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桡骨远端骨折引起的畸形的放射线测量的准确性

介绍
桡骨远端骨折(DRF)是最常见的骨科损伤类型之一,其发病率似乎正在增加,特别是在老年人群中。1传统上,DRF 的诊断和治疗部分基于骨折位移的放射学特征和量化。计算机断层扫描 (CT) 主要用作可疑病例的补充诊断工具,特别是获取有关远端桡骨和/或远端桡尺关节关节内受累的详细信息。2 – 4因此,最初的治疗选择通常基于放射线照片,这也反映在国际上众多临床实践指南(CPG)中。尽管不尽相同,但许多 CPG 建议在治疗决策中包括背侧倾斜和尺骨方差 (UV) 的放射线测量,并建议基准值高于该值时建议进行骨折复位或手术。2 , 3 , 5 – 8为放射线照相测量增加临床价值时的一个固有问题是可靠性,在 DRF 的情况下,可靠性可能会受到观察者变异性、测量方法和前臂定位等因素的影响。9 – 12另一个同样重要但探索较少的方面是测量精度。可以从二维射线照片准确描述 DRF 的三维形态吗?最近的系统评价未能发现关于背/掌倾斜和 UV 准确性的决定性证据。13鉴于放射照相测量在临床决策过程中的广泛使用以及作为 DRF 患者结果的预测因素,有关测量准确性的数据惊人地少,这可能是因为缺乏可接受的参考标准。在实验室环境中,放射立体测量分析 (RSA) 可用于通过量化远端碎片的运动来估计骨折引起的位移的参考标准。

射线照相测量的背侧倾斜和 UV 的准确性仍然不确定,这意味着 DRF 的临床决策和管理可能部分基于不确定的测量结果,需要进一步研究探索该主题。因此,我们设计了一项尸体研究,目的是使用 RSA 作为参考标准来估计放射线测量的骨折引起的背侧倾斜和 UV 畸形的准确性。

材料与方法
根据丹麦健康法第 14 条,区域伦理委员会放弃了伦理批准(项目 ID:S-20180077)。本研究的方法设计以及数据收集、分析和报告均遵循诊断准确性研究报告标准 (STARD) 声明。

标本的制备
放射立体测量分析是一种研究工具,可用于计算两个片段在三维空间中的精确位置。这些片段是由插入骨骼中的小钽标记定义的点矩阵。通过校准盒同时拍摄两张射线照片,并使用 RSA 软件确定片段的空间位置。随后,计算一个节段相对于另一节段的运动(如移位骨折的情况)并报告为平移和旋转。

二十一个新鲜冷冻的人类尸体前臂,在肱骨中部被切断,被连续解冻并符合纳入条件(右 11 个;左 10 个)。通过将尺寸为 0.8 和 1.0 mm 的球形钽珠形式的标记插入两段的非骨折远端半径中,为手臂进行 RSA 分析,远端关节周围段和无线电上方约 4-6 cm 的段-腕关节。两个标记段之间的距离被确定为使得可以在稍后阶段在段之间的大约中间处产生人工断裂。在前六个前臂中,使用弹簧加载活塞(RSA Biomedical AB,Umeaa,瑞典)将标记物注射到松质骨中。在第 7-21 臂中,标记物被放置在预先钻孔的皮质骨中,并用骨蜡固定。标记插入的这种变化允许更受控地放置标记。带有钽标记的未骨折前臂连接到定制的射线可透平台上。将前臂牢固地固定在平台上的木质底座上,一根克氏针(克氏针)从肱骨远端穿过鹰嘴,2-3 根克氏针从尺骨穿过鹰嘴倾斜插入木质底座。图。1)。这种设置允许桡骨在静止的尺骨上旋转。

图像采集
为了尽可能接近广泛接受的射线照相定位和成像程序,应用了以下安装和成像技术。前臂的位置是为了拍摄真正的侧位X光片,前臂处于中立位俯卧旋转状态,肘部弯曲约90°,尺骨朝向平台。中性旋转被定义为在X光照片中,豌豆骨的最掌侧部分叠加在头状骨的掌侧部分和舟状骨之间的间隔的中央三分之一处。

平台下方的槽允许将探测器放置在前臂下方以进行侧位X光检查。对于跨工作台后前位 (PA) X 光片,探测器位于工作台旁边,从而产生物体到探测器的距离。因此,将已知尺寸的校准球放置在手腕上方,并相应地校正紫外线测量。平台的定位使得前臂的纵轴与 RSA 校准笼(单平面笼 43,RSA Biomedical AB,Umeaa,瑞典)的 y 轴平行。

连接到天花板安装管的移动 X 射线装置可同步采集 RSA 图像(MultitomRax 和 MiraMax1,Siemens Healtineers,德国福希海姆)。RSA 图像是在焦点到探测器距离为 140 厘米、管子相对于校准笼成 17° 角度的情况下拍摄的。天花板安装的管用于在焦点到探测器距离 100 厘米处采集射线照片。X 射线照片是在 X 射线束的中心指向桡骨茎突的情况下拍摄的。PA 和侧位 X 光片在 50 kVp 和 2.5 mAs 下采集,RSA 图像在 89 kVp 和 14 mAs 下采集。

从前臂处于中间俯卧位置的非旋转图像开始,对每个前臂拍摄七组 RSA 图像和 X 光片(PA 和侧位)。为了模拟临床实践中偶尔出现的体位变化,在这种情况下,真实的 PA 和侧位 X 光片并不总是可能,重复该过程时,供体臂稍微旋转,即旋后和旋前。使用近端桡骨中的克氏针抵住连接到平台的测角仪,重复该过程,供体臂以估计 5° 的增量旋转(−15°、−10°、−5°、0°、 +5°、+10°、+15°)。负值表示旋后,正值表示旋前。结果,获得了每只手臂的三张旋前、一张中立位和三张旋后X光照片和RSA立体照片。

骨折的产生
第一轮完成后(非骨折图像),前臂从平台上分离,手外科医生顾问创建了具有压缩和背侧角度的人工 DRF。骨折大约在两个标记段之间的中间产生。通过背侧方法进入桡骨。使用克氏针钻削弱桡骨,并使用骨刀进一步破坏皮质骨。在手术过程中,尝试保护包括韧带在内的软组织。包含关节周围远端标记段的远端片段被手动沿近端和背侧方向移位。试图引起大约 10° 的背侧倾斜,这是 CPG 中通常建议用于手术决策的位移程度。2 , 6此后,使用交叉克氏针固定来稳定骨折。将两到三根克氏针沿远近方向穿过骨折部位引入。如果认为有必要对远端碎片进行额外控制,则插入另一根克氏针。试图避免克氏针投射到用于放射线照相测量的解剖标志上。最后,将前臂重新连接到平台上,并如上所述重复 RSA 和射线照相程序。因此,所有前臂均接受了两轮 RSA 和放射线成像,即非骨折和骨折。

骨折引起的畸形
骨折引起的畸形定义为骨折产生引起的倾斜和紫外线的变化,即从未骨折到后来骨折的前臂的射线照相测量值之间的相对差异。

放射线照片
射线照片存储在图片存档和通信系统(GE 医疗保健,伊利诺伊州,美国)中。两名拥有 20 多年经验的观察员,即一名肌肉骨骼放射科医生(“匿名”)和一名手外科医生顾问(“匿名”),以盲法和随机的方式独立测量了背侧倾斜和紫外线。向观察者提交了有关测量技术的详细协议,以最大限度地提高一致性。倾斜被定义为冠状平面中径向关节表面的角度。尺骨方差,即尺骨相对于桡骨的长度,被用作轴向骨折压缩或分离的间接表达(图2)。观察员将测量结果输入电子数据库(REDCap,研究电子数据捕获)。

RSA
出于本研究的目的,将 RSA 计算的骨折变形程度定义为参考标准。通过比较骨折前臂远端节段相对于骨折前同一前臂的位置变化,实现了 RSA 计算的骨折引起的畸形的量化。前臂沿校准笼的 y 轴定位在横向位置。因此,根据RSA坐标系,远端节段绕Z轴(Z r)的旋转是背侧倾斜(负值)和掌侧倾斜(正值)的表达。骨折压缩与远端碎片沿 Y 轴正平移相当(Y t)其中负值表示骨折分离。左臂的倾斜符号值已恢复。所有 RSA 分析均由一位作者 (JJ) 使用 UmRSA 软件系统(7.0,RSA Biomedical AB,Umeaa,瑞典)进行。

资格标准
各个钽标记段被定义为刚体。通过比较两次或多次检查之间的标记配置,可以测试刚体模型是否存在指示不稳定标记的偏差。段内标记的运动表示为刚体平均误差 (ME),并由 RSA 软件计算。为了最大限度地减少不稳定标志物带来的偏差,使用 ME ≤ 0.35 mm 的上限作为资格标准。17此外,由 RSA 软件计算的状况数可作为手臂内标记分散的指示。低条件数表示标记分散良好,其中靠近和/或共同对齐的标记会增加条件数。18建议条件数<300。

统计分析
射线照相和 RSA 骨折引起的畸形以平均值和标准差 (SD) 表示。由条件数描述的空间标记分布表示为平均值和范围。RSA 和放射学估计的骨折引起的畸形之间的一致性进行了评估,并使用带有一致性限制 (LoA) 和 95% 置信区间 (CI) 的 Bland-Altman (BA) 图进行了说明。20 , 21如果p < .05,则结果被认为具有统计显着性。所有统计分析均使用 Stata 第 16 版(StataCorp.2019,德克萨斯州)。

结果
基于 ME 高于 0.35,三个供体臂被排除。必须排除一根供体手臂,因为克氏针叠加在钽标记上,达到了无法进行 RSA 分析的程度。最终队列包括 17 个供体臂,其中 8 个为右臂,9 个为左臂。每个前臂有 7 张 X 光片和 RSA 图像,每轮成像包含 119 组图像,即非骨折和骨折图像。条件编号范围为 34 至 311(表 1)。

骨折引起的畸形的准确性
两位观察者一致认为,与使用 RSA 计算的畸形相比,放射线测量的背侧倾斜和 UV 骨折引起的畸形被低估了。当包括所有前臂旋转角度的图像时,观察者 1 和观察者 2 的平均射线照相测量的骨折引起的倾斜变化分别为 14.3° (SD = 10.6) 和 14.4° (SD = 9.2)(表 2 ))。仅包括非旋转图像的测量值,观察者 1 和观察者 2 的值分别为 12.1° (SD = 10.2) 和 12.7° (SD = 12.8)。通过 RSA 计算得出的相应值为 16.9°,表明射线照相测量的倾斜被低估了 2 到 4° 之间。与 RSA 计算的骨折压缩相比,观察者 1 和观察者 2 的放射线测量的骨折引起的压缩变形分别被低估了 1.4 和 1.5 毫米。

使用 BA LoA 分析,射线照相和 RSA 计算的骨折引起的位移之间的偏差估计均为负,且统计上不同于 0,因此它们支持射线照相测量低估骨折位移的观点。观察者 1 和 2 的骨折诱发倾斜的 X 光照片和 RSA 之间的平均测量差异分别为 -2.5°(95% CI:-4.23 至 -0.82)和 -2.5°(95% CI:-3.9 至 -1.1)(表3)。广泛的 LoA 进一步强调了 X 线照片和 RSA 之间的分歧。观察者 1 和观察者 2 与 RSA 的外部 BA LoA(背侧倾斜)分别为 -23.66 至 18.62 和 -19.67 至 14.73。观察者 1 和观察者 2 的骨折压缩偏差分别为 -1.4 mm(95% CI:-1.64 至 -1.14)和 -1.5 mm(95% CI:-1.79 至 -1.16)。图 3 分别显示了 RSA 相对于观察者 1 和观察者 2 的倾斜和骨折压缩的 Bland-Altman 图,其中包含 LoA、偏差和各自的 95% CI 。

讨论
尽管 RSA 不是可用于测量 DRF 患者倾斜和 UV 的临床工具,但当前研究的结果确实表明需要对 DRF 的放射学特征方法进行严格评估,包括放射学程序和测量方法。

在目前的研究中,与 RSA 计算的骨折变形相比,放射线测量的骨折引起的背侧倾斜和骨折压缩变形被系统性地低估。相比之下,之前有报道称,在射线照片中测量时,倾斜骨折畸形被高估了。计算机断层扫描(CT)骨表面模型被用作参考标准,骨折引起的畸形定义为骨折前臂和对侧未受影响前臂之间的差异。22 , 23使用对侧前臂可能可以解释结果与当前研究中报告的结果相矛盾。我们研究的实验室性质允许在骨折之前和之后使用同一手臂作为自己的对照,从而最大限度地减少对侧肢体之间可能的形态变化的偏差。另一种解释可能是,与二维射线照片相比,三维骨模型中解剖标志的描述和识别可能有所不同。不过,RSA 和 CT 表现出相反结果的发现值得进一步研究,特别是因为 CT 可能用于更复杂的情况,其中骨折的射线照相特征被认为是不够的。

然而,与我们的研究结果一致,上述两项研究都报告说,紫外线作为骨折压缩的一种表现,在射线照片上被低估了。22、23通常在 DRF 中显示的三维多平面畸形可能是导致放射线测量时骨折压缩被低估的主要原因。此前有人提出,背侧角度会给冠状面的紫外线测量带来偏差。24从解剖学上讲,与掌侧相比,远端桡骨的背侧向远端延伸,在矢状面上形成约 12° 的正常掌侧倾斜。25在当前的研究中,测量紫外线时使用了乙状结肠切迹的手掌皮质边缘。然而,当在 PA X 线照片中看到时,远端片段的背侧角度可能会向远端移动桡骨关节表面的掌侧。如果桡骨关节面的掌侧向远端移位,则当测量骨折桡骨和未受影响的尺骨之间的轴向长度的相对差异时,骨折压缩的测量结果可能会被低估。这一观点得到了 Athlani 及其同事的支持,他们发现,与存在背侧畸形的 DRF 患者相比,出现手掌畸形的 DRF 患者组骨折压缩被低估的情况更少。

此外,有人提出,放射照相描绘的乙状结肠切迹掌侧的硬化分界在具有明显背侧成角的骨折中消失,而乙状结肠切迹的背侧被视为硬化分界。26如果这是真的,那么在当前的研究中,可能使用两个不同的标志来测量未骨折和后来骨折的前臂之间的紫外线。在临床上,这表明两个不同的解剖标志可用于量化背侧成角压缩 DRF 骨折复位前后的骨折压缩情况。因此,应谨慎解释使用 UV 间接估计的骨折压缩,特别是在存在明显背侧成角的情况下。

但有人可能会争辩说,考虑到 CPG 中建议的阈值来自放射线测量而不是 CT 或 RSA,系统性低估放射线骨折畸形的临床相关性可能没有什么临床意义。因此,潜在的系统性低估可能被间接纳入指南中。因此,如果存在一种普遍接受的可靠测量方法,那么当前研究中建议的放射线照相测量的系统性低估可能不会具有临床重要性。然而,测量紫外线的技术有多种,如果这些方法的准确性和/或可靠性不同,那么为治疗和结果建立可靠的基准值就会出现问题。

准确性研究的一个关键方面是有效参考标准的可用性。关于手腕放射测量准确性的文献很少,很可能是因为缺乏充分反映事实的参考标准。使用 RSA 作为参考标准是一个限制,因为当前研究中应用的确切方法以前尚未使用过。RSA 已被证明能够以高精度和准确度计算 DRF 的微运动。29基于标记的 RSA 根据由患者标记组成的几何多边形来计算运动。这些标记分散的解剖区域不会影响运动分析。因此,我们推测 RSA 是当前研究中计算骨折引起的畸形的有效工具。尸体模型的使用是一种限制,这可能会损害体内临床环境的普遍性。虽然前臂解冻后没有出现尸僵,但我们不能排除韧带松弛的可能性,这可能会影响前臂旋转时远端桡尺关系。

总之,这项研究证明了在射线照片上准确测量 DRF 位移的困难。当使用RSA计算的骨折引起的畸形作为参考标准时,所有相应的射线照相测量都低估了骨折引起的畸形。因此,量化倾斜和紫外线时最准确、最可靠的方法仍不清楚。需要进一步的研究来提高我们对如何最准确、可靠地量化 DRF 中的位移的理解,并探索各种测量方法之间的差异。
 

发布日期:2024-02-19