秦樂，師小鳳，王思敏，李彥，杜聯(lián)軍，張歡，嚴(yán)福華，顏凌

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院 放射科，上海 200025

引言

前交叉韌帶（Anterior Cruciate Ligament，ACL）損傷是膝關(guān)節(jié)最常見的損傷之一，每年的發(fā)生率約1/3500[1]。ACL損傷通常由于膝關(guān)節(jié)過伸、撞擊或內(nèi)外翻引起，會(huì)嚴(yán)重影響膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定及正常功能[2]。其早期診斷有助于為患者制定相應(yīng)的治療策略，以完整地恢復(fù)膝關(guān)節(jié)功能并防止關(guān)節(jié)退行性改變，因而具有重要的臨床意義[3]。關(guān)節(jié)鏡檢查是診斷ACL損傷的金標(biāo)準(zhǔn)，但由于其為有創(chuàng)操作，因而大部分用于明確診斷后的治療而非單純診斷作用。目前磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是臨床上十分普及且成熟的無創(chuàng)性影像診斷技術(shù)，其具有較高的軟組織分辨率以及多平面、多角度和多參數(shù)成像的優(yōu)勢，在診斷ACL損傷中具有很高的準(zhǔn)確率[4]。但是目前的診斷仍然存在著不少假陰性，這主要是由于ACL的結(jié)構(gòu)顯示欠佳所導(dǎo)致的，因此良好的圖像質(zhì)量對于ACL病變的診斷十分重要[1]。

過去我國各家醫(yī)院主要采用進(jìn)口MRI設(shè)備用于日常臨床工作，其中又以GE、Philips和Siemens三家設(shè)備為主[5]。隨著我國科學(xué)技術(shù)在近年來的飛速發(fā)展，目前國內(nèi)有越來越多的醫(yī)院在臨床上開始采用我國自主研發(fā)的國產(chǎn)MRI設(shè)備，并取得了較好的成像質(zhì)量[6]。但是目前仍缺乏大樣本量研究以明確國產(chǎn)與進(jìn)口MRI設(shè)備在圖像質(zhì)量中的差異，從而為國產(chǎn)MRI設(shè)備的進(jìn)一步推廣和發(fā)展提供科學(xué)的證據(jù)支持。

因此，本研究的旨在針對MRI設(shè)備的前交叉韌帶成像質(zhì)量這一常見的臨床MRI應(yīng)用，以期比較不同場強(qiáng)的國產(chǎn)和進(jìn)口MRI設(shè)備在前交叉韌帶成像中的圖像質(zhì)量是否存在差異。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

前瞻性分析2017年1月至2018年10月間全國共19個(gè)地區(qū)（包括上海市、天津市、新疆維吾爾自治區(qū)、廣東省汕頭市、安徽省阜陽市太和縣、安徽省六安市、遼寧省撫順市、陜西省漢濱區(qū)、山西省太原市、湖南省益陽市、福建省泉州市、武漢市江夏區(qū)、山東省滕州市、山東省濰坊市、四川省瀘州市、四川省雅安市、云南省昆明市、云南省保山市、云南省曲靖市羅平縣）25家醫(yī)院進(jìn)行膝關(guān)節(jié)MRI掃描成像的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①患者配合較差導(dǎo)致嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)偽影影響圖像質(zhì)量；②膝關(guān)節(jié)置換假體、內(nèi)固定術(shù)后或韌帶重建術(shù)后患者；③缺少圖像評(píng)估所需要的序列圖像；④掃描范圍未包全整個(gè)膝關(guān)節(jié)的患者。本研究經(jīng)過醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，且所有患者均簽署知情同意書。

1.2 掃描儀器及方案

國產(chǎn)MRI設(shè)備：①1.5T場強(qiáng)，聯(lián)影uMR560、朗潤SuperNova/SuperVan、奧泰Centauri/Echo Star以及東軟NSM-S15P；②3.0T場強(qiáng)設(shè)備，聯(lián)影uMR 770。

進(jìn)口MRI設(shè)備：①1.5T場強(qiáng)，西門子MAGNETOM AVANTO，通用電氣GE HDx；②3.0T場強(qiáng)設(shè)備，西門子MAGNETOM VERIO、GE HDxt及飛利浦Ingenia。

設(shè)備質(zhì)量控制：掃描開始前均針對不同設(shè)備、線圈之間的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)證，包括信噪比、均勻性、偽影、幾何畸變、層厚及空間分辨力，所有檢測項(xiàng)目均符合臨床應(yīng)用要求。

掃描方案：①矢狀面T2或PD脂肪抑制成像，范圍必須從髕骨上方至脛骨結(jié)節(jié)包括整個(gè)膝關(guān)節(jié)，并通過整個(gè)內(nèi)外側(cè)半月板；②冠狀面T2或PD脂肪抑制，范圍必須從髕骨上方至脛骨結(jié)節(jié)包括整個(gè)膝關(guān)節(jié)，并通過整個(gè)內(nèi)外側(cè)半月板；③斷位T2或PD脂肪抑制序列，范圍必須從髕骨上方至脛骨結(jié)節(jié)包括整個(gè)膝關(guān)節(jié)，并通過整個(gè)內(nèi)外側(cè)半月板；④矢狀面T1加權(quán)成像，范圍必須從髕骨上方至脛骨結(jié)節(jié)包括整個(gè)膝關(guān)節(jié)，并通過整個(gè)內(nèi)外側(cè)半月板[7]。所有掃描均采用膝關(guān)節(jié)專用硬性相控陣線圈。所有掃描參數(shù)要求均根據(jù)美國放射學(xué)會(huì)在2013年制定的MRI圖像質(zhì)量認(rèn)證指南，并召集國內(nèi)專家討論及優(yōu)化后最終確定：所有圖像必須保證層厚4.0 mm，間隔1.0 mm，平面像素（讀?。?.7 mm，平面像素（相位）0.9 mm，像素面積0.6 mm2[8]。完成4個(gè)序列的最長檢查時(shí)間應(yīng)30 min。

1.3 圖像評(píng)估

本研究選取矢狀面、橫斷面及冠狀面脂肪抑制T2WI或PD序列圖像、矢狀面T1W序列圖像進(jìn)行ACL顯示的評(píng)估。采用5分進(jìn)行評(píng)估，詳見表1。所有評(píng)分由一名具有10年以上骨關(guān)節(jié)影像診斷經(jīng)驗(yàn)的高年資放射科醫(yī)生在不知道機(jī)型和患者及圖像具體信息的情況下完成。

表1 ACL顯示和膝關(guān)節(jié)圖像質(zhì)量的評(píng)分項(xiàng)目

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有計(jì)數(shù)及計(jì)量資料采用。不同MRI設(shè)備之間主觀評(píng)分的比較采用非參數(shù)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)，事后兩兩比較采用Dunn's-Test檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 樣本一般資料

研究收集518例膝關(guān)節(jié)檢查，其中1.5T MRI 358例（69%），3.0T MRI 160例（31%），具體數(shù)據(jù)詳見圖1。根據(jù)我們的排除標(biāo)準(zhǔn)，共排除68例膝關(guān)節(jié)檢查，其中11例因運(yùn)動(dòng)偽影導(dǎo)致圖像不可診斷、21例因膝關(guān)節(jié)內(nèi)植入物、1例因序列缺失、35例因掃描范圍不符合要求而被排除。因此最終本研究共納入450例膝關(guān)節(jié)檢查，其中1.5T MRI 309例（69%），3.0T MRI 141例（31%）。1.5T的6種備中，來自進(jìn)口2家（GE和Siemens），國產(chǎn)4家（奧泰、東軟、朗潤和聯(lián)影），其中GE HDx共3臺(tái)，Siemens MAGNETOM Avanto共7臺(tái)，奧泰Centauri/ Echo Star共5臺(tái)，東軟NSM-S15P共2臺(tái)，朗潤SuperNova/SuperVan共2臺(tái)，聯(lián)影uMR 560共5臺(tái)。3.0T中4種設(shè)備中，來自進(jìn)口3家（GE、Philips和Siemens），國產(chǎn)1家（聯(lián)影），其 中GE HDxt共5臺(tái)，Philips Ingenia共4臺(tái)，Siemens MAGNETOM Verio共4臺(tái)，聯(lián)影uMR 770共3臺(tái)。1.5T各個(gè)品牌的設(shè)備之間的樣本量分布相對不均衡，3.0T的樣本分布相對均衡，值得注意的東軟NSM-S15P的檢查數(shù)只有12例，可能不具有代表性。

圖1 膝關(guān)節(jié)MRI掃描樣本分布

2.2 矢狀面T2或PD脂肪抑制成像在ACL顯示清晰度的主觀評(píng)分情況

在1.5T中，朗潤和聯(lián)影表現(xiàn)較好，GE較弱；在3.0T中，聯(lián)影表現(xiàn)較好，Siemens表現(xiàn)較弱（表2）。1.5T中，經(jīng)Kruskal-Wallis檢 驗(yàn)（chi-squared=30.685，df=5，P＜0.001）表明至少有一種設(shè)備與其他設(shè)備之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，兩兩比較顯示奧泰（Dunn=3.42，P=0.008）、Siemens（Dunn=3.2，P=0.017）、朗潤（Dunn=4.00，P=0.001）和聯(lián)影（Dunn=5.09，P＜0.001）均優(yōu)于GE，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在3.0T中，經(jīng)Kruskal-Wallis檢 驗(yàn)（chi-squared=11.096，df=3，P=0.011）表明至少有一種設(shè)備與其他設(shè)備之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，其中兩兩比較顯示聯(lián)影（Dunn=2.79，P=0.031）優(yōu)于GE，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在1.5T MRI設(shè)備的Likert分析中，朗潤的4～5分占比最高，GE的占比最低；而在3.0T MRI設(shè)備的Likert分析中，聯(lián)影4～5分的占比最高，其他三個(gè)設(shè)備的占比稍差。

表2 矢狀面T2或PD脂肪抑制成像膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶顯示清晰評(píng)分情況

2.3 冠狀面T2或PD脂肪抑制成像在ACL顯示清晰度的主觀評(píng)分情況

在1.5T中，聯(lián)影和東軟表現(xiàn)較好，Siemens較弱，聯(lián)影4～5分的占比最高，Siemens的占比最低；在3.0T中，Philips表現(xiàn)較好，GE表現(xiàn)較弱，聯(lián)影4～5分的占比最高，GE的占比最低，詳見表3。1.5T中，經(jīng)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)（chi-squared=30.594，df=5，P＜0.001）表明至少有一種設(shè)備與其他設(shè)備之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩兩比較顯示聯(lián)影優(yōu)于Siemens（Dunn=4.86，P＜0.001）和奧泰（Dunn=4.13，P＜0.001），差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在3.0T中，經(jīng)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)（chi-squared=23.429，df=3，P＜0.001）表明至少有一種設(shè)備與其他設(shè)備之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩兩比較顯示聯(lián)影（Dunn=3.27，P=0.004）、Philips（Dunn=3.98，P＜0.001）優(yōu)于GE，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，Philips（Dunn=3.37，P=0.004）和聯(lián)影（Dunn=2.75，P=0.018）優(yōu)于Siemens，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 。

2.4 橫斷位T2或PD脂肪抑制成像在ACL顯示清晰度的主觀評(píng)分情況

在1.5T中，朗潤較好，Siemens較弱，朗潤的4～5分的占比最高，Siemens的占比最低；在3.0T中，聯(lián)影和Philips表現(xiàn)較好，Siemens表現(xiàn)較弱，聯(lián)影的4～5分的占比最高，GE的占比最低，詳見表4。1.5T中，經(jīng)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)（chi-squared=28.975，df=5，P＜0.001）表明至少有一種設(shè)備與其他設(shè)備之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，兩兩比較 顯示GE（Dunn=4.94，P＜0.001）、朗潤（Dunn=3.08，P=0.029）優(yōu)于Siemens，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在3.0T中， 經(jīng)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)（chi-squared=15.705，df=3，P=0.001），表明至少有一種設(shè)備與其他設(shè)備之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，兩兩比較顯示Philips（Dunn=3.17，P=0.009）及聯(lián)影（Dunn=3.14，P=0.009）優(yōu)于Siemens，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

表3 冠狀面T2或PD脂肪抑制成像膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶顯示清晰評(píng)分情況

表4 橫斷位T2或PD脂肪抑制成像膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶顯示清晰評(píng)分情況

2.5 矢狀面T1加權(quán)成像在ACL顯示清晰度的主觀評(píng)分情況

在1.5T中，朗潤及聯(lián)影表現(xiàn)較好，奧泰較弱，朗潤的4～5分占比最高，奧泰的占比最低；在3.0T中，聯(lián)影表現(xiàn)較好，Siemens表現(xiàn)較弱，聯(lián)影的4～5分占比最高，Siemens的占比最低，詳見表5。1.5T中，經(jīng)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)（chi-squared=4.7169，df=5，P=0.4514），表明設(shè)備之間差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。3.0T中，經(jīng)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)（chi-squared=3.9653，df=3，P=0.2652），表明設(shè)備之間差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表5 矢狀面T1加權(quán)成像膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶顯示清晰評(píng)分情況

3 討論

本研究最重要的結(jié)論為無論是1.5T還是3.0T場強(qiáng)的MRI設(shè)備，國產(chǎn)與進(jìn)口設(shè)備在膝關(guān)節(jié)ACL結(jié)構(gòu)的顯示中無明顯差異，均可適用于臨床診斷。

據(jù)我們所知，本研究是首個(gè)多中心、大樣本量的回顧性研究以分析國產(chǎn)和進(jìn)口MRI設(shè)備在膝關(guān)節(jié)成像，特別是ACL結(jié)構(gòu)顯示中的圖像質(zhì)量。由于中國國土廣袤，各地區(qū)的設(shè)備及圖像掃描操作習(xí)慣均有所不同，因此地區(qū)性的研究很容易以偏概全，獲得錯(cuò)誤的結(jié)論，無法反映中國MRI設(shè)備使用的整體情況。而本研究的一大優(yōu)勢是涵蓋了中國各主要地區(qū)，選取了采用MRI設(shè)備的代表性醫(yī)院，其中既有國內(nèi)頂級(jí)的三甲醫(yī)院，又有在患者的常見疾病診治和疑難疾病轉(zhuǎn)診中起到重要作用的二甲中心醫(yī)院，因此能夠較為全面地評(píng)估中國MRI設(shè)備在膝關(guān)節(jié)成像中的圖像質(zhì)量情況。另外，由于不同的MRI設(shè)備很難進(jìn)行客觀參數(shù)的比較，也限制了不同廠家和不同場強(qiáng)的設(shè)備比較。而本研究采用了較為詳細(xì)具體的主觀評(píng)分，從各個(gè)角度反映了MRI設(shè)備在ACL成像的圖像質(zhì)量，因此該結(jié)果具有較高的可靠性。

膝關(guān)節(jié)MRI是診斷ACL最重要的無創(chuàng)性檢查，診斷效能要較一些其他常用的影像檢查方法如超聲以及臨床體格檢查要更高[9-10]。其最終診斷也將決定患者是否接受手術(shù)，及時(shí)手術(shù)有助于患者避免損傷后遺癥，而誤診漏診則會(huì)對患者的膝關(guān)節(jié)恢復(fù)造成重大影響[11]。MRI在ACL撕裂時(shí)有特征性表現(xiàn)，一般為全層液體信號(hào)穿過ACL纖維束，韌帶形態(tài)增粗伴液體敏感序列上不規(guī)則高信號(hào)[12]。其對ACL完全撕裂的診斷敏感性為83%～95%，診斷特異性為95%～100%，是一項(xiàng)成熟可靠的技術(shù)，而對ACL部分撕裂的診斷敏感性和特異性要明顯下降，分別為62%～81%和19%～97%，診斷準(zhǔn)確性也下降至25%～53%[13]。由于MRI的重要性及其診斷ACL以及其他膝關(guān)節(jié)損傷時(shí)會(huì)存在的一些陷阱，也對MRI成像的圖像質(zhì)量提出了更高的要求以完全滿足臨床需求[14]。

而通過本研究結(jié)果，我們認(rèn)為，大部分國產(chǎn)MRI設(shè)備已經(jīng)能夠獲得與進(jìn)口MRI設(shè)備相仿或者更優(yōu)的圖像質(zhì)量。其中國產(chǎn)設(shè)備中尤以聯(lián)影MRI設(shè)備數(shù)量最多，且成像質(zhì)量最好。其可能原因在于聯(lián)影磁共振開發(fā)時(shí)博眾家進(jìn)口MRI設(shè)備之所長，同時(shí)在此基礎(chǔ)上廣泛納入國內(nèi)客戶的需求，不斷開拓創(chuàng)新，開發(fā)出更為符合國內(nèi)放射科和臨床科室醫(yī)生要求的功能。因此聯(lián)影MRI設(shè)備在國內(nèi)具有該方面的優(yōu)勢。另外，國內(nèi)的MRI設(shè)備安裝培訓(xùn)及售后維修普遍更為積極，能夠盡可能貼近臨床實(shí)際需要，在保證圖像質(zhì)量的情況下，讓掃描速度更快，操作更為便捷。同時(shí)相比一些老機(jī)型的進(jìn)口MRI設(shè)備，目前在這個(gè)信息時(shí)代，全國各地的放射科醫(yī)生和技師水平在不斷接近，對一些成像的細(xì)節(jié)要求了解更為仔細(xì)，也有利于國產(chǎn)MRI設(shè)備調(diào)試出最佳的圖像質(zhì)量。例如，需要更薄的層厚以消除ACL顯示中的容積效應(yīng)，更為準(zhǔn)確的斜矢狀面和斜冠狀面以利于顯示ACL走行，以及采用參數(shù)調(diào)整來增加膝關(guān)節(jié)腔內(nèi)液體和軟組織結(jié)構(gòu)之間的對比度等等[15]。

本研究存在一些限制，首先我們僅針對ACL這一常見的檢查部位的成像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，未來需要對更多解剖部位進(jìn)行國內(nèi)外磁共振設(shè)備的成像質(zhì)量比較；其次沒有對每次檢查的采集時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，該因素與圖像質(zhì)量具有一定的關(guān)系，但我們在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)對MRI設(shè)備掃描參數(shù)和總時(shí)長進(jìn)行了規(guī)定，因此能在很大程度上減少采集時(shí)間對研究結(jié)果的影響；另外，隨著影像技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的MRI序列已經(jīng)不能滿足臨床和科研要求，部分快速采集序列如3D快速自旋回波序列、壓縮感知和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建技術(shù)等等已逐漸用于臨床和研究中[16]；同時(shí)，一些磁共振定量技術(shù)如T2 mapping，T1ρmapping技術(shù)和鈉成像等等也是目前研究的熱點(diǎn)[17]。未來的研究將逐漸聚焦于比較國產(chǎn)和進(jìn)口MRI設(shè)備在這些科研序列的應(yīng)用優(yōu)勢與劣勢，從而更好地推動(dòng)國產(chǎn)MRI的發(fā)展。

綜上，本研究通過大樣本量的比較，肯定了國產(chǎn)MRI設(shè)備在ACL成像中與進(jìn)口MRI設(shè)備具有相仿的圖像質(zhì)量，有利于國產(chǎn)MRI設(shè)備在該方面的推廣和進(jìn)一步研發(fā)。

4 結(jié)論

本研究通過對全國范圍內(nèi)多中心450例膝關(guān)節(jié)MRI掃描病例進(jìn)行主觀評(píng)分分析，發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)MRI設(shè)備在膝關(guān)節(jié)ACL顯示方面的圖像質(zhì)量與進(jìn)口MRI設(shè)備相仿。未來，將針對更大樣本量的國產(chǎn)與進(jìn)口MRI設(shè)備在更多不同解剖部位成像方面進(jìn)行比較，以反映目前我國MRI設(shè)備的技術(shù)能力和臨床應(yīng)用前景。