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Correlation Analysis Between Ultrasound Ossification Ratio and Exercise Intensity in Adolescents
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摘要:目的
评估超声骨骺骨化率(ossification ratio，OR)与青少年运动强度的相关性。
方法本研究为横断面调查，采用分层抽样法选取2023年6月就读于山东省某体育学校及普通中学的11~15岁青少年为研究对象，并按照运动强度将其分为竞技运动组(高运动强度)和普通运动组(中等运动强度)。两组均行全身9个部位长骨超声图像采集(包括3处上肢骨及6处下肢骨)，由2名超声科医师阅片后计算超声OR值(超声标准切面上骨化中心长度与骨骺长度的比值)，并采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient，ICC)评估观察者组间阅片结果的一致性。比较两组超声OR值的差异，并采用多因素Logistic回归分析法评估超声OR值与运动强度的相关性。
结果共入选符合纳入与排除标准的青少年252人，其中竞技运动组154人(男生97人，女生57人)，普通运动组98人(男生52人，女生46人)。竞技运动组身高、平均每日运动时长中位数均高于普通运动组(P均＜0.001)。2名阅片医师对50名青少年9个部位长骨超声OR值判读结果的总体ICC为0.930(范围：0.853~0.964)，提示观察者组间具有极好的一致性。组间比较显示，无论男女，竞技运动组股骨内侧超声OR值均高于普通运动组(男生：0.87±0.07比0.84±0.04，P=0.025；女生：0.90± 0.06比0.85±0.14，P=0.027)，除此之外，男生中股骨外侧及腓骨超声OR值，女生中桡骨超声OR值亦均具有组间差异(P均＜0.05)。多因素Logistic回归分析显示，股骨内侧超声OR值倒数与运动强度具有相关性(OR=0.046, 95% CI：0.012~0.145，P=0.043)，即青少年股骨内侧超声OR值倒数每减少0.1(相当于超声OR值约增加0.05~0.10)，高强度运动的可能性增加2.17倍。
结论股骨内侧超声OR值与青少年运动强度具有一定相关性，该指标或可成为判断青少年运动是否达标的一项客观影像学参数。
Abstract:ObjectiveTo evaluate the correlation between ultrasound ossification ratio(OR) and exercise intensity among adolescents.
MethodsThis cross-sectional study used stratified sampling to select adolescents aged 11-15 years from a sports school and some ordinary middle schools in Shandong Province in June 2023. The participants were divided into two groups: competitive sports group (high exercise intensity), and general sports group (moderate exercise intensity), based on their exercise intensity. Ultrasound images of long bones from nine body regions (including 3 upper limb bones and 6 lower limb bones) were collected for both groups. Two sonographers interpreted the images and calculated the ultrasound OR values (the ratio of ossification center length to epiphyseal length on the standard ultrasound section). The intraclass correlation coefficient (ICC) was used to assess the consistency of image interpretation between the observers. Differences in ultrasound OR values between the two groups were compared, and multivariate Logistic regression analysis was performed to assess the correlation between ultrasound OR values and exercise intensity.
ResultsA total of 252 adolescents who met the inclusion and exclusion criteria were included, with 154 in the competitive sports group (97 males and 57 females) and 98 in the general sports group (52 males and 46 females). The median height and average daily exercise duration were significantly higher in the competitive sports group than in the general sports group (all P < 0.001). The overall ICC for the interpretation of ultrasound OR values of long bones at 9 sites in 50 adolescents by the two sonographers was 0.930 (range: 0.853-0.964), indicating excellent inter-observer consistency. The medial femoral ultrasound OR values were higher in the competitive sports group than in the general sports group for both males and females (males: 0.87±0.07 vs. 0.84±0.04, P=0.025; females: 0.90±0.06 vs.0.85±0.14, P=0.027). Additionally, the differences in ultrasound OR values between the groups were observed in the lateral femoral and fibular bones in males and the radial bone in females (all P < 0.05). Multivariate Logistic regression analysis showed that the reciprocal of the medial femoral ultrasound OR value was correlated with exercise intensity (OR=0.046, 95% CI: 0.012-0.145, P=0.043), indicating that a decrease of 0.1 in the reciprocal of the medial femoral ultrasound OR value (equivalent to an increase of approximately 0.05-0.10 in the ultrasound OR value) was associated with a 2.17-fold increase in the likelihood of high-intensity exercise.
ConclusionsThe medial femoral ultrasound OR value was correlated with exercise intensity among adolescents. This indicator may serve as an objective imaging parameter for assessing whether adolescent exercise meets recommended standards.
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Keywords:
- ossification ratio /
- physical activity /
- adolescents /
- active health
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B型链球菌(group B streptococcus, GBS)是定植于人类下消化道及泌尿生殖道的条件致病菌, 为女性生殖道常见病原微生物, 妊娠期体内雌激素和孕激素水平升高、糖原含量增加、阴道PH值改变引起菌群失调等因素使GBS异常增殖, 是GBS感染的高危因素[1]。孕期GBS定植可引发产妇发生胎膜早破、绒毛膜炎、子宫内膜炎、败血症、泌尿道感染、化脓性关节炎, 并可导致孕晚期流产、早产、死胎、胎儿发育不良、新生儿脑膜炎、肺炎和败血症等严重后果[1]。新生儿GBS感染多经母体垂直传播, 可造成严重并发症, 预后差, 死亡率高, 故GBS感染的预防和早期诊断十分重要。
由于多数孕妇为带菌状态, 并无临床表现, 因此预防GBS感染的主要措施是常规筛查所有孕晚期妇女阴道GBS定植状况, 对筛查结果阳性的孕妇在分娩时使用抗生素, 以阻断GBS垂直传播, 减少产后感染发生, 同时对新生儿进行预防性治疗。细菌培养和鉴定是明确GBS定植或感染的基本手段, 试子培养阳性是临床判定GBS感染的金标准[1-2], 也是目前我国广泛采用的筛查手段, 但单纯阴道取材及培养影响了GBS的检出率, 迫切需要一种检出率更高的筛查方法, 本研究针对孕晚期GBS筛查, 比较传统阴道拭子培养法和阴道直肠拭子Lim次代接种法的检出率和假阴性率。
1. 材料与方法
1.1 研究对象
选取2014年12月至2015年8月在北京协和医院产科门诊接受产前检查的妊娠35~37周孕妇, 平均年龄(32.4±3.8)岁, 孕周均经末次月经及孕早中期B超核对校正。取材及研究均经孕妇本人知情同意。
1.2 培养及鉴定
1.2.1 取材
所有研究对象同时接受以下两种筛查方法, 无需阴道窥器, 传统阴道拭子培养法将无菌棉试子放入阴道下1/3旋转1周取分泌物后放入无菌管送检, 阴道直肠拭子Lim次代接种法先将无菌棉试子放入阴道下1/3旋转, 取出后蘸取肛周分泌物, 放入无菌管送检。取材后将棉拭子放入无营养转运介质于室温或冷藏条件下运送标本, 于24 h内完成接种工作。
1.2.2 阴道拭子血平皿培养法
拭子取阴道下段分泌物后直接接种血平皿, 接种后置于5% CO2、35 ℃孵育箱, 孵育2 d观察菌落生长情况, 如有菌落生长则作鉴定。
1.2.3 阴道直肠拭子Lim次代接种法
同一棉拭子先后取阴道下段及肛周分泌物, 同时接种于血平皿及含10 μg/ml粘菌素的Lim肉汤行双重培养。接种后将血平皿置于5% CO2、35 ℃孵育箱, 肉汤培养基置于35 ℃空气孵育箱。18~24 h后观察血平皿菌落生长情况, 若血平皿中有菌落生长则立即鉴定和报告; 若无菌落生长, 则将过夜培养的Lim肉汤在血平皿中次代接种, 分区划线, 置于5% CO2、35 ℃孵育箱孵育48 h。若48 h后次代培养仍无菌落生长则报告“B族链球菌培养阴性”, 48 h内次代培养阳性则作鉴定及报告。
1.2.4 GBS鉴定
菌落富集后鉴定GBS阳性需同时满足以下标准: (1)革兰阳性球菌; (2)菌落较A族链球菌大, β溶血环窄, 亦可有不溶血GBS; (3)对杆菌肽、复方新诺明耐药; (4)触酶试验阴性; (5) CAMP试验阳性; (6)马尿酸盐试验阳性; (7)链球菌乳胶凝集试剂盒确证阳性或MOLDI-TOF-MS法快速鉴定阳性。
1.2.5 判定标准
上述两种检测方法中任何一种阳性即判定为结果阳性。进一步比较两种检测方法的阳性率、检出率和假阴性率。
1.3 统计学方法
记录两种筛查方法的阳性及假阴性检出数(阳性总数-该方法阳性数), 计算得出检出率(该方法阳性数/阳性总数)和假阴性率(该方法假阴性数/阳性总数), 采用配对卡方检验分析两种方法的阳性检出率和假阳性率, P＜0.05判定为差异有统计学意义。
2. 结果
共筛查1371名孕妇, 筛查结果阳性共110例, 阳性率为8.0%(110/1371), 其中阴道拭子培养法筛查结果阳性者46例, 阳性率3.4%(46/1371), 检出率41.8%(46/110), 假阴性率58.2%(64/110);阴道直肠试子Lim次代接种培养法筛查阳性者88例, 阳性率6.4%(88/1371), 检出率80.0%(88/110), 是阴道拭子培养法的1.9倍, 假阴性率20.0%(22/110) (表 1)。两种筛查结果均为阳性者24例。
表 1 两种孕晚期阴道B族链球菌检测方法比较[%(n/N)]筛查方法 阳性率 检出率 假阴性率 阴道试子培养法 3.4(46/1371) 41.8(46/110) 58.2(64/110) 阴道直肠试子Lim次代接种培养法 6.4(88/1371) 80.0(88/110) * 20.0(22/110) * 与阴道拭子培养法相比, *χ2=38.031, P＜0.01 两种方法的检出率、假阴性率差异有统计学意义(χ2=38.031, P＜0.01), 阴道直肠拭子Lim次代接种法对阴道GBS定植筛查的检出率显著高于阴道拭子培养法。
3. 讨论
晚孕期妇女同时接受阴道试子培养法和阴道直肠试子Lim次代接种法筛查阴道GBS定植情况, 结果显示阴道直肠试子法的检出率显著高于阴道试子法, 假阴性率更低。
美国疾病预防控制中心针对孕期GBS定植的预防指南明确指出, 阴道下段及直肠试子培养法比阴道或宫颈试子培养法的检查率更高[1]。Platt等[3]对651例孕妇进行GBS筛查发现, 阴道直肠拭子Lim次代接种培养法检出率高达97.8%, 是单纯阴道试子培养检出率的3倍, 选择性增菌培养较直接接种法的阳性率要高1倍, 与本文结论一致。实时PCR技术是GBS筛查的一种新方法, 其敏感度和特异度与标准细菌培养法的一致性较好[4-6], 且可在4 h内获取结果, 为产妇及早产或胎膜早破孕妇快速提供检测结果[4-6], 但由于PCR检测的是GBS核酸成分, 无法判断细菌活性及繁殖力, 因此不能作为临床筛查GBS的金标准。尽管GBS培养耗时且阳性率低、培养要求高, 但由于可以获得纯培养物进行药敏试验及分型, 故细菌培养仍是美国疾病预防控制中心推荐的GBS筛查方法。多点采样及特殊培养基次代接种可有效提高筛查阳性率, 降低假阴性率, 加强围产期GBS定植的检出和预防性治疗。
妊娠期妇女阴道GBS定植率因地域、人群、社会经济状况等因素不同而有所变化, 其检出率亦受多种因素影响, 如取材部位、孕周、检测方法等。由于GBS筛查方法、试剂、诊断标准尚不统一, 因此有关围产期GBS定植率的结果存在较大差异。土耳其1项对215名孕妇和285名非孕妇的研究显示, GBS定植率为13.6%(68/500), 其中孕妇为9.8%(21/215), 非孕妇为16.5%(47/285) [2]。来自英国的1项研究显示, 围产期妇女GBS阳性率为3.3%[3]。Tsolia等[4]对希腊1014名孕妇的筛查结果显示, GBS定植率为6.6%。一篇对来自13个国家、24 093名妇女、共计21项研究的综述[6]显示, GBS阴道定植率为6.5%~36.0%, 其中东欧地区为19.7~29.3%, 西欧地区为11.0~21.0%, 斯堪的那维亚半岛为24.3~36.0%, 南欧地区为3.8~21.2%。我国GBS定植率为3.5%~32.4%[5-14], 本研究显示1371名孕妇中110例筛查阳性, 定植率为8.0%。
目前常用的阴试子培养具有取材培养程序及制备简单、无需增菌、相对快速、价格低廉等优点, 但检出率低、假阴性率高。而阴道直肠试子多点采样并选择Lim培养基增菌培养, 虽然增加了采样位点和增菌环节, 但检出率提高1倍。为避免不良妊娠结局, 降低围产期感染, 提高筛查敏感度和检出率仍是当前GBS筛查的主要目标。
本研究显示, 两种筛查方法互为补充, 联合应用可进一步提高检出率。条件允许的情况下, 可同时采用两种方法筛查, 提高检出率, 防止漏诊。普通阴道试子血平皿接种未进行细菌扩增, 如结果呈现阳性, 可能与菌量多、增生活跃、致病性强有关, 应引起重视, 及时采取恰当的治疗方案, 定期复查。两种方法联合筛查的成本较前倍增, 需根据所在地区经济条件和实验室条件开展, 制定具体的筛查策略。
本研究为单中心数据, 样本量不够大。筛查结果阳性的孕妇均接受预防性治疗, 新生儿中未发生GBS血培养阳性败血症, 遗憾的是本研究组未对正常新生儿及孕产妇孕期结局进行随访, 尽管存在理论可能, 仍无法得出新的筛查策略是否有助于减少孕产妇及新生儿感染发生的确切结论。GBS定植与早产和胎膜早破的关系目前仍存争议[15], 未来需结合新生儿感染的大样本临床数据分析, 探究GBS阴道感染、检出、干预措施与新生儿感染及不良妊娠结局的相关性。不同GBS亚型的人群分布与毒力也各不相同, 在7种GBS血清型中, Ⅲ型因含脂磷壁酸和神经氨酸酶最多而毒力最强。西方国家中GBS Ⅲ型是主要致病菌, 而发展中国家Ⅰb、Ⅰc和Ⅱ型为主要致病菌[16]。需进一步探讨我国GBS亚型的分布及高致病亚型, 减少由围产期GBS定植及感染带来的母婴严重并发症及不良临床结局。
GBS定植和感染在围产期感染中占重要位置, 可导致多种不良妊娠结局。美国疾病预防与控制中心发布的GBS筛查和处理指南对减少围产期GBS感染的发生及危害起到很大指导作用。我国自20世纪90年代开始围产期GBS感染的研究工作, 但缺乏大样本、多中心研究, 缺乏GBS感染率及新生儿结局影响的数据, 缺乏GBS筛查及防治的统一方法。本研究初步比较传统阴道试子培养法及更有针对性的阴道直肠试子Lim次代接种法, 明确了后者对GBS筛查的优势, 希望后续可以进行更大样本的多中心研究, 制定适合我国国情的GBS筛查指南, 提高GBS筛查力度, 进一步减少新生儿感染。
作者贡献：张莉负责超声图像采集、图像分析及论文初稿撰写；杜函泽负责研究设计、临床数据采集；张怡璇、杨亚梅负责超声图像采集；赵泽庆、郭晓湲负责数据分析；陈适、潘慧负责指导论文修订；李建初、杨筱提出研究思路并负责研究的整体设计。利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突 -
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图 1 超声骨成像标准切面及OR值测量方法示意图
该图像来源于竞技运动组1名13岁女生。A~I分别为其左侧上肢骨(第3掌指关节、尺骨、桡骨)及左侧下肢骨(股骨正中、股骨内侧、股骨外侧、胫骨正中、胫骨内侧、腓骨)的长骨超声图像，黄色虚线为骨化中心最大长径(d)，蓝色虚线为骨骺最大长径(D)
OR(ossification ratio): 骨骺骨化率Figure 1. Schematic diagram of standard ultrasonic bone imaging section and measurement method of OR value
The images are sourced from a 13-year-old female participant belonging to the competitive sports group.Figures A to I respectively show the ultrasound images of the long bones in her left upper limbs (3rd metacarpophalangeal joint, ulna, radius) and left lower limbs (mid-femur, medial femur, lateral femur, mid-tibia, medial tibia, fibula).The yellow dashed line represents the maximum longitudinal diameter of the ossification center (d), while the blue dashed line denotes the maximum longitudinal diameter of the epiphysis (D)
表 1 竞技运动组和普通运动组青少年基本信息(x±s)
Table 1 Basic information of adolescents in competitive sports group and general sports group(x±s)
指标 男生(n=149) 女生(n=103) 竞技运动组(n=97) 普通运动组(n=52) P值 竞技运动组(n=57) 普通运动组(n=46) P值 年龄(岁) 13.40±1.12 13.42±0.72 0.890 13.40±1.13 13.48±0.59 0.667 身高(cm) 173.86±11.58 167.92±7.98 ＜0.001 166.45±7.19 159.97±5.74 ＜0.001 体质量(kg) 64.69±15.58 66.54±21.80 0.590 57.76±10.71 54.74±12.43 0.190 体质量指数(kg/m2) 21.13±3.25 23.28±6.36 0.026 20.70±2.64 21.33±4.32 0.393 父亲身高(cm) 177.48±4.68 172.14±24.99 0.059 175.96±4.69 175.10±4.23 0.357 母亲身高(cm) 163.25±16.82 160.35±23.38 0.408 164.04±3.60 162.47±4.19 0.054 
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表 2 竞技运动组和普通运动组9个部位长骨超声OR值比较(x±s)
Table 2 Comparison of ultrasonic OR values of long bones in nine sites between competitive sports group and general sports group(x±s)
指标 男生(n=149) 女生(n=103) 竞技运动组(n=97) 普通运动组(n=52) P值 竞技运动组(n=57) 普通运动组(n=46) P值 第3掌指关节 0.79±0.06 0.80±0.05 0.132 0.80±0.07 0.80±0.08 0.892 尺骨 0.72±0.10 0.71±0.08 0.600 0.73±0.09 0.73±0.11 0.806 桡骨 0.79±0.07 0.77±0.06 0.183 0.82±0.08 0.79±0.07 0.029 股骨正中 0.79±0.07 0.77±0.06 0.228 0.82±0.08 0.82±0.09 0.826 股骨内侧 0.87±0.07 0.84±0.04 0.025 0.90±0.06 0.85±0.14 0.027 股骨外侧 0.84±0.07 0.81±0.04 0.001 0.87±0.05 0.89±0.06 0.139 胫骨正中 0.78±0.08 0.79±0.06 0.390 0.78±0.1 0.80±0.11 0.379 胫骨内侧 0.82±0.09 0.80±0.07 0.152 0.84±0.08 0.82±0.11 0.265 腓骨 0.77±0.08 0.74±0.07 0.007 0.77±0.09 0.79±0.09 0.479 OR: 同图 1
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