We investigated the current status of imaging studies for pediatric blunt cervical spine injury, and applied 3 clinical decision rules to children with blunt trauma of the head or neck in a pediatric emergency center in Korea. The rules included National Emergency X-Radiography Utilization Study (NEXUS) criteria, Canadian Cervical Spine Rule, and Pediatric Emergency Care Applied Research Network risk factors.
This was a retrospective study conducted on 399 children aged 15 years or younger who visited the center after the blunt trauma, and underwent cervical spine radiographs from January 2020 through December 2021. We examined the clinical characteristics per age groups (0-1, 2-5, 6-12, and 13-15 years). Using the 3 rules, we selected children with a potential need for imaging studies (PNI). For this purpose, we analyzed the absence of low-risk variables and the presence of high-risk variables. Predictive performances of the rules were measured for the imaging-confirmed cervical spine injury.
The study population (n = 399) had a median age of 5.0 years (interquartile range, 2.0-9.0) and a 64.2% boys’ proportion. Fall (36.6%) was the most common injury mechanism. Two children had the cervical spine injuries. As per NEXUS criteria, Canadian Cervical Spine Rule, and Pediatric Emergency Care Applied Research Network risk factors, 72 (18.0%), 289 (72.4%), and 74 children (18.5%) were classified as those with PNI, respectively. Resultantly, 291 children (72.9%) were classified as having PNI whereas the other 108 (27.1%) were deemed to undergo unnecessary imaging. The 3 rules had nearly 100% sensitivity and negative predictive value, except a 50% sensitivity of NEXUS criteria.
Imaging studies can be minimized for children with blunt trauma of the head or neck who are deemed without PNI per the 3 current clinical decision rules. More elaborate criteria are needed to make a timely diagnosis.
2021년 한국 질병관리청이 발표한“2020 손상 유형 및 원인 통계”에 따르면, 취학 전 손상 부위 중 두경부가 75.9%였다
경추손상 시 영상검사 시행 여부를 결정하기 위한 임상 의사결정규칙(규칙[clinical decision rule])으로, National Emergency X-Radiography Utilization Study (NEXUS) 기준 및 Canadian Cervical Spine Rule (CCR)이 대표적이다(
한국에서는 경추손상 소아환자에 대한 진료 현황 및 규칙 적용 결과에 대한 연구가 부족하다. 이에 본 저자는 두경부 무딘 손상으로 응급실을 방문한 환자군의 특성, 영상 검사 빈도, 경추손상 빈도를 분석하고자 했다. 또한, 세 규칙을 후향적으로 적용하여 유용성을 확인하고, 불필요한 영상검사의 빈도를 분석했다.
2020년 1월 1일-2021년 12월 31일에 본원 소아전문응급의료센터를 방문한 15세 이하 환자를 대상으로 했다. 본 센터에 연간 약 33,000명이 방문하지만, 연구기간에는 코로나바이러스병-19 범유행으로 연간 약 15,000명이 방문했다. 이 중 국가응급환자진료정보망에서 추출한 외상 환자 중, 두경부 외상 관련 진단(S100.0-109.9)을 가지면서 무딘 손상으로 경추 일반방사선영상(일반영상)을 시행한 환자를 분석했다. 무딘 손상 외 기전(예: 관통상 및 화상), 손상과 무관한 검사, 규칙 적용에 필요한 정보가 부족한 경우는 제외했다. 의무기록에서 연구대상자의 나이 및 나이대(영아기[0-1세], 학령전기[2-5세], 학령기[6-12세], 청소년기[13-15세]), 성별, 손상기전, 컴퓨터단층촬영 및 자기공명영상 시행 여부 및 경추손상 유무, 입원 여부를 확인했다.
세 규칙의 각 변수가 개별 환자에 해당하는지 검토했다. 이 과정에서 규칙의 본래 목적과 달리, “잠재적으로 영상 검사가 필요한 환자”의 빈도를 분석하고자 했다. 이를 위해, NEXUS 기준 및 CCR의 저 위험변수를 만족하지 않거나(예: NEXUS 기준에서“통증으로 초점을 흐리는 손상의 부재[absence of painful distracting injury]”를 해당 손상 존재로 치환) 고 위험변수를 만족하는 경우를 분석했다. 이를 종합하여, 각 규칙에서 저 위험변수 불만족 또는 고 위험변수 만족에 해당하는 경우를“잠재적으로 영상검사가 필요한 환자”로 정의했다. CCR에서“65세 이상”은 본 연구에 해당하지 않으므로, 이를 제외하고 분석했다. 세 규칙의 민감도, 특이도, 음성예측도, 양성예측도, 정확도를 계산했으며, Rex Software (version 3.6.0; Rexsoft, Seoul, Korea)로 나이의 중앙값 및 사분위수를 확인하고 각 변수의 빈도를 분석했다.
본 연구는 순천향대학교 천안병원 임상연구 윤리심의위원회의 승인을 받았고, 후향적 의무기록 연구로 동의서는 면제됐다(IRB no. SCHCA 2022-08-054).
연구기간에 본원을 방문한 15세 이하 외상 환자 11,422명 중, 두경부 외상 환자는 6,572명(57.5%)이었고 경추 일반영상을 시행한 환자는 399명(3.5%)이었다(
규칙의 각 변수가 개별 환자에 해당하는지 검토한 결과, NEXUS 기준에서“통증으로 초점을 흐리는 손상”이 9.0%로 가장 흔했다(
세 규칙의 경추손상 환자 2명에 대한 민감도 및 음성예측도를 비교한 결과, NEXUS 기준의 민감도가 50%인 것을 제외하면 모두 100%에 가까운 민감도 및 음성예측도를 보였다(
컴퓨터단층촬영을 시행한 16명 중 경추손상이 확인된 환자는 2명으로, 모두 경추 골절 및 탈구였다(
2명의 경추손상 환자는 모두 낙상으로 인한 경추 골절 및 탈구로 진단됐다. 6세 남자는 집라인을 타다가 떨어지며 뒤통수를 부딪친 후 발생한 목통증으로 방문했다. 당시 “경추 정중선 압통”을 보이지 않아서, NEXUS 기준에 따르면 영상검사가 필요 없었다. 반면, CCR 적용 시“위험한 손상기전(1 m 이상 추락)”에, PECARN 위험인자 적용 시“목통증”에 각각 해당하여, “잠재적으로 영상검사가 필요한 환자”로 분류됐다. 일반영상에서 정상 소견을 보여 귀가했다가 3일 후 목통증이 지속하여 외래를 방문했고, 당시“경추 정중선 압통”이 처음 확인됐으며 컴퓨터단층촬영 결과 경추 4번 골절 및 탈구를 보였다. 14세 남자는 재주넘기를 하다가 머리부터 떨어진 후 목이 앞으로 꺾여 발생한 통증 및 팔의 감각이상으로 방문했고, 세 규칙 모두에 따른“잠재적으로 영상검사가 필요한 환자”였다. NEXUS 기준에서 팔의 감각이상은“국소 신경학적 결손의 부재(absence of focal neurologic deficit)”를 만족하지 않으므로, 영상검사가 필요했다. CCR에서“위험한 손상기전”및“팔다리 감각이상”, PECARN 규칙에서는 “목통증”및“국소 신경학적 검사”의 이상 소견에 각각 해당했다. 일반영상 및 컴퓨터단층촬영에서 경추 5-6번의 탈구가 확인됐고 입원 후 시행한 자기공명영상에서 경추 3번 및 5번 골절을 추가로 진단했다.
두경부 무딘 손상에서 불필요한 영상검사를 줄이기 위한 NEXUS 기준 및 CCR은 모두 소아에 적용하기에 적절치 않으며, 소아 대상으로 제시된 PECARN 위험인자는 아직 타당도 평가가 충분히 이뤄지지 않았다. 이에 본 연구는 소아응급환자의 가장 흔한 외상 부위인 두경부에서 경추손상을 배제하기 위해 시행되는 응급진료 현황 및 불필요한 영상검사 시행 빈도를 확인하고, 상기 규칙을 적용하여 그 유용성을 확인하고자 했다.
본 연구에서 경추손상으로 최종 진단된 환자는 2명(0.5%)이었는데, 이전 연구에서도 0.5%-3%였다
각 규칙을 연구대상자에게 적용했을 때 많이 해당된 변수를 빈도순으로 2개씩 나열하면, NEXUS 기준은“통증으로 초점을 흐리는 손상”및“경추 정중선 압통”, CCR에서는“위험한 손상기전”만족 및“지연성 목통증”의 불만족(즉 초기에 시작한 통증), PECARN 위험인자에서는 “목통증”및“국소 신경학적 검사”의 이상이었다. 이는 Phillips 등
PECARN 위험인자의 민감도 및 특이도는 각각 98% 및 26%로 알려졌고, 이를 적용하면 불필요한 경추 고정 및 영상검사를 25% 이상 줄일 수 있다
본 연구에서 컴퓨터단층촬영 시행 빈도가 4.0%에 불과한 점에는 소아환자에서 진정 필요성 또는 방사선위해 가능성이 부담으로 작용한 것 같고, 이는 다른 연구와 일맥 상통한다
NEXUS 기준의 민감도 및 특이도는 각각 99.6% 및 12.9%, CCR은 각각 100% 및 42.5%으로 알려졌다
두경부 외상 소아환자에서 불필요한 영상검사를 줄이기 위한 규칙을 엄격히 적용하기가 현실적으로 어렵다. 이 때문에 의사의 개별적 판단에 따라 영상검사를 더 자주 시행함으로써, 불필요한 방사선위해, 진정, 의료비 상승을 초래할 수 있다. 실제로, 응급실에서 상기 규칙에 따라 영상 검사가 필요없다고 판단된 경우에도 영상검사를 시행하는 경향을 보인다
본 연구는 후향적 단일기관 연구로, 경추손상이 드물어 이 손상의 특성을 분석하기 어려웠고, 진단이 누락되거나 기록이 불충분하여 손상 기전 또는 영상검사를 시행한 근거를 판단하기 애매한 경우가 있었다. 이에 따라 각 변수의 해당 여부를 잘못 판단했다면, 이 잘못된 판단이 규칙의 경추손상에 대한 예측성적(예: 민감도)에 영향을 미쳤을 수 있다.
응급실에서 경추손상 관련 영상검사 시행을 결정하기 위한 세 규칙에 따라 공통으로 검사가 필요 없다면, 불필요한 검사를 자제해야 한다. 또한 추가 연구를 통해 어린 소아의 특성을 반영하는 방향으로 규칙을 개선해야 할 것이다.
모든 저자는 이 논문과 관련된 이해관계가 없음.
모든 저자는 이 논문과 관련된 재정지원을 받지 않았음.
Flowchart for the selection of study population. EMR: electronic medical record.
Three clinical decision rules
NEXUS |
CCR |
PECARN |
|
---|---|---|---|
Absence of midline cervical tenderness | High-risk | Altered mental status | |
Absence of focal neurologic deficit | Age ≥ 65 y | Focal neurologic examination | |
Normal level of alertness and consciousness | Dangerous mechanism of injury | Neck pain | |
Paresthesia in the extremities | Torticollis | ||
No evidence of intoxication | Low-risk | High-risk motor vehicle crash | |
Absence of painful distracting injury | Simple rear-end motor vehicle crashes | Substantial torso injury | |
Patient able to sit up in the emergency department | Predisposing condition associated with cervical spine injury | ||
Patient ambulatory at any time | |||
Delayed onset of neck pain | Diving | ||
Absence of midline cervical tenderness | |||
Low-risk | |||
Can rotate neck 45° to the left and to the right? |
Plain radiography can be safely avoided in patients who meet all 5 criteria.
Plain radiography can be safely avoided in patients who meet low-risk criteria and no high-risk criteria, and can actively rotate their necks.
Having ≥ 1 factors was 98% sensitive and 26% specific for cervical spine injury without specific indications for imaging studies.
Regardless of pain.
NEXUS: National Emergency X-Radiography Utilization Study, CCR: Canadian Cervical Spine Rule, PECARN: Pediatric Emergency Care Applied Research Network.
Characteristics of children with blunt neck trauma by age groups (N = 399)
Category | Total (N = 399) | Infants (N = 49) | Preschoolers (N = 160) | Schoolers (N = 145) | Teenagers (N = 45) | |
---|---|---|---|---|---|---|
Boys | 256 (64.2) | 31 (63.3) | 96 (60.0) | 93 (64.1) | 36 (80.0) | |
Injury mechanism | ||||||
Fall | 146 (36.6) | 31 (63.3) | 72 (45.0) | 37 (25.5) | 6 (13.3) | |
Passenger car accident | 98 (24.6) | 12 (24.5) | 48 (30.0) | 31 (21.4) | 7 (15.6) | |
Collision with structures | 73 (18.3) | 3 (6.1) | 18 (11.3) | 36 (24.8) | 16 (35.6) | |
Pedestrian/bicycle versus car | 42 (10.5) | 1 (2.0) | 7 (4.4) | 25 (17.2) | 9 (20.0) | |
Slip down | 30 (7.5) | 1 (2.0) | 8 (5.0) | 15 (10.3) | 6 (13.3) | |
Rolling | 10 (2.5) | 1 (2.0) | 7 (4.4) | 1 (0.7) | 1 (2.2) | |
Computed tomoraphy | 16 (4.0) | 0 (0) | 6 (3.8) | 5 (3.4) | 5 (11.1) | |
Hospitalization | 19 (4.8) | 2 (4.1) | 5 (3.1) | 9 (6.2) | 3 (6.7) | |
Cervical spine injury | 2 (0.5) | 0 (0) | 0 (0) | 1 (0.7) | 1 (2.2) |
Values are expressed as numbers (%).
Application of 3 clinical decision rules to select children with a potential need for imaging studies
Criteria | Variable | Total (N = 399) |
---|---|---|
NEXUS | 36 (9.0) | |
26 (6.5) | ||
6 (1.5) | ||
6 (1.5) | ||
2 (0.5) | ||
Having at least 1 variable | 72 (18.0) | |
CCR, high-risk (+) |
Dangerous mechanism of injury | 184 (46.1) |
Paresthesia in the extremities | 2 (0.5) | |
Having at least 1 variable | 198 (49.6) | |
Low-risk (-) | 68 (17.0) | |
62 (15.5) | ||
26 (6.5) | ||
12 (3.0) | ||
8 (2.0) | ||
Low-risk (-) | Unable to rotate neck 45。to the left and to the right? | 13 (3.3) |
Having at least 1 variable | 289 (72.4) | |
PECARN | Neck pain | 63 (15.8) |
Focal neurologic examination | 6 (1.5) | |
Altered mental status | 5 (1.3) | |
Substantial torso injury | 5 (1.3) | |
High-risk motor vehicle crash | 2 (0.5) | |
Torticollis | 0 (0) | |
Predisposing condition associated with cervical spine injury | 0 (0) | |
Diving | 0 (0) | |
Having at least 1 variable | 74 (18.5) |
Values are expressed as numbers (%).
The table was intended to be used for selecting children with a potential need for imaging studies. For this purpose, we listed numbers (%) of the absence of low-risk variables (e.g., “delayed onset of neck pain” of CCR) and the presence of high-risk variables (e.g., “dangerous mechanism of injury” of CCR).
Of high-risk variables, “age ≥ 65 years” was omitted due to inapplicability to this study.
NEXUS: National Emergency X-Radiography Utilization Study, CCR: Canadian Cervical Spine Rule, PECARN: Pediatric Emergency Care Applied Research Network.
Summary of application of 3 clinical decision rules
Rules | Positivity |
No. (%) | CT (N = 16) | CSI (N = 2) |
---|---|---|---|---|
NEXUS | + | 72 (18.0) | 7 | 1 |
- | 327 (82.0) | 9 | 1 | |
CCR | + | 289 (72.4) | 16 | 2 |
- | 110 (27.6) | 0 | ||
PECARN | + | 74 (18.5) | 16 | 2 |
- | 325 (81.5) | 0 | ||
At least 1 rule |
+ | 291 (72.9) | 16 | 1 |
All rules |
- | 108 (27.1) | 0 | 0 |
Absence of low-risk variables or presence of high-risk variables.
With a potential need for imaging studies.
Without a need for imaging studies.
CT: computed tomography, CSI: cervical spine injury, NEXUS: National Emergency X-Radiography Utilization Study, CCR: Canadian Cervical Spine Rule, PECARN: Pediatric Emergency Care Applied Research Network.
Accuracy of 3 clinical decision rules
Variable | NEXUS | CCR | PECARN |
---|---|---|---|
Sensitivity | 50.0 | 100 | 100 |
Specificity | 82.1 | 27.7 | 81.9 |
Negative predicted value | 99.7 | 100 | 100 |
Positive predicted value | 1.4 | 0.7 | 2.7 |
Accuracy | 82.0 | 28.1 | 82.0 |
Values are expressed as %.
NEXUS: National Emergency X-Radiography Utilization Study, CCR: Canadian Cervical Spine Rule, PECARN: Pediatric Emergency Care Applied Research Network.
Patient No. | Age, y | Injury mechanism | NEXUS | CCR | PECARN |
---|---|---|---|---|---|
1 | 3 | Contusion | NA | Neck pain | |
2 | 4 | Fall | NA | Neck pain | |
Dangerous mechanism of injury | Substantial torso injury | ||||
3 | 4 | Fall | NA | Neck pain | |
4 | 5 | Passenger car accident | Neck pain | ||
Substantial torso injury | |||||
5 | 5 | Collision with structures | Neck pain | ||
6 | 5 | Fall | NA | Neck pain | |
7 |
6 | Fall | NA | Neck pain | Neck pain |
Dangerous mechanism of injury | |||||
8 | 7 | Passenger car accident | NA | Neck pain | |
Dangerous mechanism of injury | Substantial torso injury | ||||
High risk motor vehicle crash | |||||
9 | 8 | Pedestrian | Neck pain | ||
10 | 11 | Collision with structures | Neck pain | ||
Dangerous mechanism of injury | |||||
11 | 12 | Fall | Altered mental status, | ||
Substantial torso injury | |||||
Dangerous mechanism of injury | Focal neurologic examination | ||||
12 | 13 | Fall | Neck pain | ||
13 | 13 | Collision with structures | NA | Neck pain | |
14 | 13 | Bicycle-car accident | NA | Neck pain | |
Dangerous mechanism of injury | High risk motor vehicle crash | ||||
15 | 14 | Bicycle-car accident | NA | Neck pain | |
Dangerous mechanism of injury | High risk motor vehicle crash | ||||
16 |
14 | Fall | Neck pain | ||
Paresthesia in the extremities | Focal neurologic examination |
Patients with cervical spine injury.
NEXUS: National Emergency X-Radiography Utilization Study, CCR: Canadian Cervical Spine Rule, PECARN: Pediatric Emergency Care Applied Research Network.