysotin SA, Saifitova AT. Possibilities of modern methods of elastography. International Student Scientific Bulletin. 2018;(1):28. (In Russ.)
  14. Rotemberg V, Palmeri M, Nightingale R, et al. The impact of hepatic pressurization on liver shear wave speed estimates in constrained versus unconstrained conditions. Phys Med Biol. 2012;57(2);329–341. doi: 10.1088/0031-9155/57/2/329
  15. Dirrichs T, Quack V, Gatz M, et al. Shear wave elastography (SWE) for the evaluation of patients with tendinopathies. Academic Radiology. 2016;23(10):1204–1213. doi: 10.1016/j.acra.2016.05.012
  16. Lacourpaille L, Gross R, Hug F, et al. Effects of Duchenne muscular dystrophy on muscle stiffness and response to electrically-induced muscle contraction: A 12-month follow-up. Neuromuscular Disorders. 2017;27(3):214–220. doi: 10.1016/j.nmd.2017.01.001
  17. Pichiecchio A, Alessand F, Bortolotto C, et al. Muscle ultrasound elastography and MRI in preschool children with Duchenne muscular dystrophy. Neuromuscular Disords. 2018;28(6):476–483. doi: 10.1016/j.nmd.2018.02.007
  18. Fedorova AA, Kutepov DE, Zubarev AV. Evaluation of the structure of the quadriceps of the thigh muscle in a patient with rhabdomyolysis. Lechenie i profilaktika. 2019;9(4):87–91. (In Russ.)
  19. Agten CA, Buck FM, Dyer L, et al. Delayed-onset muscle soreness: temporal assessment with quantitative MRI and shear-wave ultrasound elastography. AJR Am J Roentgenol. 2016;208(2): 402–412. doi: 10.2214/ajr.16.16617
  20. Alfuraih AM, O’Connor P, Tan AL, et al. An investigation into the variability between different shear wave elastography systems in muscle. Med Ultrason. 2017;19(4):392–400. doi: 10.11152/mu-1113
  21. Botar-Jid C, Damian L, Dudea SM, et al. The contribution of ultrasonography and sonoelastography in assessment of myositis. Med Ultrason. 2010;12(2):120–126.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Echograms of rhabdomyolysis of skeletal muscles of various anatomical regions: a, back extensor muscle; b, medial and lateral heads of the triceps brachii muscle

Download (181KB)
3. Fig. 2. Echograms with measurement of SWE parameters; upper row, rhabdomyolysis; lower row, control group: a, back extensor muscles; b, external vastus muscles; c, pectoralis major muscles

Download (369KB)
4. Fig. 3. Diagrams of the ROC analysis of SWE data separately and comparative analysis of ROC curves. The dots indicate the optimal values of the cutoff thresholds by the Youden index

Download (158KB)

Copyright (c) 2022 Emelyantsev A.A., Bardakov S.N., Boikov I.V., Malakhovskiy V.N., Rameshvili T.E., Tsargush V.A., Romanov G.G., Bagrova A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».