超声测量健康志愿者掌指关节软骨的方法及影响因素研究_王曦.pdf

Journal of Chengdu Medical College,2023,Vol.18,No.1成都医学院学报 2023 年第 18 卷第 1 期1网络出版地址：https：/ 超声医学科（成都 610041）；2.中国人民解放军西部战区总医院 超声科（成都 610083）；3.成都市第一人民医院 超声科（成都 610041）【摘要】目的探讨超声测量健康志愿者掌指关节（MCP）软骨的方法和影响因素。方法2021年 11月至2022年 4月在四川大学华西医院共招募 95名健康志愿者为研究对象，采用超声测量其双手掌侧及背侧MCP软骨的厚度、可显示的长度和面积。随机抽取 20名健康志愿者进行一致性评估，比较健康志愿者MCP软骨在背侧-纵断面、背侧-横断面、掌侧-纵断面及掌侧-横断面测量的差异，并与人口学特征参数进行相关性分析。结果超声测量健康志愿者MCP软骨厚度、可显示的长度和面积在不同检查者之间、同一检查者内部均具有良好的一致性（ICC不同检查者=0.7960.869，ICC同一检查者=0.8280.916）。在纳入的健康志愿者中，MCP软骨厚度、可显示的长度和面积在不同手指差异有统计学意义（P 0.05）；掌侧MCP软骨较背侧更厚（P 0.05）。背侧-纵断面较背侧-横断面可显示的MCP软骨长度更长、面积更大（P 0.05）；男性MCP软骨较女性更厚，可显示的长度更长、面积更大（P 0.05）。结论超声检查可显示健康志愿者MCP软骨，其背侧-纵断面为最佳测量位点；性别、手指与测量断面是超声测量健康志愿者MCP软骨的影响因素。【关键词】超声；掌指关节；软骨；影响因素【中图分类号】R445.1【文献标志码】AMethods of Ultrasonic Measurement of Metacarpophalangeal Joint Cartilage in Healthy People and Its Influencing FactorsWang Xi1，2，Qiu Li1，Luo Yu1，3.1.Department of Ultrasound，West China Hospital of Sichuan University，Chengdu 610041，China;2.Department of Ultrasound，General Hospital of Western Theater of Chinese People s Liberation Army，Chengdu 610083，China;3.Department of Ultrasound，Chengdu First People s Hospital，Chengdu 610041，China【Abstract】ObjectiveTo explore the methods of ultrasonic measurement of metacarpophalangeal joint（MCP）cartilage in healthy people and the influencing factors.MethodsA total of 95 healthy volunteers in West China Hospital of Sichuan University were recruited from November 2021 to April 2022.The thickness，displayable length and area of their MCP cartilage at the palmar and dorsal sides of both hands were measured by ultrasonography.Twenty of the recruited healthy volunteers were randomly selected for consistency evaluation.The differences of all the measured values of the MCP cartilages in the dorsal longitudinal，dorsal transverse，palmar longitudinal and palmar transverse sections were compared and analyzed for the correlation with the parameters of demographic characteristics.ResultsThe thickness，displayable length and area of MCP cartilages measured by ultrasonography were of good consistency among different subjects and within the same subject，and the interclass correlation coefficient between subjects and within subjects were（0.796-0.869）and（0.828-0.916），respectively（P0.05）.The measured values of the thickness，displayable length and area of MCP cartilages in different fingers were statistically different （P 0.05）.The thickness of the MCP cartilages at the palmar side were significantly greater than that at the dorsal side *基金项目：国家自然科学基金（No：81971622）通信作者：邱逦Journal of Chengdu Medical College,2023,Vol.18,No.1成都医学院学报 2023 年第 18 卷第 1 期2关节软骨是关节内重要结构，主要功能是降低关节面之间的摩擦，在关节运动过程中充当减震器的作用，由于其内在愈合和修复能力有限，关节退行性病变或各种风湿性疾病均可导致关节软骨的丧失和关节软骨深面骨性损伤，从而引起运动障碍与关节畸形1。关节软骨是肌肉骨骼系统疾病常见的受累部位之一，观察其变化可监测全身软骨疾病的进展2-3。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）为评估关节软骨病变的主要方法，但检查耗时、费用昂贵，存在金属植入物、幽闭症等检查禁忌证，同时需要特定线圈4，在临床应用受限。超声可显示关节软骨，检查方便、经济，无绝对禁忌证，通过直接测量其厚度或评分方法可定量或半定量评估关节软骨病变。既往研究5-7表明，超声与MRI测量关节软骨具有良好的一致性，但主要集中在承重关节的研究8-10，且测量方法不统一11-12，对掌指关节（metacarpophalangeal joint，MCP）软骨的测量及影响因素还鲜有报道。本研究通过超声测量健康志愿者MCP软骨的厚度、可显示的长度和面积，研究其可靠性及影响因素，现报道如下。1对象与方法1.1研究对象 2021年 11月至 2022年 4月在四川大学华西医院共招募 95名健康志愿者为研究对象。纳入标准：1）无手部症状；2）年龄 1870岁；3）自愿参加并知情同意，检查依从性良好。排除标准：1）妊娠或哺乳期；2）患风湿免疫疾病、内分泌代谢疾病、神经系统疾病等可能导致关节软骨病变者；3）长期服用药物可能导致关节软骨病变者；4）手部疼痛、肿胀、畸形、瘢痕或有手部手术史者；5）检查依从性差者。本研究通过四川大学华西医院伦理委员会批准审批号：2022年审（362）号。1.2方法1.2.1记录人口学特征收集健康志愿者的年龄、性别、身高、体重、体力劳动强度等资料，作为人口学特征，随后计算其体重指数（body mass index，BMI）。1.2.2检查仪器与条件设置采用Airplorer彩色超 声诊断仪（法国声科影像公司），415 MHz线阵探头，选择预设的肌肉骨骼检查条件，深度设置为 2.02.5 cm，焦点放置于MCP软骨水平。1.2.3MCP软骨超声测量数据获取方法超声测 量 95 名健康志愿者MCP15 背侧（屈曲位）及掌侧（伸直位）的软骨，每个部位均在纵断面（正中）和横断面 进行测量，记录MCP15软骨在背侧-纵断面、背侧-横断面、掌侧-纵断面及掌侧-横断面的厚度、可显示长度和面积，每个测量值均测量 3次，取平均值。部分健康志愿者掌侧的 MCP软骨前方伴有籽骨，记录籽骨的位置、数量；部分籽量由于位于掌侧正中切面上，影响MCP软骨显示，记录MCP 软骨可显示的厚度、长度及面积。超声测量由 2名（A和B）具有 10年以上超声检查经验的超声医师独立完成，超声医师A完成 95名健康志愿者MCP软骨的所有测量；随机抽取 20名健康志愿者，于检查 1周后召回，由超声医师A和B用同样的超声仪器及方法进行再次测量，记录MCP15软骨厚度、可显示的长度和面积，进行一致性评估。1.2.4超声测量方法及部位将导声垫放置于MCP区皮肤上，探头轻放于导声垫上，不施加压力。导声垫（北京德济惠众医疗器械有限公司）为有机高分子聚合物材料，大小约 140 mm110 mm7 mm。于背侧及掌侧逐一动态扫查MCP1-5软骨，清晰显示MCP软骨图像，留存MCP最大屈曲位（60）背侧正中长轴切面图像，后探头旋转 90 留存MCP短轴切面图像。在MCP伸直位分别留存掌侧正中长轴切面及短轴切面图像（图 1）。正常MCP软骨超声表现为掌骨头表面平行的两层带状高回声之间的无回声区。1）MCP软骨厚度：采用毫米（mm）表示，测量时声束与软骨表面垂直，测量从掌骨头软骨下骨质高回声带浅面至软骨浅面的高回声带浅面（软骨膜）；2）MCP软骨可显示的长度：采用毫米（mm）表示，沿掌骨头软骨下骨质强回声带浅面描迹；3）MCP软骨可显示的面积：采用平方毫米（mm2）表示，沿掌骨头软骨下骨质强回声带浅面至软骨浅面强回声带浅面描迹（图 2）。（P 0.05）.The displayable length and area of MCP cartilages in the dorsal longitudinal section were significantly greater than those in the dorsal transverse section（P 0.05）.The measured values of the thickness，displayable length and area of MCP cartilages in male subjects were significantly greater than those in female ones（P0.05）.ConclusionUltrasonography is effective in displaying the MCP cartilages of healthy volunteers.The dorsal longitudinal section is the best measuring site.Gender，finger and section are the influencing factors of the values of MCP cartilages in ultrasonic measurement.【Key words】Ultrasound；Metacarpophalangeal joint；Cartilage；Influencing factorJournal of Chengdu Medical College,2023,Vol.18,No.1成都医学院学报 2023 年第 18 卷第 1 期31.3统计学方法 采用IBM SPSS Statistics 21.0统计软件进行分析，正态分布的定量资料采用（）表示，定性资料采用例数（）表示。两组间比较采用配对t检验，3组及以上比较采用重复测量方差分析。采用人员效应随机而测量效应固定的双向混合效应模型，通过组内相关系数（the intraclass correlation coefficient，ICC）评估一致性。以MCP软骨的厚度、可显示长度及面积为因变量，将性别、年龄、BMI、体力劳动强度等纳入多水平模型进行比较。检验水准除特别说明外均设定为 0.05。2 结果2.1健康志愿者人口学特征及 MCP 籽骨检出情况95名 健 康 志 愿 者 均 为 右 利 手，共 纳 入 950个 MCP，男 35例，女 60例，年龄（37.8510.74）岁，BMI（22.383.22）kg/m2（表 1）。籽骨对健康志愿者掌侧MCP软骨有部分遮挡（表 2）。表 1健康志愿者人口学特征 n（%）项目占比性别男35（36.84）女60（63.16）年龄/岁 4571（74.74）4524（25.16）BMI/（kg/m2）18.510（10.53）18.524 58（61.05）2427（28.42）双手左手0（0.00）右手95（100.00）体力劳动强度/级175（78.95）2 15（15.79）35（5.26）表 2健康志愿者MCP籽骨检出情况 n（%）项目MCP1MCP2MCP3MCP4MCP5籽骨189（99.47）88（46.32）1（0.53）1（0.53）110（57.89）遮挡MCP软骨的籽骨189（99.47）15（7.89）0（0.00）0（0.00）7（3.68）图 1健康志愿者MCP4软骨不同体位超声检查注：AD：超声检查体位、探头位置示意图及健康志愿者 MCP4软骨二维超声图像，分别为背侧-纵断面、掌侧-纵断面、背侧-横断面、掌侧-横断面。超声声束与软骨表面垂直时，正常MCP软骨表现为掌骨头表面平行的两层带状高回声之间的无回声区（箭头）；MH:掌骨头；PP：近节指骨底部；FT：屈指肌腱。ABCDPPMHPPMHFTFTMHMH图 2健康志愿者MCP2软骨的背侧纵向扫查及测量注：A：MCP2软骨的背侧-纵断面超声图像（箭头）；BD：分别测量MCP2软骨的厚度、可显示的长度和面积；MH：掌骨头；PP：近节指骨底部。MHMHPPPPPPMHMHABCDPPJournal of Chengdu Medical College,2023,Vol.18,No.1成都医学院学报 2023 年第 18 卷第 1 期42.2检查者之间和检查者内部的一致性检验结果 随机抽取 20名健康志愿者进行一致性评估，混合效应模型结果显示，超声测量健康志愿者MCP软骨厚度、可显示的长度和面积在不同检查者之间、同一检查者内部均具有良好的一致性（ICC不同检查者=0.7960.869，ICC同一检查者=0.8280.916）（表 3）。表 3 检查者之间和检查者内部的一致性检验因素MCP软骨ICC95 CIFP下限上限不同检查者厚度0.7960.7640.8239.066 0.001长度0.8690.8510.88614.493 0.001面积0.8270.8030.84810.633 0.001同一检查者 厚度0.8280.8040.84810.602 0.001长度0.9160.9030.92622.950 0.001面积0.8890.8740.90317.073 0.0012.3健康志愿者双手及不同手指的 MCP 软骨测量值比较95名健康志愿者双手的MCP软骨厚度、可显示的长度和面积差异无统计学意义（P0.05），不同手指的MCP软骨厚度、可显示的长度和面积差异有统计学意义（P0.05）（表 4）。表 4健康志愿者双手及不同手指的MCP软骨测量值比较（）因素n厚度/mm长度/mm面积/mm2双手左手950.690.168.402.965.212.20右手950.690.178.342.815.192.59t1.6121.0960.082P0.1100.2750.935手指MCP11900.610.146.813.373.692.00MCP21900.730.159.382.736.212.53MCP31900.750.028.972.766.041.89MCP41900.720.178.492.445.483.13MCP51900.640.128.202.344.841.67F284.889362.788257.807P 0.001 0.001 0.0012.4健康志愿者不同体位和断面 MCP软骨测量值比较 95名健康志愿者MCP15软骨的掌侧较背侧更厚，而背侧软骨可显示的长度更长、面积更大（P0.05），背侧-纵断面较背侧-横断面软骨可显示的长度更长、面积更大（P0.05）。结合籽骨遮挡部分掌侧MCP软骨的因素，剔除所有健康志愿者MCP1软骨数据，以及 9名健康志愿者MCP2、MCP5软骨被籽骨遮挡的数据后比较，86名健康志愿者MCP25软骨掌侧较背侧更厚，背侧软骨可显示的长度更长、面积更大（P0.05），背侧-纵断面较背侧-横断面软骨可显示的长度更长、面积更大（P0.05）（表 5）。表 5健康志愿者不同体位和断面MCP软骨测量值比较（）组别n测量断面厚度/mm长度/mm面积/mm2背侧掌侧tP背侧掌侧tP背侧掌侧tP校正前（MCP15）95 纵断面0.610.100.790.1922.382 0.001 10.762.056.542.4335.151 0.001 6.652.21 4.463.1017.478 0.001横断面0.600.100.770.1524.024 0.0019.411.776.772.7221.827 0.001 5.331.48 4.612.107.383 0.001t3.0424.02118.1732.16920.2060.784P 0.001 0.001 0.001 0.001 0.0010.443校正后（MCP25）86 纵断面0.600.100.840.1626.159 0.001 11.441.537.182.2027.425 0.001 7.112.09 5.123.3412.454 0.001横断面0.600.100.800.1423.723 0.0018.951.577.442.5610.167 0.001 5.041.52 5.121.88 0.7460.459t0.6987.46826.1081.94123.8370.223P0.491 0.001 0.0010.056 0.0010.823Journal of Chengdu Medical College,2023,Vol.18,No.1成都医学院学报 2023 年第 18 卷第 1 期52.5健康志愿者 MCP 软骨超声测量的影响因素分析多水平模型结果显示，健康志愿者MCP软骨的厚度、可显示的长度和面积在不同的性别、手指、测量断面差异有统计学意义（P0.05），男性MCP软骨的厚度、可显示的长度和面积均较女性更大（P0.05）；健康志愿者MCP软骨厚度在 2、3级体力劳动强度之间比较，差异有统计学意义（P0.05），在不同的年龄、BMI水平比较，差异无统计学意义（P0.05）（表 6）。表 6健康志愿者MCP软骨超声测量的影响因素分析变量厚度长度面积S.E.tPS.E.tPS.E.tP固定部分截距0.077 0.003 26.106 0.0010.803 0.049 16.423 0.0010.049 0.004 12.186 0.001性别男女0.006 0.001 4.487 0.0010.122 0.023 5.214 0.0010.012 0.002 6.304 0.001年龄/岁467018450.002 0.002 1.622 0.108 0.036 0.025 1.439 0.154 0.002 0.002 1.126 0.263 BMI 24 18.50.002 0.002 0.903 0.369 0.035 0.039 0.906 0.367 0.004 0.003 1.137 0.259 18.5240.000 0.001 0.015 0.988 0.020 0.024 0.845 0.400 0.001 0.002 0.702 0.484 体力劳动强度310.003 0.003 1.014 0.313 0.047 0.048 0.997 0.322 0.002 0.004 0.458 0.648 20.007 0.003 2.088 0.040 0.056 0.052 1.090 0.279 0.006 0.004 1.366 0.176 断面掌侧-横断面背侧-纵断面0.016 0.001 31.127 0.0010.400 0.008 49.346 0.0010.021 0.001 23.883 0.001背侧-横断面0.017 0.001 33.050 0.0010.264 0.008 32.638 0.0010.007 0.001 8.081 0.001掌侧-纵断面0.002 0.001 4.532 0.0010.022 0.008 2.748 0.006 0.001 0.001 0.859 0.390 手指MCP5MCP10.003 0.001 4.874 0.0010.139 0.009 15.334 0.0010.011 0.001 11.163 0.001MCP20.008 0.001 14.805 0.0010.118 0.009 13.033 0.0010.014 0.001 14.410 0.001MCP30.011 0.001 19.645 0.0010.077 0.009 8.489 0.0010.012 0.001 12.155 0.001MCP40.008 0.001 13.653 0.0010.030 0.009 3.283 0.001 0.007 0.001 7.188 0.001随机部分个体残差0.000 0.000 42.988 0.0010.031 0.001 42.988 0.0010.000 0.000 42.988 0.001截距0.000 0.000 6.033 0.0010.009 0.001 6.080 0.0010.000 0.000 5.677 0.0013讨论关节软骨是关节退行性病变或各种风湿性疾病的常见受累部位，超声检查是一种方便、经济的方法，能直观评价和定量分析关节软骨情况13。全身性疾病常累及多个关节软骨，既往研究9多集中在膝关节、髋关节等下肢承重关节软骨的评估。相较于下肢承重关节，手部关节软骨位置表浅、容易显示，可用于全身性疾病的疗效评估14-15，但手部关节软骨的超声测量研究还较少。本研究中，不同检查者之间、同一检查者内部的一致性良好（ICC不同检查者=0.7960.869和ICC同一检查者=0.8280.916），表明超声测量MCP软骨的技术可重复使用。超声测量MCP软骨可通过反复训练以获得稳定的技术16，这也是本研究中 2名超声医师测量结果一致性较高的原因。本研究通过超声对不同手指 4个断面的MCP软骨测量发现，健康志愿者双手的MCP软骨厚度、可显示的长度和面积比较，差异无统计学意义（P0.05），提示当一侧的MCP软骨发生病变时，可将对侧的MCP软骨作为对比。本研究发现，健康志愿者不同手指的MCP软骨厚度、可显示的长度和面积差异有统计学意义（P0.05），考虑与不同手指掌骨头的大小、形状及Journal of Chengdu Medical College,2023,Vol.18,No.1成都医学院学报 2023 年第 18 卷第 1 期6手指的功能不同有关17-18。有研究2显示，风湿性疾病患者的不同MCP 软骨其受损程度不同，因此不同手指应建立相应的关节软骨参考值范围。本研究发现，籽骨出现的位置、频率及籽骨本身体积等因素均会影响MCP软骨的厚度、可显示的长度和面积；但MCP2-5软骨的背侧较掌侧可显示的长度更长、面积更大，不受籽骨影响；相较于横断面，背侧-纵断面的MCP软骨可显示的长度更长、面积更大，该位点在临床操作中更容易准确定位，因此背侧-纵断面为MCP软骨最佳的测量位点16，19。本研究发现，健康志愿者MCP软骨的测量值受性别、手指、测量断面的影响（P0.05），其中男性MCP软骨较女性更厚（P0.05），其原因可能与男女体型不同有关，男性体型更大，有更大的机械负荷。研究20-21发现，年龄和超重均会影响承重关节软骨的代谢，但本研究未发现年龄、BMI对MCP软骨厚度的影响，这可能与MCP为非承重关节，受BMI影响较小有关。本研究结果显示，MCP软骨厚度在 2、3级体力劳动强度之间比较，差异有统计学意义（P0.05），但本研究未说明MCP软骨厚度与劳动负荷强度的对应情况，分析原因可能与 3级重体力劳动强度样本较少，男女体力劳动强度分布不均有关。综上所述，性别、手指、测量断面是健康志愿者MCP软骨超声测值的影响因素，女性MCP软骨较男性更薄，掌侧MCP软骨较背侧更厚，背侧-纵断面MCP软骨可显示的长度更长、面积更大，且不受籽骨的遮挡，是最佳测量位点。超声测量健康志愿者MCP软骨可靠性高，有望成为辅助临床评估软骨损伤的常规检查方式。本研究纳入的样本较少，存在一定局限性，未来还将扩大样本、增加数据分析健康人群MCP软骨超声测量的参考值及相关性研究。参考文献1 Pap T，Korb-Pap A.Cartilage damage in osteoarthritis and rheumatoid arthritis：two unequal siblingsJ.Nat Rev Rheumatol，2015，11（10）：606-615.2 Hurnakova J，Filippucci E，Cipolletta E，et al.Prevalence and distribution of cartilage damage at the metacarpal head level in rheumatoid arthritis and osteoarthritis：an ultrasound studyJ.Rheumatology（Oxford），2019，58（7）：1206-1213.3 Mitra S，Samui P P，Samanta M，et al.Ultrasound detected changes in joint cartilage thickness in juvenile idiopathic arthritisJ.Int J Rheum Dis，2019，22（7）：1263-1270.4 Rubin D A.MRI and ultrasound of the hands and wrists in rheumatoid arthritis.I.Imaging findingsJ.Skeletal Radiol，2019，48（5）：677-695.5 Obotiba A D，Swain S，Kaur J，et 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