关节造影计算机断层扫描（CTA）在马远端指间关节与掌指关节软骨病变检测中的诊断效能：数字断层合成与多层螺旋CT的离体对比研究

《Animals》：Life-Stage-Specific Prioritization of Feline Diseases for Health Screening in South Korea

　　

摘要专业翻译 常规放射摄影对马关节软骨病变的检测灵敏度有限。这项前瞻性离体研究比较了数字断层合成（DT）、计算机断层扫描（CT）、数字断层合成关节造影（DTA）和计算机断层扫描关节造影（CTA）在检测远端指间关节和掌指关节中人工构建及自然发生的部分厚度和全厚度软骨病变方面的表现。研究人员对来自九匹马的十六个远端前肢在模拟负重（SWB）和非负重（NWB）条件下进行了检查。三名设盲观察者以大体检查为参考标准，评估了每个肢体的24个区域。研究人员计算了灵敏度、特异度和一致性，并进行了混合效应逻辑回归分析。大体检查在384个区域中识别出141个病变。平均灵敏度（95%置信区间），分别报告SWB和NWB条件下的结果，以CTA最高[60.8%（56.7–64.9）；57.0%（53.4–60.5）]，其次为DTA[14.7%（10.6–18.7）；29.1%（24.5–33.9）]、CT[13.0%（9.3–16.7）；15.4%（12.0–18.8）]和DT[0.5%（0.0–1.0）；1.7%（0.9–2.4）]。平均特异度范围为96.8%（95.3–98.4）至99.7%（99.3–100.0）。在与大体检查的一致性方面，CTA具有最高的合并Cohen's κ值。关节内造影剂给药与真阳性分类的较高几率和真阴性分类的较低几率相关。负重并未一致性地改善病变检测。临床性能需要在活马中进一步评估。

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一、研究背景与意义

骨关节炎（OA）是导致马匹跛行的重要原因之一，尤其在运动马中尤为突出。掌指关节（MCP）和远端指间关节（DIP）是马匹最常受OA影响的关节部位。准确检测关节软骨病变对于疾病的诊断和治疗方案的制定至关重要，然而早期评估面临重大挑战——常规放射摄影无法直接显示关节软骨。虽然磁共振成像（MRI）具有优异的软组织对比度，计算机断层扫描（CT）在骨性结构评估方面表现优越，但两者在软骨病变的早期检测方面均存在局限。计算机断层扫描关节造影（CTA）已成为检测局灶性关节软骨缺损最准确的影像技术之一，而数字断层合成（DT）作为一种介于常规放射摄影和CT之间的新兴影像模式，具有辐射剂量低、便携性好、可在轻度镇静下进行站立检查等优势，在马兽医实践中具有广阔的应用前景。然而，DT在马关节软骨病变检测中的诊断性能尚未得到系统评估。因此，本研究旨在比较DT、CT、数字断层合成关节造影（DTA）和CTA在检测马DIP和MCP关节中人工构建及自然发生的关节软骨病变方面的诊断性能，并以大体病理评估作为参考标准，同时评估关节内造影剂给药和模拟负重（SWB）对病变检测的影响。

二、研究设计与方法概述

研究人员从九匹成年马采集了十六个远端前肢标本，来源包括汉诺威马、德国运动马、纯血马、荷尔斯泰因马、阿拉伯马和西班牙纯种马等品种。标本在 euthanasia 后12小时内采集，冷冻保存后解冻处理。研究采用前瞻性离体实验设计，按照预定的随机化方案在MCP和DIP关节中人工创建部分厚度或全厚度软骨病变，并通过数字放射摄影确认关节内器械位置。影像采集按照固定顺序进行：先进行平扫DT、平扫CT，再进行CTA和DTA，每种方案均先进行SWB采集后进行非负重（NWB）采集。SWB通过定制木制加载框架配合液压千斤顶实现，目标轴向力根据马匹平均体重计算为1173 N。三名观察者（两名兽医放射学专科医师和一名具有10年临床经验的马兽医）在设盲条件下独立评估所有影像数据集，将每个解剖区域分为无病变、可疑病变、部分厚度病变或全厚度病变四类。大体检查作为参考标准，由两名不了解影像评估结果的研究人员确定最终分类。统计分析包括灵敏度、特异度计算、Fleiss' κ和Gwet's AC1一致性系数评估，以及与大体检查的Cohen's κ一致性分析，并采用混合效应逻辑回归模型评估各因素对正确分类的影响。

三、研究结果

3.1 病变检出情况

大体检查在384个解剖区域中识别出141个软骨病变区域，其中89个为人工创建，52个为自然发生。CTA在SWB条件下的平均灵敏度最高（60.8%），其次为NWB条件下的CTA（57.0%）。DTA的平均灵敏度在NWB条件下为29.1%，SWB条件下为14.7%。平扫CT的灵敏度较低（NWB为15.4%，SWB为13.0%），而平扫DT的灵敏度最低（NWB为1.7%，SWB为0.5%）。

3.2 特异度与一致性分析

所有影像方案的平均特异度均保持在较高水平，范围为96.8%至99.7%。平扫DT的特异度最高（NWB为99.7%，SWB为99.6%），CTA的特异度最低（NWB为97.3%，SWB为96.8%）。在与大体检查的一致性方面，CTA的合并Cohen's κ值最高（NWB为0.5897，SWB为0.6200），而平扫DT的κ值接近于零。观察者间一致性方面，CTA的Fleiss' κ值最高（NWB为0.6136，SWB为0.6037），平扫DT的Fleiss' κ值接近零且略为负值。

3.3 多因素回归分析结果

混合效应逻辑回归分析显示，CT-based影像（CT和CTA）与DT-based影像（DT和DTA）相比，真阳性分类的几率显著更高（调整后OR=6.41，95%CI 5.23–7.87；p<0.001）。SWB条件下的影像采集与NWB相比，真阳性分类的几率较低（调整后OR=0.76，95%CI 0.63–0.92；p=0.004）。关节内造影剂给药与真阳性分类几率显著增加相关（调整后OR=11.41，95%CI 9.12–14.27；p<0.001），但同时与真阴性分类几率降低相关（调整后OR=0.25，95%CI 0.15–0.43；p<0.001）。观察者之间也存在显著差异，观察者1和3的真阳性分类几率高于观察者2。

四、讨论与结论

本研究首次系统比较了DT和DTA与多层螺旋CT和CTA在马DIP和MCP关节软骨病变检测中的诊断性能。研究结果证实了CTA在软骨病变检测中的优势地位，其灵敏度显著高于其他三种影像方案。关节内造影剂给药是提高病变检出率的关键因素，这与既往在人类髋臼软骨缺损和马腕关节软骨缺损研究中的发现一致。然而，造影剂给药也伴随着更多假阳性分类的出现，这可能与关节内残留气体干扰软骨轮廓评估有关。

关于SWB对病变检测的影响，研究结果并未显示一致的获益。虽然CTA在SWB条件下的平均灵敏度数值上略高于NWB条件，但DTA在SWB条件下的灵敏度反而降低。回归模型显示SWB与真阳性分类几率降低相关，但这可能受到关节定位和投照方向差异的混杂影响，不能简单归因于负重本身。研究人员指出，实验性加载装置无法完全模拟生理性负重状态下的动态载荷、肌肉和肌腱力量以及关节内压力变化，这些因素可能影响软骨变形和造影剂在关节内的分布。

平扫DT对软骨病变的检测灵敏度极低，这与其无法有效区分透明软骨和滑液的固有局限性一致。DTA的灵敏度虽高于平扫DT但仍低于CTA，表明DT技术在关节造影应用中的诊断价值有限。研究还发现，观察者间的专业背景和经验差异可能影响诊断性能，但这一因素的具体贡献未被量化评估。

研究存在若干局限性：样本量有限（仅来自九匹马的16个肢体）；人工病变的创建未在直视下进行，位置、大小和深度无法精确标准化；手术入路可能导致造影剂关节周围外渗；离体模型和静态加载方案无法完全再现活体关节的条件；DT和DTA的SWB与NWB比较未能分离负重、关节定位和投照方向的独立效应；影像采集顺序固定，无法排除顺序效应和造影剂分布随时间变化的影响。

五、研究结论

在这项离体研究中，CTA在两种负重条件下对马DIP和MCP关节评估区域的软骨病变检测中具有最高的平均灵敏度和与大体检查的最高合并Cohen's κ一致性。关节内造影剂给药与真阳性分类几率增加和真阴性分类几率降低相关。平扫DT对软骨病变检测的灵敏度极低。DTA的平均灵敏度高于平扫DT但低于CTA。研究结果未显示SWB对病变检测具有一致性获益。未来需要在活马中开展比较研究，以进一步明确CTA和DTA在马关节疾病诊断中的临床应用价值。