PedCAT for Radiographic 3D-Imaging in standing position

PedCAT (Curvebeam, Warrington, USA) is a new technology that allows radiographic 3D imaging with full weight bearing which is be not influenced by projection and/or foot orientation (as radiographs). The aim of two different studies was a comparison of specific bone position (angle) measurements between three imaging methods (radiographs, CT, pedCAT), and the correlation of bone position and force/pressure distribution. Study 1. In a prospective consecutive controlled study starting July 2013, 30 patients in which standard digital radiographs with full weight bearing in standing position, CT without weight bearing, and pedCAT scan with full weight bearing in standing position were included. The following angles were measured and compared: 1st - 2nd intermetatarsal angle, talo-metatarsal 1-angle (TMT) both dorsoplantar and lateral projection, hindfoot angle, calcaneal pitch (ANOVA with Post Hoc Scheffe test). Study 2. In a prospective consecutive study starting July 2014, 50 patients were included. A pedCAT scan with simultaneous pedography with full weight bearing in standing position was performed. The following parameters were measured: PedCAT: lateral talo-1 st metatarsal-angle (TMT), calcaneal pitch angle, minimum height of 5 th metatarsal base, 2 nd - 5 th metatarsal heads and medial sesamoid. Pedography: midfoot contact area, maximum force midfoot, maximum force midfoot lateral, maximum force entire foot, maximum pressure 1 st to 5 th metatarsal. The corresponding pedCAT and pedography parameters were correlated (Pearson). Study 1. The angles differed between radiographs, CT and pedCAT (ANOVA, all p ≤ .01). The angles differed between pedCAT and both radiographs and CT (Post Hoc Scheffe test, each p ≤ .05 except for TMT dorsoplantar and calcaneal pitch angels versus radiographs). Study 2. No sufficient correlation was found between pedCAT and pedography parameters (r < 0.05 or r > −0.38). The angles differed between radiographs, CT and pedCAT, indicating that only pedCAT is able to detect the correct angles. PedCAT includes weight bearing in contrast to CT. PedCAT prevents inaccuracies of projection and foot orientation in contrast to radiographs. 3D bone position did not correlate with force and pressure distribution under the foot sole during simultaneous pedCAT scan and pedography. Consequently, the bone positions measured with pedCAT do not allow conclusions about the force and pressure distribution and vice versa. PedCAT (Curvebeam, Warrington, USA) ist eine neue Technologie für 3D-Röntgenbildgebung im Stehen mit Belastung ohne Einfluss von Projektion und/oder Fußposition wie bei der 2D-Röntgenbildgebung. Das Ziel von zwei Studien war ein Vergleich von Messwerten typischer Winkel zwischen standardisiertem Röntgen mit Belastung, CT ohne Belastung und PedCAT; und die Analyse der Korrelation zwischen PedCAT-Parametern zur Knochenposition und Pedographieparametern. Studie 1. In einer prospektiven konsekutiven Studie wurden 30 Patienten eingeschlossen, bei denen ab 01.07.2013 Röntgen mit Belastung, CT ohne Belastung und PedCAT-Scan durchgeführt wurden. Folgende Winkel wurden am rechten Fuß von drei Untersuchern jeweils dreimal gemessen: Intermetatarsalwinkel, Talo-Metatarsale-1-Winkel dorsoplantar und seitlich, Rückfußachse, Kalkaneusinklination. Diese Winkel wurden hinsichtlich der intra- und interobserver Reliabilität und zwischen den Methoden verglichen (ANOVA). Studie 2. In einer prospektiven konsekutiven Studie mit Beginn am 28.07.2014 wurden 50 Patienten eingeschlossen. Ein PedCAT-Scan mit gleichzeitiger statischer Pedographie von beiden Füßen im Zweibeinstand erfolgte. Die folgenden Parameter wurden gemessen: Talo-Metatarsale-1-Winkel (TMT) seitlich, Kalkaneusinklination, minimale Höhe mediales Sesambein, Metatarsale-2-4-Köpfchen und Metatarsale 5 proximal, Kontaktfläche Mittelfuß, Maximalkraft Mittelfuß, Mittelfuß lateral, Maximalkraft gesamter Fuß, Maximaldruck Metatarsale 1 distal/Sesambeine, Metatarsale 2-5 distal. PedCAT-Parameter wurden mit Pedographieparametern korreliert (Pearson). Studie 1. Die Winkel unterschieden sich zwischen Röntgen mit Belastung, CT ohne Belastung und PedCAT (ANOVA, alle p ≤ 0,01). Die Winkel unterschieden sich zwischen PedCAT und Röntgen/CT (Post Hoc Scheffe Test, jedes p ≤ 0,05 außer TMT dorsoplantar und Kalkaneusinklination versus Röntgen). Studie 2. Keine suffiziente Korrelation bestand zwischen PedCAT und Pedographieparametern (r < 0,05 oder r > −0,38). Die Winkel unterschieden sich zwischen Röntgen mit Belastung, CT ohne Belastung und PedCAT, was impliziert, dass nur mit PedCAT die korrekten Winkel gemessen werden. PedCAT inkludiert Vollbelastung im Gegensatz zum CT. PedCAT verhindert Ungenauigkeiten durch Einfluss von Projektion und/oder Fußposition wie beim Röntgen. Die 3D-Knochenposition korrelierte nicht mit Druck- und Kraftverteilung unter der Fußsohle wie zuvor vermutet. Folglich kann von der Knochenposition nicht auf die Druck- und Kraftverteilung unter der Fußsohle geschlossen werden. Anders herum erlaubt die Druck- und Kraftverteilung unter der Fußsohle keine Rückschlüsse auf die Knochenposition.