高频超声测量掌指关节软骨厚度稳定性的影响因素

孙 超，李 挺，扶 琼，郭惠芳，靳洪涛，彭晨星

(1.河北医科大学第二医院风湿免疫科，河北 石家庄 050000；2.上海交通大学医学院附属仁济医院风湿科，上海 200011)

掌指关节(metacarpophalangeal joints， MCP)由掌骨小头与近节指骨底构成，是类风湿关节炎(rheumatoid arthritis， RA)常见累及关节之一。RA病变以第2掌指关节(the second metacarpophalangeal joint， MCP2)处滑膜增生、滑膜炎及骨侵蚀为主，在关节病变发生前，其表面覆盖的软骨往往早于骨皮质出现破坏。通过超声监测关节软骨厚度(cartilage thickness， CTh)变化，可以判断关节损伤情况，但目前测量CTh尚无统一标准，且临床工作中操作者经验、仪器、参数(频率、增益)及测量时是否包含软骨上方亮线(bright line， BL)均可影响测量结果的稳定性。本研究采用高频超声，在不同条件下测量右侧MCP2的CTh，探讨测量结果稳定性的影响因素。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2016年1月—2017年9月行手部高频超声扫查的120名健康志愿者，男24名，女96名，年龄23～45岁。纳入标准：手关节无肿胀、疼痛、活动受限症状。排除标准：①关节炎患者；②全身性疾病伴随关节症状者；③手部外伤、手关节畸形者。本研究经河北医科大学第二医院医学伦理委员会批准，所有受试者均签属知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Esaote Mylab 90超声诊断仪，LA435宽频探头，频率6～18 MHz；Esaote Mylab ONE超声诊断仪，SL3235宽频探头，频率10～18 MHz。由1名低年资(2年)医师(医师A)及1名高年资(10年)医师(医师B)共同完成所有超声扫查。扫查时，嘱受试者取坐位，右手握拳使掌指关节保持最大屈曲位。将超声探头沿第2近节指骨纵向放置，超声扫查距焦点1个，脉冲重复频率750 Hz，深度15 mm。

1.2.1 不同操作者及不同时间测量 采用Esaote Mylab 90超声诊断仪，在频率18 MHz、增益60%条件下，首先由医师A扫查受试者右侧MCP2，分别测量包含BL(测量范围在软骨与BL)及不含BL(测量范围在软骨与BL内)的CTh(第1次测量)；再由医师B在相同仪器、相同参数条件下进行测量(第2次测量)；最后由医师A于第1次测量24 h后再次进行超声扫查及测量(第3次测量)。

1.2.2 同一操作者采用不同仪器以相同参数测量 由医师A分别采用Esaote Mylab 90及Esaote Mylab ONE超声诊断仪，在频率 18 MHz、增益60%条件下测量所有受试者右侧MCP2包含BL及不含BL的CTh。

1.2.3 同一操作者相同仪器、不同参数测量 由医师A采用Esaote Mylab 90超声诊断仪，分别在频率18 MHz、增益分别为40%、60%、90%条件下，以及频率6 MHz、增益60%条件下，测量所有受试者右侧MCP2包含BL及不含BL的CTh(图1)。

1.3 统计学分析 采用SPSS 17.0统计分析软件。计量资料以±s表示，二者间比较采用配对样本t检验；三者间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD检验。以变异系数评价数据的离散程度。以Pearson相关分析评价不同条件下CTh测量结果间的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

相同仪器及参数条件下，不同操作者(医师A、B)于不同时间(医师A，间隔>24 h)3次测量所有受试者右侧MCP2的CTh，结果见表1。包含BL的CTh，3次测量结果平均值为(0.50±0.09)mm，不包含BL则为(0.38±0.09)mm，差异有统计学意义 (t=-18.528，P<0.001)，二者的变异系数分别为4.44%和5.78%。无论包含或不包含BL，不同操作者及不同时间测量结果间差异均无统计学意义(P均>0.05)。包含BL的CTh测量结果显示，第1次与第2次(r=0.683，P<0.01)、第2次与第3次 (r=0.701，P<0.01)、第1次与第3次(r=0.710，P<0.01)测量结果间均存在相关性；不包含BL的CTh测量结果显示，第1次与第2次(r=0.703，P<0.01)、第2次与第3次(r=0.680，P<0.01)、第1次与第3次(r=0.722，P<0.01)测量结果间均存在相关性。

表1 不同操作者及不同时间测量右侧MCP2的CTh比较(mm，±s，n=120)

表1 不同操作者及不同时间测量右侧MCP2的CTh比较(mm，±s，n=120)

项目包含BL的CTh不包含BL 的CTh第1次测量0.51±0.090.39±0.08第2次测量0.50±0.100.38±0.09第3次测量0.49±0.090.37±0.08F值1.9521.164P值0.1440.313

同一操作者相同参数条件下，采用Esaote Mylab 90与Esaote Mylab ONE超声诊断仪测量右侧MCP2的CTh结果见表2。不同仪器CTh测量包含和不包含BL的结果差异均有统计学意义(P均<0.05)，且存在相关性(r=0.619、0.609，P均<0.01)。

表2 不同仪器测量右侧MCP2的CTh比较(mm,±s，n=120)

表2 不同仪器测量右侧MCP2的CTh比较(mm,±s，n=120)

仪器包含BL的CTh不包含BL的CThEsaote Mylab 900.51±0.090.39±0.08Esaote Mylab ONE0.46±0.070.28±0.06t值3.9528.060P值0.0480.005

同一操作者相同仪器条件下，采用不同参数测量右侧MCP2的CTh结果见表3、4。仅相同频率、不同增益条件下，不包含BL的测量结果间差异有统计学意义(P<0.05)。无论包含或不包含BL，不同增益、频率下CTh测量结果间均存在相关性，见表5。

表3 频率18 MHz、不同增益下测量右侧MCP2的CTh比较(mm,±s，n=120)

表3 频率18 MHz、不同增益下测量右侧MCP2的CTh比较(mm,±s，n=120)

增益包含BL的CTh不包含BL的CTh40%0.51±0.100.39±0.0960%0.51±0.090.39±0.0890%0.52±0.100.34±0.08*F值0.36710.506P值0.693<0.001

注：*：与增益40%比较，P<0.05

表4 增益60%、不同频率下测量右侧MCP2的CTh比较(mm,±s，n=120)

表4 增益60%、不同频率下测量右侧MCP2的CTh比较(mm,±s，n=120)

频率包含BL的CTh不包含BL的CTh18 MHz0.51±0.090.39±0.086 MHz0.51±0.110.32±0.09t值1.5940.422P值0.2080.517

表5 不同参数条件下右侧MCP2的CTh测量结果间相关性

3 讨论

超声利用人体对超声波的反射进行成像，以灰度反映切面的解剖结构，图像明暗取决于回波幅度，不同的组织具有不同的超声表现。超声扫查肌肉、骨骼时通常采用变频或宽频线阵探头，根据探查部位的深度选择不同频率(通常为4～13 MHz或6～18 MHz)，小针脚的高频探头更有利于检查小关节——频率越高，波长越短，轴向分辨率越好，越能清晰显示皮肤、皮下组织、肌腱、神经、软骨及骨皮质。增益可用于控制回声，放大或缩小接收到的信号，整体图像随增益大小变明或变暗[1]。增益越大，图像越亮，但同时噪声信号也增高，图像质量降低；增益过低则可造成图像不饱和，导致信号丢失。

图1 采用Esaote Mylab 90超声诊断仪，测量正常右侧MCP2的CTh A.频率18 MHz，增益60%，箭示BL； B.频率18 MHz，增益40%； C.频率18 MHz，增益90%； D.频率6 MHz，增益60%

正常透明软骨外观呈乳白色、透明，由软骨细胞组成，含水量超过70%。超声对正常透明软骨具有良好的穿透性，正常声图像表现为骨皮质与软组织之间的一条均匀一致的不可压缩的无回声带。探头垂直于关节表面放置时，声束与骨完全垂直的部分发生反射，在软骨表面形成BL。关节腔内少量积液时，BL格外明显，称为“软骨界面征”，是鉴别积液与关节软骨的重要征象。通过超声检查能够发现软骨面毛糙、凹凸不平、连续性中断、软骨表面及软骨内晶体沉积等，以及骨关节炎[2]、痛风[3-4]和假性痛风[5]引起的软骨特征性改变。但目前超声测量软骨真实厚度较为困难，且测量CTh的方法尚未统一。

X线是检测RA的常规影像学方法，但对早期病变敏感度较低[6]。在一些超声难以扫查到软骨全貌的部位(如肩部)，超声对骨侵蚀的检测不及MRI，但仍优于常规X线[7]；与MRI相比，超声对肩关节疼痛的RA患者肩袖全层撕裂具有较高诊断敏感度和准确率[8]。既往研究[9-10]显示，应用超声评估RA患者MCP滑膜炎、骨侵蚀的敏感度优于临床查体，且第2及第3 MCP是评估RA活动性的敏感部位，观察者间一致性较好(Kappa=0.76)。Möller等[11]认为超声测量MCP的CTh有望替代传统X线检查。

本研究结果显示，不同操作者及不同时间3次测量右侧MCP2包含和不包含BL的CTh平均值分别为(0.50±0.09)mm和(0.38±0.09)mm，差异有统计学意义(t=-18.528，P<0.001)，二者的变异系数分别为4.44%和5.78%，提示是否包含BL可影响测量结果。且本研究中，在相同仪器及参数条件下，不同操作者及不同时间无论包含BL或不包含BL的测量结果间差异均无统计学意义(P均>0.05)；同一操作者在相同参数条件下应用不同仪器对右侧MCP2的CTh进行测量，无论是否包含BL，测量结果间差异均有统计学意义(P均<0.05)，提示仪器对测量结果影响较大。虽然本研究中不同次检查所用的超声设备为同一品牌产品，但配置不同，分辨率及图像质量也有较大差别，对测量结果影响仍较为明显。本研究同一操作者采用相同仪器、不同参数对右侧MCP2的CTh进行测量，包含BL的测量结果显示其与频率变化的相关性最小(r=0.676)，与增益变化的相关性最大(r=0.820)，提示频率较增益对测量结果的影响更大。

本研究还发现不同操作者、时间、仪器、参数条件下，包含BL的测量结果间，按相关系数r由小至大排列分别为仪器(r=0.619)、频率(r=0.676)、操作者(r=0.683)及增益(r=0.820)，提示更换超声仪器对测量结果的影响最大，而增益变化对测量结果的影响较小。