Is There Any Difference Between a Spherical Marker and a Simple Coin for Hip Replacement Digital Planning?

Objective  To evaluate the accuracy and differences between 2 types of metallic markers, sphere, and coin, for radiographic calibration in the preoperative planning of hip arthroplasty. Methods  Four spherical metallic markers and four coins, both 25 mm in diameter, were placed on the greater trochanter, pubic symphysis, between the thighs, and on the table of the exam, for radiographic examination of the hip in 33 patients with hip prosthesis. The prosthesis head was used for calibration and two examiners measured the markers' image diameters, and the results were analyzed statistically. Results  In the greater trochanter, the sphere and the coin were not visualized in 19 radiographs (57.6%). Between the thighs, the coin marker was not visualized in 13 radiographs (39.4%). In the greater trochanter, the 25-mm accuracy of the coin and the sphere was, respectively, between 57.1 and 63.3% and between 64.3 and 92.9%. The coin between the thighs reached 25-mm accuracy in between 50 and 60% of cases. Over the exam table, the coin and sphere markers reached, respectively, the mean diameters of 22.91 mm and 23 mm, the lowest coefficient of variation, the lowest confidence interval, and the easiest positioning. There was statistical difference between the evaluations of the markers (coin vs. sphere) in all positions ( p  < 0.032), except for the exam table position ( p  = 0.083). Conclusions  The coin between the thighs is the best marker for radiographic calibration in the preoperative planning of hip arthroplasty, and we suggest the use of another coin on the exam table for comparison, considering the 8% reduction in relation to its real size. Sociedade Brasileira de Ortopedia e Traumatologia. This is an open access article published by Thieme under the terms of the Creative Commons Attribution-NonDerivative-NonCommercial License, permitting copying and reproduction so long as the original work is given appropriate credit. Contents may not be used for commecial purposes, or adapted, remixed, transformed or built upon. ( https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ ).

Introduction

Preoperative surgical planning is fundamental to predict difficulties during the procedure, sizes of components, and positioning of implants in hip arthroplasty. 1 2 3 4 5 6 Adequate surgical planning reduces the number of complications associated with discrepancy between members, poor positioning, early implant loosening, instability, periprosthetic fracture, and loss of bone mass. 1 2 3 4 5 6 It was traditionally performed with printed radiographs and use of transparencies with magnification established by the prosthesis' manufacturer, with usual variations in the range of 100 to 130% of the real size. 5 However, with the development of digital radiographic imaging, computerized planning has become a practical alternative with proven reproducibility. 7

To correct the magnification of digital radiography, radiopaque markers such as spheres, 8 9 10 disks (coins), 11 and plates 12 13 have been used in the past 10 years. 9 10 14 15 16 17 The nearer the position in relation to the joint studied, the smaller will be the variation in the marker's magnification, 17 decreasing the errors in calibration. For hip replacement, the markers are commonly positioned in the region around the joint, such as in the greater trochanter 9 11 12 14 15 17 and between the thighs. 9 10 12 13 14 16 17

Calibration is an essential first step of the digital planning, performed by the examiner to identify a known distance between two points or by the diameter of a circle circumscribed around three peripheral points of the reference object. The gold standard calibration is calculated from the head of the prosthesis implanted in postoperative patients. There is no standardization either of the best position or the best type of marker for hip arthroplasty planning.

The objective of the present paper is to evaluate the precision and differences between two types of metal markers—sphere, and coin—for radiographic calibration in preoperative planning of hip arthroplasty. Our hypothesis was that the sphere positioned alongside the trochanter would be the best method for calibration due to the anatomical proximity to the hip joint and the facility of calibration, but the coin marker would have similar performance when keeping its largest diameter always visible in the radiograph.

Materials and Methods

This prospective transversal study was carried out by the Hip Surgery Group of the Department of Orthopedics and Traumatology of our institution.

The study was conducted with a convenience sample of 33 patients of both genders, with total and/or partial hip prosthesis, either primary or revision, who underwent pelvic radiography as part of the postoperative follow-up in April and May 2017. The radiographs in which the diameter of the head of the prosthesis was unknown from hospital records or that were outside of the radiographic standards were excluded from the study. 18

Procedures

All the patients were submitted to pelvic radiography in anteroposterior incidence (AP), performed with the patient in dorsal decubitus, with internal rotation of the hips between 15 and 20° and incident radius at the midline, just above the pubic symphysis. 18 For standardization, the focus film distance was 100 cm, determined with a tape measure and Optimus 50 light indicator (Philips Medical Systems, Hamburg, Germany). To standardize analysis of the radiographs, the coccyx was aligned with the pubic symphysis (with distance between them of 2.5 cm for women and 1.5 cm for men), as well as symmetry of the obturator foramens. 18

Before the radiography, a single physician positioned four spheres or four coins in four positions around the pelvis. The diameter of both markers was 25 mm, confirmed by a Mitutoyo p-06 analog pachymeter (Mitutoyo Sul Americana, Suzano, SP, Brazil) and a WesternPRO (Pasadena, CA, EUA) carbon fiber composite caliper (USA), both certified by Brazil's National Institute of Metrology (INMETRO, in the Portuguese acronym). The markers were held in place with adhesive tape or a clear polyvinyl chloride (PVC) tube with length of ¾ inch, as described in a previous study, 19 and a flexible PVC electrical conduit of the same length. The hose and conduit were sliced lengthwise to allow controlled slippage of the sphere to adjust the position. The markers were positioned at the following sites: 1–Right greater trochanter, on the skin, with the sphere in the electrical conduit and the coin attached with tape at the same level ( Figs. 1A and 1B ); 2 - Between the thighs, in the plane of the greater trochanter, with the sphere in the hose placed as proximate as possible and the coin at the same level ( Figs. 2A and 2B ); 3–At the level of the anterosuperior border of the pubic symphysis, both attached with adhesive tape ( Fig. 3A ); 4–Between the exam table and proximal segment of the left thigh, 4 cm distal to the greater trochanter, both attached with adhesive tape ( Fig. 3B ).

Fig. 1

Positioning of the sphere at the right greater trochanter (1A); Positioning of the coin at the right greater trochanter (1B).

Fig. 2

Positioning of the sphere between the thighs, in the plane of the greater trochanter, side view (2A) and top view (2B).

Fig. 3

Positioning of the sphere and coin in the pubic symphysis (3A); Positioning of the sphere and coin on the exam table, on the left side of the patient (3B).

Analysis of the Images

We only considered radiographs that enabled digital measurement of the head of the prosthetic component and at least two spherical markers and coins ( Figs. 4A , 4B , 4C and 4D ) in the same image. Markers not visualized in the radiograph were not analyzed.

Fig. 4

Four radiographs of the sample analyzed. Figure 4A , note the absence of markers at the greater trochanter (broken line circle). In the male patients ( Figs. 4A and 4B ), the markers between the thighs are at the lower limit of the image, but the abdominal apron due to the large abdominal hernia in Figure 4B prevents the correct positioning of the markers, and the coin is hard to visualize between the thighs (white arrow). The overlap of the coin with the femoral shaft in Figure 4C (circle) does not prevent calibration but hampers the technique. The partial visualization of the coin when placed vertically at the greater trochanter or between the thighs, as depicted in Figure 4D (broken-line arrow), prevents measurement of the larger diameter, making calibration impossible.

The digital images were analyzed by two doctors who had received previous training for use of the AGFA HealthCare – IMPAX Orthopaedic Tools (AGFA Healthcare, Greenville, SC, EUA) planning software. The prosthesis head was used as a calibration parameter based on three marginal points and confirmed with a circle, 8 9 10 17 since the diameter is known and the location is centered in the joint.

The diameters of the markers after radiographic calibration were measured by the same technique of identifying three peripheral points and forming a circle to confirm the marker's diameter, both for the sphere 9 and the coin. 11 The diameter of the sphere was evaluated considering the whole circle filled, while for the coin, the largest diameter of the image was considered.

Each evaluator measured all the images of the coins and spheres visualized in each position for subsequent comparison between the measures. All the analyses were performed with a single HP Pavilion DV7 computer (The Hewlett-Packard Company, Palo Alto, CA, USA).

Statistical Analysis

The anthropometric characteristics of the sample were described by calculating the means and standard deviations as well as the absolute and relative frequencies.

The one-sample Student t-test was used to compare the mean at each position for each of the examiners' evaluation with the reference value of 25 mm. The paired Student t-test was used, and the mean, standard deviation, coefficient of variation, minimum and maximum of each of the examiners' evaluation were calculated at each position to judge the similarity between the markers.

The descriptive statistics in percentage of the real value (25 mm) were evaluated by the mean, median, standard deviation, minimum, maximum, and confidence interval. The accuracy of each marker at each position was also calculated. The equality of two proportions test was applied to characterize the relative frequency distribution of the qualitative variables. The results were compared by analysis of variance (ANOVA) and the Pearson and chi-squared tests.

All the analyses were performed with the programs IBM-SPSS for Windows version 20.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA), Minitab 16 (Minitab LLC, State College, PA, USA), and Microsoft Excel 2010 (Microsoft Corp., Redmond, WA, USA), with a 5% significance level, following the literature of reference. 20 21 22

Results

The mean values of both markers at the greater trochanter and between the thighs were near the real value of 25 mm. There was no difference between the mean values at the greater trochanter position and the actual value, but in the position with the marker between the thighs, only the coin obtained a statistical difference and was considered more precise. Table 1 reports the evaluations of the two examiners in comparison with the real size of 25 mm.

Table 1

Comparison of the position/marker with the real value (25 mm) by the examiners

Examiner 1		Mean (mm)	SD (mm)	CV	Min (mm)	Max (mm)	N	CI	P -value
Coin	Greater trochanter	24.71	0.61	2%	24	26	14	0.32	0.104
	Between the thighs	25	0.65	3%	24	26	20	0.28	1
	Pubic symphysis	27.7	0.47	2%	27	28	33	0.16	< 0.001
	Exam table	22.91	0.29	1%	22	23	33	0.1	< 0.001
Sphere	Greater trochanter	25.07	0.27	1%	25	26	14	0.14	0.336
	Between the thighs	25.58	0.5	2%	25	26	33	0.17	< 0.001
	Pubic symphysis	27.88	0.48	2%	27	29	33	0.17	< 0.001
	Exam table	23	0.25	1%	22	24	33	0.09	< 0.001
Examiner 2		Mean (mm)	SD (mm)	CV	Min (mm)	Max (mm)	N	CI	P -value
Coin	Greater trochanter	24.79	0.58	2%	24	26	14	0.3	0.189
	Between the thighs	25	0.73	3%	24	26	20	0.32	1
	Pubic symphysis	27.7	0.59	2%	26	29	33	0.2	< 0.001
	Exam table	23.15	0.44	2%	22	24	33	0.15	< 0.001
Sphere	Greater trochanter	24.79	0.58	2%	24	26	14	0.3	0.189
	Between the thighs	25.27	0.57	2%	24	26	33	0.2	0.01
	Pubic symphysis	27.97	0.53	2%	27	29	33	0.18	< 0.001
	Exam table	22.97	0.3	1%	22	24	33	0.1	< 0.001

Abbreviations : CI, confidence interval; CV, coefficient of variation; Kg, kilogram; Max, maximum; Min, minimum; mm, millimeter; N, sample size; P -value, significance.

Comparison of the findings of the examiners for each marker at the different positions, as shown in Table 2 , reveals similarity of the following measurements: coin at the greater trochanter, between thighs, and pubic symphysis positions; and sphere at the pubic symphysis and exam table positions.

Table 2

Comparison between examiners in the same position of each marker

Coin		Mean (mm)	SD (mm)	CV (mm)	Min (mm)	Max (mm)	N	CI	P -value
Greater trochanter	Examiner 1	24.71	0.61	2%	24	26	14	0.32	0.336
	Examiner 2	24.79	0.58	2%	24	26	14	0.3
Between the thighs	Examiner 1	25	0.65	3%	24	26	20	0.28	1
	Examiner 2	25	0.73	3%	24	26	20	0.32
Pubic symphysis	Examiner 1	27.7	0.47	2%	27	28	33	0.16	1
	Examiner 2	27.7	0.59	2%	26	29	33	0.2
Exam table	Examiner 1	22.91	0.29	1%	22	23	33	0.1	0.003
	Examiner 2	23.15	0.44	2%	22	24	33	0.15
Sphere		Mean (mm)	SD (mm)	CV (mm)	Min (mm)	Max (mm)	N	CI	P -value
Greater trochanter	Examiner 1	25.07	0.27	1%	25	26	14	0.14	0.04
	Examiner 2	24.79	0.58	2%	24	26	14	0.3
Between the thighs	Examiner 1	25.58	0.5	2%	25	26	33	0.17	0.006
	Examiner 2	25.27	0.57	2%	24	26	33	0.2
Pubic symphysis	Examiner 1	27.88	0.48	2%	27	29	33	0.17	0.263
	Examiner 2	27.97	0.53	2%	27	29	33	0.18
Exam table	Examiner 1	23	0.25	1%	22	24	33	0.09	0.572
	Examiner 2	22.97	0.3	1%	22	24	33	0.1

Abbreviations : CI, confidence interval; CV, coefficient of variation; mm, millimeter; Max, maximum; Min, minimum; N, sample size; P -value, significance.

Table 3 demonstrates a statistical difference of the measures between the markers (coin vs. sphere) at all positions except on the exam table ( p -value = 0.083).

Table 3

Comparison of the markers for each position as evaluated by examiner 1

Examiner 1		Mean (mm)	SD (mm)	CV (mm)	Min (mm)	Max (mm)	N	CI	P -value
Greater trochanter	Coin	24.71	0.61	2%	24	26	14	0.32	0.019
	Sphere	25.07	0.27	1%	25	26	14	0.14
Between the thighs	Coin	25	0.65	3%	24	26	20	0.28	0.002
	Sphere	25.55	0.51	2%	25	26	20	0.22
Pubic symphysis	Coin	27.7	0.47	2%	27	28	33	0.16	0.032
	Sphere	27.88	0.48	2%	27	29	33	0.17
Exam table	Coin	22.91	0.29	1%	22	23	33	0.1	0.083
	Sphere	23	0.25	1%	22	24	33	0.09

Abbreviations : CI, confidence interval; CV, coefficient of variation; mm, millimeter; Min, minimum; Max, maximum; N, sample size; P -value, significance; SD, standard deviation.

Table 4 identifies the percentage values in relation to the true size of 25 mm to allow understanding the range of variation measured at each position of the markers.

Table 4

Percentage differences from the real values measured by examiner 1

Examiner 1		Mean	Median	SD	Min	Max	N	CI
Coin	Greater trochanter	1.14%	0.00%	2.44%	−4.00%	4.00%	14	1.28%
	Between the thighs	0.00%	0.00%	2.60%	−4.00%	4.00%	20	1.14%
	Pubic symphysis	−10.79%	−12.00%	1.87%	−12.00%	−8.00%	33	0.64%
	Exam table	8.36%	8.00%	1.17%	8.00%	12.00%	33	0.40%
Sphere	Greater trochanter	−0.29%	0.00%	1.07%	−4.00%	0.00%	14	0.56%
	Between the thighs	−2.30%	−4.00%	2.01%	−4.00%	0.00%	33	0.68%
	Pubic symphysis	−11.52%	−12.00%	1.94%	−16.00%	−8.00%	33	0.66%
	Exam table	8.00%	8.00%	1.00%	4.00%	12.00%	33	0.34%

Abbreviations : CI, confidence interval; Max, maximum; Min, minimum; N, sample size; SD, standard deviation.

The accuracy calculated for each marker at the various positions by each examiner is shown in Table 5 . With the coin on the exam table, utilizing a diameter of 23 mm as a reference, examiner 1 obtained accuracy of 90.9% (30 of the 33 radiographs) and examiner 2 achieved accuracy of 78.8% (27 of the 33 radiographs).

Table 5

Accuracy with respect to 25 mm of the markers for each position and examiner

Accuracy (25 mm)		Examiner 1		Examiner 2		Total
		N	Accuracy	N	Accuracy
Coin	Greater trochanter	8	57.10%	9	64.30%	14
	Between the thighs	12	60.00%	10	50.00%	20
	Pubic symphysis	0	0.00%	0	0.00%	33
	Exam table	0	0.00%	0	0.00%	33
Sphere	Greater trochanter	13	92.90%	9	64.30%	14
	Between the thighs	14	42.40%	20	60.60%	33
	Pubic symphysis	0	0.00%	0	0.00%	33
	Exam table	0	0.00%	0	0.00%	33

Abbreviation : N, sample size.

There was greater loss of images of both markers at the greater trochanter position, corresponding to 19 losses in 33 radiographs (57.6%). In that position, for the female sample, there were 11 losses in 18 radiographs (61.1%), while the figure for the males was 8 losses in 15 radiographs (53.3%). For the coin placed between the thighs, there were 13 losses in 33 radiographs (39.4%), with the breakdown by gender being 8 losses in 15 radiographs (53.3%) for men and 5 losses in 18 radiographs (27.8%) for women.

Discussion

This is a transversal study with the objective of assessing the accuracy, precision, and differences in the use of two metal markers (sphere and coin) to calibrate radiography of the pelvis. Considering accuracy, precision, coefficient of variation, visual inspection of the images, and ease of positioning, the coin placed between the thighs was the best marker, with a mean of 25 mm, but suffered from large loss of images (39.4%). The coin on the exam table presented a mean of 23 mm, smaller than the real size, but obtained a low coefficient of variation (1%) and appeared in all the images. Therefore, we suggest the use of coins in the two positions.

The best type of radiographic marker should be widely available, practical to position, reliably visible in the images, and easy to measure and precisely calibrate. The coin's dimensions are standardized, and it is available to any radiology service that does not have another type of marker. The identification of markers when positioned at the greater trochanter and pubic symphysis is susceptible to human error, unlike the exam table position, which is easy to achieve and free of this type of error.

In the pubic symphysis and exam table positions, all the images were easily visualized. Despite obese patients requiring special care when positioning the markers, which should be placed below the abdominal fold in the pubic symphysis position and below the thigh when on the exam table, no image losses occurred with these markers. The images of the coin between the thighs in 13 radiographs (39.4%) and of both markers at the greater trochanter in 19 radiographs (57.6%) were only partially visible or not visible, so no calculations were possible. There was a difference between the genders, with greater loss of images in female patients at the greater trochanter (61.1%), probably due to the pattern of posterolateral fat accumulation in the hips, while the loss was greater for male subjects when the marker was positioned between the thighs (53.3%), probably caused by the genital volume in this region. The circular images of the sphere and coin on the exam table and at the pubic symphysis were easier to measure. Considering the coefficient of variation lower than 3% for both markers at all positions, they can be considered stable in relation to the mean.

With respect to precision, the measures of coin between the thighs ( p  = 1.000), sphere at the greater trochanter ( p  = 0.336), and coin at the greater trochanter ( p  = 0.189) were the closest to the actual size of 25 mm. At the greater trochanter, the accuracies of the coin and sphere were, respectively, between 57.1 and 63.3% and between 64.3 and 92.9%. Between the thighs, the accuracy measures of the coin and sphere were between 50 and 60% and 42.4 and 60%, respectively. Even though not precise at 25 mm, the result for the coin and sphere on the exam table was reliable, with the best confidence interval (between 0.09 and 0.1), denoting low variation of the mean, and the accuracy for 23 mm was between 78.8% and 93.9%.

Markers, when located at the level of the pubic symphysis and on the exam table, have been found to be subject to variation due to the radiographic magnification of the emission cone of objects farther from the film in comparison to those that were closer. 12 23 For calibration with these markers, it is necessary to understand this influence so that errors do not occur outside the margin between +3% and -3%, which is acceptable for adequate preoperative planning. 23

Wimsey et al. 8 used a caliper to compare the positioning of a coin between the thighs and the measurement of the anterior superior iliac spines in the patient. The results of the magnification calculation were favorable to the use of the coin, with accuracy of 98.9% and error < 0.5 mm in the digital measurements of the marker. When positioned between the thighs, the average coin size in our sample was 25 mm for both examiners, the coefficient of variation was at most 3%, and the accuracy was between 50 and 60%. The maximum error was 1 mm (4%), probably overestimated by the fact that the software used for measurement did not have millimetric precision.

In the present study, the markers were positioned by a physician with experience in identification of bony prominences, unlike in the great majority of previous studies. 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 23 The simplest position was on the exam table, since the identification of bony prominences can be difficult, especially in patients who are obese or have deformities. The et al. 23 reported the importance of correct positioning, demonstrating that the marker placed at the level of the trochanter at 1 cm anterior or posterior to the hip represents a 1% difference in magnification.

Some limitations of the present study should be mentioned. The sample loss at the greater trochanter probably occurred due to the difficulty of adapting this method in the fat pads lateral and posterior in relation to the hip, especially in female patients. Alterations in the surface anatomy of patients who have undergone multiple surgeries was another factor that might have influenced the precision of the positioning of the markers. Bias in the calibration precision and calculation of the diameter of the markers might also have occurred because the software used is not capable of measuring decimal values of millimeters.

Conclusion

We recommend using the coin placed between the thighs and suggest the concomitant use of another coin, or a sphere, on the exam table, considering the 8% reduction in relation to its real size, and to avoid failure to visualize the marker in the image.

The methods presented in the current study are useful for radiographic calibration in preoperative planning and can estimate the radiographic magnification with a safety margin between -3% and +3%. 23 We believe the coin can be used instead of a sphere without sacrificing precision when applied clinically for radiographic calibration in preoperative planning. It is necessary to understand the size variations of the markers around the hip before performing the radiographic calibration for accurate correction of the magnification and to achieve better precision in preoperative planning. In those patients who are morbidly obese, have an abdominal apron, hip deformity, or previous surgery, attention should be paid to the correct palpation of the bone structures to minimize marker positioning errors.

Introdução

O planejamento cirúrgico pré-operatório é fundamental para prever dificuldades durante o procedimento, tamanhos de componentes e posicionamento de implantes na artroplastia do quadril. 1 2 3 4 5 6 O planejamento cirúrgico adequado reduz o número de complicações associadas à discrepância entre os membros, mau posicionamento, afrouxamento precoce do implante, instabilidade, fratura periprotéstica e perda de massa óssea. 1 2 3 4 5 6 Isso era tradicionalmente realizado com radiografias impressas e uso de transparências com ampliação estabelecida pelo fabricante da prótese, com variações habituais na faixa de 100 a 130% do tamanho real. 5 No entanto, com o desenvolvimento da imagem radiográfica digital, o planejamento informatizado tornou-se uma alternativa prática com reprodutibilidade comprovada. 7

Para corrigir a ampliação da radiografia digital, marcadores radiopacos, como esferas, 8 9 10 discos (moedas) 11 e placas 12 13 vêm sendo usados nos últimos 10 anos. 9 10 14 15 16 17 Quanto mais perto da posição em relação à articulação estudada, menor será a variação na ampliação do marcador, 17 diminuindo os erros de calibração. Para a artroplastia do quadril, os marcadores são comumente posicionados na região ao redor da articulação, como no trocânter maior 9 11 12 14 15 17 e entre as coxas. 9 10 12 13 14 16 17

A calibração é um primeiro passo essencial do planejamento digital, realizado pelo examinador, identificando uma distância conhecida entre dois pontos ou pelo diâmetro de um círculo circunscrito em torno de três pontos periféricos do objeto de referência. A calibração padrão-ouro é calculada em pacientes em acompanhamento pós-operatório a partir da cabeça da prótese implantada. Ainda não há padronização nem da melhor posição ou melhor tipo de marcador para o planejamento da artroplastia do quadril.

O objetivo deste artigo é avaliar a precisão e as diferenças entre dois tipos de marcadores metálicos, esfera e moeda, para calibração radiográfica no planejamento pré-operatório da artroplastia do quadril. Nossa hipótese era de que a esfera posicionada ao lado do trocânter seria o melhor método de calibração devido à proximidade anatômica à articulação do quadril e à instalação de calibração, mas o marcador da moeda teria desempenho semelhante ao manter seu maior diâmetro sempre visível na radiografia.

Materiais e métodos

Este estudo transversal prospectivo foi realizado pelo Grupo de Cirurgia de Quadril do Departamento de Ortopedia e Traumatologia da nossa instituição.

O estudo foi realizado com uma amostra de conveniência de 33 pacientes de ambos os sexos, com prótese total e/ou parcial do quadril, primária ou revisão, que foram submetidos à radiografia pélvica como parte do acompanhamento pós-operatório em abril e maio de 2017. Radiografias em que o diâmetro da cabeça da prótese era desconhecido nos registros hospitalares ou que estavam fora dos padrões radiográficos foram excluídas do estudo. 18

Procedimentos

Todos os pacientes foram submetidos à radiografia pélvica na incidência anteroposterior (AP), realizada com o paciente em decúbito dorsal, com rotação interna dos quadris entre 15 e 20° e raio incidente na linha média, logo acima da sínfise púbica. 18 Para a padronização, a distância do filme focal foi de 100 cm, determinada com uma fita métrica e indicador de luz Optimus 50 (Philips Medical Systems, Hamburgo, Alemanha). Para padronizar a análise das radiografias, o cóccix foi alinhado com a sínfise púbica (com distância entre elas de 2,5 cm para mulheres e 1,5 cm para homens), bem como simetria dos foramens obturadores. 18

Antes da radiografia, um único médico posicionou quatro esferas ou quatro moedas em quatro posições ao redor da pelve. O diâmetro de ambos os marcadores foi de 25 mm, confirmado por um paquimetro analógico Mitutoyo p-06 (Mitutoyo Sul Americana, Suzano, SP, Brasil) e uma pinça composta de fibra de carbono WesternPRO (Pasadena, CA, EUA), ambas certificadas pelo Instituto Nacional de Metrologia do Brasil (INMETRO). Os marcadores foram mantidos no lugar com fita adesiva ou um tubo de cloreto de polivinil claro (PVC) com comprimento de 3/4 polegadas, como descrito em um estudo anterior, 19 e um conduíte elétrico flexível de PVC do mesmo comprimento. A mangueira e o conduíte foram cortados longitudinalmente para permitir que o deslizamento controlado da esfera ajustasse a posição. Os marcadores foram posicionados nos seguintes locais: 1–Além do trocânter, na pele, com a esfera no conduíte elétrico e a moeda anexada com fita no mesmo nível( Figs. 1A e 1B ); 2 - Entre as coxas, no plano do trocânter maior, com a esfera na mangueira colocada o mais próxima possível e a moeda no mesmo nível( Figs. 2A e 2B ); 3–Ao nível da borda anterosuperior da sínfise púbica, ambas anexadas com fita adesiva ( Fig. 3A ); 4–Entre a mesa de exame e o segmento proximal da coxa esquerda, 4 cm distal ao trocânter maior, ambos ligados com fita adesiva ( Fig. 3B ).

Fig. 1

Posicionamento da esfera no trocânter mais à direita (1A); Posicionamento da moeda no trocânter mais à direita (1B).

Fig. 2

Posicionamento da esfera entre as coxas, no plano do trocânter maior, vista lateral (2A) e vista superior (2B).

Fig. 3

Posicionamento da esfera e da moeda na sínfise púbica (3A); Posicionamento da esfera e da moeda na mesa de exame, no lado esquerdo do paciente (3B).

Análise das imagens

Consideramos apenas radiografias que permitiram a medição digital da cabeça do componente protético e pelo menos dois marcadores e moedas esféricas ( Figs. 4A , 4B , 4C e 4D ) na mesma imagem. Não foram analisados marcadores não visualizados na radiografia.

Fig. 4

Quatro radiografias da amostra analisada. Figura 4A , note a ausência de marcadores no trocânter maior (círculo de linha tracejada). Nos pacientes do sexo masculino ( Figs. 4A e 4B ), os marcadores entre as coxas estão no limite inferior da imagem, mas o abdome em avental devido à grande hérnia abdominal na Figura 4B impede o posicionamento correto dos marcadores, e a moeda é difícil de visualizar entre as coxas (seta branca). A sobreposição da moeda com o eixo femoral na Figura 4C (círculo) não impede a calibração, mas dificulta a técnica. A visualização parcial da moeda quando colocada verticalmente no trocânter maior ou entre as coxas, como retratado na Figura 4D (seta de linha tracejada), impede a medição do diâmetro maior, impossibilitando a calibração.

As imagens digitais foram analisadas por dois médicos que receberam treinamento prévio para uso do software de planejamento AGFA HealthCare – IMPAX Ortopaedic Tools (AGFA Healthcare, Greenville, SC, EUA). A cabeça da prótese foi usada como parâmetro de calibração com base em três pontos marginais e confirmada com um círculo, 8 9 10 17 uma vez que o diâmetro é conhecido e o local está centrado na articulação.

Os diâmetros dos marcadores após a calibração radiográfica foram medidos pela mesma técnica de identificação de três pontos periféricos e formação de um círculo para confirmar o diâmetro do marcador, tanto para a esfera 9 quanto para a moeda. 11 O diâmetro da esfera foi avaliado considerando todo o círculo preenchido, enquanto para a moeda foi considerado o maior diâmetro da imagem.

Cada avaliador mediu todas as imagens das moedas e esferas visualizadas em cada posição para posterior comparação entre as medidas. Todas as análises foram realizadas com um único computador HP Pavilion DV7 (The Hewlett-Packard Company, Palo Alto, CA, EUA).

Análise estatística

As características antropométricas da amostra foram descritas pelo cálculo dos meios e desvios-padrão, bem como as frequências absolutas e relativas.

O teste t de uma amostra foi utilizado para comparar a média em cada posição para cada avaliação dos examinadores com o valor de referência de 25 mm. Utilizou-se o teste t de Student emparelhado, e a média, desvio-padrão, e coeficiente de variação - mínimo e máximo - de cada avaliação dos examinadores foram calculados em cada posição para julgar a semelhança entre os marcadores.

As estatísticas descritivas em percentual do valor real (25 mm) foram avaliadas pela média, mediana, desvio-padrão, intervalo mínimo, máximo e de confiança. Também foi calculada a precisão de cada marcador em cada posição. A igualdade de duas proporções foi aplicada para caracterizar a distribuição relativa da frequência das variáveis qualitativas. Os resultados foram comparados pela análise de variância (ANOVA) e pelos testes de Pearson e do qui-quadrado.

Todas as análises foram realizadas com os programas IBM-SPSS para Windows versão 20.0 (IBM Corp., Armonk, NY, EUA), Minitab 16 (Minitab LLC, State College, PA, EUA) e Microsoft Excel 2010 (Microsoft Corp., Redmond, WA, EUA), com um nível de significância de 5%, seguindo a literatura de referência. 20 21 22

Resultados

Os valores médios de ambos os marcadores no trocânter maior e entre as coxas estavam próximos do valor real de 25 mm. Não houve diferença dos valores médios na posição de trocanter maior com o valor real, mas com a posição entre as coxas, apenas a moeda obteve uma diferença estatística e foi considerada mais precisa. A Tabela 1 relata as avaliações dos dois examinadores em comparação com o tamanho real de 25 mm.

Tabela 1

Comparação da posição/marcador com o valor real (25 mm) pelos examinadores

Examinador 1		Média (mm)	DP (mm)	CV	Min (mm)	Max (mm)	N	IC	Valor de P
Moeda	Trocânter maior	24,71	0,61	2%	24	26	14	0,32	0,104
	Entre as coxas	25	0,65	3%	24	26	20	0,28	1
	Sínfise púbica	27,7	0,47	2%	27	28	33	0,16	< 0,001
	Mesa de exames	22,91	0,29	1%	22	23	33	0,1	< 0,001
Esfera	Trocânter maior	25,07	0,27	1%	25	26	14	0,14	0,336
	Entre as coxas	25,58	0,5	2%	25	26	33	0,17	< 0,001
	Sínfise púbica	27,88	0,48	2%	27	29	33	0,17	< 0,001
	Mesa de exames	23	0,25	1%	22	24	33	0,09	< 0,001
Examinador 2		Média (mm)	DP (mm)	CV	Min (mm)	Max (mm)	N	IC	Valor de P
Moeda	Trocânter maior	24,79	0,58	2%	24	26	14	0,3	0,189
	Entre as coxas	25	0,73	3%	24	26	20	0,32	1
	Sínfise púbica	27,7	0,59	2%	26	29	33	0,2	< 0,001
	Mesa de exames	23,15	0,44	2%	22	24	33	0,15	< 0,001
Esfera	Trocânter maior	24,79	0,58	2%	24	26	14	0,3	0,189
	Entre as coxas	25,27	0,57	2%	24	26	33	0,2	0,01
	Sínfise púbica	27,97	0,53	2%	27	29	33	0,18	< 0,001
	Mesa de exames	22,97	0,3	1%	22	24	33	0,1	< 0,001

Abreviaturas : CV, coeficiente de variação; IC, intervalo de confiança; Kg, quilograma; Max, máximo; Min, mínimo; mm, milímetro; N, tamanho da amostra; Valor de P , significância.

A comparação entre os achados dos examinadores para cada marcador nas diferentes posições, como mostra a Tabela 2 , revela semelhança das seguintes medidas: moeda no trocânter maior, entre coxas e posições de sínfise púbica; e esfera nas posições de sínfise púbica e mesa de exame.

Tabela 2

Comparação entre examinadores na mesma posição de cada marcador

Moeda		Média (mm)	DP (mm)	CV (mm)	Min (mm)	Max (mm)	N	IC	Valor de P
Trocânter maior	Examinador 1	24,71	0,61	2%	24	26	14	0,32	0,336
	Examinador 2	24,79	0,58	2%	24	26	14	0,3
Entre as coxas	Examinador 1	25	0,65	3%	24	26	20	0,28	1
	Examinador 2	25	0,73	3%	24	26	20	0,32
Sínfise púbica	Examinador 1	27,7	0,47	2%	27	28	33	0,16	1
	Examinador 2	27,7	0,59	2%	26	29	33	0,2
Mesa de exames	Examinador 1	22,91	0,29	1%	22	23	33	0,1	0,003
	Examinador 2	23,15	0,44	2%	22	24	33	0,15
Esfera		Média (mm)	DP (mm)	CV (mm)	Min (mm)	Max (mm)	N	IC	Valor de P
Trocânter maior	Examinador 1	25,07	0,27	1%	25	26	14	0,14	0,04
	Examinador 2	24,79	0,58	2%	24	26	14	0,3
Entre as coxas	Examinador 1	25,58	0,5	2%	25	26	33	0,17	0,006
	Examinador 2	25,27	0,57	2%	24	26	33	0,2
Sínfise púbica	Examinador 1	27,88	0,48	2%	27	29	33	0,17	0,263
	Examinador 2	27,97	0,53	2%	27	29	33	0,18
Mesa de exames	Examinador 1	23	0,25	1%	22	24	33	0,09	0,572
	Examinador 2	22,97	0,3	1%	22	24	33	0,1

Abreviaturas : CV, coeficiente de variação; IC, intervalo de confiança; Max, máximo; Min, mínimo; mm, milímetro; N, tamanho da amostra; Valor de P , significância.

A Tabela 3 demonstra uma diferença estatística das medidas entre os marcadores (moeda vs. esfera) em todas as posições, exceto na mesa de exame (valor de p  = 0,083).

Tabela 3

Comparação dos marcadores para cada posição avaliada pelo examinador 1

Examinador 1		Média (mm)	SD (mm)	CV (mm)	Min (mm)	Max (mm)	N	IC	Valor de P
Trocânter maior	Moeda	24,71	0,61	2%	24	26	14	0,32	0,019
	Esfera	25,07	0,27	1%	25	26	14	0,14
Entre as coxas	Moeda	25	0,65	3%	24	26	20	0,28	0,002
	Esfera	25,55	0,51	2%	25	26	20	0,22
Sínfise púbica	Moeda	27,7	0,47	2%	27	28	33	0,16	0,032
	Esfera	27,88	0,48	2%	27	29	33	0,17
Mesa de exames	Moeda	22,91	0,29	1%	22	23	33	0,1	0,083
	Esfera	23	0,25	1%	22	24	33	0,09

Abreviaturas : CV, coeficiente de variação; DP, desvio padrão; IC, intervalo de confiança; Max, máximo; Min, mínimo; mm, milímetro; N, tamanho da amostra; Valor de P , significância.

A Tabela 4 identifica os valores percentuais em relação ao tamanho real de 25 mm para permitir compreender a faixa de variação medida em cada posição dos marcadores.

Tabela 4

Diferenças percentuais em relação aos valores reais medidos pelo examinador 1

Examinador 1		Média	Mediana	DP	Min	Max	N	IC
Moeda	Trocânter maior	1,14%	0,00%	2,44%	-4,00%	4,00%	14	1,28%
	Entre as coxas	0,00%	0,00%	2,60%	-4,00%	4,00%	20	1,14%
	Sínfise púbica	-10,79%	-12,00%	1,87%	-12,00%	-8,00%	33	0,64%
	Mesa de exames	8,36%	8,00%	1,17%	8,00%	12,00%	33	0,40%
Esfera	Trocânter maior	-0,29%	0,00%	1,07%	-4,00%	0,00%	14	0,56%
	Entre as coxas	-2,30%	-4,00%	2,01%	-4,00%	0,00%	33	0,68%
	Sínfise púbica	-11,52%	-12,00%	1,94%	-16,00%	-8,00%	33	0,66%
	Mesa de exames	8,00%	8,00%	1,00%	4,00%	12,00%	33	0,34%

Abreviaturas : IC, intervalo de confiança; Max, máximo; Min, mínimo; N, tamanho da amostra; DP, desvio padrão.

A precisão calculada para cada marcador nas várias posições por cada examinador é mostrada na Tabela 5 . Com a moeda na mesa de exame, utilizando o diâmetro de 23 mm como referência, o examinador 1 alcançou precisão de 90,9% (30 das 33 radiografias) e o examinador 2 obteve precisão de 78,8% (27 das 33 radiografias).

Tabela 5

Precisão em relação a 25 mm dos marcadores para cada posição e examinador

Precisão (25 mm)		Examinador 1		Examinador 2		Total
		N	Precisão	N	Precisão
Moeda	Trocânter maior	8	57,10%	9	64,30%	14
	Entre as coxas	12	60,00%	10	50,00%	20
	Sínfise púbica	0	0,00%	0	0,00%	33
	Mesa de exames	0	0,00%	0	0,00%	33
Esfera	Trocânter maior	13	92,90%	9	64,30%	14
	Entre as coxas	14	42,40%	20	60,60%	33
	Sínfise púbica	0	0,00%	0	0,00%	33
	Mesa de exames	0	0,00%	0	0,00%	33

Abreviação : N, tamanho da amostra.

Houve maior perda de imagens de ambos os marcadores na posição do trocânter maior, correspondendo a 19 perdas em 33 radiografias (57,6%). Nessa posição, para a amostra feminina houve 11 perdas em 18 radiografias (61,1%), ao passo que o número para o sexo masculino foi de 8 perdas em 15 radiografias (53,3%). Para a moeda colocada entre as coxas, houve 13 perdas em 33 radiografias (39,4%), sendo a decomposição por sexo 8 perdas em 15 radiografias (53,3%) para homens e 5 perdas em 18 radiografias (27,8%) para as mulheres.

Discussão

O presente trabalho trata-se de um estudo transversal com o objetivo de avaliar a correção, precisão e diferenças no uso de dois marcadores metálicos (esfera e moeda) para calibrar a radiografia da pelve. Considerando correção, precisão, coeficiente de variação, inspeção visual das imagens e facilidade de posicionamento, a moeda colocada entre as coxas foi a melhor marca, com média de 25 mm, mas sofreu grande perda de imagens (39,4%). A moeda na mesa de exame apresentou média de 23 mm, menor que o tamanho real, mas obteve um baixo coeficiente de variação (1%) e apareceu em todas as imagens. Portanto, sugerimos o uso de moedas nas duas posições.

O melhor tipo de marcador radiográfico deve estar amplamente disponível, prático de posicionar, confiavelmente visível nas imagens e fácil de medir e calibrar com precisão. As dimensões da moeda são padronizadas e ela está disponível para qualquer serviço de radiologia que não tenha outro tipo de marcador. A identificação de marcadores quando posicionados no trocânter maior e sínfise púbica é suscetível a erros humanos, ao contrário da posição na mesa de exame, que é fácil de alcançar e livre desse tipo de erro.

Nas posições de sínfise púbica e mesa de exame, todas as imagens foram facilmente visualizadas. Apesar de pacientes obesos necessitarem de cuidados especiais no posicionamento dos marcadores, que devem estar abaixo da dobra do abdômen na sínfise púbica e abaixo da coxa quando na mesa de exame, não ocorreram perdas de imagem com esses marcadores. As imagens da moeda entre as coxas em 13 radiografias (39,4%) e de ambos os marcadores no trocânter maior em 19 radiografias (57,6%) eram apenas parcialmente visíveis ou não visíveis, de modo que nenhum cálculo era possível. Houve diferença entre os sexos, com maior perda de imagens em pacientes do sexo feminino no trocânter maior (61,1%), provavelmente devido ao padrão de acúmulo de gordura posterolateral nos quadris, enquanto a perda foi maior para os pacientes do sexo masculino quando o marcador foi posicionado entre as coxas (53,3%), provavelmente causada pelo volume genital nesta região. As imagens circulares da esfera e da moeda na mesa de exame e na sínfise púbica foram mais fáceis de medir. Considerando o coeficiente de variação inferior a 3% para ambos os marcadores em todas as posições, podem ser considerados estáveis em relação à média.

Com relação à precisão, as medidas de moeda entre as coxas ( p  = 1.000), esfera no trocânter maior ( p  = 0,336) e moeda no trocânter maior ( p  = 0,189) foram as mais próximas do tamanho real de 25 mm. No trocânter maior, as medidas de precisão da moeda e da esfera foram, respectivamente, entre 57,1 e 63,3% e entre 64,3 e 92,9%. Entre as coxas, as medidas de precisão da moeda e da esfera foram entre 50 e 60% e 42,4 e 60%, respectivamente. Mesmo não sendo preciso em 25 mm, o resultado da moeda e da esfera na mesa de exame foi confiável, com o melhor intervalo de confiança (entre 0,09–0,1), denotando baixa variação da média, e a precisão para 23 mm foi entre 78,8 e 93,9%.

Os marcadores, quando localizados ao nível da sínfise púbica e na mesa de exame, estiveram sujeitos a variação, devido à ampliação radiográfica do cone de emissão de objetos mais distantes do filme em comparação com objetos mais próximos. 12 23 Para a calibração com esses marcadores, é necessário compreender essa influência para que erros não ocorram fora da margem entre +3% e -3%, que é considerada aceitável para um planejamento pré-operatório adequado. 23

Wimsey et al. 8 compararam o posicionamento de uma moeda entre as coxas e a medição das espinhas ilíacas superiores anteriores no paciente com uma pinça. Os resultados do cálculo de ampliação foram favoráveis ao uso da moeda, com precisão de 98,9% e erro inferior a 0,5 mm nas medições digitais do marcador. Quando posicionado entre as coxas, o tamanho médio da moeda em nossa amostra foi de 25 mm para ambos os examinadores, o coeficiente de variação foi de no máximo 3%, e a precisão foi entre 50 e 60%. O erro máximo foi de 1 mm (4%), provavelmente superestimado pelo fato de o software utilizado para medição não ter precisão milimétrica.

Neste estudo, os marcadores foram posicionados por um médico com experiência em identificação de proeminências ósseas, ao contrário da grande maioria dos estudos anteriores. 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 23 A posição mais simples foi sobre a mesa de exame, uma vez que a identificação de proeminências ósseas pode ser difícil, especialmente em pacientes obesos ou com deformidades. The et al. 23 relataram a importância do posicionamento correto, demonstrando que o marcador colocado ao nível do trocânter a 1 cm anterior ou posterior ao quadril representa uma diferença de 1% na ampliação.

Algumas limitações deste estudo devem ser mencionadas. A perda amostral no trocânter maior provavelmente ocorreu devido à dificuldade de adaptação desse método nas almofadas de gordura laterais e posteriores em relação ao quadril, especialmente nas pacientes do sexo feminino. Alterações na anatomia superficial de pacientes submetidos a múltiplas cirurgias foi outro fator que pode ter tendenciado a precisão do posicionamento dos marcadores. Também pode ter ocorrido algum viés na precisão de calibração e cálculo do diâmetro dos marcadores, pois o software utilizado não é capaz de medir valores decimais de milímetros.

Conclusão

Recomendamos o uso da moeda colocada entre as coxas e sugerimos o uso concomitante de outra moeda, ou uma esfera, na mesa de exame, considerando a diferença de 8% menor que o tamanho real, para evitar a não visualização do marcador na imagem.

Os métodos apresentados neste estudo são úteis para calibração radiográfica no planejamento pré-operatório e podem estimar a ampliação radiográfica com margem de segurança entre -3% e +3%. 23 Acreditamos que a moeda pode ser usada em vez de uma esfera sem sacrificar a precisão quando aplicada clinicamente para calibração radiográfica no planejamento pré-operatório. É necessário entender as variações de tamanho dos marcadores ao redor do quadril antes de realizar a calibração radiográfica para correção correta da ampliação e para obter melhor precisão no planejamento pré-operatório. Em pacientes com obesidade mórbida, abdome em avental, deformidade do quadril ou cirurgia prévia, deve-se prestar atenção à palpação correta das estruturas ósseas para minimizar erros de posicionamento do marcador.