Articular Cartilage Thickness Measured with US is Not as Easy as It Appears: A Systematic Review of Measurement Techniques and Image Interpretation

Zusammenfassung

Hintergrund: Theoretisch sollte der Ultraschall dank seiner hohen räumlichen Auflösung sehr geeignet sein, um Veränderungen der artikulären Knorpeldicke bei Osteoarthritis im Krankheitsverlauf darzustellen. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass die Knorpelgrenzen gut identifizierbar sind und dass der Knorpel in orthogonaler Schnittführung untersucht wird. Wenn US-gestützte Messungen mit anderen Untersuchungstechniken verglichen werden, sollte der höheren Ultraschallgeschwindigkeit im Knorpel Rechnung getragen werden. Ziel: Geprüft werden sollte, ob die Untersucher den artikulären Knorpel korrekt identifizierten, ob in orthogonaler Schnittführung untersucht wurde und ob eine Korrektur für die Schallgeschwindigkeit durchgeführt wurde. Material und Methoden: Zeitlich auf die vergangenen 10 Jahre begrenzte Literaturrecherche zum Thema „US zur Messung der Knorpeldicke”. Ergebnisse: 15 Studien zur Messung der Knorpeldicke wurden identifiziert, diese wiederum verwiesen auf 8 weitere Studien. 11 der 15 Studien identifizierten die oberflächliche Knorpelgrenze nicht korrekt, in 6 Arbeiten wurde mittels schräger Schnittführung untersucht. In 2 der 15 Studien wurde eine Korrektur für die Schallgeschwindigkeit durchgeführt. In den weiteren 8 Studien wurde in einer die Messung der oberflächlichen Knorpelgrenze vermutlich adäquat durchgeführt, bei 4 Studien wurde in schräger Schnittführung untersucht, und in keiner Arbeit wurde eine Korrektur für die Schallgeschwindigkeit durchgeführt. Schlussfolgerung: Wir konnten zeigen, dass in der Mehrzahl der Studien, die in den letzten 10 Jahren zum Thema US-gestützte Knorpeldicke-Messung publiziert wurden, die Knorpeldicke systematisch unterschätzt wurde, da die zum Knorpel gehörende Grenzschicht nicht mitgemessen wurde. Da der Knorpel relativ dünn ist, ist dieser Fehler beträchtlich. Einige Autoren überschätzten die Knorpeldicke, indem sie mit schrägen Schnittführungen arbeiteten. Bei vielen Untersuchern kommt es durch fehlende Korrektur für die hohe Schallgeschwindigkeit im Knorpel zu einer systematischen Unterschätzung der Knorpeldicke.

Abstract

Background: Theoretically, the high spatial resolution of US makes it well suited to monitor the decrease in articular cartilage thickness in osteoarthritis. A requirement is, however, that the borders of the cartilage are correctly identified and that the cartilage is measured under orthogonal insonation. If US measurements are compared to measurements with other techniques, they should be corrected for the higher sound speed in cartilage. Purpose: To study whether investigators correctly identify the articular cartilage, whether they insonate orthogonally, and whether they correct for sound speed. Materials and Methods: A literature search limited to the last 10 years of studies applying US to measure cartilage thickness. Results: 15 studies were identified and they referred to another 8 studies describing methods of thickness measurement. 11 of the 15 studies identified the superficial cartilage border incorrectly, and 6 applied oblique insonation. 2 of the 15 studies corrected for sound speed. Of the further 8 studies, one might correctly identify the superficial cartilage border, 4 applied oblique insonation, and none corrected for sound speed. Conclusion: We found that the majority of studies over the last 10 years, evaluating articular cartilage thickness with US, underestimated the cartilage thickness by not including the leading interface as part of the cartilage. Since the cartilage is relatively thin, this error is substantial. Some investigators also overestimated cartilage thickness by using oblique insonation of the cartilage. By not correcting for the high sound speed in cartilage, most investigators underestimated the cartilage thickness.

Key words

cartilage - ultrasound - anatomy

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