不同方法測量尺骨變異的對比研究

孫 成，步建立，王江濤，錢宇航，尹 豫，車建偉(中國人民解放軍白求恩國際和平醫(yī)院骨二科，河北 石家莊 050082)

·論 著·

不同方法測量尺骨變異的對比研究

孫 成，步建立*，王江濤，錢宇航，尹 豫，車建偉
(中國人民解放軍白求恩國際和平醫(yī)院骨二科，河北 石家莊 050082)

目的比較X線、CT、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)測量尺骨變異(ulnar variance,UV)的可靠性和一致性。方法 招募32例志愿者均行雙腕后前位X線、側(cè)位X線、CT及MRI檢查，分別應(yīng)用后前位X線平片、側(cè)位X線片、冠狀位CT多平面重建、矢狀位CT多平面重建、CT三維重建、冠狀位MRI(骨-骨)、冠狀位MRI(軟骨-軟骨)測量其UV。采用多組比較的秩和檢驗比較同一測量者使用7種方法測量UV的差異，以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(Intraclass correlation coefficient,ICC)評估7種方法的可靠性，以Bland-Altman圖評估測量的一致性。結(jié)果 同一測量者使用7種方法測量UV的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。7種方法測量UV均具有較高的測量者內(nèi)ICC及測量者間ICC，其中CT三維重建法的測量者內(nèi)ICC及測量者間ICC最高、一致性最好。結(jié)論后前位X線片、側(cè)位X線片、冠狀位CT多平面重建、矢狀位CT多平面重建、CT三維重建、冠狀位MRI(軟骨-軟骨)和MRI(骨-骨)均可用于測量UV，其中CT三維重建法測量UV的可靠性最好、一致性最高，較其他6種方法測量UV更精確。

尺骨；遺傳變異；磁共振成像

尺骨變異(ulnar variance, UV)是指尺骨遠(yuǎn)端相對于橈骨遠(yuǎn)端的長度關(guān)系。尺骨撞擊綜合征[1-2]、三角纖維軟骨復(fù)合體[3]損傷與尺骨正變異有關(guān)。腕關(guān)節(jié)不穩(wěn)[4]、舟骨骨折、舟骨骨不連[5-7]及月骨缺血性壞死[8]與尺骨負(fù)變異有關(guān)。UV可作為評估橈骨遠(yuǎn)端骨折預(yù)后[9]、蓋氏骨折內(nèi)固定術(shù)后下尺橈關(guān)節(jié)不穩(wěn)[10]及預(yù)測橈骨小頭人工假體合適程度的[11]的指標(biāo)，可見精確測量UV具有重要的臨床意義。目前哪種方法測量UV更好尚不明確。本研究旨在通過比較X線、CT、磁共振成像(magnetic resonance imaging ，MRI)測量UV的可靠性和一致性，為腕部疾病的診治及預(yù)后的評估提供更精確的數(shù)據(jù)支持，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 研究對象 招募32例志愿者(64例腕關(guān)節(jié))作為受試者。均為男性，年齡18～25歲，平均(20.8±2.5)歲。

1.2 檢查方法 所有的受試者均行雙腕部后前位X線片、側(cè)位片X線片、CT及MRI檢查。腕部后前位X線片球管中心射線對準(zhǔn)在橈、尺骨莖突連線的中點。側(cè)位X線片球管中心射線對準(zhǔn)手舟骨遠(yuǎn)極。CT檢查應(yīng)用日本東芝公司生產(chǎn)的320層動態(tài)容積CT掃描儀，腕關(guān)節(jié)處于中立位；額定電壓120 kV，電流100 mA,掃描時間1.0 s；掃描參數(shù)：掃描層厚0.5 mm，掃描范圍 160 mm，掃描視野(Field of view,FOV)240 mm；掃描結(jié)束后，將容積數(shù)據(jù)傳送工作站，進行冠狀位、矢狀位多平面重建，重建層厚0.5 mm，層間距0.3 mm；利用CT骨窗的掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式存盤，導(dǎo)入Mimics17.0軟件，通過閾值分割、區(qū)域增長、編輯蒙板構(gòu)建尺橈骨遠(yuǎn)端三維模型。腕部MRI檢查應(yīng)用GE Signa HDxT 3.0T超導(dǎo)磁共振掃描儀；采用腕關(guān)節(jié)表面線圈，俯臥位，前臂向前方伸直，手掌向下，橈腕關(guān)節(jié)位于表面線圈中心；行冠狀位掃描，掃描序列為抑脂的三維擾相梯度回波序列T1加權(quán)像(three dimension fat saturation spoiled gradient echo T1weighted image,3D-FSPGR-T1W)；掃描參數(shù)：反轉(zhuǎn)時間(TR)780 ms,回波時間(TE)28 ms，層厚3 mm，矩陣256×256，F(xiàn)OV12 mm×12 mm，重建層厚2 mm，層間厚1.5 mm。所采集圖像數(shù)據(jù)經(jīng)后處理工作站行多平面重建。

1.3 測量方法

1.3.1 后前位X線片 采用垂直線法[12]測量UV，即通過橈骨遠(yuǎn)端尺側(cè)緣的軟骨下硬化線作垂直于橈骨長軸的垂線,再通過尺骨頭最遠(yuǎn)端皮質(zhì)邊緣作垂直于橈骨長軸的垂線,上述2條垂線之間的距離即為UV(圖1)。

1.3.2 側(cè)位X線片 首先通過橈骨遠(yuǎn)端月骨平面硬化線的最低點作垂直于橈骨長軸的垂線，其次通過尺骨頭最遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面的皮質(zhì)邊緣作垂直于橈骨長軸的垂線,上述2條垂線之間的距離即為UV[13](圖2)。

1.3.3 冠狀位及矢狀位CT多平面重建 冠狀位及矢狀位CT多平面重建測量UV時橈骨遠(yuǎn)端尺側(cè)緣最近端的關(guān)節(jié)面及尺骨頭最遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)面不能同時出現(xiàn)在同一個掃描層面上，研究者先在一個掃描層面上確定橈骨遠(yuǎn)端尺側(cè)緣最近的關(guān)節(jié)面，作垂直于橈骨長軸的垂線，再轉(zhuǎn)動掃描器，在另一掃描層面尋找尺骨頭最遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)面，作垂直于橈骨長軸的垂線，上述2條垂線之間的距離即為UV(圖3，4)。

1.3.4 CT三維重建 通過尺骨頭最遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)面作垂直于橈骨縱軸的平面與通過月骨窩的掌側(cè)緣和背側(cè)緣中點作垂直與橈骨縱軸的平面，上述2個平面的距離即為UV[14](圖5)。

1.3.5 冠狀位MRI 取橈尺關(guān)節(jié)中間層為標(biāo)準(zhǔn)，采用垂直線法測量UV(圖6，7)。MRI測量UV時分為尺橈骨遠(yuǎn)端包含軟骨的關(guān)節(jié)面和不包含軟骨的關(guān)節(jié)面測量，即MRI(軟骨-軟骨)和MRI(骨-骨)。

1.4 觀察指標(biāo) 所有的UV均由2名研究者在不了解受試者基本情況的前提下進行測量。研究者1先采用7種方法測量UV，研究者2在不了解研究者1測量結(jié)果的情況下，應(yīng)用相同的方法再次測量，以此計算測量者間的可靠性。研究者1在2周后采用同樣的方法進行重復(fù)測量，并不參考前次的測量結(jié)果，以此計算測量者內(nèi)的可靠性。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 19.0和MedCalc 11.4軟件處理[15]。計量資料以中位數(shù)(四分位數(shù)間距)表示，采用多組比較的秩和檢驗評價7種方法測量UV的差異；應(yīng)用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficients, ICC)評價7種測量方法及2名研究者測量結(jié)果的可靠性。采用Bland-Altman圖比較2名研究者使用7種測量方法的一致性。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 7種研究方法比較 不論是研究者1、研究者2還是2周后研究者1再次測量，7種方法測量UV的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

表1 同一研究者使用7種方法測量UV比較Table 1 Comparison of UV measurements by one observer with 7 methods (n=64)

2.2 同一研究者7種方法測量UV可靠性比較 其測量者內(nèi)ICC值以CT三維重建法居高為0.998,95%CI為0.997～0.999，見表2。

表2 同一研究者使用7種方法前后測量UV可靠性比較Table 2 Assessment of the intra-rater reliability of UV measurements by one observer with 7 methods (n=64)

2.3 不同研究者間7種方法測量UV可靠性比較 其測量者內(nèi)ICC值以CT三維重建法居高為0.997,95%CI為0.995～0.999，見表3。

表3 不同研究者間使用7種方法測量UV可靠性比較Table 3 Comparison of the inter-rater reliability of UV measurements by different observers with 7 methods (n=64)

2.4 同一研究者及不同研究者間7種方法測量UV一致性比較 同一研究者及不同研究者應(yīng)用7方法測量UV的Bland-Altman圖顯示，CT三維重建法的95%一致性界限最小，均在-1～1 mm范圍內(nèi)，代表差值的均數(shù)基本接近0，表明CT三維重建測量UV的一致最好(圖8，9)。

3 討論

3.1 7種方法測量UV可靠性和一致性的評價 測量工具的可靠性包括測量者間可靠性和測量者內(nèi)可靠性。在統(tǒng)計學(xué)中，應(yīng)用ICC評估不同測量方法和不同的測量者對同一測量結(jié)果的可靠性或一致性。依據(jù)Landis等[16]提出的標(biāo)準(zhǔn)ICC應(yīng)>0.8。Bland-Altman方法是用于評估2種測量一致性的標(biāo)準(zhǔn)方法[17]，一致性界限通過Bland-Altman圖的圖形來反映，能綜合考慮測量過程中的偶然誤差及系統(tǒng)誤差，直觀反映2個測量方法測量結(jié)果的差異性。本研究表明同一研究者使用7種方法測量UV時差異無統(tǒng)計學(xué)意義，且同一研究者2周前后和不同研究者應(yīng)用7種方法測量UV的測量者內(nèi)ICC及測量者間ICC均>0.8，提示7種方法均可用于測量UV，其可靠性均高。其中CT三維重建法的測量者內(nèi)ICC及測量者間ICC最高，基本接近1，95%CI較其他6種方法范圍??；同一研究者2周前后及不同測量者應(yīng)用同種方法測量UV的Bland-Altman圖顯示，CT三維重建法的95%一致性界限最小，均在-1～1 mm范圍內(nèi)，代表差值的均數(shù)實線基本接近0，表明CT三維重建測量UV的可靠性最好、一致性程度最高。

3.2 UV的測量方法

3.2.1 X線片測量法 對于UV測量的早期研究主要集中在腕部后前位X線平片，測量方法包括垂直線法、直線投射法及同心圓法。Steyers等[12]通過對3種測量方法進行對比研究發(fā)現(xiàn)，3種方法的臨床差異非常小，其生物力學(xué)及臨床意義差異無統(tǒng)計學(xué)意義，均可作為測量UV的可靠方法。本研究應(yīng)用垂直線法測UV，此方法相對簡單，具有較高的可靠性。近年，Parker等[13]提出應(yīng)用側(cè)位X線片測量UV，本研究與其報道一致。但應(yīng)用X線平片技術(shù)受限于投射體位、投射角度、前臂的旋轉(zhuǎn)及握力等。橈骨遠(yuǎn)端的解剖角度、掌側(cè)緣和背側(cè)緣均在X線平片可見，測量UV的關(guān)節(jié)平面很難辨別。此外，X線平片不顯示關(guān)節(jié)軟骨，可能影響UV的測量。

3.2.2 CT測量法 目前，國內(nèi)外有關(guān)應(yīng)用冠狀位和矢狀位CT多平面重建測量UV的研究相對較少。本研究應(yīng)用320排動態(tài)容積CT掃描儀較螺旋CT掃描，大大縮短了檢查時間，降低了受試者輻射劑量，明顯減少運動偽影；冠狀位CT多平面重建測量UV的測量者內(nèi)ICC最低，可能與CT冠狀位多平面重建數(shù)據(jù)依據(jù)軸位重建有關(guān)。與Laino等[18]報道一致。雖然動態(tài)容積CT實現(xiàn)了腕關(guān)節(jié)掃描冠狀位、矢狀位和軸位的各向同性和各時同性[19]，但在實際應(yīng)用中可能稍有誤差。用于測量UV的尺橈骨最遠(yuǎn)端不在同一掃描層面上，需轉(zhuǎn)動掃描器尋找尺橈骨最遠(yuǎn)端層面可能存在的視覺誤差較其他方法大。本研究顯示CT三維重建法的可靠性最高、一致最好，可能與以下方面有關(guān)：① 重建尺橈骨遠(yuǎn)端三維模型選用的是最新版本的Mimics 17.0, 該軟件具有自動建模功能，重建三維模型可任意縮放、平移、旋轉(zhuǎn)、平面切割，清楚再現(xiàn)尺橈骨遠(yuǎn)端三維立體形態(tài)，測量UV時更直觀、更精確；②與以往研究將重建模型的最低閾值設(shè)定為226[20]不同，本研究設(shè)定為300，該值的設(shè)定，保證了尺橈骨輪廓邊緣信息的清晰完整，既能避免蜂窩狀空洞和毛刺的形成，又不會顯示過多的軟組織造成模型模糊，引起測量時的誤差；③建立在各個面均與橈骨縱軸方向一致的草圖，橈骨縱軸的精確定位，保證了測量UV結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2.3 MRI測量法 Kadzielski等[21]發(fā)現(xiàn)MRI測量UV不受腕關(guān)節(jié)投射體位的影響。Burns等[22]研究表明MRI測量UV受化學(xué)轉(zhuǎn)移偽像的影響，特別是發(fā)生在軟骨-骨髓腔表面的偽像。本研究、MRI(骨-骨)、MRI(軟骨-軟骨)測量UV的測量者內(nèi)ICC分別為0.928和0.958。較Lanio等[18]報道的高，可能與應(yīng)用3D-FSPGR掃描有關(guān)，該序列連續(xù)薄層掃描，圖像的信噪比高。應(yīng)用3.0T 磁共振3D-FSPGR掃描能使腕關(guān)節(jié)軟骨得到最佳顯示并可清晰地測量其厚度。但MRI采集時間較長，射頻磁場的開關(guān)不可避免地會導(dǎo)致腕關(guān)節(jié)產(chǎn)生輕微的震動，產(chǎn)生移動偽影，導(dǎo)致用于測量UV的腕關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)不清晰，其測量精確性降低。雖然本研究為減少偽像，在線圈中墊上海綿墊，并在尺橈骨中段壓上沙袋，使圖像質(zhì)量有很大提到，但不能保證所有圖像不受其影響。

本研究應(yīng)用后前位X線片、側(cè)位X線片、冠狀位和矢狀位CT多平面重建、CT三維重建、冠狀位MRI(軟骨-軟骨)和MRI(骨-骨)7種方法測量UV，均具有較高的測量者內(nèi)ICC和測量者間ICC，故均可用于測量UV。其中CT三維重建法測量UV的可靠性最好、一致性最高，較其他6種方法測量UV更精確。(本文圖見封三)

[1] Sammer DM,Rizzo M. Ulnar impaction[J]. Hand Clin，2010,26(4):549-557.

[2] Oda T,Wada T,Iba K，et al. Reconstructed animation from four-phase grip MRI of the wrist with ulnar-sided pain[J]. J Hand Surg Eur Vol,2013,38(7):746-750.

[3] Yoshioka H,Tanaka T,Ueno T,et al. Study of ulnar variance with high resolution MRI:correlation with triangular fibrocartilage complex and cartilage of ulnar side of wrist[J]. J Magn Reson Imaging,2007,26(3):714-719.

[4] Czitrom AA,Dobyns JH,Linscheid RL. Ulnar variance in carpal instability[J]. J Hand Surg Am,1987,12(2):205-208.

[5] Ramos-Escalona J,García-Bordes L,Martínez-Galarza P,et al. Ulnar variance and scaphoid fracture[J]. J Hand Surg,2010,35(3):195-197.

[6] Jafari D,Shariatzadeh H,Najd Mazhar FN,et al. Ulnar variance in scaphoid nonunion[J]. Arch Iran Med,2013,16(5):301-302.

[7] Lirola-Palmero S，Salv-Coll G,Terrades-Cladera FJ. Analysis of ulnar variance as a risk factor for developing scaphoid non-union[J]. Rev Esp Cir Ortop Traumatol,2015,59(3):150-156.

[8] Afshar A,Aminzadeh-Gohari A,Yekta Z. The association of Kienbock's disease and ulnar variance in the Iranian population[J]. J Hand Surg Eur Vol,2013,38(5):496-499.

[9] Mackemey PJ, McQueen MM,Elton R. Prediction of instability in distal radial fractures[J]. J Bone Joint Surg Am,2006,88(9):1944-1951.

[10] Takemoto R,Sugi M,Immerman I,et al. Ulnar variance as a predictor of persistent instability following Galeazzi fracture-dislocations[J]. J Orthop Traumatol,2014,15(1):41-46.

[11] Moon JG,Hong JH,Bither N,et al. Can ulnar variance be used to detect overstuffing after radial head arthroplasty?[J]. Clin Orthop Relat Res,2014,472(2):727-731.

[12] Steyers CM,Blair WF. Measuring ulnar variance:a comparison of techniques[J]. J Hand Surg Am,1988,14(4):607-612.

[13] Parker AS,Nguyen M,Minard CG,et al. Measurement of ulnar variance from the lateral radiograph:a comparison of techniques[J]. J Hand Surg Am,2014,39(6):1114-1121.

[14] Kawanishi Y,Moritomo H,Omori S,et al. A comparison of 3-D computed tomography versus 2-D radiography measurements of ulnar variance and ulnolunate distance during forearm rotation[J]. J Hand Surg Eur Vol,2014,39 (5):526-532.

[15] Bland JM,Altman DG. Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement[J]. Lancet,1986,1(8476):307-310.

[16] Landis JR,Koch GG. The measurement of observer agreement for categorical data[J]. Biometrics,1977,33(1):159-174.

[17] Ludbrook J. Confidence in Altman-Bland plots:a critical review of the method of differences[J]. Clin Exp Pharmacol Physiol,2010,37(2):143-149.

[18] Laino DK,Petchprapa CN,Lee SK. Ulnar variance:correlation of plain radiographs,computed tomography,and magnetic resonance imaging with anatomic dissection[J]. J Hand Surg Am,2012,37(1):90-97.

[19] 張永順，蘇勤，杜昱平，等.動態(tài)容積CT的技術(shù)特點及臨床應(yīng)用[J].白求恩軍醫(yī)學(xué)院學(xué)報,2012,10(3):238-239,封4.

[20] Tang JB,Xu J,Xie RG. Scaphoid and lunate movement in different ranges of carpal radioulnar deviation[J]. J Hand Surgery,2011,36(1):25-30.

[21] Kadzielski J,Qureshi A,Han R,et al. Compared with magnetic resonance imaging,radiographs underestimate the magnitude of negative ulna variance[J]. Am J Orthop(Belle Mead NJ),2014,43(3):128-131.

[22] Burns JE,Tanaka T,Ueno T,et al. Pitfalls that may mimic injuries of the triangular fibrocartilage and proximal intrinsic wrist ligaments at MR imaging[J]. Radiographics,2011,31(1):63-78.

(本文編輯：許卓文)

Comparative study of ulnar variance measurements by different methods

SUN Cheng, BU Jian-li*, WANG Jiang-tao,QIAN Yu-hang, YIN Yu, CHE Jian-wei
(TheSecondDepartmentofOrthopaedics,ChinesePLABethuneInternationalPeaceHospital,Shijiazhuang050082,China)

Objective To compare the agreement and reliability of ulnar variance measurements on radiograph, computed tomography(CT), magnetic resonance imaging(MRI). Methods Thirty-two volunteers who underwent wrists posteroanterior and lateral X-ray, X-ray, CT and MRI were recruited. The differences in ulnar variance measured with different methods were evaluated with Kruskal-WallisHanalysis of variances. Intraclass correlation coefficient(ICC) was used to assess the repeatability of seven methods, and agreement between raters and methods were compared using Bland-Altman plots. Results There was no significant difference in ulnar variance measured by seven methods(P>0.05). Inter-rater and intra-rater ICC were both using excellently in all 7 methods. The CT three-dimensional reconstruction was outstanding in reliability and agreement. Conclusion PA radiography, lateral radiography, coronal CT multiplanar reconstruction, sagittal CT multiplanar reconstruction, CT three-dimensional reconstruction, coronal MRI(bone-bone)and coronal MRI(cartilage-cartilage), all the methods mentioned above could be used in measuring the UV. CT 3D reconstruction method was the most reliable and consistent method for measuring UV, which was more accurate than other 6 methods for measuring UV.

ulna; genetic variation; magnetic resonance imaging

2017-02-24；

2017-03-30

孫成(1990-)，男，安徽宿州人，中國人民解放軍白求恩國際和平醫(yī)院醫(yī)師，醫(yī)學(xué)碩士，從事骨外科疾病診治研究。

*通訊作者。E-mail:doctorbjl@sina.com。

R323.71

A

1007-3205(2017)07-0774-06

10.3969/j.issn.1007-3205.2017.07.007