MRI多联合成像技术对膝关节软骨损伤的诊断效能.pdf

河南医学高等专科学校学报Vol.35 No.4 Aug.2023Journal of Henan Medical College 9GARRETT I R,BOYCE B F,OREFFO R O,et al.Oxygen-de-rived free radicals stimulate osteoclastic bone resorption in rodent bone in vitro and in vivo J.J Clin Invest,1990,85(3):632-639.10 CHEN W,JIMENEZ C R,LANASPA M,et al.Uric acid suppres-ses 1 alpha hydroxylase in vitro and in vivo J.Metabolism,2014,63(1):150-160.11 仇方忻,殷玉磊,孙文娟,等.维持性血液透析患者血清尿酸与25 羟维生素 D_3 的相关性研究J.临床肾脏病杂志,2021,21(10):793-797.12 BRODEUR M R,BRISSETTE L,FALSTRAULT L,et al.HDL3 reduces the association and modulates the metabolism of oxidized LDL by osteoblastic cells:A protection against cell death J.J Cell Biochem,2008,105(6):1374-1385.13 张晓,周湘明,章春园,等.中青年女性腰椎骨密度与血脂、营养指标的相关性研究 J.中国骨质疏松杂志,2021,27(8):1101-1105.14 谢雪,刘玉萍,张婷.体检人群血脂水平及血脂异常分型与骨密度的相关性研究J.中国骨质疏松杂志,2021,27(7):976-979,1010.15 GARCIA-HERNANDEZ A,ARZATE H,GIL-CHAVARRIA I,et al.High glucose concentrations alter the biomineralization process in human osteoblastic cellsJ.Bone,2012,50:276-288.16 张云,鲁平.老年 2 型糖尿病患者合并骨质疏松的相关因素分析J.中华老年医学杂志,2018,37(4):417-419.收稿日期:2022-12-16修回日期:2023-01-25作者简介:贺璐(1987-),女,河南省安阳市人,本科,主治医师,从事放射科诊断工作。MRI 多联合成像技术对膝关节软骨损伤的诊断效能贺 璐,吕晓婷(安阳市人民医院放射科,河南 安阳 455000)摘要目的分析 MRI 多联合成像技术对膝关节软骨损伤的诊断效能。方法抽取行关节镜检查患者的 80例,均行 MRI 检查后再行关节镜检查,以关节镜检查结果为“金标准”,观察并计算 MRI 不同成像技术对不同分级膝关节软骨损伤诊断的准确度、敏感度及特异度。结果关节镜检查软骨损伤 0 级 146 个,级 94 个,级 79 个,级 40 个,级 25 个;以关节镜结果为“金标准”,常规序列检测出 0 级 168 个,级 68 个,级 71 个,级 50 个,级 27 个,其诊断的总体准确度 75.52%、敏感度 63.03%、特异度 95.89%;三维抑脂快速扰相梯度回波序列(3D-FS-FLASH)检测出 0 级 122 个,级 116 个,级 80 个,级 41 个,级 25 个,总体准确度 86.98%、敏感度91.60%、特异度 79.45%;T2 mapping 序列检测出 0 级 133 个,级 94 个,级 87 个,级 46 个,级 24 个,总体准确度 82.03%、敏感度 80.25%、特异度 84.93%;3D-FS-FLASH+T2 mapping 联合检测的准确度、总体敏感度及级、级敏感度高于常规序列、3D-FS-FLASH 和 T2 mapping 序列,差异有统计学意义(P0.05)。结论3D-FS-FLASH和 T2 mapping 成像技术在膝关节软骨损伤诊断中的应用价值较高,二者联合检测能够有效提高膝关节软骨损伤分级诊断效能。关键词软骨损伤;膝关节;磁共振中图分类号R684;R445.2文献标识码B文章编号1008-9276(2023)04-0365-04膝关节为一种人体重要且极其复杂的运动关节,膝关节软骨有减小关节摩擦、分散负荷等作用,能够保证其正常活动得以维持1。在人体各关节中,膝关节的运动量较大,而过大的外力对于关节软骨而言难以承受,故骨关节炎、退行性改变、关节创伤等均可致软骨损伤2。同时,因关节软骨缺乏单独的神经、淋巴管、血管的营养支持,致使关节软骨损伤后难以修复,同时关节软骨损伤导致的肿胀、疼痛等症状和韧带损伤等导致的症状类似,由此增加膝关节软骨损伤早期的确诊难度3。因此,寻找有效方法尽早准确诊断膝关节软骨损伤十分重要。MRI 软 组 织 分 辨 率 较 好,任 何 角 度 均 可 成 像4。MRI 常规序列可以利用关节间隙及形态等变化对关节软骨的严重损伤进行评估,但其对软骨微小变化的敏感度不足,导致其诊断能力受限,难以尽早诊断膝关节软骨级、级早期损伤5。为此,本研究探究三维抑脂快速扰相梯度回波序列(3D-FS-FLASH)联合 T2 mapping 成像技术在膝关节软骨损伤诊断中的应用价值,报道如下。563河南医学高等专科学校学报第 35 卷1对象与方法1.1对象抽取 2021 年 8 月2022 年 12 月安阳市人民医院行关节镜检查患者的 80 例,均行 MRI检查后再行关节镜诊疗,其中男、女分别为 36 例、44例;年 龄 22 63(42.16 4.37)岁;体 质 量 指 数(BMI)19.3525.81(22.411.03)kgm-2。均已排除明确诊断痛风、创伤性关节炎、类风湿关节炎等疾病者,存在膝关节置换、半月板切除等手术史者,影像图片不清晰,无法分级或诊断者。1.2方法1.2.1检查方法检查前 3 h 均未进行剧烈活动,其血压、心率、呼吸等平稳,嘱受检者将眼镜、首饰等金属物品取下,并将外套衣服脱去以换上 MRI 检查专用衣服。受检者体位为仰卧位,并将头朝外,自然伸直双腿,采取足先进模式。所使用的仪器为美国GE 公司生产的 Discovery MR 750 3.0 T 磁共振扫描仪。受检者先行 MRI 常规序列扫描,包括矢状面T1WI(参数设置为 170 170 矩阵,0.3 mm 间隔,3 mm 层厚,9 msTE,500 msTR)、矢状面 FS-T2WI(参数设置为 170170 矩阵,0.3 mm 间隔,3 mm 层厚,75 msTE,5 700 msTR)、冠状面 FS-T2WI(参数设置为 170 170 矩阵,0.3 mm 间隔,3 mm 层厚,75 msTE,5 700 msTR)、轴面 FS-T2WI(参数设置为170170 矩阵,0.3 mm 间隔,3 mm 层厚,75 msTE,5 700 msTR)。再行矢状面 3D-FS-FLASH 及 T2 mapping 成像,其中 3D-FS-FLASH 扫描参数设置为150150 矩阵、0.6 mm 间隔、0.6 mm 层厚、5 msTE、12 msTR,T2 mapping 成像扫描参数设置为 170170矩阵,0.4 mm 间隔,3.5 mm 层厚,13.8 ms、27.6 ms、41.4 ms、55.2 msTE,1 600 msTR。1.2.2影像分析成像数据上传到西门子工作系统,采取 Syngo via 软件进行图像处理,自动生成 T2 mapping 的伪彩图。由中级职称以上且有 10 年以上影像学经验的 2 名影像学医师进行双盲诊断,分别对 6 处软骨(膝关节股骨内、外侧髁及胫骨内、外侧平台及股骨滑车与髌软骨)进行损伤分级,若诊断结果不一则以讨论、协商后的统一结果作为最终诊断结果。MRI 软骨损伤分级以 Recht 标准6为诊断依据。T2 mapping 伪彩图以图像颜色及色彩层中断或连续程度为依据进行软骨损伤分级:关节软骨连续且光滑,间隙正常,图像为蓝色且色阶均匀一致为 0级;关节软骨完整,但其内部有红、黄色色阶且呈小斑片状为级;关节软骨轻微变薄,间隙轻微变窄,局部有红、黄色色阶且呈片状混杂分布为级;关节软骨变薄,出现一些缺损,有显著混杂色阶分布呈不均匀状,伴四周骨质增生为级;关节局部软骨出现全层剥脱,间隙明显变窄,软骨内有不均杂乱色阶信号且呈片状为级。关节镜软骨损伤分级以国际软骨修复协会(ICRS)7标准为分级依据。1.3统计学处理应用 IBM SPSS 22.0 统计软件分析数据,计数资料比较采用2检验,P0.05 为差异有统计学意义。2结果2.1关节镜诊断 80 例患者中,共 64 例患者获得完整的 6 处软骨关节镜及 MRI 诊断资料,即共 384个关节软骨损伤分级,发现 0 级 146 个,级 94 个,级 79 个,级 40 个,级 25 个。2.2MRI 诊断以关节镜诊断结果为“金标准”,常规序列诊断的总体准确度 75.52%(290/384)、敏感度 63.03%(150/238)、特 异 度 95.89%(140/146);3D-FS-FLASH 诊断的总体准确度 86.98%(334/384)、敏 感 度 91.60%(218/238)、特 异 度79.45%(116/146);T2 mapping 序列诊断的总体准确度 82.03%(315/384)、敏 感 度 80.25%(191/238)、特异度 84.93%(124/146)。见表 1-3。表 1常规序列与关节镜下软骨损伤分级比较(个)常规序列关节镜0 级级级级级合计0 级14024400168级65390068级017504071级001628650级00081927合计14694794025384表 23D-FS-FLASH 与关节镜下软骨损伤分级比较(个)3D-FS-FLASH关节镜0 级级级级级合计0 级1166000122级2787200116级31724080级00535141级00012425合计146947940253842.3各种 MRI 序列单独及联合检测诊断效能比较三种序列单独检测中,3D-FS-FLASH 诊断的膝关节软骨损伤的准确度及敏感度最高,常规序列的特异度最高;3D-FS-FLASH+T2 mapping 联合检测的663第 4 期贺璐,等MRI 多联合成像技术对膝关节软骨损伤的诊断效能准确度、总体敏感度及级、级敏感度高于常规序列、3D-FS-FLASH 和 T2 mapping 序列,而特异度较低,差异有统计学意义(P0.05)。见表 4。3讨论 关节软骨的主要构成包含软骨细胞、细胞外基质,后者则由关节滑液、胶原纤维与蛋白多糖(PGs)构成,早期软骨损伤在组织学上常常表现为胶原纤表 3T2 mapping 序列与关节镜下软骨损伤分级比较(个)T2 mapping序列关节镜0 级级级级级合计0 级1249000133级177160094级514662087级00734546级00042024合计14694794025384表 4各种 MRI 序列单独及联合检测诊断效能比较MRI 序列敏感度总体级级级级准确度特异度常规序列63.03%(150/238)56.38%(53/94)63.29(50/79)70.00%(28/40)76.00%(19/25)75.52%(290/384)95.89%(140/146)3D-FS-FLASH91.60%(218/238)92.55%(87/94)91.14%(72/79)87.50%(35/40)96.00%(24/25)86.98%(334/384)79.45%(116/146)T2 mapping序列80.25%(191/238)75.53%(71/94)83.54%(66/79)85.00%(34/40)80.00%(20/25)82.03%(315/384)84.93%(124/146)3D-FS-FLASH+T2 mapping92.86%(221/238)94.68%(89/94)92.41%(73/79)87.50%(35/40)96.00%(24/25)88.02%(338/384)80.14%(117/146)2值92.13555.41129.8285.8877.33926.80119.922P 值0.0010.0010.0010.1170.0620.0010.001维破坏、蛋白多糖含量减少及关节滑液含量增加。尽早治疗可及时控制软骨损伤,避免蛋白多糖的进一步丢失,为此尽早明确诊断尤为重要。当前膝关节软骨损伤常用的无创诊断方法为 MRI 检查,其主要是通过扫描取得的软骨形态及信号分层来反映软骨组织学分层,从而进行诊断。本研究常规 MRI 扫描诊断膝关节软骨损伤特异度高达 95.89%,但准确度、敏感度仅为 75.52%、63.03%,提示常规 MRI扫描诊断膝关节软骨损伤存在局限性。可能原因在于膝关节软骨早期损伤以软骨组织中的 PGs 减少,软骨内关节滑液增多,软骨表面粗糙等为主要表现,MRI 常规序列扫描膝关节软骨时,因骨髓中脂肪过多导致扫描时显示中等信号,缺乏软骨之间比较,导致对软骨损伤的诊断较为困难8-9。3D-FS-FLASH 为 MR 成 像 技 术 之 一,其 中“3D”表示三维无间隔薄层扫描,其能够清晰显示曲面状且薄的关节软骨,敏感、准确反映软骨微小变化,有助于软骨分级诊断;“FS”表示对骨髓中过多脂肪导致的高信号进行抑制,从而突出显示关节软骨及其下骨质的信号比较;“FLASH”表示扰相梯度回波,其能够将 T2 的权重减轻,进而促使组织 T1 弛豫差别更加突出10。相比 MRI 常规序列,3D-FS-FLASH 可以通过主磁场方向及关节软骨各层胶原纤维排列不同将关节软骨显示为显著的“高-低-高”三层信号,第一个高信号与软骨浅层相对应,低信号与软骨中间层相对应,第二个高信号与软骨深层相对应。本研究结果显示,3D-FS-FLASH 诊断膝关 节 软 骨 损 伤 的 总 体 准 确 度、敏 感 度 分 别 为86.98%、91.60%,但特异性欠佳,为 79.45%,分析可能与该序列亦存在低估判断、出现运动伪影等有关。T2 mapping 也属于 MR 成像技术之一,作为一种相对较新的软骨生化成分成像方法,能够利用多回波梯度序列,从生化层面对软骨细胞外基质进行评估,主要通过分析软骨组织横向磁场衰减状态来评估软骨结构改变及化学成分改变,可以准确显示软骨内 部 微 小 改 变11。据 相 关 研 究12报 道,T2 mapping 获得图像的色阶改变能够显示软骨早期损伤 T2 值上升的特征。该技术工作原理主要是利用不同 TE 及同一 TR 进行扫描,从而获得 T2WI 图像,再用公式重建彩色色阶,最后测出 T2 值,而 T2 值主要受水(或关节滑液)含量及胶原网格结构的影响,从而可实现对软骨生理成分改变的评估,即能在软骨表面大体形态未出现变化时即能呈现出其内部微763河南医学高等专科学校学报第 35 卷小变化,从而有利于关节软骨早期损伤的诊断。本研究 T2 mapping 序列诊断膝关节软骨损伤的总体准确度、敏感度分别为 82.03%、80.25%,均低 于3D-FS-FLASH 诊断。王彩云等13报道,3D-FS-FLASH 及 T2 mapping 成像技术在膝关节软骨损伤的诊断价值均较高,其中 3D-FS-FLASH 为最优序列。考虑本研究中 T2 mapping 成像技术特异度高于 3D-FS-FLASH 诊断,为进一步提升 MRI 诊断膝关节软骨损伤的临床价值,本研究应用 3D-FS-FLASH+T2 mapping 联合诊断,准确度、总体敏感度及级、级敏感度高于常规序列、FS-FLASH 序列和 T2 mapping 序列,表明联合 3D-FS-FLASH、T2 mapping 成像技术可以提高膝关节软骨早期损伤的诊断准确度。此外,既往研究14指出,膝关节软骨损伤后自我修复能力较差,T2 mapping 成像对于软骨的修复治疗效果也有较好的评估价值。但需要指出的是,T2 mapping 存在一定局限,其多回波梯度序列缺乏 180聚相位脉冲,对磁化伪影十分敏感,而临床实际中此类伪影可能为软骨-骨界面呈现,也可能为异物颗粒如人工植入器械所致,最终影响软骨损伤的诊断。综上,3D-FS-FLASH 和 T2 mapping 成像技术在膝关节软骨损伤诊断中的应用价值较高,可综合考虑患者实际情况进行检查诊断。本研究样本量小,患者年龄跨度大,上述成像技术在不同年龄段患者中的诊断效果是否存在差异有待进一步研究。参考文献1曹曦,冯洋,路通,等.膝骨关节炎软骨损伤及组织工程学修复J.中国老年学杂志,2018,38(9):2271-2274.2WANG Z W,CHEN L,HAO X R,et al.Elevated levels of inter-leukin-1,interleukin-6,tumor necrosis factor-and vascular en-dothelial growth factor in patients with knee articular cartilage injury J.World J Clin Cases,2019,7(11):1262-1269.3刘钊,万春友,王明杰,等.关节软骨损伤早期诊断的研究进展J.中华创伤杂志,2018,34(5):469-476.4NEUBERT A,BOURGEAT P,WOOD J,et al.Simultaneous su-per-resolution and contrast synthesis of routine clinical magnetic resonance images of the knee for improving automatic segmentation of joint cartilage:Data from the osteoarthritis initiative J.Med 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