MR常规及3D-T1-VIBE序列扫描在膝关节软骨运动损伤诊断中的应用.pdf

Vo l41 No 1Jan.2023第41卷第1期2023年1月影像科学与光化学Imag ing Sc ienc e and Pho to c hemistr yhttp:/www.yxkxyg hx.o r gMR常规及3D-T1-VIBE序列扫描在膝关节软骨运动损伤诊断中的应用髙浩然，杨连军*，张力，陈佳林，王锋2022-10-12 收稿，2022-11-12 录用*通讯作者北京中医医院顺义医院放射科，北京101300摘要：本文探究磁共振(MR)常规及三维容积插入式屏气检查(3D-T1-VIBE)序列扫描在单侧膝 关节软骨运动损伤患者诊断中的应用价值。选择198例疑似膝关节软骨运动损伤患者作为研究对 象，以膝关节镜诊断结果为金标准！70例患者确诊为膝关节软骨运动损伤，28例患者确诊为非膝 关节软骨运动损伤。所有患者均行MR常规.3D-T1-VIBE序列扫描检查。与MR常规%D-T1-VIBE序列扫描单项诊断相比，联合检测对膝关节软骨运动损伤及损伤等级诊断准确性较高(P0.05)。与MR常规.3D-T1-VIBE序列扫描单项诊断相比，联合检测对膝关节软骨损伤的敏 感度(9&82%)、特异度(89.28%)、准确性(97.47%)均较高(P0.05)。MR常规联合3D-T1-VIBE序列扫描有利于提高膝关节软骨运动损伤的诊断准确性。关键词：单侧膝关节软骨损伤；磁共振；三维容积插入式屏气检查；诊疗doi：10.7517/issn 1674-0475.221010Application of MR Routine and 3D-T1-VIBE Sequence Scanningin the Diagnosis of Knee Cartilage Motor InjuryGAO Hao r an!YANGLianj un*!ZHANGLi!CHENJialin!WANGFengDepartment of Radiology,Beijing Hospital of Traditional Chinese Medicine Shu nyi Branch,Beijing 101300,P.R.ChinaAbstract:This paper explo r ed the applic atio n value o f mag netic r eso nanc e(MR)r o utine and 3D vo lume-inser t air-ho lding examinatio n(3D-T1-VIBE)sequenc e sc anning in the diag no sis o f patients with unilater al knee c ar tilag e mo to r inj ur y.198 patients withsuspec tedkneec ar tilag emo to r inj ur ywer eselec tedasthestudysubj ec ts.Ac c o r ding kneear thr o sc o pic diag no sisastheg o ld standar d,170patientswer ediag no sedwithkneec ar tilag emo to r inj ur yand28patientswithno n-kneec ar tilag emo to r inj ur y.Al patients under went r o utine MR,3D-T1-VIBE sequenc e sc anning.Co mpar ed with the MR r o utine and 3D-T1-VIBE sequenc e sc anning sing le-itemdiag no sis,thec o mbinedtesthasahig her diag no stic ac c ur ac yfo r thekneej o intc ar tilag e mo to r inj ur yand inj ur yg r ade P%0.05).Co mpar ed withr o utine MR and 3D-T1-VIBE sequenc e sc anning sing le-item diag no sis,thesensitivity 98.82%),spec ific ity 89.28%)andac c ur ac y 97.47%)withc o mbineddiag no seswer ealhig her P0.05)o fkneec ar tilag e inj ur y.MRr o utinec o mbinedwith3D-T1-VIBEsequenc esc anning isbenefic ialto impr o vethediag no stic ac c ur ac yo fkneec ar tilag e mo to r inj ur y.Keywords：unilater al knee c ar tilag e inj ur y；mag netic r eso nanc e；3D vo lumeinser t air-ho lding examinatio n(3D-T1-VIBE)；diag no-sisandtr eatment3334影像科学与光化学第41卷膝关节是人体最大、结构最复杂的关节，剧烈运 动会对膝关节造成较大的冲击，极易造成膝关节损 伤,膝关节软骨损伤是其中一种常见的损伤类 型12*+关节软骨为关节行使正常活动功能所必须 的,关节软骨均衡包围在可动关节的表面,既方便关 节运动又可传递压力，它不受神经支配,也无血管及 淋巴引流，营养输送主要靠周围滑液弥散及滑液毛 细血管渗透囚。因不当运动造成的关节软骨损伤，在损伤前期快速且准确地诊断出疾病类型有利于制 定正确的个体化治疗方案。MR常规可对软组织进 行识别，且能通过多参数、多方位成像诊断软组织的 损伤情况,具有省时高效、无创性的优点。三维容 积插入式屏气检查（3D-T1-VIBE）序列扫描获得的 图像伪影少，且厚层仅0.6 mm,无间隔容积扫描，能够显示关节软骨部位的变化，对软骨损伤具有较 好的评估作用5。本文探究了 MR常规联合3D-T1-VIBE序列扫描对关节软骨损伤的诊断价值,旨 在为关节软骨运动损伤的诊断提供参考+1资料与方法1.1 一般资料一般资料选择2019年2月至2022年4月于我院就诊的 198例疑似膝关节软骨运动损伤患者作为研究对 象，以膝关节镜诊断结果为金标准,170例患者确诊 为膝关节软骨损伤,28例为非膝关节软骨损伤。确 诊患者中，男137例，女33例;左侧膝关节软骨损伤 94例，例，右侧76例；例；年龄2349岁，平均年龄（35.473.01）岁；体质量4479 kg,平均体质量（62.065.77）kg。本研究已经由院伦理委员会批 准且患者知情同意。纳入标准:均为单侧膝关节软 骨损伤患者;均已经关节镜检查明确损伤位置、严重 程度;均伴随不等程度的膝关节疼痛等症状者;精神 状态较好，能积极配合本研究者。排除标准:下肢残 疾者$有膝关节手术史者;膝关节部位发育异常者$对本研究存在强烈抗拒情绪者;非首次膝关节软骨 损伤者。1.2检查方法检查方法1.2.1 3D-T1-VIBE序列扫描检查采用超导型磁共振扫描仪（德国SIEMENS AG,型号:MAGNETOM ESSENZA 1.5T）进行检 查。检查前，移除身上全部金属制品，呈仰卧位准，病 关节，使用 用 关节的线圈，将线圈放置在待检部位，设置3D-VIBE序列 扫描为矢状位,TR参数调整为11 6 ms,TE参数 调整为5.4 ms,层厚为0.6 mm,水激发，各向同性,无层间距，设置矩阵为256 X 256,视野设置值为 15 c mX 15 c m。观察并记录结果。122 MR 常选用超导型磁共振扫描仪（德国SIEMENS AG,型号:MAGNETOM ESSENZA 1.5T）进行检 查。患者取仰卧位，头部放平，挪去枕头，膝关节保 持平稳，后将膝关节朝外翻转，角度约为15,而后 实施多序列扫描,使用体部相控阵线圈，采集被测人 MR信号+扫描始于足部，并以矢状面和冠状面为 主，扫面序列分别先后设置为TiWI、T2WI；TiWI采 用SE序列行矢状面扫描,TR参数调整为512 ms、TE 参数调整为 11 ms,FOV 为 160 mmX 160 mm,层厚为4 mm,层间距为3 mm,层数为15,扫描时间 为150 s；T2WI采用二位多回波数据结合成像序列 行冠状面扫描,TR参数调整为865 ms、TE参数调 整为23 ms,翻转角度为30,FOV为160 mmX 160 mm,层数为15,层厚为3.5 mm,层间距为 1.5 mm,激励次数为1,扫描时间为143 s,在扫描进 行过程中,指导患者行自由呼吸。观察并记录结果+1.2.3图像分析所有3D-T1-VIBE序列扫描、MR常规影像结 果均由院内2位资深骨科专家进行独立阅片,确定 是否患有膝关节软骨损伤,以及损伤等级，取2位专 家一致检查结果,若对结果的判断出现分歧,则请第 3位专家行独立阅片,至结果一致为止。1.3膝关节镜检查及分级膝关节镜检查及分级使用膝关节镜（上海寰熙医疗器械有限公司,型 号:XG04）进行检查,由同一位级别在副主任以上且 兼具手术工作经验的医师,对镜下膝关节软骨损伤扫描 确 关节软 损伤 者 数 损伤 等级,其中I级软骨损伤:关节软骨出现软化、肿胀;$级:膝关节软骨出现毛糙低信号,或出现小囊样病 变，信号较弱；级:膝关节软骨呈显著薄性发展趋 势,但钙化层状态良好;（级:无法观测软骨全层信 第1期高浩然等:MR常规及3D-T1-VIBE序列扫描在膝关节软骨运动损伤诊断中的应用35号,且下骨有硬化现象。1.4统计学处理统计学处理数据应用SPSS 21.0分析。计量资料采用均 数士标准差(丘士s)描述，组间使用t检验;计数资料 采用例数(百分比)5(%)表示，采用/检验。P0.05表示差异有统计学意义+2 结果2.1膝关节软骨运动损伤图像分析膝关节软骨运动损伤图像分析经MR常规检测患者软骨部位,其图像呈现见 图1+无损伤者:软骨表面光滑,各层MR无混杂信；I级损伤：软骨表面不光滑，信号分层不清晰!T1WI呈，受损软骨厚度50%,软骨下方骨质信号异常(呈)；$级损伤：关节表面!软骨表面的T1WI、T2 WI信号呈锯齿状，深层终 板形态不清晰,软骨及下方骨质信号层次模糊，且软 骨下骨质有硬化、增生现象；级损伤:关节软骨显 著不规则!变薄且严重缺失!T1WI呈现低信号!软 骨下终板不清晰，骨质明显增生、硬化;(级损伤:缺 失全层软骨!下方骨质硬化、增生较严重，暴露出软 骨下终板,T1WI呈现低信号。2.2 MR常规及常规及3D-T1-VIBE序列扫描对膝关节序列扫描对膝关节 软骨运动损伤诊断情况对比软骨运动损伤诊断情况对比表1表3分别为3D-T1-VIBE序列扫描、MR 常规及二者联合诊断与膝关节镜 关节软骨运动损伤的诊断结果比较。其中,3D-T1-VIBE序列 扫描对膝关节软骨运动损伤诊断正确为152例!MR常规诊断正确为171例,联合诊断结果正确为 193例，差异有统计学意义(PT1-VIBE序列扫描损伤8132140合计28170198表2 MR常规对膝关节软骨运动损伤的诊断结果(n)关节镜MR常规正常 损伤 计正常222143损伤614915528170198计表3 MR常规联合3D-T1-VIBE序列扫描对膝关节软骨运动损伤的诊断结果(n)关节镜MR常规联合3I-T1-VIBE序列扫描计正常损伤正常25328损伤2168170计2717119836影像科学与光化学第41卷2.3 MR常规及3D-T1-VIBE序列扫描对膝关节 软骨运动损伤的诊断价值如表4所示，与3D-T1-VIBE序列扫描诊断相 比,MR常规、联合诊断对膝关节软骨运动损伤诊断 的准确性、特异度、敏感度均较高，与MR常规诊断 相比，联合诊断对膝关节软骨运动损伤诊断的准确 性、特异度、敏感度均较高，差异有统计学意义(P0.05)。)。2.4各组损伤等级检查结果对比表5，与 3D-T1-VIBE 序列扫描诊断相比,MR常规、联合诊断对膝关节软骨损伤等级诊断 准确性较高；与MR常规诊断相比，联合诊断对膝 关节软 损伤等级诊断准确性较，差异有统计学 意(5005)+)+表表4 MR常规及3D-T1-VIBE序列扫描诊断膝关节软骨损伤结果方法敏感度()特异度()准确性()3I-T1-VIBE序列扫描77.64(132/170)7142(20/28)7676(152/198)MR常规87.64(149/170)7857(22/28)8636(171/198)联合诊断9882(168/170)8928(25/28)9747(193/198)表5各组损伤等级检查结果对比n(%)组别I I 级(=34)$级(=58)皿级(=42)(级(=36)3D-T1-VIBE 序列扫描21(6176)41(7069)29(6905)27(7500)MR 常27(7941)49(8448)35(8333)31(8611)联33(9706)56(9655)41(9762)36(10000)12950143901234010010P00010001000200073膝关节软骨为结缔组织，具有特殊性，从组织学 角度上，其分为四层，由浅入深分别为表层、移形层、放射层及钙化层当发生软骨损伤后，表层显现 局灶性变化，软骨浅层割裂后,如不及时治疗，裂缝 会侵入关节表面层，致使剥落的发生并影响到放射 层，引起软骨纤维化78*+严重时，裂缝会扩展到关 节软骨全层，最终对软骨基质代谢造成影响+当关 节软骨发生全部磨损后，会加大关节下骨位置的压 力。除此之外，关节软骨是无法再生的，其自身有限 的修复能力在某种程度上决定了其及时治疗的必要 性，即在发病后，需要尽快确诊并加以治疗，避免因 时间的延误导致病情的持续发展而给膝关节带来不 可弥补的伤害基于此，探索一种便捷、有效的诊 断方式在临床应用中是非常有意义的+临床上对软骨损伤诊断准确度最高的是膝关节 镜检查，相关临床治疗经验表明，通过对患者采用膝 关节镜的检查手段可判断出关节软骨的具体情况，具有极高的诊断应用价值，因此此种检查手段也被 称为软骨损伤诊断的金标准。但是此种诊断方法是 有创的，而且存在一定的盲区口0，1。因此,从患者 的角度出发，找寻其他诊断方法是十分有必要的。VIBE序列首次问世时是应用于腹部成像中，采用 3D梯度回波序列来快速生成0图像的一种容积 成像模式，可获取质量高的多平面及3D重建图像、受呼吸运动影响最小的高分辨率、动态0加权成 像口23+相关研究表明，其在显示膝关节软骨 深度及具体立体形态能力方面存在优势，但3D-T1-VIBE序列扫描的成像速度较其他MR常规序列 低，究其原因为3D-T1-VIBE序列信噪比(SNR)较 低,这是由成像原理所确定的。因此,3D-T1-VIBE 序列扫描可作为诊断膝关节软骨损伤的手段，但单 一诊断具有一定的局限性，因此本文将其与MR常 规进行联合，以提高诊断准确性+MR常规检查有操作简洁、无创性、检查迅速等 优点，其原理为断层成像，可经过对被测人的膝关节 行断层扫描,来获取一部分电磁信号,并通过电脑对 电磁信号进行结构重建,获取高分辨率的软骨组织+有助于医师通过不同方位、角度获取多参数成像，准 确观察到患者的膝软骨结构，从而获取发生病变部 位的结构图像，并依照其特定的回声信号，帮助医师 第1期高浩然等:MR常规及3D-T1-VIBE序列扫描在膝关节软骨运动损伤诊断中的应用37做出判断，提高诊断准确性：1618：。本文研究发现，联 合检测的准确性、敏感度分别为97.47%、9&82%,高于MR常规的86.36%,87.64%。相关研究发 现口9,2。*,mr常规检查能够在一定程度上反馈软骨 具体形态是否出现缺损等改变，但是MR常规为二 维成像，只支持依据切面来对软骨损伤的具体深度 及软骨下方骨质可能存在的病理学变化进行诊断,缺少立体感，不能直观观察软骨的损伤程度,缺少定 量分析的依据。这也给临床诊断结果带来影响，因 此可结合其他影像手段来提高诊断的准确性，而 3D-T1-VIBE序列扫描可以显示软骨损伤的立体 感，且能直接对软骨的损伤程度进行观察：21+本文 研究结果表明MR常规联合3D-T1-VIBE序列扫 描诊断的膝关节软骨损伤的特异性、敏感性、准确性 较高，可弥补单一诊断的不足，具有较高的临床应用 价值。综上,MR常规联合3D-T1-VIBE序列扫描对 关节软 损伤的 异性、敏感性、准确性较，为软骨损伤的确诊及损伤等级的诊断提供借鉴，但 本研究样本量有限，对结果可能造成一定偏差，还需 今后继续深入研究加以论证。参考文献：1*Palmo wski Y,Jung T，Do er ing A K，et al Analysis o f c ar tilag e inj ur y patter ns and r isk fac to r s fo r knee j o int damag e in patients with pr imar y later al patella dislo c atio ns J*.PLoS One,2021,16(10)：e0258240.2*Kistler M,Ko hler H,Theo po ld J,et al Intr ao per ative hy-per spec tr alimag ing(HSI)asanewdiag no stic to o lfo r thede-tec tio n o f c ar tilag e deg ener atio n J*.Scientific Reports,2022,12(1):6083*Papado po ulo sG!Gr ifinS!RathiH!etal Co st-efec tiveness analysis o f ar thr o sc o pic inj ec tio n o f a bio adhesive hydr o g el implant in c o nj unc tio n with mic r o fr ac tur e fo r the tr eatment o f fo-c alc ho ndr aldefec tso ftheknee-anAustr alianper spec tiveJ*Jou rnal of Medical Economics,2022,25(1):712-721,*孙 岩，邹月芬，郝跃峰，等.踝关节牵引状态下小视野线圈 BLADE序列对距骨软骨损伤的MRI研究J*.中华放射学杂 志，2021,55(5):528-533.*马巧稚，张仲文，刘腾腾，等.3D-T1-VIBE评价膝关节纤维 蛋白凝胶型自体软骨细胞移植术后软骨修复J*.中国医学影 像技术，2020,36(2)=271-275.*管鹏飞，崔瑞文，王其友,等.负载骨髓干细胞来源外泌体的3D水凝胶通过调节免疫促进损伤软骨的修复J*.南方医科 学学!2022!42(4):528-537*朱春晖，张 宜，宋黄鹤，等.虾青素对叔丁基过氧化氢诱导 软骨细胞损伤的保护作用J*.中国组织工程研究，2022,26(11)1648-16558*张 通，蔡金池，袁志发，等.基于透明质酸的复合水凝胶修 复骨关节炎软骨损伤:应用与机制J*.中国组织工程研究,2022!26(4):617-6259*刘玉杰，朱鹏飞，党丽君，等.自体基质诱导软骨生成术与外 侧韧带稳定术治疗距骨骨软骨损伤合并踝关节不稳效果分 析J*.重庆医学，2022,51(9)=1520-1523,1529.10*赵 根，李 涵，向杜磊，等.关节镜下微骨折术治疗膝关 节软骨损伤疗效分析J*.创伤与急危重病医学，2022,10(1)=11-13.11*刘 军，吴 凯，刘宝应.关节镜下微骨折术后早期CPM对 关节软 损伤修复 的影 J*临床 诊!2020!33(1):79-8312*Liao Y,Li X S,Jia F L,et al Optimizatio n o f the imag ec o ntr astfo r thedevelo ping fetalbr ainusing 3Dr adialVIBE sequenc e in 3T mag netic r eso nanc e imag ing J*.BMC Medical Imaging,2022,22(1):11.13*韩绮嘉，艾 竹，王凤仪，等.基于耦合剂造影三维容积内 插屏气检查(3D-VIBE)动态增强技术诊断直肠阴道痿J*.中国医学影像技术!2020!36(12)1887-189014*!国!等 MRI3D-VIBE 增 联常规扫描诊断早期前列腺癌J*.临床放射学杂志，2021,40(4):762-76615*陈逸群，赵雪文.3.0T MRI 31-VIBE序列联合Osir iX软件 自 分 在 关节炎软 积 量中的应用 J*影像技术!2022!34(1):22-2616*李 涛，卢 竞，韦开荣，等.T1 mapping联合常规MRI扫 描方案评估膝关节软骨损伤*&医学影像学杂志，2021,31(4):675-6797*李志刚，文 戈，杜立新，等.T2 mapping辅助MRI技术 对差异性膝关节骨性关节炎软骨损伤程度的诊断价值J*.分子影像学杂志，2020,43(2):242246.18*王彩云，马贺骥.3.0T MRI 31-FS-FLASH.T2-mapping 较 常规序列诊断膝关节软骨早期损伤优势分析J*.陕西医学 志!2020!49(1):40-43!7919*王 晶，赵 建，李荣品，等.膝关节关节炎软骨下假囊肿 与膝关节稳固结构损伤关系的MRI分析J*.放射学实践,2020!35(4):543-5460*卢 竞，李 涛，韦开荣，等.T1 mapping,T2*mapping和 常规MRI诊断早期膝关节软骨损伤的临床应用对比J*.中 国临床医学影像 志!2020!31(9):665-67021*DanieliL!Ric c iteliGC!Distefano D!etal Br aintumo r-enhanc ement visualizatio n and mo r pho metr ic assessment:A c o mpar iso n o f MPRAGE!SPACE!and VIBE MRItec h-niquesJ*.American Jou rnal of Beu roradiology,2019,40(7)1140-1148