Docsity
Docsity

Przygotuj się do egzaminów
Przygotuj się do egzaminów

Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity


Otrzymaj punkty, aby pobrać
Otrzymaj punkty, aby pobrać

Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium


Informacje i wskazówki
Informacje i wskazówki

Budowa, asymetria i dymorfizm płciowy stawu ramiennego w ..., Egzaminy z Gospodarka

na budowę obojczyka, którego zadaniem jest minimalizowanie rotacji i przemieszczania się łopatki w trakcie wykonywania ruchów (Abbott i Lucas, 1954).

Typologia: Egzaminy

2022/2023

Załadowany 24.02.2023

bart_ender
bart_ender 🇵🇱

4.3

(16)

110 dokumenty

1 / 84

Toggle sidebar

Ta strona nie jest widoczna w podglądzie

Nie przegap ważnych części!

bg1
Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
Wydział Biologii
Anna Maria Kubicka
Budowa, asymetria i dymorfizm płciowy stawu
ramiennego w populacji średniowiecznej i
współczesnej
Praca doktorska wykonana
w Zakładzie Biologii Ewolucyjnej Człowieka
Instytutu Antropologii
Wydziału Biologii
Promotor: prof. dr hab. Janusz Piontek
Poznań, 2016
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa
pfd
pfe
pff
pf12
pf13
pf14
pf15
pf16
pf17
pf18
pf19
pf1a
pf1b
pf1c
pf1d
pf1e
pf1f
pf20
pf21
pf22
pf23
pf24
pf25
pf26
pf27
pf28
pf29
pf2a
pf2b
pf2c
pf2d
pf2e
pf2f
pf30
pf31
pf32
pf33
pf34
pf35
pf36
pf37
pf38
pf39
pf3a
pf3b
pf3c
pf3d
pf3e
pf3f
pf40
pf41
pf42
pf43
pf44
pf45
pf46
pf47
pf48
pf49
pf4a
pf4b
pf4c
pf4d
pf4e
pf4f
pf50
pf51
pf52
pf53
pf54

Podgląd częściowego tekstu

Pobierz Budowa, asymetria i dymorfizm płciowy stawu ramiennego w ... i więcej Egzaminy w PDF z Gospodarka tylko na Docsity!

Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu

Wydział Biologii

Anna Maria Kubicka

Budowa, asymetria i dymorfizm płciowy stawu

ramiennego w populacji średniowiecznej i

współczesnej

Praca doktorska wykonana

w Zakładzie Biologii Ewolucyjnej Człowieka

Instytutu Antropologii

Wydziału Biologii

Promotor: prof. dr hab. Janusz Piontek

Poznań, 2016

Pragnę wyrazić serdeczne podziękowania niżej wymienionym osobom:

  • prof. dr hab. Januszowi Piontkowi – za okazaną pomoc w trakcie moich całych studiów (czyli od 2008 roku) oraz wspieranie moich wszystkich projektów naukowych (nawet tych najdziwniejszych),
  • dr hab. Przemysławowi Lubiatowskiemu oraz lek. med. Janowi Dawidowi Długoszowi
  • za zaufanie mi, poświęcenie mi swojego czasu oraz zapewnienie materiałów i miejsca pracy,
  • prof. Miroslavowi Kralikowi – za dwukrotne przyjęcie mnie na staż w Brnie oraz „zaszczepienie” we mnie fascynacji morfometrią geometryczną,
  • dr Ani Myszce – za mile spędzony czas w piwnicy na Ostrowie Lednickim oraz cenne uwagi dotyczące mojej pracy doktorskiej (i nie tylko),
  • dr Grażynie Liczbińskiej – za niewątpliwy wpływ kształtowanie się moich zainteresowań, pomoc w zorganizowaniu staży zagranicznych oraz rzeczową korektę manuskryptu,
  • mgr Ani Wrzesińskiej – za udostępnienie materiału z Ostrowa Lednickiego oraz za bardzo miłą gościnę. Szczególnie podziękowania należą się także moim bliskim, którzy służyli mi wsparciem od początku mojej edukacji.

Praca doktorska powstała dzięki dofinasowaniu:

  • Europejskiego Funduszu Społecznego (PO KL 8.2.2/30-310-13/14),
  • Dziekana Wydziału Biologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu (GDWB- 01/2014).

SPIS TREŚCI

  • STRESZCZENIE ___________________________________________________________
  • SUMMARY ________________________________________________________________
  • WSTĘP ___________________________________________________________________
    1. Dokładność oceny ubytku w powierzchni stawowej panewki łopatki _________________
    • 1.1. Wstęp ______________________________________________________________________
    • 1.2. Materiał i Metody___________________________________________________________
      • 1.2.1. Metoda dwuwymiarowa (2D) ______________________________________________________
      • 1.2.2. Metoda trójwymiarowa (3D) _______________________________________________________
      • 1.2.3. Analiza statystyczna _____________________________________________________________
    • 1.3. Wyniki ____________________________________________________________________
      • 1.3.1. Porównanie błędu między badaczami dla metody 2D i 3D ________________________________
      • 1.3.2. Porównanie wewnętrznego błędu badaczy dla metody 2D i 3D ____________________________
    • 1.4. Dyskusja __________________________________________________________________
    1. Staw ramienny w populacji średniowiecznej i współczesnej _______________________
    • 2.1. Wstęp _____________________________________________________________________
      • 2.1.1. Dymorfizm płciowy wielkości i kształtu stawu ramiennego _______________________________
      • 2.1.2. Asymetria kierunkowa stawu ramiennego ____________________________________________
      • 2.1.3. Wyznaczniki stresu mięśniowo-szkieletowego _________________________________________
    • 2.2. Materiał i metody ___________________________________________________________
      • 2.2.1. Populacja średniowieczna _________________________________________________________
      • 2.2.2. Populacja współczesna ___________________________________________________________
      • 2.2.3. Pomiary kości __________________________________________________________________
      • 2.2.4. Wyznaczniki stresu mięśniowo-szkieletowego _________________________________________
      • 2.2.5. Analiza kształtu powierzchni stawowej panewki łopatki _________________________________
      • 2.2.6. Analiza statystyczna _____________________________________________________________
    • 2.3. Wyniki ____________________________________________________________________
      • 2.3.1. Dymorfizm płciowy _____________________________________________________________
      • 2.3.2. Asymetria kierunkowa ___________________________________________________________
      • 2.3.3. Wyznaczniki stresu mięśniowo-szkieletowego _________________________________________
      • 2.3.4. Analiza porównawcza ____________________________________________________________
    • 2.4. Dyskusja __________________________________________________________________
      • 2.4.1. Dymorfizm płciowy stawu ramiennego ______________________________________________
      • 2.4.2. Asymetria kierunkowa stawu ramiennego ____________________________________________
      • 2.4.3. Korelacja między wyznacznikami stresu mięśniowo-szkieletowego a kształtem panewki łopatki _
      • 2.4.4. Analiza porównawcza ____________________________________________________________
  • PODSUMOWANIE ________________________________________________________
  • BIBLIOGRAFIA___________________________________________________________
  • SUPLEMENT _____________________________________________________________

STRESZCZENIE Głównymi celami pracy była: 1) analiza rzetelności pomiarów wykonanych za pomocą metody dwuwymiarowej (2D) i trójwymiarowej (3D) służących do oceny ubytku panewki łopatki, 2) analiza dymorfizmu płciowego i asymetrii kierunkowej kształtu i wielkości stawu ramiennego, 3) zbadanie korelacji między wyznacznikami stresu mięśniowo-szkieletowego (MSM) a kształtem panewki łopatki. Materiał składał się z łopatek 3D otrzymanych z Tomogramów Komputerowych (TK) stawów ramiennych należących do dorosłych osobników. Rzetelność pomiarów panewki wyliczono dla 2 obserwatorów i 2 metod w oparciu o grupę współczesną. Do wykonania celu 2 i 3 wykorzystano stawy ramienne populacji współczesnej i średniowiecznej. Metoda pomiaru 3D charakteryzowała się większą rzetelnością niż metoda 2D. Dla obu populacji stwierdzono istotnie statystyczny dymorfizm płciowy i asymetrię kierunkową w wielkości stawu ramiennego. Z kolei asymetrię kierunkową kształtu panewki łopatki wykazano dla grupy współczesnej i średniowiecznych kobiet. Stwierdzono także różnice między płciami w kształcie panewki dla grupy współczesnej i prawej strony ciała w grupie średniowiecznej. Korelacja między MSM, a kształtem powierzchni stawowej łopatki była nieistotna statystycznie. Słaba rzetelność metody 2D jest wynikiem trudności w ustawieniu łopatki w odpowiednich płaszczyznach. Asymetria kierunkowa i dymorfizm płciowy w kształcie i wielkości ramienia jest rezultatem różnych typów i poziomów aktywności fizycznej. Brak korelacji między MSM, a kształtem panewki powinien być potwierdzony badaniami wykorzystującymi np. przekroje poprzeczne kości.

WSTĘP

Staw ramienny należy do stawów kulistych wolnych i składa się z dwóch powierzchni stawowych utworzonych przez głowę kości ramiennej oraz panewkę stawową łopatki. Duża ruchomość kończyny górnej w stawie ramiennym jest możliwa dzięki obszernej torebce stawowej, wzmocnionej przez mięśnie odpowiedzialne za obracanie ramienia [mięsień (m.) podłopatkowy, m. nadgrzebieniowy oraz m. podgrzebieniowy] oraz dzięki płytkiej i małej powierzchni stawowej panewki w stosunku do wielkości głowy kości ramiennej (Bochenek i Reicher, 2010). Zakres ruchu w opisywanym stawie jest bardzo duży i wpływa między innymi na budowę obojczyka, którego zadaniem jest minimalizowanie rotacji i przemieszczania się łopatki w trakcie wykonywania ruchów (Abbott i Lucas, 1954). Powstałe do tej pory prace o stawie ramiennym poświęcone są takim zagadnieniom jak: tworzenie typów kształtu całej łopatki (Graves, 1921), zróżnicowanie grubości wyrostka kruczego (Gumina i in., 2012), mechanika stawu ramiennego (De Baets i in., 2013; Grewal i Dickerson, 2013), złamania łopatki (Alsey i in., 2012; Blondiaux i in., 2012; Cole i in., 2013) oraz artroskopia barku (Churchill, 2001; De Wilde i in., 2010; Gregory i in., 2014). Jednakże, najwięcej prac skupia się na testowaniu nowych metod oceny płci za pomocą cech metrycznych stawu ramiennego (Prescher i Klümpen, 1995; Ozer i in., 2006; Dabbs, 2009; Dabbs i Moore- Jansen, 2010; Papaioannou i in., 2012). Analizowanie stawu ramiennego jest trudne ze względu na jego budowę anatomiczną, która charakteryzuje się małą ilością punktów homologicznych (zwłaszcza, głowa kości ramiennej i panewka łopatki). Stąd też, w zdecydowanej większości badań wykorzystuje się cechy metryczne (np. Prescher i Klümpen, 1995; Gielo-Perczak i Matz, 2007; Andrin i in.,

  1. niemniej jednak, istnieje kilka prac, które skupiły się na analizie kształtu wybranych elementów ramienia (Di Vincenzo i in., 2012; Bello-Hellegouarch i in., 2013; Ibáñez-Gimeno i in., 2013). W związku z tym, że panewka łopatki ma duży wpływ na prawidłowe funkcjonowanie stawu ramiennego oraz ruchomość kończyny górnej, dużą uwagę poświęca się w badaniach klinicznych analizie powtarzalności pomiarów tej kości. Od rzetelności oceny rodzaju i stopnia ubytku powierzchni stawowej łopatki zależy powodzenie wykonanej artroskopii barku

(Piasecki i in., 2009). Dlatego też, pierwsza część rozprawy doktorskiej ma charakter aplikacyjny i została poświęcona opracowaniu metody pomiaru panewki łopatki, która zapewni jak najbardziej powtarzalną i wiarygodną ocenę ubytku powierzchni stawowej tej kości. Badanie stawu ramiennego jest ważne także w kontekście zmian ewolucyjnych człowieka. Uważa się, że budowa stawu ramiennego (głównie łopatki) odzwierciedla funkcjonalne wymagania różnych rodzajów lokomocji wśród naczelnych (Püschel i Sellers, 2016). Odpowiedni kształt łopatki, obojczyka oraz kości ramiennej jest wynikiem wykształcenia się dwunożności u ludzi. Co z kolei, umożliwiło odbywanie podróży i transportowanie potomstwa, narzędzi czy pożywienia na długie dystanse (Osborn i Homberger, 2015). Według Larson'a (1998), istnieje także duży związek między budową łopatki oraz kości ramiennej a kształtem klatki piersiowej (głównie obojczykiem). Powyższe prace opierają się na założeniu, że kształt kości może ulegać przekształceniom adaptacyjnym, które odzwierciedlają rodzaj i nasilenie mechanicznych obciążeń, działających na danego osobnika w trakcie jego życia (Ruff i in., 2006). Założenie to jest nazywane prawem Wollff’a (lub prawem Roux’a, patrz dyskusja Ruff i in., 2006) i może służyć do rekonstrukcji „zachowań” pojedynczych osobników lub do analizy zmienności w „zachowaniach” wewnątrz oraz między populacjami. Dlatego też, druga część pracy została poświęcona analizie i porównaniu budowy stawu ramiennego (z uwzględnieniem obojczyka jako elementu łączącego kończynę górną ze szkieletem osiowym) w dwóch chronologicznie różnych populacjach z terenu Polski: średniowiecznej i współczesnej. Każda z wybranych grup cechuje odmienny typ gospodarki oraz charakteryzuje się innymi aktywnościami fizycznymi. Przeprowadzenie analizy porównawczej pozwoli stwierdzić jakie czynniki mają wpływ na formowanie się stawu ramiennego.

Pierwsze badania, które skupiły się na analizie błędu wewnętrznego jak i między badaczami wykazały niską powtarzalność pomiarów wykonywanych na podstawie zdjęć rentgenowskich (Rozing i Obermann, 1999; Nyffeler i in., 2003). Wynik ten jest prawdopodobnie spowodowany dużym zróżnicowaniem w położeniu łopatki w stosunku do klatki piersiowej, które utrudnia wyznaczanie homologicznych punktów na kości (Sullivan i in., 1999). Mimo tych ograniczeń, zdjęcia rentgenowskie są stale wykorzystywane do oceny nieprawidłowości w budowie kości, uszkodzeń Hilla-Sachsa lub innych zmian patologicznych obecnych na stawach (Engebretsen i Craig, 1993; Bishop i in., 2013; Rerko i in., 2013). Dodatkowo, badania rentgenograficzne są używane w celu pooperacyjnej oceny umiejscowienia implantu (Iannotti i in., 2013; Lubiatowski i in., 2013; Gregory i in., 2014), wykrycia złamań łopatki (Otto i in., 2013) czy oceny alloplastyki stawu ramiennego (Castricini i in., 2013). Ograniczenia wynikające ze stosowania zdjęć rentgenowskich wpłynęły na powstanie wielu badań, które analizują dokładność pomiarów w zależności od stosowanego rodzaju obrazowania. Najnowsze osiągnięcia technologiczne umożliwiają otrzymywanie coraz lepszej jakości tomogramów komputerowych pozwalających na wykonanie rekonstrukcji trójwymiarowych (3D) kości, które bardzo dokładnie odzwierciedlają anatomię badanego obiektu (Kwon i in., 2005; Ford i Decker, 2015). Rekonstrukcje 3D umożliwiają np. dokładną ocenę retrowersji wydrążenia panewki (Scalise i in., 2008), odtworzenie pozycji i orientacji stawu kolanowego (Hirschmann i in., 2011) czy nawet zaprojektowanie implantów (Lalone i in., 2015). Dlatego też, w badaniach klinicznych najczęściej porównuje się ze sobą pomiary wykonane na zdjęciach rentgenowskich, dwuwymiarowych (2D) oraz 3D tomogramach komputerowych (Saliken i in., 2015) z tym zastrzeżeniem, że w metodach służących do oceny niestabilności stawu ramiennego pomiary na rekonstrukcjach 3D przeprowadza się w przestrzeni 2D (bez możliwość obracania obiektu w trakcie mierzenia). Według Hirschmann’a i współpracowników (2011), największy błąd pomiaru pozycji i orientacji stawu kolanowego stwierdzono dla rentgenogramów, nieco mniejszy dla tomogramów 2D i najmniejszy dla tomogramów 3D. Inne wnioski ze swoich badań wyciągnął Budge wraz ze współpracownikami (2011), którzy nie stwierdzili istotnych różnic w dokładności mierzenia retrowersji panewki między tomogramami 2D a 3D, choć autorzy sugerują, że obrazowanie 2D może być pomocne przy ocenie stopnia retrowersji na podstawie rekonstrukcji 3D łopatki. Inne badania również wskazują na przydatność tomogramów 3D do oceny umiejscowienia implantu (Iannotti i in., 2013) lub ilościowego określenia tylnego ubytku powierzchni stawowej panewki (Beuckelaers i in., 2014).

Obecnie, metody służące do oceny rodzaju i stopnia ubytku panewki wykorzystują pomiary wykonane w przestrzeni 2D na tomogramach 2D i 3D, rezonansie magnetycznym lub zdjęciach świeżo zamrożonych łopatek (Griffith i in., 2003; Huijsmans i in., 2007; Barchilon i in., 2008). Kształt oraz wielkość powierzchni stawowej panewki łopatki charakteryzuje się bardzo dużym zróżnicowaniem w populacjach (Prescher i Klümpen, 1995; Dabbs i Moore- Jansen, 2010; Papaioannou i in., 2012; Kubicka i in., 2016a). Co więcej, płytkość wgłębienia panewki zwiększa się wraz z jej retrowersją (Graichen i in., 1999; Couteau i in., 2000). Dodatkowo, wśród pacjentów z różnym stopniem ubytku występuje zróżnicowanie w orientacji powierzchni stawowej panewki w stosunku do całej łopatki (Piasecki i in., 2009). Wszystkie te czynniki powodują, że ustawienie łopatki w odpowiedniej płaszczyźnie strzałkowej jest problematyczne. Trudności w prawidłowym zorientowaniu powierzchni stawowej zostały stwierdzone nawet u doświadczonych lekarzy (Churchill i in., 2001; Beuckelaers i in., 2014). Może to skutkować tym, iż pomiary panewek wykonane w przestrzeni 2D będą różnić się między sobą ze względu na odmienny sposób ich zorientowania, a nie w wyniku istnienia rzeczywistych różnic pomiędzy nimi. Zwłaszcza, że nawet najmniejsza zmiana położenia obiektu na którym wykonuje się pomiary 2D może znacząco wpłynąć na otrzymane wyniki (Zelditch i in., 2004). W związku z rozwojem technik rekonstrukcji tomogramów komputerowych, powyżej opisane ograniczenia mogą być rozwiązane za pomocą zastosowania pomiarów przestrzeni 3D na rekonstrukcjach 3D do oceny ilościowej ubytku panewki łopatki. W związku z istniejącą potrzebą stworzenia bardziej dokładnej procedury oceny ubytku powierzchni stawowej, celem poniższej pracy jest: porównanie powtarzalności pomiarów wykonywanych na obrazach 2D z rekonstrukcjami 3D (mierzonymi w przestrzeni 3D). Analiza rzetelności metod wykorzystywanych w badaniach klinicznych jest ważna. Zwłaszcza, że obecnie tylko kilka prac skupiło się na sprawdzeniu, która z form obrazowania w lepszy sposób odzwierciedla patologiczne zmiany na powierzchni stawowej łopatki (Gerber i Nyffeler, 2002; Sugaya i in., 2003; Moineau i in., 2012). Co więcej, nie we wszystkich powyższych badaniach wyliczono powtarzalność testowanych metod a pomiary wykonywano wyłącznie w przestrzeni 2D. Zatem w pracy postanowiono przetestować następującą hipotezę: metoda 3D mierzenia charakteryzuje się mniejszym błędem pomiaru stopnia ubytku panewki łopatki niż metoda 2D. Otrzymane wyniki pozwolą na weryfikację, który ze sposobów mierzenia jest bardziej powtarzalny.

Pierwszy badacz to praktykujący chirurg, ortopeda, z kolei drugi badacz nie jest lekarzem ale jest doświadczony w pracy na programach graficznych. Każdy z badaczy zmierzył dwukrotnie wszystkie stawy ramienne (100), pierwszy raz za pomocą metody 2D i drugi raz przy użyciu metody 3D. Po upływie tygodnia, pomiary zostały powtórzone przez każdego z badaczy za pomocą tych samych metod (2D i 3D) na 30 losowo wybranych panewkach. Zastosowanie powyższej procedury pozwoliło na obliczenie błędu wewnętrznego badaczy (ang. intra- observer error ) jak i między badaczami dla obu metod (ang. inter-observer error ). Spośród 30 losowo wybranych panewek, 23 wykazywało ubytek powierzchni stawowej.

1.2.1. Metoda dwuwymiarowa (2D)

Przed wykonaniem pomiaru, każdy z dwóch badaczy ustawiał panewkę łopatki w trzech płaszczyznach (strzałkowej, poprzecznej oraz czołowej), a następnie wykonywał pomiary zgodnie z zasadami obowiązującymi w procedurach metodycznych stosowanych do oceny stopnia i rodzaju ubytku powierzchni stawowej (patrz suplement 1). Tabela 1 zawiera skróty oraz szczegółowy opis wykonywanych pomiarów a rycina 1 przedstawia sposób ustawienia płaszczyzn stawu ramiennego. Po upływie tygodnia, badacz pierwszy i drugi zmierzyli ponownie 30 wylosowanych łopatek. Wszystkie czynności związane z zastosowaniem metody 2D do oceny ubytku panewki łopatki zostały wykonane przy wykorzystaniu programu OsiriX (wersja MD v. 6.5, 64-bit)^3.

Tabela 1. Opis pomiarów powierzchni stawowej panewki łopatki Pomiary Opis Autorzy metody Pow. koła Powierzchnia koła wpasowanego w dolną krawędź panewki łopatki

(Sugaya i in., 2003; Magarelli i in., 2009) Pow. ubytku Powierzchnia ubytku będąca częścią wpasowanego koła (Sugaya i in., 2003; Magarelli i in., 2009) AP szer. Odległość między najbardziej przednim i tylnym punktem panewki łopatki

(Gerber i Nyffeler, 2002; Griffith i in., 2003) SI wys. Odległość między najwyższym i najniższym punktem panewki łopatki

(Griffith i in., 2003) Krawędź ubytku

Długość krawędzi ubytku (Gerber i Nyffeler, 2002; Griffith i in., 2003) R Odległość od centrum powierzchni koła do dolnej krawędzi panewki łopatki

(Barchilon i in., 2008) d Odległość od centrum powierzchni koła łopatki do krawędzi ubytku

(Barchilon i in., 2008)

Objaśnienia: pow. koła - powierzchnia koła, pow. ubytku - powierzchnia ubytku, AP szer. - szerokość anterior- posterior , SI wys. - wysokość superior-inferior

(^3) Licencja Rehasport Clinic.

Rycina 1. Dwuwymiarowa metoda pomiaru cech panewki łopatki w trzech płaszczyznach Objaśnienia: a – lewa panewka łopatki w płaszczyźnie strzałkowej, b – lewa panewka łopatki w płaszczyźnie poprzecznej, c – lewa panewka łopatki w płaszczyźnie czołowej

1.2.2. Metoda trójwymiarowa (3D)

Przed wykonaniem wszystkich pomiarów, pierwszy badacz przygotował rekonstrukcje 3D łopatek (patrz ryc. 2 oraz suplement 2) za pomocą programu 3D Slicer (wersja 4.4)^4 , które następnie zostały „oczyszczone” z kości i elementów zasłaniających panewkę (patrz suplement 3). Spośród wszystkich tomogramów komputerowych zostało wylosowanych 30 stawów ramiennych, dla których po upływie tygodnia wykonano dodatkową rekonstrukcję 3D łopatki. Następnie, dla każdego stawu ramiennego obliczono różnicę pomiędzy pierwsza a drugą rekonstrukcją. Żadna ze średnich odległości pomiędzy parami nie była większa niż 0,15 mm co sugeruje, że sposób otrzymywania rekonstrukcji 3D okazał się rzetelny. Dodatkowo, powyższa analiza zapewniła, że ewentualne otrzymane rozbieżności w pomiarach panewki nie będą wynikać z błędnie wykonanych rekonstrukcji warstwy kostnej.

(^4) Darmowy program do analizy tomogramów komputerowych.

Rycina 3. Trójwymiarowa rekonstrukcja dwóch lewych łopatek z zaznaczonymi pomiarami Objaśnienia: a – łopatka bez ubytku w panewce, b – łopatka z ubytkiem w panewce. Pomiary powierzchni stawowej panewki łopatki: A – powierzchnia koła, B – SI wysokość, C – AP szerokość, D – pomiar d, E – pomiar R, F – powierzchnia ubytku, G – krawędź ubytku

1.2.3. Analiza statystyczna

Analiza statystyczna została wykonana za pomocą programu SPSS (wersja 22.0.0.1)^6 oraz Microsoft Office Excel^7. W celu wykazania, która z metod (2D czy 3D) charakteryzuje się większą rzetelnością wykonywanych pomiarów, wyliczono wskaźniki dla testu współczynnika korelacji wewnątrzklasowej (ICC). Wskaźniki ICC zostały wyliczone dla błędu wewnętrznego badaczy jak i pomiędzy nimi. Wskaźnik testu ICC przyjmuje wartości w granicach od 0 (brak rzetelności) do 1 (idealna powtarzalność) i jest miarą zgodności wartości wewnątrz obserwacji (Ulijaszek i Kerr, 1999). Wszystkie otrzymane współczynniki ICC zostały zaklasyfikowane do jednej z czterech kategorii: bardzo dobry (ICC > 0,810), dobry (0,610 < ICC < 0,810), umiarkowany (0,410 < ICC < 0,610) i słaby (ICC < 0,410, Walter i in., 1998). Dodatkowo, został obliczony test Fishera, który posłużył do określenia czy różnice wartości wskaźników ICC dla metody 2D różnią się istotnie statystycznie od współczynników metody 3D. Poziom istotności dla obu testów (ICC i Fishera) wynosił p < 0,05. Wybór rodzaju testu ICC został podyktowany jego częstym wykorzystywaniem w badaniach medycznych. Zastosowanie tego samego wskaźnika rzetelności pozwoliło na porównanie otrzymanych wyników z rezultatami uzyskanymi przez innych badaczy (np. Griffith i in., 2003; Sugaya i in., 2003).

1.3. Wyniki

1.3.1. Porównanie błędu między badaczami dla metody 2D i 3D

Tabela 2 przedstawia wartości i istotność testu ICC dla błędu między badaczami dla obu metod, dodatkowo w tabeli zostały umieszczone wyniki testu Fishera. W przypadku metody 2D, wskaźniki ICC dla następujących pomiarów: powierzchnia koła, szerokość anterior- posterior i wysokość superior-inferior przyjmują wartości bardzo dobre (ICC > 0,810). Kolejne dwa pomiary panewki łopatki: R (ICC = 0,620) i d (ICC = 0,720) charakteryzują się dobrą rzetelnością. Pozostałe pomiary powierzchni stawowej (powierzchnia ubytku oraz krawędź ubytku) przyjmują wartości umiarkowane.

(^6) Program używany zgodnie z umową licencyjną uzyskaną dla Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. (^7) Licencja zakupiona w ramach grantu Europejskiego Funduszu Społecznego (PO KL 8.2.2/30-310-13/14) uzyskanego przez doktorantkę.

Test Fishera wykazał, że w przypadku dwóch cech (powierzchnia ubytku i d) powtarzalność pomiarów wykonanych za pomocą metody 2D i 3D jest na takim samym poziomie. Pozostałe pomiary charakteryzują się istotnie statystycznie większą powtarzalnością dla metody 3D niż dla metody 2D (patrz tab. 3).

Tabela 3. Porównanie wskaźników testu ICC dla wewnętrznego błędu badacza pierwszego dla metody 2D i 3D Błąd wewnętrzny 2D

Błąd wewnętrzny 3D Test Fishera N ICC p ICC p z p Pow. koła 30 0,908 0,000 0,962 0,000 3,18 <0, Pow. ubytku 23 0,846 (^) 0,000 0,835 (^) 0,000 0,26 0, AP szer. 30 0,801 0,000 0,962 0,000 3,20 <0, SI wys. 30 0,722 (^) 0,001 0,977 (^) 0,000 3,70 (^) <0, Krawędź ubytku 23 0,878 0,000 0,963 0,000 2,27 0, R 30 0,798 (^) 0, 006 0,930 (^) 0,000 1,79 (^) 0, d 30 0,933 0,000 0,965 0,000 1,05 0, Objaśnienia: pow. koła - powierzchnia koła, pow. ubytku - powierzchnia ubytku, AP szer. - szerokość anterior- posterior , SI wys. - wysokość superior-inferior N – liczebność grupy, ICC – wartość wskaźnika testu ICC, z – wynik testu Fishera, p – wartość testu Fishera ( p < 0,05), pogrubienia oznaczają istotnie statystycznie wskaźniki testów ICC i Fishera

W tabeli 4 zostały umieszczone wartości testu ICC i Fishera dla błędu wewnętrznego drugiego badacza (doświadczonego w kwestii obsługi programów graficznych). W przypadku wyników testu ICC dla metody 2D, cztery pomiary charakteryzują się bardzo dobrą powtarzalnością (powierzchnia koła: ICC = 0,960, powierzchnia ubytku: ICC = 0,920, szerokość anterior-posterior : ICC = 0,941, wysokość superior-inferior : ICC = 0,952) a pozostałe trzy dobrą rzetelnością (krawędź ubytku: ICC = 0,748, R: ICC = 0,704, d: ICC = 0,749). Poziomy błędu wewnętrznego drugiego badacza obliczonego dla metody 3D są podobne do współczynników otrzymanych przez pierwszego badacza. Wszystkie pomiary panewki łopatki wykonane za pomocą rekonstrukcji 3D przyjmują wartości bardzo dobre (wartość współczynnika ICC powyżej 0,810, patrz tab. 4). Test Fishera wykazał, że metoda 3D charakteryzuje się istotnie statystycznie większą rzetelnością wykonywanych pomiarów (wyższymi wartościami testu ICC) niż metoda 2D dla następujących pomiarów panewki łopatki: szerokość anterior-posterior , wysokość superior- inferior , krawędź ubytku, R oraz d. Pozostałe dwie cechy (powierzchnia koła oraz powierzchnia ubytku) przyjmują takie same wartości rzetelności dla metody 2D jak i 3D.

Tabela 4. Porównanie wskaźników testu ICC dla wewnętrznego błędu badacza drugiego dla metody 2D i 3D Błąd wewnętrzny 2D

Błąd wewnętrzny 3D Test Fishera N ICC p ICC p z p Pow. koła 30 0,960 0,000 0,983 0,000 1,37 0, Pow. ubytku 23 0,920 0,000 0,962 0,000 1,21 0, AP szer. 30 0,941 0,000 0,997 0,000 3,90 <0, SI wys. 30 0,952 (^) 0,000 0,978 (^) 0,000 1,42 (^) 0, Krawędź ubytku 23 0,748 0,002 0,932 0,000 2,23 <0, R 30 0,704 0,001 0,932 0,000 2,52 <0, d 30 0,749 0,000 0,936 0,000 2,32 <0, Objaśnienia: pow. koła - powierzchnia koła, pow. ubytku - powierzchnia ubytku, AP szer. - szerokość anterior- posterior , SI wys. - wysokość superior-inferior N – liczebność grupy, ICC – wartość wskaźnika testu ICC, z – wynik testu Fishera, p – wartość testu Fishera ( p < 0,05), pogrubienia oznaczają istotnie statystycznie wskaźniki testów ICC i Fishera

1.4. Dyskusja

W związku z tym, że rekonstrukcje 3D kości wykonywane w oparciu o tomogramy komputerowe są coraz częściej wykorzystywane w badaniach klinicznych (najczęściej stosowane do udoskonalenia oceny stanu zdrowia pacjenta, np. Hoenecke i in., 2010; Budge i in., 2011; Hirschmann i in., 2011; Moineau i in., 2012; Iannotti i in., 2013; Parr i in., 2013; Beuckelaers i in., 2014; Lalone i in., 2015), głównym celem zaproponowanych badań była analiza błędu pomiarów wykonanych dwiema metodami (2D i 3D), służącymi do oceny stopnia i rodzaju ubytku panewki łopatki. Do testowania rzetelności poszczególnych rodzajów obrazowania wykorzystano współczynnik korelacji wewnątrzklasowej wyliczony dla wyników uzyskanych przez dwóch badaczy. W przypadku metody 3D, wszystkie wartości ICC dla błędu pomiędzy badaczami uzyskały wartości bardzo dobre (ICC > 0,810). Z kolei współczynniki powtarzalności pomiarów między dwoma badaczami dla metody 2D, charakteryzują się niższymi wartościami z wyjątkiem pomiaru szerokość anterior-posterior , który uzyskał większe wartości dla metody 2D niż 3D (różnica ta jest istotna statystycznie). Tylko trzy pomiary panewki łopatki (powierzchnia koła, szerokość anterior-posterior , wysokość superior-inferior ) uzyskały wartości powyżej 0,81 0. Wszystkie pozostałe współczynniki ICC dla metody 2D zostały zaklasyfikowane do dobrej (dla cechy: R i d) lub średniej kategorii (dla cechy: powierzchnia ubytku i krawędź ubytku). Należy jednak podkreślić, że istotnie statystycznie niższe wartości dla powtarzalności pomiarów między badaczami wykonanych metodą 2D niż 3D, stwierdzono dla następujących cech panewki: powierzchnia ubytku, krawędź ubytku, R i d.