Classic Metaphyseal Lesions: How Diagnostic are they for Child Abuse?
Het meest kwetsbare botdeel voor letsel bij een zuigeling is de distalemetafyse (ook bekend als de primaire spongiosa) waar zich geenondrocyten bevinden. Minder georganiseerde cellen en minder verkalking maken het zwakker dan het meer proximale deel van de metafyse of de rest van het bot. De groeischijven zijn de zwakste gebieden in het groeiende skelet en vertonen niet dezelfde weerstand tegen letsel als pezen en ligamenten.
Kinderletsel kan resulteren in de typische Salter-Harris fracturen (meta-epiphyseale fracturen), die vaak per ongeluk ontstaan en in 30% van alle traumagerelateerde letsels kunnen worden gezien. Salter-Harris type II fracturen zijn de meest voorkomende (8). Bij niet-mobiele kinderen zijn deze fracturen niet primair verdacht voor mishandeling (9).
Geen letsel wordt als specifieker voor kindermishandeling beschouwd dan de metaphysefractuur. Kinderradioloog John Caffey beschreef deze laesie voor het eerst in 1957(10), die als vrijwel pathognomonisch voor mishandeling wordt beschouwd (11), maar het zijn Kleinman en collega’s die in 1986 de term “classicmetaphyseal lesion” (CML) hebben bedacht (6, 12-15).
De CML is een reeks vlakke microfracturen over de metafyse van een lang bot, waarbij de fractuurlijn evenwijdig loopt aan de physis, maar er niet bij betrokken is. De breuk mag niet over de gehele breedte van het bot lopen (11). CML’s komen het vaakst voor in het distale opperarmbeen, de proximale tibia, de distale tibia en de proximale humerus (7, 11-15). Aangenomen wordt dat ze ontstaan door herhaalde torsie- en schuifkrachten (11).
De oriëntatie van deze breuk loodrecht op de lange as van het lange bot duidt erop dat de veroorzakende kracht een schuifverwonding is die over het uiteinde van het bot werkt. In deze context is afschuifletsel een eigenaardig letsel voor een lang bot omdat het het resultaat is van een differentiële beweging over de diafyse die niet voorkomt bij vallen of stomp trauma (16, 17). De vereiste kracht wordt verondersteld typisch gegenereerd te worden door krachtige manuele “heen-en-weer” manipulatie van de ledematen op een zwiepende manier zoals kan gebeuren bij het vasthouden van een zuigeling rond de borst en het schudden ervan zodanig dat de ledematen heen en weer zwiepen met generatie van de vereiste horizontale schuifkrachten (11). Als zodanig lopen alleen kinderen die klein genoeg zijn om op deze wijze hevig door elkaar te worden geschud en die niet in staat zijn hun ledematen te beschermen, dit type letsel op, waardoor het bijna uitsluitend voorkomt bij kinderen jonger dan twee jaar (17, 18).
Histologisch wordt de CML gedefinieerd als een reeks microfracturen in de subepiphyseale regio van een lang bot, de primaire spongiosa, die het meest onvolgroeide gebied is van de gemineraliseerde matrix van de groeiende metafyse (11) (figuur 1). Het is dit onrijpe gemineraliseerde bot en niet de aangrenzende kraakbenige fysis die verstoord raakt en de laesie veroorzaakt. De reeks microbreuken strekt zich in verschillende mate uit over de diafyse, gedeeltelijk of volledig. Wanneer het volledig is, kan het gefractureerde fragment worden beschouwd als een schijf of wafer van primaire spongiosath die van de schacht is gescheiden door de reeks microbreuken van de diafyse. De laesie is meestal dikker aan de periferie en dunner in het centrum. Als zodanig is de CML in zijn volledige vorm een botschijf met een dun centrum in het buitenland en een dikkere omtrekrand (Afbeeldingen 1 tot en met 33).
Voorgesteld mechanisme van metafyseaal letsel door schudden met schematische illustratie van de plaats van de breuk. Gecreëerd in opdracht van professioneel medisch illustrator Diana Kryski.
Normale metafyse (H&E, x25).
Histologie van acute metafyseale fractuur gezien op röntgenfoto in afbeelding 2 (Trichroom, x25).
De oriëntatie van het letsel staat loodrecht op de lange as van het bot, wat erop wijst dat er een schuifkracht is uitgeoefend op het uiteinde van het bot. Het calciumhoudende deel van de metafyse scheurt weg van het aangrenzende kraakbeenachtige deel van de groeiplaat. Dit soort letsel is het gevolg van de uitoefening van een horizontale kracht over de metafyse, die niet optreedt bij een val of een stomp trauma (16,17). Een dergelijke beweging zou zich voordoen bij het met grote snelheid door elkaar schudden van een kind dat rond de borst wordt gehouden (met uitslaande bovenste en onderste ledematen) of bij het door elkaar schudden van een kind terwijl het de handen of voeten vasthoudt.
De acute CML is derhalve een manifestatie van de verstoring van de bonytrabeculae in de primaire spongiosa met verstoring van de kolommen verkalkt kraakbeen die zich normaal tot in de metafyse uitstrekken. Er is gerapporteerd dat het uiterst zeldzaam is dat een gelijktijdige verstoring van het periost en uitbreiding naar de physis optreedt (11). Als zodanig gaat de genezing van CML’s gewoonlijk niet gepaard met periostreacties of eeltvorming en dit heeft ertoe geleid dat de veronderstelde traumatische oorsprong in twijfel wordt getrokken. De “hoekfractuur” vertoont gewoonlijk geen periosteale reactie en eeltvorming ontbreekt of is beperkt. De gevolgen op lange termijn schijnen minimaal te zijn (19). Kleinman et al. stelden dat het redelijk was om aan te nemen dat de fundamentele laesie die gewoonlijk wordt waargenomen bij metafyseale letsels benig is en niet kraakbenig (11).
Radiologisch worden CML’s aangeduid als “hoekfracturen” en “emmerhendelfracturen”. Het concept van een hoekfractuur duidt op een discreet, gelokaliseerd driehoekig fragment bot dat ontstaat aan de metafyseale rand, maar de term is alleen relevant voor een tweedimensionaal beeld. In drie dimensies zijn er geen hoeken aan de diafyse. In drie dimensies vertoont de metafyse een doorlopende afgeronde of eivormige contour. De hoekfractuur is een metafyseale laesie die eruit ziet alsof de hoek van het bot is gebroken.
Het radiologische uiterlijk van de CML komt goed overeen met het histologische uiterlijk (Afbeeldingen 1 tot en met 55). Het manifesteert zich als een helder gebied in de subfyseale metafyse dat zich geheel of gedeeltelijk over de metafyse uitstrekt, ruwweg loodrecht op de longaxis van het aangetaste bot. De dikkere perifere rand is radiologisch beter zichtbaar en kan eruit zien als een driehoekig fragment in profiel, dat gewoonlijk een “hoekfractuur” wordt genoemd. Als dit fragment van de schacht wordt gescheiden of onder een schuine hoek wordt bekeken, ontstaat er een kromlijnig uiterlijk dat doet denken aan een emmersteel. Het waargenomen radiologische uitzicht van de breuk is daarom afhankelijk van hoe ver de breuk zich over de metafyse uitstrekt en van de positie van de röntgenstraal (11).
Bloeding bij acute metafyseale breuk (Trichroom, x200).
Er zij op gewezen dat de radiografische aanblik van een discreet fragment slechts een illusie is die het gevolg is van een orthograde projectie van de dichte periferie van het schijfvormige metafyseale fragment (11). Het “handvat van de emmer” is ook een functie van de radiografische projectie, met een schuine projectie van de bundel op de groeiplaat, waardoor de anterieure en posterieure randen verschijnen als afzonderlijke radiolucencies geprojecteerd over de epifyse en de schacht. Bij een soortgelijk, niet-orthograd beeld van het metafyseale fragment wordt één rand over de diafyse en de andere over de epifyse geprojecteerd, wat de kromlijnige buckethandle doet lijken. Daadwerkelijke verplaatsing van een fragment met “kantelen” van het fragment kan resulteren in een bucket handle verschijning, maar verplaatsing is geen noodzakelijke voorwaarde om de bucket handle verschijning te krijgen. De meeste emmerhendelletsels worden niet geassocieerd met verplaatste fracturen, maar zijn eerder het gevolg van een niet-orthograde radiografische projectie (11). De emmerhendellaesie is dus een ametafyseale laesie die eruitziet als een emmerhendel. Het uitzicht van een hoekfractuur of een emmerhendelfractuur hangt af van de hoek van radiografische projectie en zij verwijzen naar hetzelfde gebroken fragment, de klassieke metafyseale laesie, die de vorm heeft van een schijf (20). Klassieke metafyseale laesies worden slechts bij 39-50% van de mishandelde kinderen onder de 18 maanden gezien (6, 7), maar worden als zeer specifiek voor mishandeling beschouwd. Zoals eerder gezegd, worden ze bijna uitsluitend gezien in deze leeftijdsgroep vanwege het unieke mechanisme van oorzakelijkheid dat vereist is (17, 18).
Klassieke metafyseale laesies zijn ook gemeld secundair aan geboortetrauma en andere iatrogene oorzaken (21-25). Lysack en Soboleskire meldden een CML van de proximale tibia en distale femur bij een gezonde pasgeborene die met een noodkeizersnede ter wereld was gekomen na een mislukte poging tot uitwendig draaien als gevolg van een stuitligging (21).O’Connell en Donohue meldden drie gevallen van CML’s van het distale femur na een keizersnede in een retrospectieve analyse over een periode van 22 jaar (22). Buonuomo et al. beschreven een neonaat met meerdere fracturen inclusief een metafyseale fractuur van het femur waarbij uiteindelijk infantiele myofibromatose werd vastgesteld (26). In het geval van Burrell en collega’s werd een metafyseale fractuur geïnduceerd tijdens het inbrengen van een intraveneuze lijn in een 20 dagen oud kind en werd een “pop” gehoord. Röntgenfoto’s voor en na het incident toonden aan dat een metafyseale fractuur was toegebracht tijdens de procedure (25).
Klassieke metafyseale laesie-achtige laesies zijn beschreven bij rachitis, osteomyelitis, spondylometafyseale dysplasie “hoekfractuurtype” en de ziekte van Jeune (Jeune’s asphyxiating thoracic dysplasia) (27). Spondylometafyseale dysplasie “hoekfractuur type” is een zeldzame skeletdysplasie die gekenmerkt wordt door een korte gestalte en een afwijkende waggelende gang. De diagnose wordt meestal pas gesteld op de leeftijd van twee tot drie jaar, wanneer de steeds abnormalere gang wordt opgemerkt. Radiologisch zijn de belangrijkste afwijkingen de wervel- en metafyseale insnijdingen, waarbij de laatste onregelmatige marges vertonen. Er kunnen driehoekige fragmenten zijn die verkeerd geïnterpreteerd worden als metafyseale hoekfracturen door degenen die niet vertrouwd zijn met deze dysplasie (28, 29).
De ziekte van Jeune (Jeune’s verstikkende thoracale dysplasie) wordt geassocieerd met metafyseale uitlopers, die verkeerd geïnterpreteerd kunnen worden (30). Metafyseale chondroplasie Type Schmid is een zeldzame autosomaal dominante skeletdysplasie die wordt gekenmerkt door onregelmatige randen van de metafyse. De metafyseale defecten lijken sterk op rachitis en kunnen gepaard gaan met metafyseale hoekfracturen. Buiging en verkorting van de extremiteiten komen voor tijdens de groei (31, 32).
In osteomyelitis kunnen metafyseale afwijkingen en periosteale reacties worden gevonden (Afbeeldingen 6 en 77). Zij kunnen metafyseale en andere fracturen imiteren met een onjuiste diagnose van kindermishandeling. Taylor et al. rapporteerden over een 7 maanden oude zuigeling die een fractuur van de proximale linker humerus had opgelopen zonder duidelijke verklaring. Kindermishandeling werd vermoed, maar vervolgonderzoek toonde radiologische bevindingen die meer leken op een pathologische fractuur en biopsie identificeerde Staphylococcusaureus-infectie op kweek (33).
Acute metafyseale fractuur (H&E, x100).
Osteomyelitis aan metafysis (HPS, x100).
Hoog vermogen beeld van neutrofielen in osteomyelitis (HPS, x400).
Kleinman et al. onderzochten de radiologische prevalentie van de CML bij zuigelingen met een laag risico op misbruik versus zuigelingen met een hoog risico op misbruik (34). Zij bestudeerden retrospectief 42 zuigelingen met een laag risico en 18 met een hoog risico over een periode van tien jaar, waarbij zij gebruik maakten van gedefinieerde criteria voor risicocategorieën. Baby’s met een laag risico voldeden aan de criteria van een schedelbasisfractuur zonder aanzienlijk intracranieel letsel op computertomografie (CT) en een voorgeschiedenis van een val, maar geen andere sociale risicofactoren voor misbruik. De hoogrisicocategorie voldeed aan de criteria van aanzienlijk intracranieel letsel, netvliesbloedingen en skeletletsels (exclusief CML’s en schedelbreuken). De resultaten waren dat in de laagrisicogroep geen CML’s werden vastgesteld en dat in 50% van de hoogrisicogroep ten minste één CML werd vastgesteld. Daarom werd geconcludeerd dat CML’s vaak worden aangetroffen bij zuigelingen met een hoog risico op mishandeling, maar zeldzaam zijn bij zuigelingen die schedelbreuken opliepen door vallen en geen andere risicofactoren hadden. Die vaststelling ondersteunde de opvatting dat de CML een zeer specifieke indicator van kindermishandeling is.
Hoewel CML’s als pathognomisch voor mishandeling worden beschouwd, geloven sommige radiologen dat deze laesie het gevolg kan zijn van rachitis. Hoewel CML’s meestal voorkomen bij gewelddadig schudden, veronderstelt elke theorie die deze laesies wil verklaren die vorm van letsel als oorzakelijk. De voorliefde voor metafyseale betrokkenheid kan wijzen op een gevoeligheid tijdens een periode van relatief snelle groei (16) of mogelijk op een karakteristieke reactie op het specifieke verwondingsmechanisme dat zich voordoet bij mishandelde zuigelingen.
Recentelijk publiceerde het multidisciplinaire team van Ayoub et al. een overzicht van de publicaties over de histopathologische correlatie van klassieke metafyseale laesies,en selectieve studies van groeischijfverwonding en rachitis werden ook met elkaar vergeleken (35). Dit overzicht werd ingegeven door de resultaten van een evaluatie van 63 zuigelingen met onverklaarde fracturen waarbij kindermishandeling werd beweerd en bij wie 67% klassieke metafyseale laesies bleken te hebben (36). Uit de klinische en radiologische bevindingen concludeerden Miller et al. dat de meeste laesies niet van traumatische oorsprong waren, maar waarschijnlijk verband hielden met een onderliggende metabole botziekte; namelijk genezing van infantiele rachitis.
Negen onderzoeken naar CML’s werden geïdentificeerd door Ayoub et al. Deze onderzoeken waren alle tussen 1986 en 1998 uitgevoerd door dezelfde hoofdonderzoeker, Dr. PaulKleinman, een kinderradioloog aan de Universiteit van Massachusetts. De grootste CML-reeks evalueerde 31 zuigelingen (6), en het bleek dat subsets van die studiepopulatie als basis hadden gediend voor aanvullende artikelen waarin regionale CML’s werden geëvalueerd. Voor hun analyse dienden alle negen publicaties tezamen als de belangrijkste CML-studies voor Ayoub et al. De hoofdonderzoeker en zijn collega’s bleken de enige onderzoekers te zijn die in de literatuur hadden gerapporteerd over de histologische interpretatie van radiologisch bepaalde CML’s, maar hun bevindingen zijn nog niet onafhankelijk door anderen gerepliceerd.
Ayoub et al. concludeerden dat de hypothese dat CML’s secundair waren aan kindermishandeling slecht werd ondersteund, aangezien hun histologische en radiologische kenmerken gelijkenis vertoonden met genezende infantiele rachitis. Zij stelden dat, totdat CML’s experimenteel zijn gerepliceerd en onafhankelijk zijn gevalideerd, de traumatische oorsprong ervan ongefundeerd blijft. Dit advies was gebaseerd op het feit dat de controlesubjecten in de studies ontoereikend waren, dat bijzonderheden over de vaststelling van misbruik ontbraken, dat bijzonderheden over de eventuele uitsluiting van metabole botziekten ontbraken, en dat de betrokkenheid van één enkele radiologische beoordelaar de vaststelling van interobservervariabiliteit verhinderde. Ook werd vermeld dat de microscopie was uitgevoerd door twee onderzoekers die geen gediplomeerde histopathologen waren en dat het niet duidelijk was dat een gediplomeerd patholoog had deelgenomen aan een van de histologische analyses van CML’s. Klassieke metafyseallesies werden niet onderscheiden van artefacten bij de weefselbewerking. Bloeding en callus waren ongewoon ondanks de vasculaire aard van de metafyse en de conclusie dat excessieve hypertrofische chondrocyten secundair aan vasculaire verstoring indicatief waren voor fractuurgenezing was in tegenspraak met de zeldzaamheid van bloeding, callus en periosteale reactie.
Ayoub en collega’s stelden dat er verschillende overeenkomsten bestaan tussen CML’s en genezende rachitis, waaronder de excessieve hypertrofische chondrocyten. Zij meldden dat CML’s niet experimenteel zijn gereproduceerd en niet worden herkend in de literatuur over accidenteel trauma. Zij stelden voor dat de primaire spongiosalocatie van de fracturen inconsistent werd geacht met de variableradiografische verschijningen en dat emmer- en hoekfractuur CML’s lijken op genezende rachitis binnen de groeischijf en de perichondriale ring, respectievelijk. Ook gaven zij aan dat de leeftijd van presentatie meer typerend was voor botfragiliteitsstoornissen, waaronder rachitis, dan gerapporteerd in eerdere kindermishandelingsreeksen. Zij verklaarden dat het verrassend is dat in de meer dan 25 jaar sinds de eerste beschrijving van klassieke metafyseale laesies, onafhankelijke onderzoekers geen herhaalde bevindingen hebben gepubliceerd en dat ondanks het gebrek aan validatie, de klassieke metafyseale laesie wijdverspreide bijval heeft gekregen, inclusief van de American Academy of Pediatrics. Het geheel van waarnemingen die kenmerkend zijn voor de typische CML (d.w.z, klinisch stille laesie, gebrek aan bloeding, eelt en periosteale reactie) deden sterk vermoeden dat de CML geen verband hield met een trauma.
Als tegenreactie op het artikel van Ayoub heeft de groep van Kleinman (Perez-Rossello et al.)retrospectief de radiologische en histopathologische bevindingen van CMLs in een cohort van 46 opeenvolgende sterfgevallen van zuigelingen tussen 1984 en 2012, die waren doorverwezen door het kantoor van de rijksarts voor evaluatie van mogelijke kindermishandeling (37). Zesendertig zuigelingen met histologisch materiaal van de distale femora werden geïdentificeerd en verdere inclusiecriteria bestonden uit 1) vaststelling door de lijkschouwer dat er sprake was van moorddadig hoofdletsel, 2) ten minste één CML bleek uit skeletonderzoek, 3) CML’s werden bevestigd bij autopsie, en 4) er waren ook niet-CML-fracturen aanwezig. Negen zuigelingen die aan de criteria voldeden (gemiddelde leeftijd 3,9 maanden; leeftijd tussen 1-9 maanden) werden geïdentificeerd. Twee kinderradiologen beoordeelden onafhankelijk van elkaar de skeletonderzoeken op rachitische veranderingen aan de polsen en knieën. Een enkele bot- en weke delen patholoog beoordeelde het distale femur histologische materiaal op rachitis. Het resultaat was dat er geen radiografische of pathologische kenmerken van rachitis werden vastgesteld in het cohort. Hun bevindingen ondersteunden niet het standpunt dat de CML het gevolg was van rachitis, maar versterkten eerder het standpunt dat CML een traumatische verwonding is die vaak voorkomt bij lichamelijk mishandelde zuigelingen. Een traumatische oorzaak voor CML’s in dit onderzoek werd ook ondersteund door de andere bevindingen die in overeenstemming waren met het letsel, inclusief stomp hoofdtrauma en/of intracraniële bloeding, kneuzingen in het gezicht, scheuren in de hals en andere soorten fracturen. Extra ondersteuning werd verkregen door het zeldzame voorkomen van fracturen die er vergelijkbaar uitzagen in andere traumatische scenario’s van iatrogene oorsprong (b.v, geboortetrauma, gieten van een klompvoet, inbrengen van een intraveneuze lijn) die hierboven vermeld werden en waarbij de breuken het resultaat waren van trekken en draaien van de extremiteit(22-25). Zij stelden ook dat de CML er anders uitziet dan de metafyseale veranderingen en fracturen die bij rachitis worden gezien. Er moet echter worden opgemerkt dat ondanks een toename van de prevalentie van vitamine D-deficiëntie, rachitische veranderingen en fracturen ongewoon zijn (38-42). De aanwezigheid van multiplenon-CML fracturen bij de zuigelingen in de serie van Perez-Rossello et al. werd beschouwd als verder bewijs voor trauma in plaats van rachitis als de oorzaak van de CMLs. Zij verklaarden dat als zou worden aangenomen dat CML niet traumatisch is maar eerder een manifestatie van rachitis, dan zou daaruit volgen dat CML’s bij kinderen te wijten zijn aan rachitis, maar het feit dat in geen enkel geval in hun serie rachitis werd vastgesteld, de bewering van Ayoub et al. tot niets meer dan ongegronde speculatie degradeerde. Zij concludeerden dat het idee dat CML’s niet traumatisch zijn, maar eerder een manifestatie van rachitis, geen wetenschappelijke ondersteuning heeft, gebaseerd op huidig onderzoek en eerder gepubliceerde radiologisch-pathologische studies van sterfgevallen door kindermisbruik.
Jaffe stelde dat de metafyseale fracturen bij vitaminetekort rachitis zeer ongewoon zijn door de hogere plasticiteit van de metafyse als gevolg van het beschermende effect van de abnormale toename van niet-gemineraliseerd osteoid dat buigen van de metafyse toelaat in plaats van breken (43). In hun studie van fracturen bij zuigelingen en peuters met rachitis, rapporteerden Chapman et al. dat metafyseale fracturen bij rachitis meer in de richting van de diafyse optraden, met een verschijning die suggereert dat de metafyse door axiale belasting is ingestort (44). De metafyseale breuken leken niet op CML’s en traden op in de aanwezigheid van de karakteristieke rachitische rafels en cupping van de metafysen. Hoewel Chapman et al. geen “chip”- of emmerhendelbreuken vonden, hebben anderen gemeld dat discrete metafyseale fragmenten gepaard kunnen gaan met andere kenmerken van rachitis (45).
Thackeray et al. onderzochten retrospectief het verband tussen CML’s en andere traumatische verwondingen in een grote gegevensverzameling van kinderen jonger dan 120 maanden die weradiologisch werden onderzocht op lichamelijke mishandeling (38). Honderdnegentien (4%) van de 2890 kinderen bleken een CML te hebben en daarvan hadden er 100 (84%) ten minste één bijkomende niet-CML-fractuur, 33 (27,7%) traumatisch hersenletsel, 43,7% huidletsel, 10,1% abdominaal/thoracaal letsel en nog eens 10,1% orofaryngeaal letsel. In totaal had 95,8% van de kinderen met een CML ten minste één bijkomende verwonding en 25% had drie of meer categorieën letsels. De conclusie was dat bij jonge kinderen vastgestelde CML’s sterk geassocieerd zijn met traumatisch letsel. Als de bewering van Ayoub et al. dat CML’s het gevolg zijn van een metabole botziekte juist is, dan zou men verwachten dat de grote meerderheid van de zuigelingen met CML’s geen andere niet-CML-traumatische letsels zou hebben. Thackeray et al. merkten ook op dat Ayoub et al. geen door vakgenoten beoordeelde originele gegevens verstrekten ter ondersteuning van hun bewering dat CML’s het gevolg waren van rachitis.