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. 2020 Apr 2;55(6):673–680. doi: 10.1055/s-0040-1702961

The Role of Magnetic Resonance in the Diagnosis of Chronic Exertional Compartment Syndrome *

Marcelo Astolfi Caetano Nico 1, Bruno Cerretti Carneiro 1, Fernando Ometto Zorzenoni 1, Alípio Gomes Ormond Filho 1, Julio Brandão Guimarães 1,
PMCID: PMC7748934  PMID: 33364643

Abstract

Chronic compartment syndrome is a common and often underdiagnosed exercise-induced condition, accounting on average for a quarter of cases of chronic exertional pain in the leg, second only to the fracture/tibial stress syndrome spectrum. It traditionally occurs in young runner athletes, although more recent studies have demonstrated a considerable prevalence in low-performance practitioners of physical activity, even in middle-aged or elderly patients. The list of differential diagnoses is extensive, and sometimes it is difficult to distinguish them only by the clinical data, and subsidiary examinations are required. The diagnosis is classically made by the clinical picture, by exclusion of the differential diagnoses, and through the measurement of the intracompartmental pressure. Although needle manometry is considered the gold standard in the diagnosis, its use is not universally accepted, since there are some important limitations, apart from the restricted availability of the needle equipment in Brazil. New protocols of manometry have recently been proposed to overcome the deficiency of the traditional ones, and some of them recommend the systematic use of magnetic resonance imaging (MRI) in the exclusion of differential diagnoses. The use of post-effort liquid-sensitive MRI sequences is a good noninvasive option instead of needle manometry in the diagnosis of chronic compartment syndrome, since the increase in post-exercise signal intensity is statistically significant when compared with manometry pressure values in asymptomatic patients and in those with the syndrome; hence, the test can be used in the diagnostic criteria. The definitive treatment is fasciotomy, although there are less effective alternatives.

Keywords: compartment syndromes, exercises, stress fractures, magnetic resonance

Introduction

Compartment syndrome can occur in any body segment that has little or no capacity to expand, due to an imbalance in the content/container relationship, which can lead to hypoperfusion and consequent suffering of the structures of a particular compartment. 1 The condition can be acute or chronic, and both types occur in very different clinical contexts. The former is mostly related to trauma, and it needs an immediate and clinical diagnosis followed by emergency fasciotomy to save the affected body segment; the latter is exercise-induced, and is diagnosed by the clinical picture, the exclusion of differential diagnoses, and subsidiary exams, 2 and the correct diagnosis is made, on average, from 22 to 28 months after the initial presentation of symptoms. 3 We should highlight that, according to some series, the diagnostic delay can reach 7 years. 4

Chronic compartment syndrome is an exercise-induced condition characterized by pain and a feeling of increased pressure, which improves with repose. About 95% of the cases occur in the legs, although other sites can also be affected, such as the feet, the hands, the forearms, and the paravertebral muscles, as well as other less frequent sites. 5 Initially, it was thought that the condition was more prevalent in men; however, there was a strong selection bias, because the studies were performed in the military population. It is currently believed that there is no gender tendency. 3 5 6

Chronic exertional compartment syndrome (CECS) is a common and often underdiagnosed entity, which accounts for about 10% to 60% (mean of 1/4) of exercise-related leg pain, 7 and is responsible for about 14% to 27% of cases with no definite diagnosis of leg pain, 8 second only to spectrum fracture/tibial stress syndrome. 2 It is traditionally strongly associated with high-performance physical activity, especially running among young athletes in the 3rd or 4th decades of life, 9 with bilateral involvement in most cases, although more recent studies 4 10 11 have shown a considerable prevalence in low-performance practitioners, even when walking or trotting, including middle-aged or even elderly patients. De Bruijn et al 11 evaluated 698 CECS patients, 98 (14%) of whom were 50 years of age or older. These patients most often had unilateral complaints, and the deep posterior compartment was more rarely affected when compared to the younger athletic population. In addition, there are also cases in the pediatric population, especially in girls who engage in high-performance sports that involve running. 12

Pathophysiology

The pathophysiology of CECS is complex, controversial and not yet fully elucidated, and there are several theories about its genesis. The initial studies were based on the knowledge of acute compartment syndrome, in which intracompartmental pressures rise to extreme levels, leading to hypoperfusion and tissue necrosis. However, in CECS, tissue pressures do not rise the same way as in acute conditions, so there are no irreversible ischemic changes. 5 Although the increased tissue pressure is responsible for the symptoms, the ultimate cause of pain is questioned. Some studies 13 have refuted the ischemic theory because it was not possible to demonstrate a significant difference in tissue perfusion through nuclear medicine studies, 13 14 while other authors, 15 through spectroscopy studies, have shown that ischemic changes are detectable only when the blood pressure values are extremely high (≥ 160 mm Hg). However, tissue hypoxia is believed to be relative, that is, oxygen demand is greater than the supply only during exercise, returning to normal at rest, 16 and maybe that is why some of these studies have not been able to detect such changes. Similarly, when post-exercise contrast MRI sequences were performed a few years ago, what was evidenced was muscle enhancement (related to tissue inflammation), not hypoperfusion, as evidenced in cases of acute compartment syndrome. Other theories attribute the pain to the stimulation of fascial, periosteal, and intramuscular nerves due to excessive compartmental distention 5 6 14 17 or the release of inflammatory mediators. 15

Therefore, briefly and objectively, it is postulated that the reduction in the complacency of the affected compartment, associated with the increase in muscular volume during exercise, would lead to supraphysiological elevation of tissue pressure and reduction of venous return, which would be responsible for triggering the pain through at least two main mechanisms: 1) stimulation of the muscular, fascial and periosteal nerves; and 2) momentary reduction in tissue perfusion pressure, with consequent relative and transient cellular hypoxia, resulting in the release of cytokines and other inflammatory mediators that would stimulate nociceptors.

Clinical Picture

The syndrome is characterized by bilateral pain in 80% to 95% of the patients, related to and reproduced by exercises, which ceases immediately or after a few minutes of rest. The athletes report burning, fullness, feeling of swelling and cramps. In addition, in an attempt to increase the exercise, there is worsening of the picture with the appearance of neurological symptoms such as paresthesia and weakness in the territory of innervation of the fibularis muscles, in the case of the anterior and/or lateral compartments, and in the territory of the tibial nerve, in the case of the deep posterior compartment. Weakness and feeling of skin retraction are also reported. The condition can be insidious, and usually occurs at a given moment of intensity or duration of the physical activity, with a tendency to recur ever earlier, forcing the athlete to stop, and thus reducing the physical performance. The symptoms are usually worse on the second day of strenuous physical training and, in extreme cases, they may occur at rest. Although possible, progression of CECS to acute compartment syndrome is extremely rare. 2 7 8 9 18

Diagnosis

The diagnosis of CECS is traditionally made by a tripod of procedures: 1) clinical picture; 2) exclusion of differential diagnoses; and 3) needle manometry. 9 18 19 The initial imaging investigation of exercise-related leg pain should be performed with plain x-rays, although in most cases the result of the examination is normal. Magnetic resonance imaging (MRI) of the leg following the conventional protocol, that is, without sequences after the exercise, is a consensus in the literature as the best method to exclude differential diagnoses. 3 7 20

Needle manometry is still considered the best diagnostic method for CECS, but it is not universally accepted. 21 22 Other authors consider a good response to fasciotomy as the gold standard, although, not infrequently, there are cases of postoperative relapse, 23 especially in the military population. 24 25 Relapse is greater when the anterior and lateral compartments are affected concurrently, or in case of involvement of the deep posterior compartment, when compared to the previous compartment only. 9 In addition, other methods such as poststress MRI and near-infrared spectroscopy are also diagnostic alternatives. 26

Some studies 21 22 27 have questioned the use of manometry, as it is a method with several intrinsic limitations, such as: the need to perform several invasive measurements, possibly in several compartments; variability of the accuracy of the equipment used; the degree of flexion of the ankle and the depth of the catheter alter blood pressure values, and different protocols use different depths or do not even indicate a specific standardization regarding the depth of needle positioning; and correct placement inside deep posterior compartment is problematic. 28 In addition to these limitations, it is noteworthy that there is an overlap of postexercise pressure values in controls and symptomatic patients. 21 22 In addition, the most commonly used protocol, by Pedowitz et al., 29 has important limitations, such as: absence of a valid comparison group, since symptomatic patients who did not reach the cutoff pressure values were compared to symptomatic patients above the arbitrarily established limit, that is, the groups had already been preselected to have differences; the cutoff points were changed during the study; and finally, this was a study with a low level of evidence considering the parameters used by the American Academy of Orthopedic Surgery. 21 22 Another limitation of manometry is the limited availability of the equipment in Brazil. 30

In order to overcome these limitations, new needle manometry protocols have been suggested, 7 and they even recommend the systematic use of conventional MRI for the exclusion of differential diagnoses.

Magnetic Resonance

Magnetic resonance imaging is the best imaging method to assess exercise-related leg pain because it detects entities such as tibial stress syndrome, tibial stress fracture, neural entrapments, muscle and tendon injuries, exercise-related thrombosis, and fascial hernias. To diagnose popliteal artery entrapment syndrome (PAES), it is necessary to cranially extend the axial sections to assess any anatomical variations in the origin of the sural triceps that may be related to the condition (remembering that in the functional type there are no variations). In addition, a directed angiographic study, which can be performed by MRI (MR angiography) in suspected cases, is also necessary.

The conventional leg MRI protocol, that is, without postexercise sequences, is normal in cases of CECS. Signal changes with diffuse muscle edema pattern without tears or strains in preexercise sequences may correspond to late-onset muscle pain (delayed onset muscle soreness, DOMS) and radiological differential diagnosis, since the clinical presentation is different. Delayed onset muscle soreness may result in acute compartment syndrome.

The use of liquid-sensitive sequences (T2-weighted with fat suppression or short-tau inversion recovery [STIR]) after physical exertion has been shown to be sensitive in the diagnosis of CECS; 31 32 33 34 therefore, it is an excellent noninvasive alternative to needle manometry. It is important to remember that the use of a paramagnetic contrast medium is not necessary for this diagnosis. Our institution's MRI protocol for CECS research is illustrated in Figure 1 .

Fig. 1.

Fig. 1

Magnetic resonance protocol for the diagnosis of chronic exertional compartment syndrome (CECS).

In the medical literature, the use of postexercise MRI in the diagnosis of CECS is not recent. In 1990, Amendola et al., 13 demonstrated that postexercise MRI was able to diagnose CECS in 4 of 5 patients with diagnoses confirmed by manometry, although there was no statistically significant results in this small sample. In 1998, Eskelin et al., 31 compared postexercise sequences (treadmill running) on low field magnets (0.1 T) with needle manometric pressure values in symptomatic and asymptomatic patients, demonstrating that the increase in signal intensity was statistically significant ( p  < 0.01) in patients with high blood pressure when compared to asymptomatic and symptomatic patients with normal or borderline values.

Verleisdonk et al., 32 evaluated 12 controls (24 compartments) and 21 cases (41 compartments) of manometry-confirmed anterior CECS with improvement after fasciotomy, enabling the return of the patients to their physical activity. The patients were evaluated by high-field MRI (1.5 T) before and after the exercise, confirming that the increase in signal intensity is statistically significant in CECS patients when compared to controls ( p  < 0.05). In addition, it has been shown that, after fasciotomy, the intensity of the postexercise signal returns to normal values ( p  < 0.05), suggesting that the method can also be used for posttreatment control, if necessary.

Other studies 33 34 also confirmed the validity of postexertion MRI in the diagnosis of CECS, using a 1.54-fold increase in signal intensity as the diagnostic cutoff value, with sensitivity of 96% and specificity between 87% and 90%. These studies, however, used a protocol of dorsiflexion and plantar flexion exercises inside the apparatus, which makes the method difficult to reproduce, as it would require different reels and specific exercise platforms, with very restricted access. In addition, we believe that individuals should be subjected to the activity that causes their pain and not to resistance plantar flexion and dorsiflexion exercise protocols, which do not necessarily reproduce training or competition conditions.

In the clinical practice, firstly, conventional MRI sequences are performed to exclude differential diagnoses. Subsequently, the patients are submitted to running (or even walking) on a treadmill, according to their physical abilities, until they can no longer tolerate the activity due to pain. Shortly after stopping activity, they immediately return to the MRI for the acquisition of fat-suppressing liquid-sensitive axial sequences (T2/STIR). It is important not to extend the intervals between physical activity and image acquisition in the second phase of the exam, as this may lead to false-negative results. Furthermore, it is believed that the acquisition of a late additional sequence could increase the diagnostic specificity in the case of persistent muscular edema. 35

Imaging findings in CECS are relatively simple, and correspond to increased compartmental volume, increased muscle signal intensity, and bulging of the interosseous membrane in postexercise MRI sequences ( Figure 2 ). It is worth remembering that, to be valued, the high T2/STIR signal must be higher than the signal of the superficial posterior compartment, since this compartment is very rarely affected; 8 therefore, it can be used as a reference for comparison. Quantitative measurements can also be performed, and some authors 35 36 suggest that an increase in signal strength of more than 20% of the preexercise versus postexercise sequences should be considered significant for the diagnosis.

Fig. 2.

Fig. 2

A 38-year-old man who had recently started to perform physical activities (alternating running with walking) reported burning pain and cramps that kept him from running. ( A ) Axial T2-weighted sequences with fat suppression without significant changes. ( B ) Posteffort sequences demonstrating increased signal intensity and increased muscle volume of the anterior and lateral compartments on both sides (arrowheads), in addition to bulging of the interosseous membranes (thin arrows). Anterolateral CECS is also a very common form of presentation.

In our clinical practice, and in agreement with part of the literature, 2 3 6 the descending order of involvement is: 1) anterior compartment; 2) lateral compartment; and 3) deep posterior compartment. However, other articles 8 35 mention the deep posterior as the second most affected compartment. According to De Bruijn et al., 11 the deep posterior compartment would be the second most affected in young athletes, while the lateral compartment would be the second most affected in middle-age or older physical activity practitioners. Another very common form of presentation is the association of the involvement of the anterior and lateral compartments ( Figure 2 ); although less frequent, the association between the anterior and posterior compartments is not rare either ( Figure 3 ). It is important to remember that the posterior tibial muscle belly may behave like a fifth compartment isolated from the other posterior muscles ( Figure 3 ); therefore, the ideal positioning of the manometry catheter should be inside it. Winkes et al. 28 evaluated the accuracy of the positioning of the manometry catheter by palpation in the deep posterior compartment with MRI, and demonstrated that in 42% of the cases the position was accurate (inside the posterior tibialis); in 38%, the position was suboptimal (inside the deep posterior compartment, but outside the posterior tibial compartment); and, in 21% of the cases, the position was inaccurate (outside the deep posterior compartment or in its transition with superficial posterior compartment).

Fig. 3.

Fig. 3

A 38-year-old woman with complaints of anterior leg pain during treadmill exercise (brisk walking/running). ( A ) Preexercise FS (Fat-saturated) axial T2-weighted sequences unchanged. ( B ) The postexercise sequences show higher signal strength in the posterior tibial muscle on the image of the right leg (thick arrow), as well as impairment of the anterior and posterior tibial compartments in the left leg (thin arrows). The posterior tibialis muscle may behave as a separate compartment from the other deep posterior muscles.

In short, magnetic resonance imaging is a non-invasive method, easily accepted by patients, with good availability in large centers in Brazil, it is the best exam for the exclusion of differential diagnoses, and a scientifically-validated option for the diagnosis of CECS. 31 32 33 34 Its disadvantages correspond to the different protocols proposed, and to the few studies published with a small number of patients when compared to manometry studies. More studies with a larger number of patients and comparing the MRI with the new manometry protocols are still needed.

Differential Diagnostics

The differential diagnoses of CECS are the main causes of exercise-related leg pain: stress fracture/tibial stress syndrome, chronic muscle and tendon injuries, muscle hernias, popliteal artery entrapment, external iliac artery endofibrosis, exercise-related venous thrombosis and neural entrapments. It is important to remember that these conditions can coexist, especially in athletes. 9 Our protocol to approach exercise-related leg pain by MRI is illustrated in Figure 4 .

Fig. 4.

Fig. 4

Leg pain related to exercise: flowchart of the institutional assessment by magnetic resonance imaging (MRI).

Since the list of differential diagnoses is extensive, the detailed discussion of each entity is beyond the main scope of the present paper. However, vascular causes, especially PAES, deserve attention because they are the most problematic differentials, 37 since the clinical symptoms are often indistinguishable, which may lead to inadequate diagnosis and treatment. 38 Popliteal artery entrapment syndrome is a rare condition that affects young adults, and in which the popliteal artery is compressed by hypertrophy or anatomical variations of the sural triceps, resulting in exercise-related leg pain symptomatology, with cramps and paresthesia, which are quickly relieved by rest. The symptoms may be more related to the intensity than to the duration of the exercise. Although nonspecific, reducing the ankle-brachial index to provocative maneuvers (plantar flexion and dorsiflexion) may favor the diagnosis of vascular pathologies. The Doppler ultrasound with provocative maneuvers consists of a screening test with good sensitivity and bad specificity, since the changes in the spectral patterns of flow, and in the peak systolic velocity, may occur in healthy patients. Angiographic examinations conducted by computed tomography or MRI (CT angiography or MR angiography) have been very useful in detecting stenosis and its length, occlusion and collateral circulation, with the advantage of better characterization of anatomical variations ( Fig. 5 ), fibrotic bands, embryological remnants and differential MRI diagnoses. Although invasive, digital angiography is traditionally the gold standard method. 38 39 In addition, normal manometric values favor the diagnosis of PAES, 40 although some studies 39 40 41 report that the association between CECS and PAES is not uncommon.

Fig. 5.

Fig. 5

Popliteal artery entrapment syndrome in a 23-year-old non-athlete man complaining of leg pain and cramps during running. T1-weighted axial magnetic resonance imaging ( A , B and C ), axial computed tomography angiography ( D and E ) and three-dimensional magnetic resonance angiography ( F ). Vascular compression in this case occurred due to the superior origin of the lateral head of the gastrocnemius (thick arrow in A , B and C ), causing stenosis (thin arrow in D and F ) and distal flow occlusion (arrowhead in E and F ). In contrast to this case, variants of the medial gastrocnemius are more common.

External iliac-artery endofibrosis is a rare condition that should be remembered especially in the case of endurance athletes (cyclists, triathletes and long-distance runners) with exercise-related leg pain, with no definite diagnosis, even after extensive etiological investigation with subsidiary examinations. 37 41

Treatment

The treatment may be surgical or non-surgical. Non-operative options may be attempted before surgery, and they include ice, anti-inflammatory drugs, stretching, physical therapy, changing sneakers, and, more recently, changing the gait in runners who land with the hind foot in the case of anterior CECS. In non-athletes, changing the activity, and reducing the intensity and the duration of it are also options. The use of botulinum-toxin injections into the compartments was able to reduce compartmental pressure by 50% for up to 9 months; 42 however, the most common side effect was reduced muscle strength. Most conservative treatments are not effective, as the recurrence of symptoms is frequent. 3

Surgical treatment with fasciotomy followed by rehabilitation is the option with the best results in the general population, with approximately 80% of patients returning to the baseline performance they had before the symptoms. 9 Surgical release of the compartments can be performed by traditional, minimally-invasive or endoscopic fasciotomy. Care should be taken with the superficial fibular nerve, as it punctures the muscular fascia and is externalized from the lateral compartment, about 10 cm cranially to the lateral malleolus. Recurrences are related to incomplete release, misdiagnosis, excessive fibrocicatricial changes, or inadequate rehabilitation. 3

New surgical techniques include ultrasound-guided fasciotomy, thermal fasciotomy, and surgical release with transillumination or endoluminal guidance. 3 9

Final considerations

The diagnosis of CECS is by common exclusion, and it is underdiagnosed in the context of exercise-related leg pain. Although needle manometry is still the gold-standard method in the medical literature, the needle equipment is rarely available in Brazil, the method has several limitations, and it is, thus, questioned by some authors. 21 22 Protocol-specific MRI, including postexercise sequences, is an excellent noninvasive option for needle manometry in the diagnosis of chronic exertional compartment syndrome, as well as the best option to rule out differential diagnoses.

Conflito de Interesses Os autores declaram não haver conflito de interesses.

*

Trabalho realizado no Serviço de Radiologia Musculoesquelética do Grupo Fleury Medicina & Diagnóstico, São Paulo, SP, Brasil.

*

Work developed at the Musculoskeletal Radiology Service of the Fleury Group of Medicine & Diagnosis, São Paulo, SP, Brazil.

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O papel da ressonância magnética no diagnóstico da síndrome compartimental crônica do exercício *

Resumo

A síndrome compartimental crônica é uma condição comum e frequentemente subdiagnosticada, induzida pelo exercício, que corresponde em média a um quarto dos casos de dor crônica na perna relacionada ao exercício, e que perde em frequência apenas para o espectro fratura/reação ao estresse tibial. Tradicionalmente ocorre em jovens atletas corredores, embora estudos mais recentes tenham demonstrado uma prevalência considerável em praticantes de atividade física de baixo rendimento, mesmo em pacientes de meia-idade ou idosos. A lista de diagnósticos diferenciais é extensa, e por vezes é difícil fazer a distinção apenas pelos dados clínicos, sendo necessários exames subsidiários.

Classicamente, o diagnóstico é feito pelo quadro clínico, pela exclusão dos diferenciais, e pela medida pressórica intracompartimental. Embora a manometria por agulha seja considerada o padrão-ouro no diagnóstico, seu uso não é universalmente aceito, visto que existem algumas limitações importantes, além da disponibilidade restrita do equipamento com agulha no Brasil. Recentemente, novos protocolos de manometria têm sido propostos a fim suplantar a deficiência dos tradicionais, com algum deles inclusive recomendando o uso sistemático da ressonância magnética (RM) na exclusão dos diagnósticos diferenciais. O uso de sequências de RM sensíveis a líquido pós-esforço é uma ótima opção não invasiva à manometria por agulha no diagnóstico da síndrome compartimental crônica, uma vez que o aumento da intensidade de sinal pós-exercício é estatisticamente relevante quando comparados os valores pressóricos de manometria em pacientes com a síndrome e assintomáticos; portanto, o exame pode ser usado no critério diagnóstico. O tratamento definitivo é a fasciotomia, embora existam alternativas menos eficazes.

Palavras-chave: síndromes compartimentais, exercícios, fraturas de estresse, ressonância magnética

Introdução

A síndrome compartimental pode ocorrer em qualquer segmento corporal que tenha nenhuma ou pouca capacidade de expansão, devido a um desequilíbrio na relação conteúdo/continente, que pode levar à hipoperfusão e consequente sofrimento das estruturas de um determinado compartimento. 1 O quadro pode ser agudo ou crônico, sendo que os dois tipos ocorrem em contextos clínicos muito diferentes. O primeiro está relacionado a trauma na maioria dos casos, necessita de diagnóstico clínico imediato, seguido de fasciotomia de emergência para salvar o segmento corporal afetado; já o segundo é induzido por exercício, e tem diagnóstico por meio do quadro clínico, da exclusão dos diagnósticos diferenciais, e de exames subsidiários, 2 sendo o diagnóstico correto feito, em média, de 22 a 28 meses após a apresentação inicial dos sintomas, 3 destacando-se que, segundo algumas séries, o atraso diagnóstico pode chegar a 7 anos. 4

A síndrome compartimental crônica é uma condição induzida pelo exercício e caracterizada por dor e sensação de aumento da pressão com melhora no repouso. Cerca de 95% dos casos ocorrem nas pernas, embora outros sítios também possam ser afetados, como, por exemplo, pés, mãos, antebraços e musculatura paravertebral, além de outros locais ainda menos frequentes. 5 Inicialmente, pensava-se que a afecção era mais prevalente em homens; no entanto, havia forte viés de seleção, devido a esses estudos terem sido realizados na população militar. Atualmente, acredita-se que não haja predileção por sexo. 3 5 6

A síndrome compartimental crônica do exercício (SCCE) é uma entidade comum e frequentemente subdiagnosticada, que corresponde a cerca de 10% a 60% (1/4, em média) dos casos de dor na perna relacionada ao exercício, 7 e que é responsável por cerca de 14% a 27% dos casos sem diagnóstico definido de dor na perna, 8 perdendo em frequência apenas para o espectro fratura/síndrome do estresse tibial. 2 Tradicionalmente, apresenta forte associação com atividade física de alto rendimento, principalmente corrida em atletas jovens na terceira ou quarta décadas de vida, 9 com envolvimento bilateral na maioria dos casos, embora estudos mais recentes 4 10 11 tenham demonstrado uma prevalência considerável em praticantes de atividade física de baixo rendimento, mesmo em caminhadas ou trote leve, inclusive em pacientes de meia-idade ou mesmo idosos. De Bruijn et al. 11 avaliaram 698 pacientes com SCCE, sendo que 98 (14%) deles tinham 50 anos ou mais. Estes pacientes apresentavam mais frequentemente queixas unilaterais, e o compartimento posterior profundo foi mais raramente acometido em comparação à população atlética mais jovem. Além disso, existem também casos na população pediátrica, especialmente em meninas que praticam esportes de alto rendimento relacionados à corrida. 12

Fisiopatologia

A fisiopatologia da SCCE é complexa, controversa, e ainda não foi completamente elucidada, sendo que existem diversas teorias sobre a sua gênese. Os estudos iniciais se basearam no conhecimento da síndrome compartimental aguda, na qual as pressões intracompartimentais sobem para níveis extremos, levando à hipoperfusão e à necrose dos tecidos. No entanto, na SCCE, as pressões tissulares não se elevam da mesma forma que no quadro agudo; portanto, não há alterações isquêmicas irreversíveis. 5 Embora esteja claro que o aumento da pressão tecidual seja responsável pelos sintomas, a causa final da dor é questionada. Alguns estudos 13 refutaram a teoria isquêmica, pois não foi possível demonstrar diferença significativa na perfusão tecidual por meio de estudos de medicina nuclear, 13 14 enquanto outros autores, 15 por meio de estudos com espectroscopia, demonstraram que as alterações isquêmicas são detectáveis apenas quando os valores pressóricos estão extremamente elevados (≥ 160 mm Hg). Todavia, acredita-se que a hipóxia tecidual seja relativa, ou seja, a demanda por oxigênio seja maior do que oferta apenas durante o exercício, retornando ao normal no descanso, 16 e, talvez por isso, alguns desses estudos não foram capazes de detectar tais alterações. Nesse mesmo sentido, quando eram realizadas sequências de ressonância magnética (RM) contrastadas pós-esforço há alguns anos, o que era evidenciado era realce muscular (relacionado à inflamação tecidual), e não hipoperfusão, como evidenciado nos casos de síndrome compartimental aguda. Outras teorias atribuem a dor à estimulação de nervos fasciais, periosteais e intramusculares devido à distensão compartimental excessiva 5 6 14 17 ou à liberação de mediadores inflamatórios. 15

Portanto, de forma suscinta e objetiva, postula-se que a redução da complacência do compartimento afetado, associada ao aumento do volume muscular durante o exercício, levaria à elevação suprafisiológica da pressão tissular e à redução do retorno venoso, que seriam responsáveis por desencadear o quadro doloroso por meio de pelo menos dois mecanismos principais: 1) estimulação dos nervos musculares, fasciais e periosteais; e 2) redução momentânea da pressão de perfusão tecidual com consequente hipóxia celular relativa e transitória, resultando na liberação de citocinas e outros mediadores inflamatórios que estimulariam nociceptores.

Quadro Clínico

A síndrome é caracterizada por dor bilateral em 80% a 95% dos pacientes, é relacionada e reproduzida pelo exercício, e cessa imediatamente ou após alguns minutos de descanso. O atleta relata queimação, plenitude, sensação de inchaço e câimbras. Além disso, na tentativa de aumentar o exercício, há piora do quadro, com surgimento de sintomas neurológicos como parestesia e fraqueza no território de inervação dos músculos fibulares, no caso dos compartimentos anterior e/ou lateral, e, no território do nervo tibial, no caso do compartimento posterior profundo. Fraqueza e sensação de retração da pele também são relatadas. O quadro pode ser insidioso, e normalmente ocorre num determinado momento de intensidade ou duração da atividade física, com uma tendência a recorrer cada vez mais precocemente, forçando o atleta a parar e, portanto, reduzindo o desempenho físico. A sintomatologia geralmente é pior no segundo dia de treinos físicos extenuantes e, em casos extremos, pode ocorrer em repouso. Embora possível, é extremamente rara a progressão da SCCE para um quadro de síndrome compartimental aguda. 2 7 8 9 18

Diagnóstico

O diagnóstico da SCCE é tradicionalmente feito pelo tripé: 1) quadro clínico; 2) exclusão dos diagnósticos diferenciais; e 3) manometria por agulha. 9 18 19 A investigação por imagem inicial de dor na perna relacionada ao exercício deve ser feita com radiografias simples, embora, na maioria dos casos, o exame seja normal. A RM da perna com protocolo convencional, ou seja, sem sequências após o exercício, é consenso na literatura como o melhor método para a exclusão dos diagnósticos diferenciais. 3 7 20

A manometria por agulha é considerada ainda o melhor método diagnóstico em casos de SCCE, mas não é universalmente aceita. 21 22 Outros autores consideram uma boa resposta à fasciotomia como o padrão-ouro, embora, não raramente, existam casos de recidiva pós-cirúrgica, 23 especialmente na população militar. 24 25 A recidiva é maior quando os compartimentos anterior e lateral são acometidos concomitantemente, ou no caso de envolvimento do compartimento posterior profundo, quando comparado apenas ao compartimento anterior. 9 Além disso, outros métodos, como a RM pós-esforço e a espectroscopia de luz próxima ao infravermelho também são alternativas diagnósticas. 26

Alguns trabalhos 21 22 27 têm questionado o uso da manometria, visto que é um método com diversas limitações intrínsecas, como: a necessidade de realizar diversas medidas invasivas e possivelmente em vários compartimentos; a variabilidade de precisão dos equipamentos utilizados; o grau de flexão do tornozelo e a profundidade do cateter alteram os valores pressóricos, destacando-se que protocolos diferentes utilizam profundidades distintas ou não indicam uma padronização específica quanto à profundidade de posicionamento da agulha; e o posicionamento correto no interior do compartimento posterior profundo é problemático. 28 Além dessas limitações, vale ressaltar que há sobreposição dos valores pressóricos pós-exercício em pacientes controles e sintomáticos. 21 22 Ademais, o protocolo mais comumente utilizado, o de Pedowitz et al., 29 apresenta limitações importantes, como: ausência de grupo de comparação válido, uma vez que pacientes sintomáticos que não atingiram os valores pressóricos de corte foram comparados a pacientes sintomáticos acima do limite arbitrariamente estabelecido, ou seja, os grupos já foram pré-selecionados para haver diferenças; os pontos de corte foram alterados durante o estudo; e, por fim, esse foi um estudo de baixo nível de evidência segundo os parâmetros utilizados pela American Academy of Orthopedic Surgery. 21 22 Outra limitação da manometria é a disponibilidade limitada do equipamento no Brasil. 30

A fim de suplantar essas limitações, novos protocolos de manometria por agulha foram sugeridos, 7 e eles inclusive recomendam o uso sistemático da RM convencional para a exclusão dos diagnósticos diferenciais.

Ressonância Magnética

A RM é o melhor método de imagem para a avaliação da dor na perna relacionada ao exercício, pois detecta entidades como síndrome do estresse tibial, fratura de estresse da tíbia, aprisionamentos neurais, injúrias musculares e tendíneas, trombose relacionada ao exercício, e hérnias fasciais. Para o diagnóstico da síndrome do aprisionamento da artéria poplítea (SAAP), é necessário estender cranialmente os cortes axiais para a avaliação de eventuais variações anatômicas da origem do tríceps sural que podem estar relacionadas ao quadro (lembrando que no tipo funcional não ocorrem variações). Além do mais, também se faz necessária a realização de estudo angioráfico dirigido, que pode ser feito por RM (angioRM) nos casos suspeitos.

O protocolo convencional de RM da perna, ou seja, sem sequências pós-esforço, é normal nos casos de SCCE. Alterações de sinal com padrão de edema muscular difuso sem roturas ou estiramentos, nas sequências pré-exercício, podem corresponder a DOMS ( Delayed Onset Muscle Soroness ) e diagnóstico diferencial radiológico, uma vez que a apresentação clínica é diferente. A DMIT pode resultar em síndrome compartimental aguda.

As sequências sensíveis a líquido (ponderadas em T2 com supressão de gordura ou STIR ( Short-TI Inversion Recovery ) pós-esforço físico têm se demonstrado sensíveis no diagnóstico da SCCE, 31 32 33 34 e, portanto, são uma excelente alternativa não invasiva à manometria por agulha. Vale lembrar que não é necessária a utilização do meio de contraste paramagnético para esse diagnóstico. O protocolo de RM para pesquisa de SCCE da nossa instituição está ilustrado na Figura 1 .

Fig. 1.

Fig. 1

Protocolo de ressonância magnética para o diagnóstico de síndrome compartimental crônica do exercício (SCCE).

Na literatura médica, o uso da RM pós-esforço não é recente no diagnóstico da SCCE. Em 1990, Amendola et al. 13 demonstraram que a RM pós-esforço foi capaz de diagnosticar a SCCE em 4 de 5 pacientes com diagnóstico confirmado por manometria, embora não tenha havido resultado estatisticamente significativo nesta pequena amostra. Em 1998, Eskelin et al 31 compararam sequências pós-exercício (corrida em esteira) em magnetos de baixo campo (0,1 T) com os valores pressóricos de manometria por agulha em pacientes sintomáticos e assintomáticos, e demonstraram que o aumento da intensidade de sinal foi estatisticamente significativo ( p  < 0.01) nos pacientes com valores pressóricos elevados quando comparados aos pacientes assintomáticos e sintomáticos com valores normais ou limítrofes.

Verleisdonk et al. 32 avaliaram 12 controles (24 compartimentos) e 21 casos (41 compartimentos) de SCCE anterior confirmada por manometria e com melhora após fasciotomia, permitindo o retorno à atividade física. Os pacientes foram avaliados por RM de alto campo (1,5 T) antes e após o exercício, ratificando que o aumento da intensidade de sinal é estatisticamente significativo nos pacientes com SCCE quando comparados aos controles ( p  < 0,05). Além disso, foi demonstrado que, após a fasciotomia, a intensidade de sinal pós-exercício retorna aos valores normais ( p  < 0,05), o que sugere que o método também pode ser utilizado, se necessário, no controle pós-tratamento.

Outros trabalhos 33 34 também confirmaram a validade da RM pós-esforço no diagnóstico da SCCE, utilizando um aumento de 1,54 vezes na intensidade de sinal como valor de corte para o diagnóstico, com sensibilidade de 96% e especificidade entre 87% e 90%. Esses trabalhos, no entanto, utilizaram um protocolo de exercícios de dorsiflexão e flexão plantar no interior do aparelho, o que dificulta a reprodutibilidade do método, pois seriam necessárias bobinas diferenciadas e plataformas de exercícios específicas, de acesso muito restrito. Além disso, nós acreditamos que o indivíduo deva ser submetido à atividade que cause a sua dor, e não a protocolos de exercícios resistidos de flexão plantar e dorsiflexão, que não necessariamente reproduzem as condições de treino ou competição.

Na prática clínica, primeiramente, são realizadas as sequências convencionais de RM para a exclusão dos diagnósticos diferenciais. Posteriormente, o paciente é submetido a corrida (ou mesmo caminhada) em esteira, de acordo com as suas capacidades físicas, até que não tolere mais a realização da atividade devido à dor. Logo após a parada da atividade, ele retorna imediatamente à RM para a aquisição de sequências axiais sensíveis a líquido com supressão de gordura (T2/RITC). É importante não estender os intervalos entre a atividade física e a aquisição das imagens na segunda fase do exame, pois isso pode resultar em falsos-negativos. Além do mais, acredita-se que a aquisição de uma sequência adicional tardia poderia aumentar a especificidade diagnóstica, no caso de edema muscular persistente. 35

Os achados de imagem na SCCE são relativamente simples, e correspondem ao aumento do volume compartimental, ao aumento da intensidade de sinal muscular, e ao abaulamento da membrana interóssea nas sequências de RM pós-esforço ( Figura 2 ). Vale lembrar que, para ser valorizado, o alto sinal em T2/RICT precisa ser superior ao sinal do compartimento posterior superficial, pois esse compartimento é muito raramente afetado, 8 e, portanto, pode ser utilizado como referência de comparação. Medidas quantitativas também podem ser realizadas, e alguns autores 35 36 sugerem que um aumento da intensidade de sinal acima de 20% da sequência pré para as pós-exercício deve ser considerado como significativo para o diagnóstico.

Fig. 2.

Fig. 2

Homem de 38 anos em início recente de atividade física (corrida alternada com caminhada). Ele relatou dor em queimação e câimbras que o impediam de continuar correndo. ( A ) Sequências axiais ponderadas em T2 com supressão de gordura sem alterações significativas. ( B ) Sequências pós-esforço demonstrando aumento da intensidade de sinal e do volume dos músculos dos compartimentos anteriores e laterais dos dois lados (cabeças de setas), além de abaulamento das membranas interósseas (setas finas). A SCCE anterolateral também é uma forma muito comum de apresentação.

Na nossa prática clínica e em concordância com parte da literatura, 2 3 6 a ordem decrescente de acometimento é: 1) compartimento anterior; 2) compartimento lateral; e 3) compartimento posterior profundo. Contudo, outros artigos 8 35 indicam o posterior profundo como o segundo compartimento mais afetado. Segundo De Bruijn et al., 11 o posterior profundo seria o segundo compartimento mais acometido em atletas jovens; já o lateral seria o segundo mais acometido em praticantes de atividade física de meia-idade ou de idade mais avançada. Outra forma muito frequente de apresentação é a associação do envolvimento dos compartimentos anterior e lateral ( Figura 2 ); embora menos frequente, a associação entre o anterior e o posterior também não é rara ( Figura 3 ). Vale lembrar que o ventre muscular tibial posterior pode se comportar como um quinto compartimento isolado dos demais músculos posteriores ( Figura 3 ), e que, portanto, o posicionamento ideal do cateter de manometria deve ser no seu interior. Winkes et al. 28 avaliaram a precisão do posicionamento do cateter de manometria pela palpação no compartimento posterior profundo com exames de RM, e demonstraram que em 42% dos casos o posicionamento foi preciso (no interior do tibial posterior); em 38%, o posicionamento foi subótimo (dentro do compartimento posterior profundo, mas fora do tibial posterior); e, em 21% dos casos, o posicionamento foi impreciso (fora do compartimento posterior profundo ou na sua transição com o compartimento posterior superficial).

Fig. 3.

Fig. 3

Mulher, 38 anos, com queixa de dor anterior na perna durante exercício em esteira (caminhada rápida/corrida). ( A ) Sequências axiais ponderadas em T2 com saturação de gordura pré-exercício sem alterações. ( B ) As sequências pós-exercício demonstram maior intensidade de sinal no músculo tibial posterior na imagem da perna direita (seta grossa), bem como comprometimento dos compartimentos anterior e tibial posterior na perna esquerda (setas finas). O músculo tibial posterior pode se comportar como um compartimento separado dos demais músculos posteriores profundos.

Resumidamente, a RM é um método não invasivo, facilmente aceito pelos pacientes, com boa disponibilidade nos grandes centros do País, é o melhor exame para a exclusão dos diagnósticos diferenciais, e uma opção cientificamente validada para o diagnóstico de SCCE. 31 32 33 34 Suas desvantagens correspondem aos diferentes protocolos propostos e aos poucos trabalhos publicados, com um número pequeno de pacientes quando comparados aos estudos de manometria. Mais trabalhos com um número maior de pacientes, e comparando a RM com os novos protocolos de manometria, são ainda necessários.

Diagnósticos Diferenciais

Os diagnósticos diferenciais de SCCE são as principais causas de dor na perna relacionada ao exercício: fratura de estresse/síndrome do estresse tibial, lesões musculares e tendíneas crônicas, hérnias musculares, aprisionamento da artéria poplítea, endofibrose da artéria ilíaca externa, trombose venosa relacionada ao exercício, e aprisionamentos neurais. É importante lembrar que essas patologias podem coexistir, especialmente em atletas. 9 O nosso protocolo de abordagem da dor na perna relacionada ao exercício por RM está ilustrado na Figura 4 .

Fig. 4.

Fig. 4

Dor na perna relacionada ao exercício: organograma institucional de avaliação por ressonância magnética (RM).

Como a lista de diagnósticos diferenciais é extensa, a discussão detalhada de cada entidade foge ao escopo principal deste trabalho. Todavia, as causas vasculares, principalmente a SAAP, merecem destaque porque são os diferenciais mais problemáticos, 37 visto que a sintomatologia clínica muitas vezes é indistinguível, o que pode levar a diagnósticos e tratamentos inadequados. 38 A SAAP é uma afecção rara e que acomete adultos jovens, na qual a artéria poplítea é comprimida por hipertrofia ou por variações anatômicas do tríceps sural, resultando em sintomatologia de dor na perna relacionada ao exercício com câimbras e parestesias, rapidamente aliviadas pelo descanso. Os sintomas podem estar mais relacionados à intensidade do que à duração do exercício. Embora inespecífica, a redução do índice tornozelo-braquial às manobras provocativas (flexão plantar e dorsiflexão) pode favorecer o diagnóstico de patologias de natureza vascular. A ultrassonografia com Doppler com manobras provocativas consiste em exame de rastreamento de boa sensibilidade e especificidade ruim, pois as alterações nos padrões espectrais de fluxo e na velocidade de pico sistólico podem ocorrer em pacientes hígidos. Exames angiográficos dirigidos por tomografia computadorizada ou RM (angioTC ou angioRM) têm se mostrado muito úteis na detecção e extensão da estenose, da oclusão e da circulação colateral, com a vantagem da melhor caracterização das variações anatômicas ( Fig. 5 ), das bandas fibróticas, dos remanescentes embriológicos, e dos diagnósticos diferenciais pela RM. Embora invasiva, a angiografia digital é, tradicionalmente, o método padrão-ouro. 38 39 Além disso, valores normais de manometria favorecem o diagnóstico de SAAP, 40 embora alguns trabalhos 39 40 41 relatem não ser incomum a associação entre SCCE e SAAP.

Fig. 5.

Fig. 5

Síndrome do aprisionamento da artéria poplítea em um homem de 23 anos, não atleta, que se queixava de dores nas pernas e cãibras durante os treinos de corrida. Ressonância magnética axial ponderada em T1 ( A, B e C ), angiotomografia computadorizada axial ( D, E ), e angiorressonância magnética tridimensional ( F ). A compressão vascular nesse caso ocorreu devido à origem superior da cabeça lateral do gastrocnêmio (seta grossa em A , B e C ), causando estenose (seta fina em D e f ) e oclusão do fluxo distal (cabeça de seta em E e F ). Ao contrário desse caso, variantes do gastrocnêmio medial são mais comuns.

A endofibrose da artéria ilíaca externa é afecção rara que deve ser lembrada principalmente no caso de atletas de resistência (ciclistas, triatletas e fundistas, por exemplo) com dor na perna relacionada ao exercício, sem diagnóstico definido, mesmo após ampla investigação etiológica com exames subsidiários. 37 41

Tratamento

O tratamento pode ser cirúrgico ou não cirúrgico. As opções não operatórias podem ser tentadas antes da cirurgia, e incluem gelo, anti-inflamatórios, alongamento, fisioterapia, modificação do calçado, e, mais recentemente, modificação da marcha em corredores que aterrissam com o retropé, no caso de SCCE anterior. Em não atletas, a modificação da atividade, e a redução da intensidade e da duração também são opções. O uso de injeções de toxina botulínica nos compartimentos foi capaz de reduzir a pressão compartimental em 50% por até 9 meses; 42 no entanto, o efeito colateral mais frequente foi a redução da força muscular. A maioria dos tratamentos conservadores não é eficaz, pois a recidiva dos sintomas é frequente. 3

O tratamento cirúrgico com fasciotomia seguido de reabilitação é a opção com melhores resultados na população em geral, com aproximadamente 80% dos pacientes retornando ao desempenho inicial antes dos sintomas. 9 A liberação cirúrgica dos compartimentos pode ser feita por fasciotomia tradicional, minimamente invasiva ou endoscópica. Deve-se tomar cuidado com o nervo fibular superficial quando ele perfura a fáscia muscular e se exterioriza do compartimento lateral, cerca de 10 cm cranialmente ao maléolo lateral. Recorrências estão relacionadas à liberação incompleta, ao diagnóstico incorreto, às alterações fibrocicatriciais excessivas, ou à reabilitação inadequada. 3

Novas técnicas cirúrgicas incluem fasciotomia guiada por ultrassom, fasciotomia térmica, e liberação cirúrgica com transiluminação ou orientação endoluminal. 3 9

Considerações Finais

O diagnóstico da SCCE é de exclusão comum, e a síndrome é subdiagnosticada no contexto de dor na perna relacionada ao exercício. Embora a manometria por agulha ainda seja o método padrão-ouro na literatura médica, o equipamento com agulha é pouco disponível no Brasil, o método apresenta diversas limitações, e tem, portanto, seu uso questionado por alguns autores. 21 22 A realização da RM com protocolo específico, incluindo sequências pós-esforço, é uma excelente opção não invasiva à manometria por agulha no diagnóstico da SCCE, além de ser a melhor opção para a exclusão dos diagnósticos diferenciais.


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