Validity and Reliability of 3D US for the Detection of Erosions in Patients with Rheumatoid Arthritis Using MRI as the Gold Standard

Abstract

Purpose: To test the reliability and validity of a 3D US erosion score in RA using MRI as the gold standard.

Materials and Methods: RA patients were examined with 3D US and 3 T MRI over the 2^nd and 3^rd metacarpophalangeal joints. 3D blocks were evaluated by two investigators. The erosions were estimated according to a semi-quantitative score (SQS) (0 – 3) and a quantitative score (QS) (mm²). MRI was evaluated according to the RAMRIS score. For the estimation of reliability, intra-class correlation coefficients (ICC) were used. Validity was tested using Spearman’s rho (r_s). The sensitivity and specificity were also calculated.

Results: 28 patients with RA were included. The ICC for the inter-observer reliability in the QS was 0.41 and 0.13 for the metacarpal bone and phalangeal bone, respectively, and 0.86 and 0.16, respectively, in the SQS. The ICC for the intra-observer reliability in the QS was 0.75 and 0.48 for the metacarpal bone and phalangeal bone, respectively, and 0.83 and 0.60, respectively, in the SQS. The correlation with MRI for the metacarpal bone was significant, with values of 0.73 (p = 0.0001) (SQ) and 0.74 (p = 0.0001) (SQS). For the phalangeal bone, bad correlation was found: 0.28 (p = 0.145) (SQ) and 0.26 (p = 0.57) (SQS). The sensitivity and specificity for the metacarpal bone were 86 % and 85 % respectively. For the phalangeal bone they were 60 % and 97 %, respectively.

Conclusion: Good inter- and intra-observer reliability and correlation with MRI were seen in the assessment of erosions with 3D US in the metacarpal bone, while the results were low and insignificant for the phalangeal bone, indicating that 3D US still has room for improvement.

Zusammenfassung

Ziel: Bestimmung der Verlässlichkeit und Aussagekraft der 3-D-US-Erosionsskala bei RA unter Verwendung von MRI als Goldstandard.

Material und Methoden: RA-Patienten wurden mittels 3-D-US und 3T-MRT über dem 2. und 3. Metakarpophalangealgelenk untersucht. Die 3-D-Blöcke wurden von 2 Untersuchern bewertet. Die Erosionen wurden nach dem semiquantitativen Score (SQS) (0 – 3) und dem quantitativen Score (QS) (mm²) bewertet. Die MRT wurde mittels RAMRIS-Score beurteilt. Für die Bewertung der Verlässlichkeit wurden Intraklasse-Korrelationskoeffizienten (ICC) benutzt. Die Aussagekraft wurde mittels Spearmans Rho (rs) bestimmt. Die Sensitivität und Spezifität wurde ebenfalls bestimmt.

Ergebnisse: Es wurden 28 Patienten mit RA eingeschlossen. Die ICCs der Interobserver-Reliabitität beim QS betrugen für den metakarpalen Knochen 0,41 und für den phalangealen Knochen 0,13. Beim SQS betrugen diese 0,86 für den metakarpalen und 0,16 für den phalangealen Knochen. Die ICCs der Intraobserver-Reliabitität beim QS betrugen für den metakarpalen Knochen 0,75 und für den phalangealen Knochen 0,48. Beim SQS betrugen diese 0,83 für den metakarpalen und 0,60 für den phalangealen Knochen. Die Übereinstimmung mit der MRT für den metakarpalen Knochen war signifikant mit Werten von 0,73 (p = 0,0001) für den SQ und 0,74 (p = 0,0001) für den SQS. Beim phalangealen Knochen konnte mit 0,28 (p = 0,145) für den SQ und 0,26 (p = 0,57) für den SQS keine Übereinstimmung gefunden werden. Beim metakarpalen Knochen betrug die Sensitivität 86 % und die Spezifität 85 %. Beim phalangealen Knochen betrug die Sensitivität 60 % und die Spezifität 97 %.

Schlussfolgerung: Bei der Bewertung der Erosionen des metakarpalen Knochens mittels 3-D-US wurden eine gute Inter- und Intraobserver-Reliabilität sowie eine gute Übereinstimmung mit der MRT beobachtet. Gleichzeitig waren die Ergebnisse für den phalangealen Knochen schlecht und nicht signifikant, was darauf hinweist, dass der 3-D-US noch verbesserungsfähig ist.

Key words

hand - 3 D ultrasound - rheumatoid arthritis - erosions

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