不同方法测量尺骨变异的对比研究

孙 成，步建立，王江涛，钱宇航，尹 豫，车建伟(中国人民解放军白求恩国际和平医院骨二科，河北 石家庄 050082)

·论 著·

不同方法测量尺骨变异的对比研究

孙 成，步建立*，王江涛，钱宇航，尹 豫，车建伟
(中国人民解放军白求恩国际和平医院骨二科，河北 石家庄 050082)

目的比较X线、CT、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)测量尺骨变异(ulnar variance,UV)的可靠性和一致性。方法 招募32例志愿者均行双腕后前位X线、侧位X线、CT及MRI检查，分别应用后前位X线平片、侧位X线片、冠状位CT多平面重建、矢状位CT多平面重建、CT三维重建、冠状位MRI(骨-骨)、冠状位MRI(软骨-软骨)测量其UV。采用多组比较的秩和检验比较同一测量者使用7种方法测量UV的差异，以组内相关系数(Intraclass correlation coefficient,ICC)评估7种方法的可靠性，以Bland-Altman图评估测量的一致性。结果 同一测量者使用7种方法测量UV的差异无统计学意义(P>0.05)。7种方法测量UV均具有较高的测量者内ICC及测量者间ICC，其中CT三维重建法的测量者内ICC及测量者间ICC最高、一致性最好。结论后前位X线片、侧位X线片、冠状位CT多平面重建、矢状位CT多平面重建、CT三维重建、冠状位MRI(软骨-软骨)和MRI(骨-骨)均可用于测量UV，其中CT三维重建法测量UV的可靠性最好、一致性最高，较其他6种方法测量UV更精确。

尺骨；遗传变异；磁共振成像

尺骨变异(ulnar variance, UV)是指尺骨远端相对于桡骨远端的长度关系。尺骨撞击综合征[1-2]、三角纤维软骨复合体[3]损伤与尺骨正变异有关。腕关节不稳[4]、舟骨骨折、舟骨骨不连[5-7]及月骨缺血性坏死[8]与尺骨负变异有关。UV可作为评估桡骨远端骨折预后[9]、盖氏骨折内固定术后下尺桡关节不稳[10]及预测桡骨小头人工假体合适程度的[11]的指标，可见精确测量UV具有重要的临床意义。目前哪种方法测量UV更好尚不明确。本研究旨在通过比较X线、CT、磁共振成像(magnetic resonance imaging ，MRI)测量UV的可靠性和一致性，为腕部疾病的诊治及预后的评估提供更精确的数据支持，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 研究对象 招募32例志愿者(64例腕关节)作为受试者。均为男性，年龄18～25岁，平均(20.8±2.5)岁。

1.2 检查方法 所有的受试者均行双腕部后前位X线片、侧位片X线片、CT及MRI检查。腕部后前位X线片球管中心射线对准在桡、尺骨茎突连线的中点。侧位X线片球管中心射线对准手舟骨远极。CT检查应用日本东芝公司生产的320层动态容积CT扫描仪，腕关节处于中立位；额定电压120 kV，电流100 mA,扫描时间1.0 s；扫描参数：扫描层厚0.5 mm，扫描范围 160 mm，扫描视野(Field of view,FOV)240 mm；扫描结束后，将容积数据传送工作站，进行冠状位、矢状位多平面重建，重建层厚0.5 mm，层间距0.3 mm；利用CT骨窗的扫描数据以DICOM格式存盘，导入Mimics17.0软件，通过阈值分割、区域增长、编辑蒙板构建尺桡骨远端三维模型。腕部MRI检查应用GE Signa HDxT 3.0T超导磁共振扫描仪；采用腕关节表面线圈，俯卧位，前臂向前方伸直，手掌向下，桡腕关节位于表面线圈中心；行冠状位扫描，扫描序列为抑脂的三维扰相梯度回波序列T1加权像(three dimension fat saturation spoiled gradient echo T1weighted image,3D-FSPGR-T1W)；扫描参数：反转时间(TR)780 ms,回波时间(TE)28 ms，层厚3 mm，矩阵256×256，FOV12 mm×12 mm，重建层厚2 mm，层间厚1.5 mm。所采集图像数据经后处理工作站行多平面重建。

1.3 测量方法

1.3.1 后前位X线片 采用垂直线法[12]测量UV，即通过桡骨远端尺侧缘的软骨下硬化线作垂直于桡骨长轴的垂线,再通过尺骨头最远端皮质边缘作垂直于桡骨长轴的垂线,上述2条垂线之间的距离即为UV(图1)。

1.3.2 侧位X线片 首先通过桡骨远端月骨平面硬化线的最低点作垂直于桡骨长轴的垂线，其次通过尺骨头最远端关节面的皮质边缘作垂直于桡骨长轴的垂线,上述2条垂线之间的距离即为UV[13](图2)。

1.3.3 冠状位及矢状位CT多平面重建 冠状位及矢状位CT多平面重建测量UV时桡骨远端尺侧缘最近端的关节面及尺骨头最远端的关节面不能同时出现在同一个扫描层面上，研究者先在一个扫描层面上确定桡骨远端尺侧缘最近的关节面，作垂直于桡骨长轴的垂线，再转动扫描器，在另一扫描层面寻找尺骨头最远端的关节面，作垂直于桡骨长轴的垂线，上述2条垂线之间的距离即为UV(图3，4)。

1.3.4 CT三维重建 通过尺骨头最远端的关节面作垂直于桡骨纵轴的平面与通过月骨窝的掌侧缘和背侧缘中点作垂直与桡骨纵轴的平面，上述2个平面的距离即为UV[14](图5)。

1.3.5 冠状位MRI 取桡尺关节中间层为标准，采用垂直线法测量UV(图6，7)。MRI测量UV时分为尺桡骨远端包含软骨的关节面和不包含软骨的关节面测量，即MRI(软骨-软骨)和MRI(骨-骨)。

1.4 观察指标 所有的UV均由2名研究者在不了解受试者基本情况的前提下进行测量。研究者1先采用7种方法测量UV，研究者2在不了解研究者1测量结果的情况下，应用相同的方法再次测量，以此计算测量者间的可靠性。研究者1在2周后采用同样的方法进行重复测量，并不参考前次的测量结果，以此计算测量者内的可靠性。

1.5 统计学方法 应用SPSS 19.0和MedCalc 11.4软件处理[15]。计量资料以中位数(四分位数间距)表示，采用多组比较的秩和检验评价7种方法测量UV的差异；应用组内相关系数(intraclass correlation coefficients, ICC)评价7种测量方法及2名研究者测量结果的可靠性。采用Bland-Altman图比较2名研究者使用7种测量方法的一致性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 7种研究方法比较 不论是研究者1、研究者2还是2周后研究者1再次测量，7种方法测量UV的差异均无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 同一研究者使用7种方法测量UV比较Table 1 Comparison of UV measurements by one observer with 7 methods (n=64)

2.2 同一研究者7种方法测量UV可靠性比较 其测量者内ICC值以CT三维重建法居高为0.998,95%CI为0.997～0.999，见表2。

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

2.3 不同研究者间7种方法测量UV可靠性比较 其测量者内ICC值以CT三维重建法居高为0.997,95%CI为0.995～0.999，见表3。

表3 不同研究者间使用7种方法测量UV可靠性比较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间7种方法测量UV一致性比较 同一研究者及不同研究者应用7方法测量UV的Bland-Altman图显示，CT三维重建法的95%一致性界限最小，均在-1～1 mm范围内，代表差值的均数基本接近0，表明CT三维重建测量UV的一致最好(图8，9)。

3 讨论

3.1 7种方法测量UV可靠性和一致性的评价 测量工具的可靠性包括测量者间可靠性和测量者内可靠性。在统计学中，应用ICC评估不同测量方法和不同的测量者对同一测量结果的可靠性或一致性。依据Landis等[16]提出的标准ICC应>0.8。Bland-Altman方法是用于评估2种测量一致性的标准方法[17]，一致性界限通过Bland-Altman图的图形来反映，能综合考虑测量过程中的偶然误差及系统误差，直观反映2个测量方法测量结果的差异性。本研究表明同一研究者使用7种方法测量UV时差异无统计学意义，且同一研究者2周前后和不同研究者应用7种方法测量UV的测量者内ICC及测量者间ICC均>0.8，提示7种方法均可用于测量UV，其可靠性均高。其中CT三维重建法的测量者内ICC及测量者间ICC最高，基本接近1，95%CI较其他6种方法范围小；同一研究者2周前后及不同测量者应用同种方法测量UV的Bland-Altman图显示，CT三维重建法的95%一致性界限最小，均在-1～1 mm范围内，代表差值的均数实线基本接近0，表明CT三维重建测量UV的可靠性最好、一致性程度最高。

3.2 UV的测量方法

3.2.1 X线片测量法 对于UV测量的早期研究主要集中在腕部后前位X线平片，测量方法包括垂直线法、直线投射法及同心圆法。Steyers等[12]通过对3种测量方法进行对比研究发现，3种方法的临床差异非常小，其生物力学及临床意义差异无统计学意义，均可作为测量UV的可靠方法。本研究应用垂直线法测UV，此方法相对简单，具有较高的可靠性。近年，Parker等[13]提出应用侧位X线片测量UV，本研究与其报道一致。但应用X线平片技术受限于投射体位、投射角度、前臂的旋转及握力等。桡骨远端的解剖角度、掌侧缘和背侧缘均在X线平片可见，测量UV的关节平面很难辨别。此外，X线平片不显示关节软骨，可能影响UV的测量。

3.2.2 CT测量法 目前，国内外有关应用冠状位和矢状位CT多平面重建测量UV的研究相对较少。本研究应用320排动态容积CT扫描仪较螺旋CT扫描，大大缩短了检查时间，降低了受试者辐射剂量，明显减少运动伪影；冠状位CT多平面重建测量UV的测量者内ICC最低，可能与CT冠状位多平面重建数据依据轴位重建有关。与Laino等[18]报道一致。虽然动态容积CT实现了腕关节扫描冠状位、矢状位和轴位的各向同性和各时同性[19]，但在实际应用中可能稍有误差。用于测量UV的尺桡骨最远端不在同一扫描层面上，需转动扫描器寻找尺桡骨最远端层面可能存在的视觉误差较其他方法大。本研究显示CT三维重建法的可靠性最高、一致最好，可能与以下方面有关：① 重建尺桡骨远端三维模型选用的是最新版本的Mimics 17.0, 该软件具有自动建模功能，重建三维模型可任意缩放、平移、旋转、平面切割，清楚再现尺桡骨远端三维立体形态，测量UV时更直观、更精确；②与以往研究将重建模型的最低阈值设定为226[20]不同，本研究设定为300，该值的设定，保证了尺桡骨轮廓边缘信息的清晰完整，既能避免蜂窝状空洞和毛刺的形成，又不会显示过多的软组织造成模型模糊，引起测量时的误差；③建立在各个面均与桡骨纵轴方向一致的草图，桡骨纵轴的精确定位，保证了测量UV结果的准确性。

3.2.3 MRI测量法 Kadzielski等[21]发现MRI测量UV不受腕关节投射体位的影响。Burns等[22]研究表明MRI测量UV受化学转移伪像的影响，特别是发生在软骨-骨髓腔表面的伪像。本研究、MRI(骨-骨)、MRI(软骨-软骨)测量UV的测量者内ICC分别为0.928和0.958。较Lanio等[18]报道的高，可能与应用3D-FSPGR扫描有关，该序列连续薄层扫描，图像的信噪比高。应用3.0T 磁共振3D-FSPGR扫描能使腕关节软骨得到最佳显示并可清晰地测量其厚度。但MRI采集时间较长，射频磁场的开关不可避免地会导致腕关节产生轻微的震动，产生移动伪影，导致用于测量UV的腕关节解剖结构不清晰，其测量精确性降低。虽然本研究为减少伪像，在线圈中垫上海绵垫，并在尺桡骨中段压上沙袋，使图像质量有很大提到，但不能保证所有图像不受其影响。

本研究应用后前位X线片、侧位X线片、冠状位和矢状位CT多平面重建、CT三维重建、冠状位MRI(软骨-软骨)和MRI(骨-骨)7种方法测量UV，均具有较高的测量者内ICC和测量者间ICC，故均可用于测量UV。其中CT三维重建法测量UV的可靠性最好、一致性最高，较其他6种方法测量UV更精确。(本文图见封三)

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(本文编辑：许卓文)

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

孙成(1990-)，男，安徽宿州人，中国人民解放军白求恩国际和平医院医师，医学硕士，从事骨外科疾病诊治研究。

*通讯作者。E-mail:doctorbjl@sina.com。

R323.71

A

1007-3205(2017)07-0774-06

10.3969/j.issn.1007-3205.2017.07.007