Epidemiology and magnetic resonance imaging-based diagnostics of knee injuries and anterior knee pain in young adults

Abstract

Ylipaino altistaa nuoren miehen polvivammalle Väitöskirjatutkimus selvittää polvivammojen yleisyyttä, riskitekijöitä ja diagnostiikkaa

Polvivammat ovat yleisiä erityisesti alle 30-vuotiailla miehillä, mutta sairaalahoitoa vaativien polvivammojen ilmaantuvuudesta ja riskitekijöistä ei ole esitetty tarkkaa tietoa. Väitöskirjatutkimus selvitti aihetta suomalaisilla 18 30-vuotiailla miehillä varusmiespalveluksen aikana (n=128 584).

Tulokset osoittivat, että sairaalahoitoon johtaneiden polvivammojen ilmaantuvuus oli 11 potilasta 1000 henkilövuotta kohden [95 % luottamusväli (CI): 10,4 11,7] tarkoittaen sitä, että joka vuosi noin yksi sadasta varusmiehestä joutuu sairaalahoitoon polvivamman vuoksi. Merkittävimmät riskitekijät polvivammoille olivat korkeampi ikä, jonka ristitulosuhde oli 1,7-kertainen yli 20-vuotiailla, sekä ylipaino, jonka ristitulosuhde oli 1,6-kertainen verrattuna niihin, joilla ylipainoa ei ollut. Kirurginen toimenpide tehtiin kahdelle kolmasosalle kaikista sairaalassa hoidetuista potilaista ja pidempiaikainen haitta (palveluskelpoisuusluokan muutos) jäi yhdelle kolmasosalle potilaista.

Tiedot sairaalahoitoon johtaneista polvivammoista ja kirurgisista toimenpiteistä saatiin selvitettyä kansallisen hoitoilmoitusrekisterin avulla. Tiedot palveluskelpoisuusluokan muutoksista ja mahdollisesti polvivammoihin yhteydessä olevista riskitekijöistä saatiin puolustusvoimien Vartti- ja palveluskelpoisuusluokanmuutosrekistereistä. Palveluskelpoisuusluokan muutosta käytettiin tutkimuksessa kuvaamaan pidempiaikaista haittaa. Polvivammojen riskitekijöitä analysoitiin logistisella regressiolla.

Väitöskirjatutkimus paneutui myös polvivammojen ja polven etuosan kiputilan magneettikuvauspainotteiseen diagnostiikkaan suomalaisilla varusmiehillä. Magneettikuvausta pidetään yleisesti herkkänä ja tarkkana polvivammojen tutkimisvälineenä, mutta polven etuosan kiputilassa, tuoreissa rustovaurioissa ja vanhoissa nivelkierukkarepeämissä sen merkitys on epäselvempi.

Tutkimustulokset osoittivat, että lähes puolet syvistä, tuoreista polven rustovaurioista jäi diagnosoimatta normaalin kliinisen työn yhteydessä suoritetussa 1.0 Teslan magneettikuvauksessa. Huolimatta normaalista magneettikuvauslöydöksestä saattaa polvinivelen tähystystutkimus paljastaa korjaustoimenpiteisiin soveltuvia syviä rustovaurioita. Magneettitutkimuksen diagnostisessa validiteetissa nivelkierukkarepeämän diagnostiikassa ei todettu eroa akuutissa polvivammassa ja kroonisissa, yli 6 kk kestäneissä polvioireissa. Polven etuosan kipua käsittelevässä aineistossa yleisimmät löydökset olivat polvilumpion rustovaurio (45 % polvista) ja nivelkalvon poimu (45 %). Oireiden, löydösten ja polvilumpion rustovaurion asteen välillä ei todettu selkeää yhteyttä (p = 0,83). Tulokset tukevat aiempia havaintoja siitä, että polvilumpion rustovaurioita ei voida luotettavasti diagnosoida polven etuosan kiputilaan liittyvien oireiden ja statuslöydösten perusteella. Tässä aineistossa 1.0 Teslan magneettikuvauksessa käytettiin erityisesti polvilumpion ruston arvioimiseen sopivaa kuvausleikettä (aksiaalinen 3D T1 FS SPGR). Herkkyys oli alhainen pinnallisille polvilumpion rustovaurioille (13 %), mutta selkeästi parempi syvemmille rustovaurioille (83 %). Magneettikuvausta tällä menetelmällä voidaankin käyttää diagnostisena apuvälineenä polvilumpion syvempien, mahdollisesti operatiivista hoitoa tarvitsevien rustovaurioiden diagnostiikassa.

Tuoreita rustovaurioita käsittelevässä retrospektiivisessa aineistossa oli 32 potilasta, joilla oli todettu artroskopiassa tuore traumaattinen rustovaurio. Tuoreiden ja vanhojen nivelkierukkarepeämien magneettikuvausdiagnostiikkaa vertailevien aineistojen mukaanottokriteerit täytti 82 potilaista, joilla oli tuore polvivamma, ja 40 potilasta, joilla oli pidempikestoinen polviongelma. Pitkäaikaiseen polven etuosan kiputilaan liittyvien oireiden ja löydösten yhteyttä tähystystutkimuksen tuloksiin tutkittiin prospektiivisesti 56 potilaan aineistossa. Kaikissa diagnostiikkaa käsittelevissä osatutkimuksissa magneettikuvauksen tuloksia verrattiin polvinivelen tähystystutkimuksen tuloksiin. Tutkimukset suoritettiin keskussotilassairaalassa Helsingissä. Tutkimuspotilaat olivat varusmiehiä, joiden ikä oli tutkimushetkellä 18 25-vuotta.

Knee injuries and anterior knee pain are frequently encountered and treated by orthopaedic surgeons and general practitioners in daily clinical practice. Knee injuries are most common in those under 30 years of age and especially in males. Accurate incidence rates of knee injuries requiring hospitalisation (i.e. inpatient care admission) in this high-risk subgroup, however, are not known. Also unclear are the roles of intrinsic modifiable factors, such as body mass index (BMI), weight, aerobic fitness, and muscular strength, as risk factors for knee injuries.

The epidemiologic section of this dissertation is based on population-based data among Finnish young adult male conscripts. Our aim was to determine the incidence and possible risk factors for knee injuries requiring inpatient care. Moreover, knee injuries were analysed by specified diagnosis (cruciate and collateral ligament tears, meniscal tears, traumatic chondral lesions, and patellar dislocations). The total number of Finnish male conscripts performing their compulsory military service during the study period was 128,584 and total exposure time was 97,503 person-years. Risk factor analyses were performed by logistic regression. The person-based incidence of inpatient care admissions for knee injury in general was 11 cases per 1000 person-years (95% confidence interval [CI]: 10.4 11.7). The most important risk factors were higher age (odds ratio [OR] 1.7; 95% CI: 1.3 2.2) and obesity (OR 1.6; 95% CI: 1.03 2.5). Two-thirds of all subjects admitted to inpatient care for knee injuries had surgery, and one-third had long-term notable disability.

The diagnostic section of this dissertation addresses three diagnostic challenges: fresh traumatic chondral lesions, fresh meniscal tears, and anterior knee pain (AKP). Study populations were based on conscripts treated at the Central Military Hospital in Helsinki, Finland. Arthroscopic results served as the gold standard for calculating the sensitivity, specificity, and accuracy of magnetic resonance imaging (MRI) findings.

The validity of MRI for fresh traumatic chondral lesions and for fresh vs. old meniscal tears was studied retrospectively. Study populations comprised young adult conscripts in whom both knee MRI and arthroscopy were performed at the Central Military Hospital. In the first sample, 32 patients, ranging in age from 19 to 21 years (median, 19 years), with arthroscopically proven fresh traumatic chondral lesions of the knee met the inclusion criteria. In the samples used for comparing MRI validity in fresh traumatic and old meniscal tears, 82 patients, ranging in age from 18 to 25 (median, 20 years) met the inclusion criteria with acute knee trauma (MRI within 30 days from trauma) and 40 patients with chronic knee symptoms (symptoms lasting over 6 months before MRI). Diagnostic studies revealed that routine clinical use of 1.0 Tesla (T) MRI has poor sensitivity (36%) for detecting fresh traumatic articular cartilage lesions. Sensitivity was associated with the lesion grade and was only 17% for superficial lesions and moderately better, 57%, for full-thickness lesions. Thus, almost half of the full-thickness cartilage lesions remained undiagnosed following preoperative MRI. Despite negative MRI findings, arthroscopy may reveal lesions amenable to cartilage repair procedures.The diagnostic validity of MRI for meniscal tears in acute knee trauma and in knee symptoms lasting over 6 months in young adults was similar. This study also suggests that effusion and haemarthrosis are not associated with the diagnostic validity of MRI for meniscal tears.

The association between the clinical symptoms and arthroscopic findings, and the role of MRI in AKP were studied prospectively. Fifty-six young adult conscripts (median age, 19.5 years) with AKP were prospectively selected for the study and MRI of the knee followed by arthroscopy was performed at the Central Military Hospital in Finland. Arthroscopy con?rmed the presence of patellar chondral lesions in 25 (45%) of 56 knees of patients with AKP. Synovial plicae were as common a finding as patellar chondral lesions and was present in 25 knees. Normal anatomy was observed in only six knees. The presence of retropatellar crepitus or pain on manipulation of the patella was not associated with a higher proportion of patellar chondral lesions in patients with typical clinical AKP symptoms. The severity of patellar chondral lesions observed at arthroscopy was not associated with clinical symptoms of AKP syndrome (p = 0.83). This data supports earlier reports that patellar chondral lesions cannot be distinguished from other causes of AKP based on clinical symptoms and physical examination signs. The routine MRI protocol used for patients with AKP showed a sensitivity of only 13% for superficial patellar chondral lesions. For more severe lesions, the sensitivity was substantially higher, 83%, and 1.0T MRI may be considered a sensitive diagnostic tool in these cases.